Четверть модели радиочастотного переключателя IHP Nanotech в MEMS+, показывающая механические элементы. Модель также содержит электростатические и жидкостные элементы (для наглядности они не показаны) [1].

Используя MEMS+, инженеры-конструкторы могут легко построить 3D-модель устройства из нескольких элементов высокого порядка (таких как балки Бернулли), как показано выше.

После построения модели весь диапазон связанных, сложных мультифизических процессов может быть смоделирован в самом инструменте MEMS+ или совместно со средами проектирования MATLAB^®, Simulink^® или Cadence^®. Результаты достигаются на порядки быстрее, чем при обычном моделировании методом конечных элементов. Инструмент MEMS+^® компании Coventor — это инновационные решение для достижения этих целей. Три инновационные возможности MEMS+ помогают преодолеть трудности, связанные с разработкой радиочастотных МЭМС-переключателей.

Благодаря своей скорости и точности, MEMS+ позволяет разработчику выполнить большое количество симуляций в разумные сроки и полностью исследовать пространство конструкции. Этот глубокий анализ может быть использован для оптимизации конструкции и исследования чувствительности к изменениям технологического процесса. Например, состояния притяжения, размыкания и метастабильности МЭМС-переключателя (или варактора) очень чувствительны к изменениям технологического процесса. Понимание влияния этих изменений имеет решающее значение для достижения желаемой производительности и выхода годной продукции. Чтобы понять эту чувствительность, инженеру-конструктору необходимо изменять многие параметры во время моделирования методом конечных элементов. Такой подход может занять недели моделирования с использованием обычных инструментов конечных элементов. С MEMS+ это моделирование может быть выполнено в течение нескольких часов, при этом для каждого отдельного моделирования требуется всего несколько минут.

Радиочастотные переключатели также демонстрируют сложные переходные процессы, такие как дребезг контактов и прилипание контактов. Эти явления, вместе с контактными силами и сопротивлением, должны быть точно смоделированы и включать поддержку конструкций с многослойными тонкими пленками и выступами с углублениями. Модели MEMS+ полностью справляются с этими задачами.

Использованная литература:

• https://www.coventor.com/mems-solutions/rf-switch-varactor/
• Mehdaoui, S. Rouvillois, G. Schröpfer, G. Lorenz, M. Kaynak, M. Wietstruck. “Residual Stress and Switching Transient Studies for BiCMOS Embedded RF MEMS Switch Using Advanced Electro-Mechanical Models.” 14th International Symposium on RF MEMS and RF Microsystems (MEMSWAVE 2013), Germany, July 2013.
• Jun Zou, Chang Liu, Jose E. Schutt-Aine, “Development of a wide-tuning range two-parallel-plate tunable capacitor for integrated wireless communication systems”, Int. J. RF Microwave Computed Aided Eng., Vol.11, No. 5, pp. 322-329, Sept. 2001.