В данной статье проводится более подробный анализ, который включает в себя влияние анкеров, воздействие корпуса и различных механизмов демпфирования. На этом этапе точность имеет решающее значение.

Для точной настройки и верификации конструкции MEMS+ используются специализированные инструменты МКЭ (Designer & Analyzer) компании Coventor.  Специализированные алгоритмы в инструментах МКЭ обеспечивают:

• Исследование электромеханики контакта и соответствующих трехмерных граничных полей
• В результате решения получение оптимальные сетки, и;
• Электромеханика, основанная на заряде и/или напряжении, доступна для решения наиболее сложных проблем.

CoventorWare достигает этого с помощью нашего собственного гибридного МКЭ и МГЭ решателя. Этот решатель адаптивно корректирует сетку конечных элементов, используемую для электростатики, обеспечивая точный результат, не требуя от пользователя дополнительного уточнения сетки. Кроме того, в отличие от традиционных подходов МКЭ, объем воздуха в гибридном методе Coventor не покрывается сеткой. Это наиболее важно при решении проблемы гистерезиса контактов и оценке других тонкостей, связанных с движением и надежностью этих устройств. Используя наш подход, моделирование становится более точным, более надежным и значительно более быстрым.

Рисунок 1: Электростатическая сетка Coventor оптимизирована для проектирования МЭМС

Нелинейное поведение пьезоэлектрических и электротермических актуаторов, как показано на рис. 2 (ниже), также может быть смоделировано. Разработчики могут определять контактные силы, вносимые потери, время переходного процесса переключения, а также проводить анализ ударной нагрузки (испытания на падение). Кроме того, инструменты для моделирования сжатой пленки, диапозитивной плёнки и газового демпфирования Стокса позволяют пользователям калибровать или проверять модели MEMS+, а не полагаться на простые аналитические формулы или экспериментальные измерения.

Рисунок. 2: Тепловой актуатор

Использованная литература:

• System Integration of High Voltage Electrostatic MEMS Actuators – Jean-François Saheb, Jean-François Richard, R. Meingan, M. Sawan, and Y.Savaria – DALSA Semiconductor Inc., 5/2005
• Low-voltage small-size double-arm MEMS actuator – N. Biyikli, Y. Damgaci and B.A. Cetiner – 3/2009
• Pull-In Analysis of Torsional Scanners Actuated by Electrostatic Vertical Combdrives – Daesung Lee and Olav Solgaard – Journal of MicroElectroMechanicalSystems, 10/2008
• A fully wafer-level packaged RF MEMS switch with low actuation voltage using a piezoelectric actuator – Jae-Hyoung Part et. al – 9/2006