模擬表面微加工加速度計

  表面微加工是一種用于制造加速度計等 MEMS 器件的工藝。本篇博客中,我們模擬了加速度計中的電場和力,并重點介紹了 COMSOL Multiphysics 5.0 版本中新增的一項幾何特征。

表面微加工簡介

  在 MEMS 制造技術中,表面微加工因其能將電子元件和可自由移動的機械部件組合在一個基底上而被高度認可。制造過程會從向硅基底頂部沉積薄膜開始。隨后,選擇性蝕刻這些不同的結構層,釋放移動部件,并形成所需的結構。

MEMS 器件制造中,這類微加工技術因其低成本和支持大批量生產而被多個應用領域采用,表面微加工加速度計就是其中一個例子。這類加速度計尤其以其在觸發汽車安全氣囊方面的重要應用而出名。

現在我們已經了解了該制造工藝的一些背景信息,讓我們再來看下如何模擬這類器件吧。

   表面微加工加速度計模型的開發構件表面微加工加速度計模型基于 Stephen D. Senturia 所撰寫的Microsystem Design一書中的一個案例研究。模型使用多晶硅作為開發材料,包括一個兩端由錨式彈簧提供支撐的釋放檢測質量塊,以及一直擴展到器件兩側的傳感和自檢電極。

   幾何開發構件包括含有附著電極的檢測質量塊、折疊彈簧,以及固定電極陣列,當在 COMSOL Multiphysics 中構建幾何時,它們被作為一個子序列執行,并能夠保存在一個源模型文件中。其他模型文件可以通過鏈接至源模型文件的子序列來重復使用這些幾何構件。鏈接子序列幾何特征幫助實現了這一點,它是 COMSOL Multiphysics 5.0 版本中新增的一項特征。

子序列可以包括多個自變量,因此支持不同尺寸、取向、位置和特征數量。在以下示例中,兩個電極陣列包含相同的子序列,但自變量設定不同,即電極數量、尺寸,以及每個陣列中錨定板的取向不同。



模擬表面微加工加速度計的圖1模擬表面微加工加速度計1.pdf



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