Маршрут автоматизации системного проектирования микрооптоэлектромеханических систем

• Автор: Косолапов, Илья Алексеевич
• Шифр специальности: 05.13.12
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2015
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 104 с. : ил.

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ И УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ

ККТД - комплект конструкторско-технической документации.

КЭ - конечный элемент.

МКЭ - метод конечных элементов.

МОЭМС - микрооптоэлектромеханическая система.

МЭМС - микроэлектромеханическая система.

САПР - система автоматизированного проектирования и разработки. СЛАУ — система линейных алгебраических уравнений.

ТП - технологический процесс.

ЭВМ — электронно-вычислительная машина.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1. МАРШРУТ МОДЕЛИРОВАНИЯ МИКРООПТОЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКИХ СИСТЕМ
1.1 Обзор подходов к математическому моделированию МЭМС в различных программных продуктах
1.2 Обзор методов моделирования мнкроэлсктромеханнчееких систем
1.3 Обзор программных комплексов для проведения многомасштабного моделирования мпкроэлектромеханнческнх систем
1.4 Интернет вещей
ВЫВОДЫ
2.РАЗРАБОТКА МАТЕМАТИЧЕСКИХ МОДЕЛЕЙ ПОДСИСТЕМ МОЭМС НА ПРИМЕРЕ МОЭМ АКСЕЛЕРОМЕТРА НА ОСНОВЕ ИНТЕРФЕРОМЕТРА ФАБРИ-ПЕРО
2.1 Получение структуры мнкрооптоэлсктромехаппческого акселерометра на основе интерферометра Фабрн-Перо
2.1.1 Математическая модель механической подсистемы МОЭМ акселерометра на основе интерферометра Фабрн-Перо
2.1.2 Математическая модель оптической подсистемы МОЭМ акселерометра на основе интерферометра Фабри-Перо
2.1.3 Математическая модель электронной подсистемы МОЭМ акселерометра на основе интерферометра Фабрн-Перо
2.2 Алгоритм системного моделирования подсистем МОЭМ акселерометра на основе интерферометра Фабри-Перо
2.3 Разработка маршрута автоматизации системного проектирования МОЭМ акселерометра на основе интерферометра Фабрн-Перо
ВЫВОДЫ
3. Экспериментальное исследование распределенных МОЭМС на примере МОЭМ акселерометра на основе интерферометра Фабри-Перо
3.1 Получение математической модели механической подсистемы распределенного МОЭМ акселерометра на основе интерферометра Фабри-Перо
3.2 Разработка программного модуля, реализующего разработанный алгоритм получения математической модели механической подсистемы МОЭМ акселерометра на основе интерферометра Фабрн-Перо
3.3 Экспериментальные исследования конструкции распределенного МОЭМ акселерометра в программном комплексе А^УЯ
3.4 Анализ влияния технологического дефекта при производстве подвижной массы МОЭМ

акселерометра на основе интерферометра Фабри-Псро на выходные характеристики МОЭМ акселерометра
ВЫВОДЫ
4. Экспериментальное исследование влияния технологического дефекта на МОЭМ акселерометр на основе интерферометра Фабри-Перо с применением разработанного маршрута автоматизации системного проектировании МОЭМС
4.1. Получение математической модели механической подсистемы МОЭМ акселерометра на основе интерферометра Фабри-Перо с применением алгоритма повышения качества математической модели механической подсистемы
4.2 Исследование влияния технологических дефектов на собственные частоты механической подсистемы и на выходные характеристики МОЭМ акселерометра на основе интеферометра Фабри-Перо
ВЫВОДЫ
Заключение
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

2.1 Получение структуры мнкрооптоэлектромеханического акселерометра на основе интерферометра Фабри-Перо
Необходимо предложить конструкции механической, оптической и электронной подсистем. С предложенными конструкциями затем проводится этап математического моделирования и получения выходных параметров.
2.1.1 Математическая модель механической подсистемы МОЭМ акселерометра на основе интерферометра Фабри-Перо
Механическая подсистема должна иметь геометрические размеры не более 500 мкм х 500 мкм х 100 мкм.
Механическая подсистема представляет собой подвижную массу в виде тонкой пластины с размерами 200x20x2 мкм (рис. 1.2), закрепленная на рамке с геометрическими размерами 500 мкм х 500 мкм х 20 мкм. Поскольку подвижная масса эквивалентна заделке, то допущено упрощение рамки с целью облегчения математического моделирования.
С одной стороны данная пластина имеет ограничения степеней свободы, аналогичные ограничениям степеней свободы заделки. На противоположном конце подвижной массы расположены с обеих сторон интерферометры Фабри-Перо с размерами 20x20x2 мкм. Расположение с обеих сторон подвижной массы позволяет получать в конечном итоге усредненное значение перемещения, таким образом, получаем дифференциальный акселерометр.
Для получения адекватной математической модели механической подсистемы необходимо учитывать различные факторы и параметры. Одним из важнейших факторов, влияющих на выходные характеристики системы, является точность изготовления подвижной массы. Поскольку на этапах травления подложки для получения необходимой конфигурации слоя возможно возникновение различных дефектов. Несоответствие фактических размеров подвижной массы является дефектом, который в значительной степени влияет на выходные характеристики всей системы в целом. Влияние