一种MEMS保险机构的工艺模拟和静态特性仿真分析

微机电系统器件设计模型仿真及实验验证微机电系统（MEMS）技术是一种集成了机械、光学、电子和计算机技术的新型技术，逐渐应用于各个领域，包括医疗、通信、能源等。

在MEMS器件设计中，模型仿真和实验验证是非常重要的步骤，可以验证器件设计的可行性和性能表现，优化设计方案，提高研发效率。

本文将介绍MEMS器件设计模型仿真及实验验证的流程和方法，并探讨其在实际应用中的意义。

首先，MEMS器件设计的模型仿真是一种基于计算机模型的仿真技术，通过建立数学模型和使用相应的软件工具，对器件的结构和性能进行预测和分析。

常用的仿真软件包括ANSYS、COMSOL等。

模型仿真可以帮助设计人员快速建立和修改器件结构，优化材料选择和几何参数，预测器件的力学、光学、热学等性能指标。

仿真结果可以减少研发时间和成本，提高设计的准确性和可靠性。

其次，实验验证是将设计的MEMS器件制作成实际样品，并通过实验测试来验证器件的性能和功能。

实验验证可以分为两个阶段：样品制作和测试验证。

样品制作包括器件工艺流程的设计与实施，包括光刻、湿法腐蚀、离子刻蚀等工序。

测试验证包括对器件性能的定量测量和质量评估，例如使用扫描电子显微镜（SEM）观察器件结构的形貌和表面粗糙度，使用光学显微镜观察器件是否工作正常，使用激光干涉仪测试其位移或力学性能等。

在实际应用中，MEMS器件设计模型仿真和实验验证具有重要的意义。

首先，通过仿真可以提前预测器件的性能和功能，避免不必要的实验测试，减少研发时间和成本。

其次，仿真可以进行多次参数优化和设计方案的比较，最终选定性能最佳的器件方案。

而实验验证可以验证仿真结果的准确度和可靠性，确保器件在实际制造和使用过程中的性能符合设计要求。

此外，实验验证还可以发现和解决仿真无法考虑到的一些问题，如器件工艺可行性、制造工艺的复杂度等。

当然，MEMS器件设计模型仿真和实验验证也面临一些挑战。

首先，MEMS器件设计的模型仿真在建模过程中需要准确的物理特性参数和材料参数，而这些参数通常需要进行实验测试，并可能受到误差的影响。

引信MEMS延期解除保险机构郑灿;席占稳;聂伟荣;徐娜;童旭【摘要】针对传统引信延期解除保险机构结构尺寸大、保险距离短和延时时间散布大等问题,设计了根据弹道实时信息实现延期解除保险的MEMS指令锁延期保险机构.该机构由电推销器,金属簧片式柔性锁臂和活动腔组成,通过弹道实时信息控制电推销器发火,将柔性锁臂推入活动腔,实现延期解除保险的功能.分析了中大口径榴弹引信结构特征和发射内外弹道环境,模拟了电推销器的推力作用过程,利用ABAQUS有限元仿真软件对所设计结构进行仿真分析,对基于UV-LIGA工艺制作的原理样机进行了离心环境试验和电推销器配合试验.仿真和试验结果表明,该机构用于引信MEMS安全保险系统,可保证引信安全状态和可靠解除安全保险状态,且能够根据电路控制电推销器发火实现延期解除保险功能,可保证炮口安全距离和实现在弹道轨迹的不同点解除保险的功能.【期刊名称】《探测与控制学报》【年(卷),期】2019(041)003【总页数】7页(P6-12)【关键词】引信;微机电;延期解除保险;指令锁【作者】郑灿;席占稳;聂伟荣;徐娜;童旭【作者单位】南京理工大学机械工程学院,江苏南京 210094;南京理工大学机械工程学院,江苏南京 210094;南京理工大学机械工程学院,江苏南京 210094;南京理工大学机械工程学院,江苏南京 210094;南京理工大学机械工程学院,江苏南京210094【正文语种】中文【中图分类】TJ4300 引言引信延期解除保险机构(简称延解机构)在发射后安全距离内应保证引信中被保险零件处于被控制的保险状态,当弹丸飞到安全距离以外后,释放被保险零件,使其由保险状态变为待发状态。

延期保险机构可保证引信炮口安全距离,避免意外发火伤及我方人员及装备。

传统引信有以下途径实现延解功能:火药延期、易熔合金、钟表结构、准流体延期解除保险、气阻机构、球转子、保险带、传感器机电延解机构等,存在结构尺寸大、保险距离短和延时时间散布大等问题。

MEMS器件的计算机辅助设计方法和仿真研究【摘要】MEMS技术的进一步发展依赖于MEMS器件计算机辅助设计的发展和水平的提高。

系统级仿真和多能量场耦合是MEMS器件计算机辅助设计的核心环节。

提出了一种MEMS器件设计的参考方法，并对系统级仿真这一难点做了深入阐述。

关键词MEMS CAD 系统级仿真多能量场耦合1 引言MEMS作为一个新兴的强大的科学领域，虽然近年来取得了飞速的发展，但是相应的设计方法的发展却没有跟上时代的脚步。

尽管MEMS技术有微电子技术作支撑，而且通常使用IC平面制造技术，但它必须进行微机械所特有的三维加工，而且要求与集成电路工艺兼容，要完全解决好这一问题有一定的难度。

此外，MEMS 器件及系统的设计加工与传统的设计加工不同。

传统的设计加工思路是从零件到装配最后到系统，是自下而上的方法。

MEMS系统是采用微电子和微机械加工技术将所有的零件、电路和系统在通盘考虑下几乎同时制造出来，零件和系统是紧密结合在一起的，是一种自上而下的方法。

因此要采用新观念，站在系统高度来设计加工。

鉴于此，建立一套专门的适用的计算机辅助设计、分析和仿真的方法势在必行。

MEMS器件设计软件的发展始于2O世纪8O年代，许多商业机构和大学认识到MEMS CAD软件的重要性，纷纷投入大量的人力物力进行这方面的研究工作。

目前已经开发一些商用MEMS软件，这些系统对促进MEMS 的研究进展使之从实验室走向工业化起了很大的作用。

表1：主要几个典型的MEMS CAD软件软件名称开发单位特点CoventorWare Coventor公司功能最强、规模最大的MEMS专用软件，拥有几十个专业模块，功能包含MEMS器件设计、工艺和仿真。

MEMCAD MIT和 Microcosm公司功能比较齐全，可对设计制造全过程仿真。

还有一个流体分析模块，可对微泵，微阀进行分析。

IntelliCAD IntelliSense公司主要进行机_电_热的分析，在工艺仿真方面有大的灵活性，一个流体分析模块正在测试中。

第28卷第6期2006年12月探测与控制学报Journal of D etection&Cont rolVol 28No 6Dec 2006*收稿日期:2006-08-17基金项目:武器装备预研基金项目资助(51405040404QT 2806)作者简介:王士伟(1981-),男,辽宁锦州人,硕士研究生,研究方向:微机电引信技术。

基于ME M S 的引信保险机构综合分析王士伟,郝永平,张德智,杨 芳(沈阳理工大学CAD /CAM 技术研究与开发中心,辽宁沈阳 110168)摘 要:介绍了基于M E M S 的引信保险(S &A )机构的应用背景和基于M E M S 引信保险机构的设计构思,分析了两种典型的保险机构的原理和作用过程;还介绍了两种主要加工工艺及其存在的问题,最后对M E M S 引信保险机构的技术发展作了展望。

关键词:M E M S ;引信;保险机构;S &A中图分类号:T J430.33 文献标识码:A 文章编号:1008 1194(2006)06 0055 04The Co m prehensive Anal ysis ofM E M S -based Fuze Safety and Ar m i ng D eviceWANG Shi-w e,i HAO Y ong-p ing ,Z HANG De-zh,i YANG Fang(CAD /CAM Techn i q ue Research and Develop m ent Center ,Shenyang Ligong Un i v ersity ,Shenyang 110168,Ch i n a)Abst ract :The app lication background and design conceit ofM E M S-based fuze safety and ar m i n g dev ice are ill u m inated .The pr i n ciples and acti o n processes of t w o representative Safety and ar m i n g dev ices areanalyzed ,also t w o m a i n processes and the issues encoun tered are introduced .A t last t h e developm en t prospect of the ME M S fuze sa fety and ar m i n g dev ice is g i v en.K ey w ords :ME M S ;f u ze ;safety and ar m i n g device0 引言M E M S 具有体积小、质量轻[1]、功能丰富以及批量生产成本低等特点,恰好适应了引信的要求,使引信技术得到质的飞跃。

基于有限元法的MEMS后坐保险机构运动特性研究
牛兰杰;张建;赵旭
【期刊名称】《探测与控制学报》
【年(卷),期】2006(028)004
【摘要】阐述了一种基于MEMS设计的后坐保险机构的构造与作用原理,建立了动力学模型,并利用有限元软件ansys的ls-dyna模块对该保险机构进行了动力学仿真,对仿真结果进行了分析.结果表明,该后坐保险机构可以满足某小口径榴弹引信的使用要求.
【总页数】4页(P15-18)
【作者】牛兰杰;张建;赵旭
【作者单位】西安机电信息研究所,陕西,西安,710065;西安机电信息研究所,陕西,西安,710065;西安机电信息研究所,陕西,西安,710065
【正文语种】中文
【中图分类】TJ43
【相关文献】
1.MEMS保险机构后坐滑块齿的强度研究 [J], 李占旭;郝永平;纪玉杰;赵慧芳
2.MEMS悬臂卡锁式后坐保险机构 [J], 李雯迪;聂伟荣;席占稳;陈海峰
3.MEMS后坐保险机构在高冲击环境下的失效模式 [J], 刘加凯;李娜
4.MEMS后坐保险机构存在的问题及解决方法 [J], 刘加凯;齐杏林;朱仁贵;李鹤
5.MEMS安全系统后坐保险机构设计 [J], 童旭;聂伟荣;席占稳
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mems制造工艺步骤
制造mems的工艺步骤可以分为以下几个阶段：
1. 设计：首先进行mems的设计，包括电路、结构和材料的选择等。

设计需要考虑mems的目标功能以及所需的性能参数。

2. 模拟和仿真：利用计算机模拟和仿真软件对mems设计进行验证和优化，以确保mems可以正常工作并满足设计要求。

3. 掩膜制备：使用光刻技术将mems的设计图案转移到掩膜（photomask）上。

掩膜上的图案将用于制造mems的各个组成部分。

4. 基片制备：选择适当的材料，通常是硅基片，进行清洗和处理，以准备用于mems的制造。

5. 物理沉积或化学沉积：使用物理或化学方法将薄膜材料沉积到基片上。

这主要用于制造mems的结构层，例如电极、传感器和执行器等。

6. 光刻和蚀刻：利用光刻技术将掩膜上的图案转移到薄膜材料上，并使用蚀刻方法将不需要的材料逐步去除，形成mems的器件结构。

7. 清洗和检验：对制造完成的mems进行清洗和检验，以确保其质量和性能符合设计要求。

8. 封装和封密：将mems器件封装在合适的封装材料中，并进
行密封以防止灰尘和水分等进入。

9. 测试和调试：对封装后的mems进行测试和调试，以验证其
性能和功能。

10. 批量制造：一旦mems的设计和制造流程都经过验证并符
合要求，可以进行批量制造，以满足市场需求。

在批量制造中，可以使用先进的自动化设备和技术来提高生产效率和质量控制。

mems工艺流程仿真MEMS（Micro-Electro-Mechanical Systems）是微电子机电系统的缩写，是指将微观的机械和电子元件集成在一起形成的微型机电系统。

MEMS技术广泛应用于传感器、微泵、微机械臂等微型设备中，具有体积小、功耗低、响应速度快等优点。

在MEMS制造过程中，工艺流程仿真起着至关重要的作用，能够帮助提前发现潜在的问题，降低制造成本，提高产品质量。

下面就来介绍一下MEMS工艺流程仿真的主要内容和步骤。

MEMS工艺流程仿真主要包括材料建模、物理仿真和工艺流程优化三个方面。

首先是材料建模，材料的性能对MEMS器件的性能影响很大，因此需要对材料进行建模。

可以通过实验或者理论计算的方法获取材料的性质，包括机械性能、电性能、热学性能等。

然后使用建模软件进行材料建模，将材料的性能参数输入到软件中，建立材料模型。

材料模型包括材料的宏观力学性质、电学性质和热学性质等，可以用于后续的物理仿真。

其次是物理仿真，物理仿真是通过计算机模拟MEMS制造过程中各个步骤的物理现象，例如流体力学、电磁场分析、热传导等。

物理仿真可以帮助验证制造过程中的关键参数，评估各个步骤的可行性。

例如，在MEMS传感器制造过程中，可以通过流体力学仿真模拟流体在微通道中的流动情况，评估微通道的尺寸设计是否合理；或者通过热传导仿真，评估器件的散热性能是否满足要求。

物理仿真可以提前发现潜在的问题，避免在实际制造过程中出现不可预知的情况。

最后是工艺流程优化，通过模拟不同的工艺流程，比较其效果，选择最优的工艺流程。

工艺流程优化可以帮助降低制造成本，提高产品质量。

例如，在MEMS传感器制造过程中，可以通过工艺流程仿真比较不同的薄膜沉积工艺，包括化学气相沉积、物理气相沉积等，评估其膜质、沉积速度等性能，选择适合的工艺流程。

总之，MEMS工艺流程仿真在MEMS制造过程中起着至关重要的作用。

通过材料建模、物理仿真和工艺流程优化，可以提前发现潜在的问题，降低制造成本，提高产品质量。