微电子机械系统计算机辅助设计

主要介绍ＭＥＭＳ计算机辅助设计的研究内容和发展，以及和ＭＥＭＳ ＣＡＤ有关的ＭＥＭＳ标准化制造技术的发展情况。     

微电子机械系统的研究进展

本文从微电子机械系统（MEMS）的基本加工技术和MEMS器件等方面介绍了MEMS的发展过程;综述了国内外MEMS加工技术,特别是新型MEMS器件与系统方面的最新研究进展,介绍了欧美日等发达国家和我国为MEMS的发展所作的努力,提出了“只有产业界及时介入才是中国MEMS研究的唯一出路”。     

美国微电子机械系统的研究计划

美国高等研究计划局(ARPA)，制定的微电子机械系统研究计划的主要目的是开发先进的微电子机械系统(MEMS)装置和工艺。研究项目大致可分为四项，即(1)流体的测量和控制；(2)惯性测量装置；(3)光束的方向控制；(4)分散传感器网络。除了这些领域之外，或支持迄今为止研究中积累的某些项目，或帮助实施ARPA的计划及与其他部门合作进行的对各种系统的实验论证计划。     

微电子机械系统技术及其应用

微电子机械系统技术的特点是可使制品微型化、集成化并以硅作为加工材料。该技术可分为体微机械加工、表面微机械加工、金属微机械加工和复合微机械加工四类。所采用的基础技术主要有:腐蚀技术、硅键合技术、多层无应力薄膜沉积技术、牺牲层技术、LIGA技术以及以上技术的复合,该项技术应用广泛。本文重点介绍在微传感器、微电机、机械滤波器和谐振滤波器等方面的应用,并探讨了发展方向。     

微电子机械系统（MEMS）发展展望

本文对ＭＥＭＳ技术的发展概况进行了介绍，对涉及的科学技术问题进行讨论并扼要论述其重要意义。     

微电子机械系统(MEMS)光开关

1前言近年来,随着互联网的迅速普及,穿梭于通信网络的信息量正以爆炸性速度持续增长。据日本光协会预测,横跨太平洋光缆的国际通信网以每5年10倍的速度增长,到15年后的2015年,其增长速度将是现在的1000倍,也就是说每1根光纤必须具有1000Tbit/s的传输容量。     

微电子机械系统的测量

由于与生俱来的特性,微电子机械系统(microelectromechanical systems,简称MEMS)测试必须跨越电气与机械的分界线。MEMS设备总是既包含机械动作,又带有电气信号,因此在对这类设备的测试中两方面都要包括。     

从微电子器件到微电子机械系统

本文扼要介绍了一种崭露头角的微电子机械系统（ＭＥＭＳ）的应用前景，以及它的最新工艺技术。并预示在推进ＭＥＭＳ工艺的前提下，ＭＥＭＳ产品将大有作为。     

一种新型低压电容式RF MEMS开关的设计与分析

介绍了一种基于扭转的新型低压电容式RFMEMS开关的设计.此开关在保留传统挠曲变形的基础上,引入了扭转变形,并利用Intelli Suite等软件进行仿真分析.理论分析和仿真结果表明:与传统弯曲变形不同,在扭转变形中,变形对臂的厚度远比宽度敏感;在保留传统挠曲变形的基础上,增加了扭转变形,将有效降低驱动电压.理论分析还表明增长扭转臂、从动臂可使驱动电压明显下降.通过优化结构设计,在扭转臂、从动臂长为180μm、120μm,臂宽为5μm,厚为1μm,驱动电极面积为120μm×120μm时,仿真得到驱动电压为1.5V.     

面向Micro-IMU的MEMS三维可折叠系统的设计与研制

提出了一种面向微惯性测量单元(Micro-IMU)应用的微电子机械系统(MEMS)三维可折叠结构,其主要组成部分包括绝缘层上硅(SOI)基底、聚酰亚胺柔性链、金属线以及MEMS多环陀螺仪。文章基于有限元仿真技术,分析了可折叠结构及器件的可行性。基于SOI一体化MEMS技术,将核心传感器的制作工艺与折叠结构工艺相结合,在结构中搭载单轴圆盘多环谐振微陀螺,利用柔性铰链实现结构的三维折叠以及各个传感器之间的电互连,实现单轴惯性传感器的集成,制备出体积为1cm3、质量为250mg的搭载多环谐振微陀螺的三维可折叠系统。     

面向三维组装的微纳平台设计与研究

针对20~40μm尺寸范围的微对象夹持需求,设计了一种压电驱动的微组装夹持器平台。使用有限元分析优化了夹持器的结构参数。该平台可以实现两指与三指操作模式的转换及对多种微对象的柔性操作。该文绘制了实验平台中压电陶瓷的驱动电压与执行末端位移的关系,单指的驱动范围0~41μm。压电陶瓷对该平台的输出位移分辨率达到了0.5μm/V。以直径20μm、40μm两种尺寸的硼硅酸盐玻璃球为操作对象,完成了夹持、释放及三维模型组装实验。     

光的微电机系统在光通信网的应用

先简单表明未来的光通信网必然需要最合适的光器件。解释光的“微电机系统”有很好的发展前途。文中依次介绍光的微电机系统在光波长路由器、在光交叉连接和在光交换设备中的广泛应用。     

自动交换光网络网管系统的设计与分析

自动交换光网络（ASON）在光传输网络之上引入控制平面，可以支持动态波长连接的建立，动态地分配网络资源，因此一出现就引起了广泛的关注。ITU－T等组织定义了大量关于控制信令方面的规范，但是没有给出任何与网络管理方面相关的内容。本文针对ASON网络的特点，提出了适合ASON网络的基于CORBA技术实现的域间网络管理方案，然后对ASON的基本管理功能需求进行了分析，其中着重分析了ASON引入的控制平面的管理需求，为控制平面管理功能的实现做出了理论指导。最后，对如何应用CORBA技术实现网管系统进行了分析。     

MEMS电热驱动器的设计与分析

该文介绍了一种双层膜的电热微驱动器。根据高等数学和材料力学可求得偏置层结构末端的位移公式,进而验证了采用镍作为偏置层材料的合理性。利用CoventorWare软件对驱动器进行有限元仿真,得出偏置层在温度为300K、电压为5V、响应时间为5ms时,偏置层厚度H1与驱动器位移d的曲线关系图,驱动层厚度H2与d的曲线关系图以及驱动层厚度与驱动器左侧固定端应力的曲线图,从而确定H2=8μm。通过验证驱动器的最大应力为130MPa,小于镍的许用应力,确定驱动器在H2=8μm可以进行可靠的工作。分析驱动层厚度和偏置层厚度的加工误差对驱动器末端位移的影响,可得在对偏置层进行加工时要严格控制H1的加工误差。对驱动器进行了模态分析和抗过载分析,电热驱动器的工作频率范围在821.011Hz以内,且具有抗击8 000 g(g=10m/s2)冲击加速度的能力。     

观看3D影像时的会聚角与脑电EEG重心频率的相关性研究

在特定的实验条件下,利用脑电图仪采集10名志愿者观看4个3D影像的脑电信号,提取各时段的重心频率(Gravity Frequency,GF),对重心频率进行数据整合处理;测量志愿者观看3D片源各时段的视差,并转换为对应的会聚角(Optical Angle),重心频率与会聚角的值进行相关性分析和曲线拟合处理。结果显示:经过数据合并处理后,脑电EEG(electroencephalogram)重心频率与观看3D影像时的会聚角存在一定的线性关系,拟合优度最高的是三次曲线,观看3D影像时的会聚角在1.778°~3.254°时重心频率呈现下降趋势,这说明在此范围可能更容易使人感到不适。     

MEMS光开关的研究与进展

光开关是光通信网络的重要功能器件,MEMS光开关是最具发展前景的光开关之一。在简介不同种类光开关原理特点的基础上,详细分析了当前主要的MEMS光开关的分类、结构、工艺与性能特点,并给出这一领域的研究与发展状况。     

MEMS可调式光衰减器性能测试及其分析

采用微细加工的方法研制出了一种可调式微机械光衰减器 ,对该衰减器的性能进行了测试 ,并对影响其光学性能的因素作了分析。测试表明 ,该衰减器的插入损耗<3dB ,衰减范围 0～ 4 0dB ,回波损耗 <- 45dB ,衰减精度可达 0 1dB。     

Mesa Diaphragm-Based Fabry-Perot Optical MEMS Pressure Sensor

An optical micro electron mechanical system （MEMS） pressure sensor with a mesa membrane is presented. The operating principle of the MEMS pressure sensor is expatiated by the Fabry-Perot （F-P） interference and the relation between deflection and pressure is analyzed. Both the mechanical model of the mesa structure diaphragm and the signal averaging effect is validated by simulation, which declares that the mesa structure diaphragm is superior to the planar one on the parallelism and can reduce the signal averaging effect. Experimental results demonstrate that the mesa structure sensor has a reasonable linearity and sensitivity.     

基于MEMS技术的微型燃烧器的特性分析与设计

为了改善微型燃烧器内的燃烧性能,分析了微型燃烧器燃烧时存在的主要问题,并提出了相应的燃烧策略.根据微型燃烧器的特点,采用旋流预混、增设预混通道、燃气出口通道和简化管道接气装置等方法对微型燃烧器的结构进行改进设计.改进后,可延长燃料与空气在预混腔的预混时间,增强预混效果;充分利用燃气热量,提高预混气体的初温,减少微型燃烧器散热,利于燃气着火.延长燃气在燃烧室内的燃烧时间,并增强气流扰动.管道接气装置可简化气源管道连接问题,管道间距的加大也使其安装连接更为方便,气密性的保证也相对更容易.为下一步开展微型燃烧器内气体预混催化重整燃烧等实验研究打下了基础.