MEMS設(shè)計(jì)仿真軟件的綜合比較

1、mems器件、仿真與系統(tǒng)集成期中測(cè)驗(yàn)（三）（占考試成績(jī)的20%,中英文答題均可，5月30日交電子版。任課教師：陳劍鳴）研究生： （簽字）學(xué)號(hào): mems設(shè)計(jì)、仿真軟件的綜合比較。（占本課程的20%）o 具體要求：1）用表格形式對(duì)mems常用的軟件進(jìn)行比較。比較的軟件四大類(lèi)：tannerpro （主要是 l-edit ） , hfss, coventorware ,intellisense, ansys2）比較的內(nèi)容：/公司、廠家；/軟件的總體描述；/軟件的模塊關(guān)系（模塊組成）；/按模塊來(lái)闡述的主要用途；/按模塊來(lái)闡述的性能參數(shù)；/軟件所做的實(shí)例圖（分模塊）。/你對(duì)此軟件（或者是具體模塊）的看法

2、和評(píng)價(jià)，不少于5個(gè)模塊。作業(yè)作答如下: tannerpro （主要是 l-edit）1.1公司、廠家：tanner research 公司1. 2軟件的總體描述tanner集成電路設(shè)計(jì)軟件是由tanner research公司開(kāi)發(fā)的基于 windows平臺(tái)的用于集成電路設(shè)計(jì)的工具軟件。該軟件功能十分強(qiáng) 大,易學(xué)易用，包括 s-edit, t-spice, w-edit, l-edit 與 lvs,從電 路設(shè)計(jì)、分析模擬到電路布局一應(yīng)俱全。其中的l-edit版圖編輯器 在國(guó)內(nèi)應(yīng)用廣泛，具有很高知名度。l-edit pro是tanner eda軟件公司所岀品的一個(gè)ic設(shè)計(jì)和驗(yàn)證 的高性能軟件系統(tǒng)模

3、塊，具有高效率，交互式等特點(diǎn)，強(qiáng)大而且完善 的功能包括從ic設(shè)計(jì)到輸出，以及最后的加工服務(wù)，完全可以媲美 百萬(wàn)美元級(jí)的ic設(shè)計(jì)軟件。l-edit pro包含ic設(shè)計(jì)編輯器(layout editor)>自動(dòng)布線系統(tǒng)(standard cell place & route)、線上設(shè)計(jì)規(guī)則檢 查器(drc)、組件特性提取器(device extractor)>設(shè)計(jì)布局與電路 netlist 的比較器(lvs)> cmos library > marco library,這些模塊組 成了一個(gè)完整的ic設(shè)計(jì)與驗(yàn)證解決方案ol-edit pro豐富完善的功能 為每個(gè)ic設(shè)

4、計(jì)者和生產(chǎn)商提供了快速、易用、精確的設(shè)計(jì)系統(tǒng)。tanner tools pro是一套集成電路設(shè)計(jì)軟件，包含以下幾種工具:s-edit (編輯電路圖)t-spice (電路分析與模擬)w-edit （顯示t-spice模擬結(jié)果）l-edit （編輯布局圖，自動(dòng)布局布線，drc,電路轉(zhuǎn)化）lvs （版圖和電路圖對(duì)比）1. 3軟件的模塊關(guān)系tanner數(shù)字asic設(shè)計(jì)流程圖：s-edit電路圖設(shè)*.spt-spice 仿真 a w-edit顯示波形”lvs布局與原始電 路比較al-edit/sprl-edivextractl-edivdrc*.spc14各模塊的的描述以及實(shí)例圖1.4. 1 s-ed

5、it以及范例piuperties rrawxerscheumiftcwindotv(ommjnd log windows-edit 13.0 界面s-edit范例1. 4. 2 t-spicct-spice是電路仿真與分析的工具，文件內(nèi)容除了有元件與節(jié)點(diǎn)描述外，還必須加上其他的設(shè)定。有包含文件、端點(diǎn)電壓源設(shè)置、 分析設(shè)定、輸出設(shè)置。1.4.3 lvslvs是用來(lái)用來(lái)比較布局圖與電路圖所描述的電路是否相同的 工具。也就是說(shuō)比較s-edit繪制的電路圖與l-edit繪制的布局圖是 否一致。需要spc文件和sp文件。1. 5 l-edit的使用1. 5. 1 l-edit畫(huà)圖布局詳細(xì)步驟打開(kāi)l-ed

6、it程序，保存新文件。取代設(shè)定(f訂e-rep lace setup)。環(huán)境設(shè)定(setup-design)o 選取圖層。選擇繪圖形狀繪制布局圖。設(shè)計(jì)規(guī)則設(shè)定(mosis/opbit 2. 0u)和設(shè)計(jì)規(guī)則檢查(drc)。檢查錯(cuò)誤，修改(移動(dòng))對(duì)象。再次進(jìn)行設(shè)計(jì)規(guī)則檢查。1. 5. 2使用l-edit畫(huà)pmos布局圖1) 用到和圖層包括 n well, active, n select, p select, poly, metal 1, metal2, active contact, via.2) .繪制n well圖層：l-edit編輯環(huán)境是預(yù)設(shè)在p型基板上，不需定義p 型基板范圍，要制作p

7、m0s,首先要作出n well區(qū)域。根據(jù)設(shè)計(jì)規(guī)則well區(qū)電 最小寬度的要求(102),可畫(huà)出n wcl 1區(qū)。3) 繪制active圖層：定義m0s管的范圍。pm0s的active圖層要繪制在n well圖層之內(nèi)。根據(jù)設(shè)計(jì)規(guī)則要求，active的最小寬度為32?？稍趎 well中 畫(huà)出active圖層。4) 繪制p select圖層：定義要布置p型雜質(zhì)的范圍。繪制前進(jìn)行drc可 發(fā)現(xiàn)相應(yīng)錯(cuò)誤。繪制時(shí)注意遵守4. 2b規(guī)則：not selected active) o繪制時(shí)注 意遵守4. 2b規(guī)則：active to p-select edge最小2 a。同時(shí)還要注意pcliff層 與n we

8、ll層要遵守2. 3a(5a)o5) .繪制poly圖層：定義成長(zhǎng)多晶硅，最小寬度2ao6) 繪制active contact圖層：源極、漏極接電極需要。標(biāo)準(zhǔn)寬度22。7) 繪制metal 1圖層：最底層的金屬線。 二 訂 .- . >->?食專(zhuān)盒 ¥<<事寒 7當(dāng);-?吉半：益 igi-:-養(yǎng) 首.:.賞冬再 in.;m;,>.,:-,:,.:h裳雲(yún)«>?nlwisw<m-< 使用l-edit畫(huà)pm0s布局圖1. 5. 3使用l-edit編輯標(biāo)準(zhǔn)邏輯元件1) 標(biāo)準(zhǔn)元件庫(kù)中的標(biāo)準(zhǔn)元件的建立符合某些限制，包括高度、 形狀與連接端

9、口的位置。標(biāo)準(zhǔn)元件分為邏輯元件與焊墊元件。2) 操作流程：進(jìn)入l-edit-建立新文件-環(huán)境設(shè)定-繪制接合端 口-繪制多種圖層形狀-設(shè)計(jì)規(guī)則檢查-修改對(duì)象-設(shè)計(jì)規(guī)則檢查3) 繪制接合端口：每一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)元件一個(gè)特殊的端口叫做接合端 口，它的范圍定交出元件的尺寸及位置即元件的邊界。4) 繪制電源與電源接口 ：典型標(biāo)準(zhǔn)元件的電源線分布在元件的上 端和下端。注意標(biāo)準(zhǔn)單元庫(kù)中的每一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)元件其電源端口必須有相 同的真對(duì)高度，且電源端口的寬度必須設(shè)定為0,位置必須貼齊abut 范圍的兩邊。5) 繪制n well層：在p型基板上制作pm0s的第一步流程。 橫向24格，縱向38格。6) 編輯nwell節(jié)點(diǎn)：因?yàn)?/p>

10、pm0s基板也需要電源，故需要在7 well ±建立一個(gè)歐姆節(jié)點(diǎn)。在abut端口的上方，繪制出active, n select、active contact 這 3 種圖層。7) .編輯p型基板節(jié)點(diǎn):nm0s基板也需要接地，故此需要在p base 上建立一個(gè)歐姆節(jié)點(diǎn)。在abut端口的下方，繪制出active、p select> active contact 這 3 種圖層。8) 繪制p select圖層。植入p型雜質(zhì)需要。兩部分：一是在 n select右邊加上一塊橫向11格、縱向10格；一是在下方再加上 橫向18格，縱向22格。9) 繪制nmos active圖層：定義mos

11、的范圍，active以外的 地方是厚氧化層區(qū)(或稱(chēng)場(chǎng)氧化層)。一是在原上部active下接一塊 橫向12格，縱向4格的方形active, 一是在其下方再畫(huà)橫向14格、 縱向18格的方形activeo10) .繪制n select圖層：植入n型雜質(zhì)需要。一是在abut 下部pselect右邊加橫向11格，縱向10格；一是在剛上方加橫向 18格，縱向22格。11) 繪制pmos active圖層：一是在原下部active jl接一塊橫 向12格，縱向4格的方形active, 一是在其上方再畫(huà)橫向14格、 縱向18格的方形activeo12) .繪制poly層：poly與active相交集為柵極所在

12、位置。 橫向2格，縱向70格。繪制完此步，請(qǐng)先進(jìn)行drc無(wú)誤后再繼續(xù)。13) 繪制輸入信號(hào)端口 (a)：標(biāo)準(zhǔn)元件信號(hào)端口(除電源和地) 的繞線會(huì)通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)元件的頂端或底部。一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)元件信號(hào)端口要求高 度為0,且寬度最好為整數(shù)值。自動(dòng)繞線時(shí)用metal2,故需先將輸入 端口由metal2通過(guò)via與metal 1相連，在通過(guò)metal 1通過(guò)poly contact與poly相連。drc確認(rèn)無(wú)誤。14) 繪制pm0s源極接線：需要將pm0s左端p型擴(kuò)散區(qū)與vdd 相連。利用metal 1與vdd相連，metal 1與active間通過(guò) activecontact 相接。(15)繪制nm0s源極接線

13、：需要將nm0s左邊n型擴(kuò)散區(qū)與gnd 相連。利用metal 1與gnd相連，metal 1與active間通過(guò)activecontact 相接。16) 連接pm0s與nmos的基極：將nm0s的右邊擴(kuò)散區(qū)和pmos 的右邊擴(kuò)散區(qū)利用metall相連，并在metal 1與active重疊區(qū)打上 節(jié)點(diǎn)。17) 繪制輸出信號(hào)端口(out)18) 更改元件名稱(chēng)為inv,轉(zhuǎn)化為spice文件(tools - extract)。用l-edit繪制的反相器標(biāo)準(zhǔn)單元布局圖二 hfss2. 1公司、廠家：美國(guó)ansof t公司2.2軟件的總體描述ansoft hess （全稱(chēng) high frequency s

14、tructure simulator,高頻結(jié)構(gòu)仿真器） 是ansoft公司推岀的基于電磁場(chǎng)有限元方法（fem）的分析微波工程問(wèn)題的三維 電磁仿真軟件，可以對(duì)任意的三維模型進(jìn)行全波分析求解，先進(jìn)的材料類(lèi)型，邊 界條件及求解技術(shù)，使其以無(wú)以倫比的仿真精度和可靠性，快捷的仿真速度，方 便易用的操作界面，穩(wěn)定成熟的自適應(yīng)網(wǎng)格剖分技術(shù)使其成為高頻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的首 選工具和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，己經(jīng)廣泛地應(yīng)用于航空、航天、電子、半導(dǎo)體、計(jì)算機(jī)、通 信等多個(gè)領(lǐng)域，幫助工程師們高效地設(shè)計(jì)各種高頻結(jié)構(gòu)，包括：射頻和微波部件、 天線和天線陣及天線罩，高速互連結(jié)構(gòu)、電真空器件，研究目標(biāo)特性和系統(tǒng)/部 件的電磁兼容/電磁干擾特性，從

15、而降低設(shè)計(jì)成本，減少設(shè)計(jì)周期，增強(qiáng)競(jìng)爭(zhēng)力。2. 3軟件的模塊組成及其主要用途designer模塊：在designertm里結(jié)合二維版圖，工藝流程，和材料特性， coventorwaretm可以牛成三維模型，進(jìn)行網(wǎng)格的自動(dòng)劃分。analyzer模塊：針對(duì)客戶(hù)所關(guān)心的問(wèn)題，分析人員可以調(diào)用analyzertm 里專(zhuān)門(mén)針對(duì)mems器件分析開(kāi)發(fā)的多個(gè)求解器，對(duì)mems器件的三維模型進(jìn)行結(jié)構(gòu) 力學(xué)、靜電學(xué)、阻尼、電磁學(xué)、多物理場(chǎng)耦合（含壓電，及壓阻問(wèn)題）、微流 體（主要涉及biochip和inkjet）等物理問(wèn)題的詳細(xì)分析。analyzertm還可對(duì) 邊界條件、材料特性、三維模型幾何形狀等進(jìn)行參數(shù)分析，

16、研究這些參數(shù)對(duì)器件 性能的影響。integrator模塊：利用integratortm,設(shè)計(jì)人員可以從三維分析結(jié)果提取 mems器件宏模型，反饋回arch1tecttm里進(jìn)行系統(tǒng)性能的驗(yàn)證，從而完成mems 的設(shè)計(jì)。支持的格式包括:verilog-a （cadence）, mast （architect）, and matlab 同時(shí)，用戶(hù)也可以利用integratortm建立自己mems產(chǎn)品涉及到的宏模型庫(kù)，為 新產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)提供技術(shù)儲(chǔ)備。2.4 ansoft hfss的應(yīng)用領(lǐng)域：2. 4. 1天線（1）面天線：貼片天線、喇叭天線、螺旋天線（2）波導(dǎo)：圓形/矩形波導(dǎo)、喇叭、波導(dǎo)縫隙天線（3）線

17、天線：偶極子天線、螺旋線天線（4）天線陣列：有限陣列天線陣、頻率選擇表面（fss）、（5）雷達(dá)散射截面（rcs）2.4.2微波（1）濾波器：腔體濾波器、微帶濾波器、介質(zhì)濾波器（2 ） emc （electromagnetic compatibi1ity ） /emi（elec tromagnetic intergerence ）: 屏蔽罩、近場(chǎng)一遠(yuǎn) 場(chǎng)輻射(3) 連接器：同軸連接器底板、過(guò)渡(4) 波導(dǎo)：波導(dǎo)濾波器、波導(dǎo)諧振器、波導(dǎo)連接器(5) silicon/gaas：螺旋電感器、變壓器2.5 hfss的操作界面和菜單功能介紹：ansoft hfss的界面主要包括：菜單欄(menu bar)

18、、工具欄(toolbars)、工程管理(project manage)窗口、狀態(tài)欄(status bar)、屬性窗口(properties window)、進(jìn)度窗口( progress window)、信息管理(message manage )窗口和 3d 模型窗 口 (3d modeler window)。菜單欄工具欄工程管理ogq %esx、 b 00(5 a mitill i二 j p3 乂 d "<«n>%')a00oe6660®純。4 nv.»-e nojsjrtfiiitui. a3d模型窗口進(jìn)度窗口狀態(tài)欄屬性窗口信息管理

19、 £9 lxclt«u«q pimlyu. ik 9 ott<2 z wntmi* n»«u 4p une imlti 3?»t h«140mlj u4i»<im圖3 ansoft hfss的操作界面菜單欄(menu bar):繪圖、3d模型、hfss、工具和幫助等下拉式菜單組成。 工具欄(tool bar):對(duì)應(yīng)菜單中常用的各種命令，可以快速方便的執(zhí)行各種命 令。工程管理(project manage):窗口顯示所以打開(kāi)的hfss工程的詳細(xì)信息，包括 邊界、激勵(lì)、剖分操作、分析、參數(shù)優(yōu)化、結(jié)果、端口場(chǎng)

20、顯示、場(chǎng)覆蓋圖和輻射 等。狀態(tài)欄(status bar):位于hfss界面底部，顯示當(dāng)前執(zhí)行命令的信息。屬性窗口(properties window):顯示在工程樹(shù)、歷史樹(shù)和3d模型窗口屮所選條目的特性或?qū)傩?。進(jìn)度窗口 (progress window):監(jiān)視運(yùn)行進(jìn)度，以圖像方式表示進(jìn)度完成比例。 信息管理(message manage):窗口顯示工程設(shè)置的錯(cuò)誤信息和分析進(jìn)度信息。3d模型窗口 (3d modeler window):是創(chuàng)建幾何模型的區(qū)域，包括模型視圖區(qū) 域和歷史樹(shù)(記錄創(chuàng)建模型的過(guò)程)。我的看法：本次課我們介紹了 ansoft公司的hfss高頻偽真軟件的 基本特性和基本操作，

21、并結(jié)合實(shí)際例子對(duì)一個(gè)縫隙耦合貼片 天線進(jìn)行了建模和仿真。作為一個(gè)軟件，學(xué)習(xí)它最好的辦法 就是經(jīng)常使用它，由于課堂上的時(shí)間十分有限，這里介紹的 都是基本的操作，對(duì)于其他的許多功能和定義，我們可以查 找hfss的幫助文件和用戶(hù)手冊(cè)。在下一節(jié)課我們將進(jìn)一步學(xué) 習(xí)hfss的一些高級(jí)應(yīng)用及實(shí)用技巧。三 coventorware3. 1公司、廠家：美國(guó)coventor公司3.2軟件的總體描述coventorware是在著名的memcad軟件上發(fā)展起來(lái)的,目前業(yè)界公認(rèn)的功能最強(qiáng)、 規(guī)模最大的mems專(zhuān)用軟件。擁有兒十個(gè)專(zhuān)業(yè)模塊，功能包含mems系統(tǒng)/器件級(jí) 的設(shè)計(jì)與仿真，工藝仿真/仿效。其主要用于四大領(lǐng)域：

22、sensors/actuators, rf mems, microfluidics, optical mems。具有系統(tǒng)級(jí)、器件級(jí)的功能的mems專(zhuān)用軟件，其功能覆蓋設(shè)計(jì)、工藝、器件級(jí) 有限元及邊界元分析仿真、微流體分析、多物理場(chǎng)耦合分析、mems系統(tǒng)級(jí)仿真 等各個(gè)領(lǐng)域。coventorware因其強(qiáng)大的軟件模塊功能、豐富的材料及工藝數(shù)據(jù) 庫(kù)、易于使用的軟件操作并與各著名eda軟件均有完美數(shù)據(jù)接口等特點(diǎn)給工程 設(shè)計(jì)人員帶來(lái)極大的方便。3. 3軟件的模塊組成及其主要用途coventorware 軟件主要包括四個(gè)模塊：architect , designer ,analyzer, integrat

23、orarchitect模塊：提供了獨(dú)有的pem（機(jī)電）、optical（光學(xué)）、fluidic（流體） 庫(kù)元件，可快速描述出mems器件的結(jié)構(gòu)，并結(jié)合周?chē)碾娐愤M(jìn)行系統(tǒng)級(jí)的機(jī)、 電、光、液、熱、磁等能量域的分析，找到最優(yōu)的結(jié)構(gòu)、尺寸、材料等設(shè)計(jì)參數(shù), 從而生成器件的版圖和工藝文件。designer模塊：可進(jìn)行版圖設(shè)計(jì)、生成器件三維模型、劃分網(wǎng)絡(luò)單元。analyzer模塊：可采用fem （有限元法）、bem （邊界元法）、bpm （光速傳播 法）、fdm（有限差分法）、vof（體積函數(shù)法）等分析方法進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析、電磁場(chǎng)分 析、壓電分析、熱分析、微流體分析、光學(xué)分析及多物理場(chǎng)的全耦合分析等。int

24、egrator模塊：最后從三維分析結(jié)果中提取mems器件的宏模型，反饋回 architect進(jìn)行系統(tǒng)或器件性能的驗(yàn)證，完成整個(gè)設(shè)計(jì)。3. 4 coventorware的基本內(nèi)容coventorware由可單獨(dú)使用以補(bǔ)充現(xiàn)有的設(shè)計(jì)流程，或者共同使用以提供一個(gè) 完整的mems設(shè)計(jì)流程的4個(gè)主要部分組成。其中包括architect, designer, analyzer和integrator。該工具套件的完整性和模塊間高度的一體化程度提高 了整體效率和易用性，使用戶(hù)擺脫了在多個(gè)獨(dú)立工具設(shè)計(jì)間手工傳遞數(shù)據(jù)的負(fù) 扌日。i設(shè)計(jì)開(kāi)始共享獅口藝琳屆鷄工藝髡輯器ma*估吉羋分折器疑烷袈公佛押+益曲笞餌設(shè)anal

25、yzer目庫(kù)i結(jié)果分折器i1就器1jh* ! 1 jl -網(wǎng)卿呻acnesoft設(shè)計(jì)迭代architectdesigner 設(shè)計(jì)結(jié)束k"版圖弟輯器廣*曲空mems妳帛參物理場(chǎng)竺序二實(shí)體建摸圏版圖輸出原理圖綜輯器3d摸型觀察器觸理器圖12 coventorware工作流程圖architect3d快速組裝來(lái)自獨(dú)特和全面的mems積木庫(kù)屮的mems器件，并在一個(gè)基于原理 圖的系統(tǒng)級(jí)建模環(huán)境中仿真其與周邊電子部分的行為。designer定義制造工藝，在mems版圖編輯器中繪制版圖布局，并自動(dòng)牛成可視化3d實(shí) 體模型，以輸入到解算器中.analyzer使用此最高級(jí)的3d場(chǎng)算法器的綜合套件，分析

26、、理解和驗(yàn)證任何基于mems 或微流體設(shè)計(jì)的物理行為，優(yōu)化mems特定的耦合物理?xiàng)l件。integrator提取與architect兼容的線性和非線性降階mems模型。3. 5 coventorware分析的基本步驟coventorware分析的基木步驟包括：定義材料屬性；牛成工藝流程； 生成二維版圖；通過(guò)二維版圖生成三維模型；劃分網(wǎng)格生成有限元模型； 設(shè)定邊界條件、加載；求解；提取、查看結(jié)果。以下我們以實(shí)例介紹該軟件的整個(gè)仿真過(guò)程：懸臂梁與硅基底間電容的計(jì)算和懸臂梁的 受力分析3. 5. 1工藝過(guò)程(1) 在硅基底上沉積一層氮化物(絕緣層)；(2) 再在其上沉積一層硼磷硅玻璃(bpsg)作為犧

27、牲層(用于沉積鋁)；(3) 刻蝕出支座(anchor)將要沉積的位置；(4) 采用等邊沉積法沉積鋁層；留下支座伽cho"和懸臂梁(beam)部分，刻蝕其余的鋁層；(6)釋放bpsgffi牲層。3. 5.1具體設(shè)計(jì)過(guò)程(1) 啟動(dòng)coventorware2003,在用戶(hù)設(shè)置中設(shè)定directory(目錄)，包括work directory> scratch directory> shared directoryo 只需設(shè)定工作目錄，下面兩個(gè) 目錄是默認(rèn)的，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)將它設(shè)定到相應(yīng)的工作路徑下，coventorware所有運(yùn) 行生成的文件都會(huì)寫(xiě)在該目錄下(該目錄必須是已經(jīng)存在

28、的目錄，在啟動(dòng)吋是無(wú) 法新建工作目錄的)。許可文件的位置，包括coventor license> cfd license> saber license,在安裝吋就已設(shè)定，默認(rèn)即可。(2) 單擊ok后，系統(tǒng)進(jìn)入projects dialog window(i程對(duì)話窗口)，新建工程 名稱(chēng)為 beamdesign的文件夾，單擊open進(jìn)入function manager(功能管理器) 界面。(3) 進(jìn)入designer模塊，在materials中定義材料屬性，選擇aluminum(film), 根據(jù)題設(shè)修改其參數(shù)；再選擇silicon,方法相同。單擊close,就可編輯工藝過(guò) 程。(4)

29、 進(jìn)入process editor(工藝編輯器)，新建一個(gè)工藝文件c,根據(jù)上述 工藝過(guò)程在工藝編輯器中設(shè)計(jì)整個(gè)流程，如圖413所示。設(shè)計(jì)完后，單擊close, 就可進(jìn)行版圖設(shè)計(jì)?？谪蟟岡f : beaadesi gnbea«desi gni)evicesbeaw- proc圖4j3工藝過(guò)程(1) 進(jìn)入layout editor (版圖編輯器)，新建beam.cat文件，根據(jù)預(yù)先設(shè)計(jì)的形 狀設(shè)計(jì)整個(gè)模型的二維版圖，如圖4-14所示。設(shè)計(jì)完后，單擊close即可。anchor maskbeam mask!gnd mask圖4j4 二維工藝版圖(2) 在model/mesh

30、下拉欄里選擇上步設(shè)計(jì)的二維版圖文件beam.cat,單擊build a new 3d modelo通過(guò)工藝文件c設(shè)定的厚度和模型在二維版圖文件 beam.cat中的形狀，就可生成三維實(shí)體模型，如圖415所示。在犧牲層上沉積 鋁層(b)釋放犧牲層，得到模型圖4-15 三位實(shí)體模型(3) 然后選取懸臂梁和基底，劃分網(wǎng)絡(luò)單元。因?yàn)橐褂糜邢拊蠼馄?，必?將選擇的實(shí)體模型劃分網(wǎng)格使生成若干單元體，這與ansys的處理過(guò)程相同。(4) 再次回到function manager(功能管理器)界面，進(jìn)入analyzer模塊，選 擇memelectro求解器，點(diǎn)擊analysis運(yùn)行后，就可

31、以選擇提取所需的電容和電 量值及電量密度的彩云圖；同樣要求解懸臂梁的應(yīng)力和變形，選擇memmech求 解器，同樣可以提取懸臂梁的變形和應(yīng)力值及彩云圖。(5) 提取、查看結(jié)果。所求得的電量和電容值如圖4-16(a). (b)；所示所求得的 應(yīng)力和變形值如圖4-17(a). (b)所示。charge dtrwty -356-052 dem-3 96-0612e-052«-054 3e-o5(a)電荷密度capacitance (pf) igroundbeamground1.484634e-02-1.484634e-02beam-1 484634e-021 484634e-02close

32、1(b)電容值ospiacementlx -16e-01-12e-01796-02-396-029 2e-o4圖416 電荷密度及電容值圖2 (b)懸臂梁所受最大等效應(yīng)力值為39mpa圖1 (a)z向最大位移為0. 16 um圖4.17 懸臂梁變形和應(yīng)力圖四 ansys4. 1公司、廠家：美國(guó)ansys公司4.2軟件的總體描述ansys是由美國(guó)ansys公司開(kāi)發(fā)的、功能強(qiáng)大的有限元工程設(shè)計(jì)分析及 優(yōu)化軟件包，是迄今為止唯一通過(guò)is09001質(zhì)量認(rèn)證的分析設(shè)計(jì)類(lèi)軟件。該軟 件是美國(guó)機(jī)械工程師協(xié)會(huì)(asme)、美國(guó)核安全局(nqa)及近二十種專(zhuān)業(yè)技 術(shù)協(xié)會(huì)認(rèn)證的標(biāo)準(zhǔn)軟件。與當(dāng)前流行的其他有限元軟件

33、相比，ansys有明顯的 優(yōu)勢(shì)及突破。ansys具有能實(shí)現(xiàn)多場(chǎng)及多場(chǎng)耦合分析的功能,是唯一能夠?qū)崿F(xiàn)前后處理、 分析求解及多場(chǎng)分析統(tǒng)一數(shù)據(jù)庫(kù)的大型有限元軟件，和其他有限元軟件相比， ansys的非線性分析功能更加強(qiáng)大，網(wǎng)格劃分更加方便，并具有更加快速的求 解器。同時(shí)，ansys是最早采用并行計(jì)算技術(shù)的有限元軟件，它支持從微機(jī)、 工作站、大型機(jī)直至巨型機(jī)等所有硬件平臺(tái)，并可與大多數(shù)的cad軟件集成并 有交換數(shù)據(jù)的接口，ansys模擬分析問(wèn)題的最小尺寸可在微米量級(jí)，同時(shí)，國(guó) 際上也公認(rèn)其適于mems器件的模擬分析，這是其他有限元分析軟件所無(wú)法比擬的。ansys有限元軟件是融結(jié)構(gòu)、熱、流體、電磁、聲學(xué)

34、于一體的大型通用有 限元分析軟件，可廣泛用于核工業(yè)、機(jī)械制造、電子、土木工程、國(guó)防軍工、日 用家屯等一般工業(yè)及科學(xué)研究領(lǐng)域。ansys是國(guó)際公認(rèn)的適用于mems模擬分 析的軟件工具。其主要分析功能包括以下幾個(gè)方面。（1）結(jié)構(gòu)分析包括線性、非線性結(jié)構(gòu)靜力分析，結(jié)構(gòu)動(dòng)力分析（包括模態(tài)和瞬 態(tài)），斷裂力學(xué)分析，復(fù)合材料分析，疲勞及壽命估算分析，超彈性材料的分析 等。（2）熱分析包括穩(wěn)態(tài)溫度場(chǎng)分析，瞬態(tài)溫度場(chǎng)分析，相變分析，輻射分析等。（3）高度非線性結(jié)構(gòu)動(dòng)力分析包括接觸分析，金屬成形分析，整車(chē)碰撞分析， 焊接模擬分析，多動(dòng)力學(xué)分析等。（4）流體動(dòng)力學(xué)分析包活層流分析，湍流分析，管流分析，牛頓流與非牛頓流 分析，內(nèi)流與外流分析等。（5）電磁場(chǎng)分析包括電路分析，靜磁場(chǎng)分析，變磁場(chǎng)分析，高頻電磁場(chǎng)分析等。（6）聲學(xué)分析包括水下結(jié)構(gòu)的動(dòng)力分析，聲波分析，聲波在固體介質(zhì)屮的傳播 分析，聲波在容器內(nèi)的流體介質(zhì)中傳播分析等。（7）多場(chǎng)耦合分析包括電場(chǎng)結(jié)構(gòu)分析，熱應(yīng)力分析，磁熱分析，流體結(jié)構(gòu)分