本文格式为Word版，下载可任意编辑MEMS CAD 结课作业 测验课出勤/测验结果检平日上课出勤查/测验报告/期中测试及表现（20%） （30%） 课程结业试题 课程最终理论/设计/总结报告 劳绩 （50%） 上面表格为该课程最终劳绩记入方法 2022/2022学年第2学期 《MEMS CAD》课程结业试题 学 院：电子与计算机科学技术学院 班级及学号： 姓 名： 本结业试题包括： 一、理论片面； 二、综合设计测验片面； 三、本课程主要内容总结报告 理论试题片面 （40分） 综合设计测验仿真片面 课程总结报告 （40分） （20分） 总分 提交截止时间：2022年5月5日中午12：00点 任课教师： 2022-4-12 1 一、理论片面 1、按您的理解，请阐述运用ANSYS软件举行分析求解问题的根本步骤和思路结合本专业，谈谈其在所学专业中的应用10分） 答：利用ansys软件来对概括问题举行分析 1) 通过对问题描述的分析和构思，对要建立的模型有一个整体的框架，对如何建立，怎 么样建立要有充分的熟悉； 2) 做好分析工作后，才去适当的方法，建立实体模型。
建模方法有自底向上（首先建立 关键点，用这些点建立线、面等）和自顶向下（首先定义体（或面），然后对这些体或面按确定规矩组合得到最终需要的外形）； 3) 对模型举行网格化分，形成有限元模型其中网格划分包括自由式网格划分和映射式 网格划分； 4) 对有限元模型施加约束与载荷举行求解分析，其中包括静力学分析，模态分析以及瞬 态分析等； 5) 进入后处理器，获得计算结果，并对结果举行分析与查看 Ansys在微电子学专业中的应用： 微机电系统(MEMS)是当今技术领域最热点之一；它采用先进的半导体工艺，将具有信号处理功能的智能机械布局集成在一块芯片中MEMS 装置具有与传统的传感器和执行器等一致的功能，但比后者要小得多，为使这种体积纤小、布局精良的微机电器件能够精确、稳当地工作，以适应恶劣环境，MEMS 工程师在设计中普遍采用FEA 方法，借助软件对微机电系统的应力、变形、自振、热损失、流体压差与速度、电阻电导、电磁场干扰 总之，ANSYS 独有的降阶分析功能及场路结合分析法为MEMS 中的路分析供给了良好的解决方案ANSYS 自身具有强大的三维建模才能，而且ansys可以对各种物理场举行分 析，是目前位移能融合布局、热、电磁、流场、声学等为一体的有限元软件。
除了常规的线性、非线性布局静力、动力分析之外还可以解决高度非线性布局的动力分析，接都非线性及非线性屈曲分析Ansys还有后处理功能，来举行查看分析结果这对于MEMS的理解和应用都有着很大的扶助 2、分别阐述INTELLISUITE和 L-EDIT软件在微电子学专业中的作用和能完成的任务说明用INTELLISUITE软件分析仿真工程问题时的根本步骤16分） 答：IntelliSuite供给从概念设计到产品制造的MEMS解决方案可举行多物理量的分析，其模拟和分析模块使用户无须进入实际生产即可评估所设计器件的工艺可行性和工作性能它的突出特点是将出名的开发工具与先进的流水相结合，使MEMS产品急速走向市场具有多项领先技术和首要研发创新软件可广泛运用于MEMS各个环节，是设计、分析、模拟仿真传感器、加速度计、鼓舞器、生物微流体芯片、射频开关以及光学MEMS器件的强大工具 2 L-Edit是针对幅员设计而编制的应用软件它允许生成和修改集成电路掩模版上的几何图形用于MEMS幅员设计，能完成集成电路设计、模拟验证、幅员编辑和自动布局布线的任务，可以分层设计同时它也可以模拟工艺过程。
INTELLISUITE软件分析仿真的步骤：（1）工艺设计：包括硅片的加工、玻璃片的加工以及键合/封装工艺；（2）工艺仿真：用mask创造掩膜图形，用IntelliFab举行工艺仿真①定义一个硅片；②清洗所定义的硅片；③在硅片底部淀积一层SiO2；④再在其上淀积一层光刻胶；⑤清洗光刻胶；⑥刻蚀SiO2；⑦刻蚀硅片；⑧清洗全部的光刻胶；⑨刻蚀掉全部的SiO2根据需要可以举行各种工艺 3、请阐述用完全法（Full）举行多步载荷下的工程问题的求解根本思路与方法6分） 答：一个载荷步是指边界条件和载荷选项的一次设置，用户可对此举行一次或屡屡求解1）屡屡求解方法 缺点：用户务必等到每一次求解完成后才能定义下一次载荷步（除非使用批处理方法） 留神：只有在不离开求解过程时，此方法才有效否那么，务必指示程序举行重启动 a.定义第一个载荷步并存盘；b.举行求解；c.不要退出求解器，按需要为其次次求解变更载荷步并存盘；d.举行求解；e.不要退出求解器，持续举行步骤3和步骤4直到全体的载荷步完成；f.举行后处理 2）载荷步文件方法，当用户想离开计算机时，使用此方法求解多重载荷步是很便当的 程序将每个载荷步写到一个载荷步文件，此文件名为jobname.sxx（sxx 为载荷步号），然后使用一条命令，读进每个载荷步文件并开头求解 a.定义第一个载荷步b.将边界条件写进文件Main Menu: Solution >-Load Step Opts- Write LS File (jobname.sxx)?c.为了举行其次次求解按需要变更载荷条件d.将边界条件写到其次个文件e.利用载荷步文件举行求解Main Menu: Solution > -Solve- From LS Files (jobname.sxx)? 以上是用完全法（Full）举行多步载荷下的工程问题的求解的两种方法。
4、按您的理解，请预料国内以及欧洲等兴隆国家在未来十年后MEMS CAD技术的进展处境，目前中国与欧洲等兴隆国家存在的差距和需解决的技术瓶颈问题8分） 答：MEMS（Micro Electro Mechanical Systems，微机电系统）是多种学科交错融合并具有战略意义的前沿高技术，是未来的主导产业之一MEMS以其微型化的优势，在汽车、电子、家电、机电等行业和军事领域有着极为广阔的应用前景在国内外市场中MEMS的研究早已经成为重点研究的科技方向之一，MEMS器件的设计需要综合多学科理论分析,这大大增加了设计参数选择的难度,常规分析计算已无法应付设计需求幸运的是当今计算机技术的进步使得CAD技术在器件设计中得到广泛的应用,2D和3D计算机绘图技术的进展使我们能够对繁杂的MEMS布局及幅员举行计算机设计,有限元技术的应用使得我们可以用精确的计算机数值求解方法来分析和预料器件的性能对器件工作的静态、 3 准静态和动态模拟成为可能从而使我们能够对MEMS器件布局和工艺举行计算机模拟和设计优化 我国MEMS CAD的研究始于20世纪90年头初，起步并不晚，但相对于兴隆国家而言我们仍是有差距，主要表现在设计才能以及加工水平上，不过这会随着我国科技的进展逐步变小的。
在CAD封装和测试方面，MEMS和IC最大识别在于MEMS要与现实世界发生多方面的相互作用，涉及多种能量和物质的传输和处理，因此比IC要繁杂得多，成为MEMS技术进一步进展的瓶颈MEMS的稳当性和应用研究也是目前MEMS技术的难点稳当性是MEMS器件使用者最关切的问题之一，尤其是在MEMS应用于医疗领域时，稳当性尤为突出粘附、杂质玷污以及加工中的剩余应力，是目前MEMS中造型机械布局失效的主要理由目前各国的科研机构已对这些问题赋予了高度的重视,正在努力地解决，并有所突破 二、综合性设计测验： 测验一：隧道式硅微加速度计的设计与仿真 图1 加速度计的尺寸布局图 图2 加速度计布局顶视图 题意：图为隧道电流式硅微加速度计的布局尺寸外型图，设计建立模型并求解 该隧道电流式加速度计的布局设计参数主要有：质量块边长L，质量块厚度h，梁宽w，梁长Ld，梁厚d，打折梁长L0这些布局设计参数的取值受到的主要限制有： (1)现有硅制造工艺水平； (2)材料的钢度、强度；(3)加速度计量程 初始尺寸：（单位：um） 质量块：正方形边长a=980、厚度c=80悬臂梁：梁长L=1050、梁宽w=20、高d=25 打折梁长：L1=50，支撑柱高50(为了便当观测，值取的较大)，底座高150 求解： 1）建立隧道电流式加速度计模型及举行合理的网格划分； （10分） 2）对模型加载边界条件全约束和质量块150g的加速度，然后举行ANSYS求解分析，查看布局各片面的受力状况； （5分） 3）求解六阶模态，并在word文档中保存其前六阶模态云图；（5分） 4）采用完全法对加速度传感器模型举行瞬态分析。
在布局敏感方向上（Z方向）加载一个持续时间为25μs的冲击加速度，值为200g将载荷分为50个子步，画出其隧尖的最大位移曲线10分） 4 5）用INTELLISUITE软件举行简朴的工艺设计与仿真 （10分） 测验步骤： 1. 定义工作名、工作标题、过滤参数 1) 定义工作名：Utility menu > File >Jobname输入suidaoshiweiguijiasuduji 2) 工作标题：Utility menu > File > Change Title输入0806024202 lixiaofeng 2. 选择单元类型Main Menu>Preprocessor > Element Type > Add/Edit/Delete Structural Solid > brick 8node45 单击OK 3. 设置材料属性 1) 定义材料的弹性模量EX，Main Menu>Preprocessor>Material Props>Material Models>Structural>Linear>Elastic>Isotropic，弹性模量 EX＝190e9，泊松比 PRXY＝0.3 2) 定义材料的密度DENS，Main Menu>Preprocessor > Material Props > Material Models>density ，DENS =2300 4. 建立模型Main Menu>Preprocessor> Modeling >Create> Volumes >Block>By Dimension 1）建立体布局： 坐标 底座 支撑住1 支撑住2 支撑住3 支撑住4 悬臂梁1 悬臂梁2 悬臂梁3 悬臂梁4 打折梁1 打折梁2 打折梁3 打折梁4 质量块 X1 -560E-6 -560E-6 -560E-6 560E-6 -560E-6 -540E-6 540E-6 560E-6 -560E-6 470E-6 -470E-6 490E-6 -490E-6 -490E-6 X2 560E-6 -540E-6 -540E-6 540E-6 -540E-6 490E-6 -490E-6 540E-6 -540E-6 490E-6 -490E-6 540E-6 -540E-6 490E-6 。