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MEMS器件如何设计

2021-10-13
博研小编提醒大家,由于亚毫米器件的直观性不强,模型对于MEMS器件设计来说尤为重要。一般来说,一个完整的微机电系统太过复杂,难以从整体上进行模型分析,因此,通常需要将模型划分为多个子系统。
 MEMS器件如何设计
子系统建模的其中一种方式是按功能进行部件分类,比如传感器、执行器、微电子元件、机械结构等。集总元件建模采用了这种方法,将系统的物理部件表示为特征理想化的分立元件。电子电路以同样的方式进行建模,使用理想化的电阻、电容、二极管以及各种复杂元件。据我们了解,电路建模时电气工程师会尽量使用大大简化的基尔霍夫电路定律,而不是使用麦克斯韦方程。
 
然后如同电子领域一样,系统可以使用框图进行更抽象的建模。在这个层级,可以非常方便地将每个元件的物理特性放到一边,而仅使用传递函数来描述系统。这种MEMS模型将更有利于控制理论技术,这是用于实现最高性能设计的一套重要工具。
 
MEMS器件设计集成
 
尽管标准IC设计通常由一系列步骤组成,但MEMS器件的设计则截然不同;设计、布局、材料以及MEMS封装本质上是交织在一起的。正因为如此,MEMS器件的设计比IC设计更复杂 — 通常要求每一个设计“阶段”同步发展。
 
MEMS封装过程可能是与CMOS设计分歧最大的地方。MEMS封装主要是保护器件免受环境损害,同时还提供一个对外接口以及减轻不必要的外部压力。MEMS传感器经常需要进行应力测量,过大的应力会造成器件变形及传感器漂移,从而影响正常功能。
 
博研在设计每个MEMS器件时封装往往是唯一的,并且必须进行专门设计。业内众所周知,封装成本会占总成本的很大一部分 — 在有些情况下会超过50%。MEMS封装没有统一标准,仅最近就有多种封装技术涌现,其中包括MEMS晶圆级封装 (WLP) 和硅通孔 (TSV) 技术。

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