[發(fā)明專利]確定階梯型微固支梁結(jié)構(gòu)設(shè)計方案的方法和系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710475598.3
• 申請日: 2017-06-21
• 公開（公告）號: CN107292028B
• 公開（公告）日: 2020-08-04
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 朱軍華;蘇偉;宋芳芳;黃欽文;恩云飛;劉人懷
• 申請（專利權(quán)）人: 中國電子產(chǎn)品可靠性與環(huán)境試驗研究所
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20
• 代理公司: 廣州華進(jìn)聯(lián)合專利商標(biāo)代理有限公司 44224
• 代理人: 馮右明

本發(fā)明涉及一種確定階梯型微固支梁結(jié)構(gòu)設(shè)計方案的方法、系統(tǒng)、計算機(jī)可讀的存儲介質(zhì)以及計算機(jī)設(shè)備，包括：獲取階梯型微固支梁的結(jié)構(gòu)參數(shù)和材料參數(shù)，根據(jù)結(jié)構(gòu)參數(shù)確定階梯型微固支梁的寬度比；根據(jù)寬度比以及預(yù)先確定的寬度比與階梯型微固支梁長度比的關(guān)系式，計算階梯型微固支梁的長度比；根據(jù)長度比以及階梯型微固支梁變形的試函數(shù)，計算試函數(shù)的特征系數(shù)；根據(jù)階梯型微固支梁的結(jié)構(gòu)參數(shù)、材料參數(shù)、寬度比、長度比、試函數(shù)和特征系數(shù)，計算階梯型微固支梁結(jié)構(gòu)的最低驅(qū)動電壓；根據(jù)階梯型微固支梁的結(jié)構(gòu)參數(shù)、材料參數(shù)、寬度比、長度比、試函數(shù)、特征系數(shù)以及最低驅(qū)動電壓，確定階梯型微固支梁結(jié)構(gòu)設(shè)計方案。通過上述方案，簡化了階梯型微固支梁結(jié)構(gòu)的設(shè)計過程。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及微機(jī)電系統(tǒng)領(lǐng)域，特別是涉及一種確定階梯型微固支梁結(jié)構(gòu)設(shè)計方案的方法和系統(tǒng)。

背景技術(shù)

在靜電驅(qū)動微機(jī)電系統(tǒng)(Micro Electro Mechanical System，MEMS)領(lǐng)域，微固支梁廣泛應(yīng)用于各種器件及材料參數(shù)的提取中。當(dāng)微梁與襯底之間施加偏置電壓時，梁與襯底之間會產(chǎn)生靜電力，在靜電力作用下，微梁向襯底方向發(fā)生彎曲變形。隨著偏置電壓的增大，微梁變形相應(yīng)增大，當(dāng)變形超過一定的值時，微梁就失去穩(wěn)定而突然倒向襯底方向，最后與襯底發(fā)生接觸，此時的偏置電壓就稱為驅(qū)動電壓(actuation voltage)，又稱之為下拉電壓或吸合電壓。研究表明：驅(qū)動電壓每降低5V，MEMS產(chǎn)品使用壽命可增加10倍。驅(qū)動電壓決定著MEMS產(chǎn)品的性能、可靠性以及應(yīng)用領(lǐng)域。

階梯型微固支梁是降低MEMS產(chǎn)品驅(qū)動電壓的一種有效結(jié)構(gòu)型式，已經(jīng)廣泛應(yīng)用于射頻微開關(guān)、微傳感器、微執(zhí)行器等。在階梯型微固支梁結(jié)構(gòu)的MEMS產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計中，最重要的是獲得低驅(qū)動電壓的結(jié)構(gòu)設(shè)計方案，傳統(tǒng)的方法是基于最優(yōu)化原理，通過設(shè)定目標(biāo)函數(shù)，獲得優(yōu)化設(shè)計方案，但這種方法計算量大，優(yōu)化設(shè)計過程復(fù)雜。

發(fā)明內(nèi)容

基于此，提供一種確定階梯型微固支梁結(jié)構(gòu)設(shè)計方案的方法和系統(tǒng)，解決階梯型微固支梁結(jié)構(gòu)設(shè)計過程復(fù)雜的問題。

一種確定階梯型微固支梁結(jié)構(gòu)設(shè)計方案的方法，包括以下步驟：

獲取階梯型微固支梁的結(jié)構(gòu)參數(shù)和材料參數(shù)，根據(jù)所述結(jié)構(gòu)參數(shù)得到階梯型微固支梁的寬度比；

根據(jù)所述寬度比以及預(yù)先確定的寬度比與階梯型微固支梁長度比的關(guān)系式，得到階梯型微固支梁的長度比；

根據(jù)所述長度比以及階梯型微固支梁變形的試函數(shù)，確定試函數(shù)的特征系數(shù)；

根據(jù)階梯型微固支梁的結(jié)構(gòu)參數(shù)、材料參數(shù)、寬度比、長度比、試函數(shù)和特征系數(shù)，確定階梯型微固支梁結(jié)構(gòu)的最低驅(qū)動電壓；

根據(jù)階梯型微固支梁的結(jié)構(gòu)參數(shù)、材料參數(shù)、寬度比、長度比、試函數(shù)、特征系數(shù)以及最低驅(qū)動電壓，得到所述階梯型微固支梁結(jié)構(gòu)設(shè)計方案。

一種確定階梯型微固支梁結(jié)構(gòu)設(shè)計方案的系統(tǒng)，包括：

參數(shù)及寬度比確定模塊，用于獲取階梯型微固支梁的結(jié)構(gòu)參數(shù)和材料參數(shù)，根據(jù)所述結(jié)構(gòu)參數(shù)得到階梯型微固支梁的寬度比；

長度比確定模塊，用于根據(jù)所述寬度比以及預(yù)先確定的寬度比與階梯型微固支梁長度比的關(guān)系式，得到階梯型微固支梁的長度比；

特征系數(shù)確定模塊，用于根據(jù)所述長度比以及階梯型微固支梁變形的試函數(shù)，確定試函數(shù)的特征系數(shù)；

最低驅(qū)動電壓確定模塊，用于根據(jù)階梯型微固支梁的結(jié)構(gòu)參數(shù)、材料參數(shù)、寬度比、長度比、試函數(shù)和特征系數(shù)，確定階梯型微固支梁結(jié)構(gòu)的最低驅(qū)動電壓；

設(shè)計方案確定模塊，用于根據(jù)階梯型微固支梁的結(jié)構(gòu)參數(shù)、材料參數(shù)、寬度比、長度比、試函數(shù)、特征系數(shù)以及最低驅(qū)動電壓，得到所述階梯型微固支梁結(jié)構(gòu)設(shè)計方案。