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随着MEMS技术的蓬勃发展,MEMS产品已经广泛的进入了人们的生活,在通信、汽车、消费电子、生物医疗、国防等各大领域都有应用。与此同时,MEMS的可靠性问题也越来越突出,业已成为制约MEMS产业进一步稳定发展的重要因素。因为MEMS系统本身的复杂性,可靠性设计要求在产品设计之初就将可靠性因素考虑进去,以便缩短产品研发周期,降低产品成本。这种系统化的方法,在产品从开发到制成的整个过程中,涉及到众多方面的工作,其中十分关键的一项就是针对MEMS器件进行可靠性建模,并利用一定的方法进行模拟仿真,以达到能够从系统层面上评估MEMS系统各方面可靠性的目的。本文在这一过程中引入计算机辅助分析,开发了基于节点分析法的针对MEMS器件可靠性建模与仿真的辅助分析软件。
该软件以节点分析法为基础,从MEMS器件的结构出发,对MEMS器件进行拆分,通过网表的提取达到可进行等效电路仿真的目的,使该软件具备IC设计的一致描述性和一致性仿真。并且根据MEMS可靠性相关研究理论,对MEMS器件中的常用结构--冲击下悬臂梁断裂的可靠性问题进行分析,从而评估系统的可靠性。论文围绕主要工作首先构建了软件架构,建立了框架管理系统,进而实现各功能模块的封装和管理。论文分两章着重介绍了该软件的两个模块:节点分析模块和可靠性分析模块。
论文以Visual C++为主要开发工具,进行了用户图形界面与主框架的设计;提出参数法获得初始网表的想法并加以实现:开发拓扑图生成连接关系这一辅助模块,以期用户能够更好地理解节点法思想。
论文通过对冲击下悬臂梁断裂可靠性问题的分析,演示了节点法分析系统全局可靠性问题的流程和可行性,并通过实验配合分析。结果证明这种方法可以满足系统可靠性分析在减少计算量和加强全局考虑方面的要求,且兼容目前的系统级模拟平台,对MEMS可靠性CAD有一定的辅助作用。