阻尼机制

对MEMS设计的完全分析需要模拟诸如气体阻尼,热弹性阻尼和锚损的能量损失机构。无论是模拟加速度计的瞬态响应还是估计谐振器的Q因子,都会使阻尼右施加右键是至关重要的。MEMS设计人员传统上依赖于简单的分析公式或实验数据来估计阻尼系数。使用CoventorWare,可以模拟能量损失机制,准确地预测阻尼系数。

气体阻尼

将MEMS器件移动到围绕空气或气体的动力转移到空气或气体。由此产生的“气体阻尼”在一些设备中起着关键作用,例如加速度计,麦克风,显示镜和开关,并且有助于信噪比。虽然原则上,可以用通用流体动力学求解器模拟气体阻尼,但是这种蛮力方法通常是不实用的。Coventorware的Dampingmm模块包括专门的型号和求解器,可以单独使用或组合使用,以准确和有效地模拟气体阻尼。

图形显示了与一般运动Stokes求解器计算的两个轴微镜的X轴的阻尼力幅度。

滑动膜阻尼

平行面与间隙平行的平行表面剪切薄膜的理论模型。解决方案处于封闭形式。

挤压 - 胶片阻尼(雷诺流量)

挤压膜求解器使用用于给定输入几何形状的线性化reynolds方程的有限元表示,以在用户定义的频率范围内计算阻尼和弹簧力。典型的溶液将通过在低频下阻尼来支配,其中大多数力响应是由于流体来自流体的粘性效果被挤出孔和边缘。另一方面,在高频率下,运动太快地用于流体流出,并且反应是类似于挤压球囊的弹簧力。在几何形状的复杂区域中,包括边缘和穿孔,求解器采用从广泛的仿真开发的流动阻力模型,使用完整的Navier-Stokes方程。求解器还会自动调整高knudsen数效应,并考虑具有模态变形位移的系统的模式形状(例如光束和膜)。

一般运动(稳定的斯托克斯流量)

这是由于具有不受限制的几何形状的体的一般运动而流体阻尼的求解器。数值模型是斯托克斯方程的积分表示的形式(Navier-Stokes的低雷诺数衍生物)。3D解决方案通过施加在所有部件的表面上的边界元件来计算,并且通过快速 - 多极算法加速解决方案。

hkmirrorforcemagnitudescaled_nolegend.

锚损失

MEMS装置,如陀螺仪和谐振器,其依赖于连续振动进行操作,通过它们的锚点失去能量,通常称为锚损耗,锚固阻尼,支撑损耗,夹紧损耗或附接损耗。实际上,锚损耗可以是在高真空中包装的装置中的主要能量损失机制,其中气体阻尼可忽略不计。Coventorware的机械求解器包括“安静”边界条件,其消除了撞击在基板边界上的弹性波的反射,其可用于预测通过锚定向基板传输的弹性能量。

图形显示了不平衡的谐振器耦合能量,导致锚固升高。

热弹性阻尼

振动结构产生热量,因为材料交替地压缩和张紧。这种热量的耗散称为热弹性阻尼(TED)。对于依赖于散装声学模式的密封封装MEM,TED可以与锚损耗竞争作为主导能量损失机制。通过仔细的设计和放置穿孔在振动装置中,可以减少TED,但是这种设计只能在准确的TED模拟的帮助下进行。

CoventorWare因TED产生的热场模拟

模拟:由于TED而产生的热场

没有穿孔

没有穿孔Q.泰德= 26550.

槽穿孔

槽孔Q.泰德= 33083.

方杂露

方孔孔Q.泰德= 26800.

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