CN109726425B - Mems微梁结构优化方法、装置、计算机设备和存储介质 - Google Patents

Mems微梁结构优化方法、装置、计算机设备和存储介质 Download PDF

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CN109726425B CN201811306025.9A CN201811306025A CN109726425B CN 109726425 B CN109726425 B CN 109726425B CN 201811306025 A CN201811306025 A CN 201811306025A CN 109726425 B CN109726425 B CN 109726425B
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Abstract

本申请涉及一种MEMS微梁结构优化方法、装置、计算机设备和存储介质。所述方法包括：获取MEMS微梁的静态特性参数、动态特性参数以及结构参数；根据静态特性参数、动态特性参数和结构参数，获取MEMS微梁的结构修正参数；采用MEMS微梁的理论模型处理结构参数和结构修正参数，得到MEMS微梁的修正模型；根据修正模型，优化MEMS微梁的结构，从而，本申请MEMS微梁结构优化方法能够快速、准确地获取MEMS微梁的修正模型，再基于修正模型优化MEMS微梁的结构设计，进而，提高MEMS微梁的可靠性。

Description

MEMS微梁结构优化方法、装置、计算机设备和存储介质
技术领域
本申请涉及微机电系统技术领域，特别是涉及一种MEMS微梁结构优化方法、装置、计算机设备和存储介质。
背景技术
微梁是MEMS(Micro-Electro-Mechanical System，微机电系统)器件中最常见的可动微结构。MEMS器件作为机电结合的元件，微梁在MEMS器件具有不可替代的作用，因此，需要对MEMS微梁结构进行合理的设计，以增强MEMS器件的性能和提高MEMS器件的可靠性。
在传统技术中都是利用MEMS微梁的动静态特性来优化其结构设计，但是，在实现过程中，发明人发现传统技术中至少存在如下问题：传统技术无法准确地获取MEMS微梁的动静态特性，导致无法很好地优化MEMS微梁的结构设计。
发明内容
基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种MEMS微梁结构优化方法、装置、计算机设备和存储介质。
为了实现上述目的，一方面，本申请实施例提供了一种MEMS微梁结构优化方法，包括以下步骤：
获取MEMS微梁的静态特性参数、动态特性参数以及结构参数；
根据静态特性参数、动态特性参数和结构参数，获取MEMS微梁的结构修正参数；
采用MEMS微梁的理论模型处理结构参数和结构修正参数，得到MEMS微梁的修正模型；
根据修正模型，优化MEMS微梁的结构。
在其中一个实施例中，静态特性参数包括吸合电压；动态特性参数包括固有频率；结构参数包括微梁表面高度和微梁宽度；结构修正参数包括微梁底部间隙修正参数；
根据静态特性参数、动态特性参数和结构参数，获取MEMS微梁的结构修正参数的步骤包括：
根据吸合电压、固有频率、微梁表面高度和微梁宽度，获取微梁底部间隙修正参数；
采用MEMS微梁的理论模型处理结构参数和结构修正参数，得到MEMS微梁的修正模型的步骤包括：
采用MEMS微梁的理论模型处理结构参数和微梁底部间隙修正参数，得到MEMS微梁的修正模型。
在其中一个实施例中，根据吸合电压、固有频率、微梁表面高度和微梁宽度，获取微梁底部间隙修正参数的步骤中，基于以下公式获取微梁底部间隙修正参数：
Figure BDA0001853638120000021
其中，g表示微梁底部间隙修正参数；Z0表示微梁表面高度；εr表示相对介电常数；ε0表示真空介电常数；ρ表示MEMS微梁的材料密度；f0表示固有频率；VP表示吸合电压；ηP表示MEMS微梁发生吸合时的临界位置系数；
基于以下公式获取ηP：
Figure BDA0001853638120000031
基于以下公式获取Q(η,g)：
Figure BDA0001853638120000032
基于以下公式获取P(η,g)：
Figure BDA0001853638120000033
其中，
Figure BDA0001853638120000034
表示MEMS微梁的振型函数；η表示MEMS微梁的位置系数；b表示微梁宽度。
在其中一个实施例中，结构修正参数还包括微梁厚度修正参数；
根据吸合电压、固有频率、微梁表面高度和微梁宽度，获取微梁底部间隙修正参数的步骤之后，还包括步骤：
根据微梁表面高度和微梁底部间隙修正参数，获取微梁厚度修正参数；
采用MEMS微梁的理论模型处理结构参数和结构修正参数，得到MEMS微梁的修正模型的步骤包括：
采用MEMS微梁的理论模型处理结构参数、微梁底部间隙修正参数和微梁厚度修正参数，得到MEMS微梁的修正模型。
在其中一个实施例中，根据微梁表面高度和微梁底部间隙修正参数，获取微梁厚度修正参数的步骤中，基于以下公式获取微梁厚度修正参数：
h+g＝Z0
其中，h表示微梁厚度修正参数；g表示微梁底部间隙修正参数；Z0表示微梁表面高度。
在其中一个实施例中，结构参数还包括微梁长度；结构修正参数还包括微梁弹性模量修正参数；
根据微梁表面高度和微梁底部间隙修正参数，获取微梁厚度修正参数的步骤之后，还包括步骤：
根据微梁长度和微梁厚度修正参数，获取微梁弹性模量修正参数；
采用MEMS微梁的理论模型处理结构参数和结构修正参数，得到MEMS微梁的修正模型的步骤包括：
采用MEMS微梁的理论模型处理结构参数、微梁底部间隙修正参数、微梁厚度修正参数和微梁弹性模量修正参数，得到MEMS微梁的修正模型。
在其中一个实施例中，根据微梁长度和微梁厚度修正参数，获取微梁弹性模量修正参数的步骤中，基于以下公式获取微梁弹性模量修正参数：
Figure BDA0001853638120000041
其中，E表示微梁弹性模量修正参数；ρ表示MEMS微梁的材料密度；L表示微梁长度；f0表示固有频率；h表示微梁厚度修正参数；λ表示变量；
基于以下公式获取λ4：
Figure BDA0001853638120000042
其中，
Figure BDA0001853638120000043
表示MEMS微梁的振型函数的二阶导数。
另一方面，本申请实施例还提供了一种MEMS微梁结构优化装置，包括：
参数获取模块，用于获取MEMS微梁的静态特性参数、动态特性参数以及结构参数；
修正参数获取模块，用于根据静态特性参数、动态特性参数和结构参数，得到MEMS微梁的结构修正参数；
修正模型获取模块，用于根据结构参数、结构修正参数和MEMS微梁的理论模型，得到MEMS微梁的修正模型；
优化设计模块，用于根据修正模型，优化MEMS微梁的结构设计。
再一方面，本申请实施例还提供了一种计算机设备，包括存储器和处理器，存储器存储有计算机程序，处理器执行计算机程序时实现上述MEMS微梁结构优化方法的步骤。
还一方面，本申请实施例还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现上述MEMS微梁结构优化方法的步骤。
上述技术方案中的一个技术方案具有如下优点和有益效果：
通过获取MEMS微梁的静态特性参数、动态特性参数以及结构参数；根据静态特性参数、动态特性参数和结构参数，获取MEMS微梁的结构修正参数；采用MEMS微梁的理论模型处理结构参数和结构修正参数，得到MEMS微梁的修正模型；根据修正模型，优化MEMS微梁的结构，从而，本申请MEMS微梁结构优化方法能够快速、准确地获取MEMS微梁的修正模型，再基于修正模型优化MEMS微梁的结构设计，进而，提高MEMS微梁的可靠性。
附图说明
图1为一个实施例中MEMS微梁结构优化方法的流程示意图；
图2为一个实施例中MEMS微梁的结构示意图；
图3为一个实施例中获取微梁底部间隙修正参数的流程示意图；
图4为一个实施例中获取微梁厚度修正参数的流程示意图；
图5为一个实施例中获取微梁弹性模量修正参数的流程示意图；
图6为一个实施例中修正前后的电压-位移预测结果对比图；
图7为一个实施例中修正前后电压-固有频率预测结果对比图；
图8为一个实施例中MEMS微梁结构优化装置的结构示意图；
图9为一个实施例中计算机设备的内部结构图。
具体实施方式
为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
为了解决传统技术无法准确地获取MEMS微梁的动静态特性，导致无法很好地优化MEMS微梁的结构设计的问题，在一个实施例中，如图1所示，提供了一种MEMS微梁结构优化方法，包括以下步骤：
步骤S110，获取MEMS微梁的静态特性参数、动态特性参数以及结构参数。
其中，MEMS微梁是MEMS器件中重要的结构。静态特性参数是表征MEMS微梁在静态环境条件下力学和电性能的参数，例如，吸合电压等。动态特性参数，又称模态参数，是表征MEMS微梁在振动、冲击等动态环境条件下振动特性的参数，例如，固有频率、振型和阻尼比等。结构参数为MEMS微梁的物理结构尺寸，例如微梁长度、微梁宽度和微梁表面高度等，如图2所示，L表示微梁长度，b表示微梁宽度，Z0表示微梁表面高度。
在一个示例中，结构参数可采用白光干涉仪或激光共聚显微镜测量。
步骤S120，根据静态特性参数、动态特性参数和结构参数，获取MEMS微梁的结构修正参数。
其中，结构修正参数为MEMS微梁中难于用传统技术测量的物理结构尺寸，例如，微梁底部间隙、微梁厚度和微梁弹性模量，因此，在申请中通过MEMS微梁的静态特性参数、动态特性参数和结构参数间接获取MEMS微梁的结构修正参数。如图2所示，g表示微梁底部间隙、h表示微梁厚度。
步骤S130，采用MEMS微梁的理论模型处理结构参数和结构修正参数，得到MEMS微梁的修正模型。
其中，在传统技术中，理论模型用于设计MEMS微梁的结构，具体的，理论模型为能够反映MEMS微梁的静态特性和动态特性的模型，在一个示例中，理论模型可为解析模型，也可为数值模型。
在一个示例中，将结构参数和结构修正参数代入到理论模型中，获得理论模型。
步骤S140，根据修正模型，优化MEMS微梁的结构。
其中，根据步骤S130得到的修正模型，根据该修正模型即可优化设计MEMS微梁的结构。
本申请MEMS微梁结构优化方法的各实施中，通过获取MEMS微梁的静态特性参数、动态特性参数以及结构参数；根据静态特性参数、动态特性参数和结构参数，获取MEMS微梁的结构修正参数；采用MEMS微梁的理论模型处理结构参数和结构修正参数，得到MEMS微梁的修正模型；根据修正模型，优化MEMS微梁的结构，从而，本申请MEMS微梁结构优化方法能够快速、准确地获取MEMS微梁的修正模型，再基于修正模型优化MEMS微梁的结构设计，进而，提高MEMS微梁的可靠性。
在一个实施例中，静态特性参数包括吸合电压；动态特性参数包括固有频率；结构参数包括微梁表面高度和微梁宽度；结构修正参数包括微梁底部间隙修正参数；
如图3所示，根据静态特性参数、动态特性参数和结构参数，获取MEMS微梁的结构修正参数的步骤包括：
步骤S320，根据吸合电压、固有频率、微梁表面高度和微梁宽度，获取微梁底部间隙修正参数。
其中，吸合电压为使得MEMS微梁与MEMS器件的触点接触的最小电压。在一个示例中，可采用电压-电阻(或电容)法测量吸合电压，具体的，在MEMS微梁与MEMS器件的底部电极之间施加偏置电压，监测MEMS微梁与底部电极之间的电阻(或电容)，不断增大偏置电压，当电阻(或电容)发生突变时，MEMS微梁失稳，此时的偏置电压为吸合电压。在一个示例中，利用直流电源施加偏置电压，利用万用表监测电阻(或电容)。
固有频率为与MEMS微梁的固有特性有关。在一个示例中，可采用扫描式显微激光测振仪测量，具体的，在MEMS微梁与底部电极之间施加正弦扫频激励信号。利用扫描式显微激光测振仪测量MEMS微梁的振动响应，根据正弦扫频激励信号与MEMS微梁的振动响应计算微梁的频响函数，并通过模态识别方法在频响函数中获得MEMS微梁的固有频率。
在一个具体的实施中，根据吸合电压、固有频率、微梁表面高度和微梁宽度，获取微梁底部间隙修正参数的步骤中，基于以下公式获取微梁底部间隙修正参数：
Figure BDA0001853638120000081
其中，g表示微梁底部间隙修正参数；Z0表示微梁表面高度；εr表示相对介电常数；ε0表示真空介电常数；ρ表示MEMS微梁的材料密度；f0表示固有频率；VP表示吸合电压；ηP表示MEMS微梁在发生吸合时的临界位置系数；
基于以下公式获取ηP：
Figure BDA0001853638120000082
需要说明的是，对公式(2)进行迭代法求解，可得ηP。
基于以下公式获取Q(η,g)：
Figure BDA0001853638120000091
基于以下公式获取P(η,g)：
Figure BDA0001853638120000092
其中，
Figure BDA0001853638120000093
表示MEMS微梁的振型函数；η表示MEMS微梁的位置系数；b表示微梁宽度。
振型函数包括微悬臂梁的振型函数，表达如下：
Figure BDA0001853638120000094
其中，h表示微梁厚度修正参数。
又如振型函数包括微固支梁的振型函数，表达如下：
Figure BDA0001853638120000095
如图3所示，采用MEMS微梁的理论模型处理结构参数和结构修正参数，得到MEMS微梁的修正模型的步骤包括：
步骤S330，采用MEMS微梁的理论模型处理结构参数和微梁底部间隙修正参数，得到MEMS微梁的修正模型。
其中，本实施例中所述的修正模型为包含微梁底部间隙修正参数的修正模型，可利用该修正模型来修正MEMS微梁的微梁底部间隙。
理论模型是传统技术中用于设计MEMS微梁的，理论模型有解析模型和数值模型两种，例如，梁截面为简单形状的MEMS微梁采用解析模型，梁截面为复杂形状的MEMS微梁采用数值模型。理论模型包括动态理论模型和静态理论模型。例如，电压作用下等截面微悬臂梁固有频率计算模型为动态理论模型中的一种，表达式如下：
Figure BDA0001853638120000101
其中，f0表示固有频率；λ表示变量；εr表示相对介电常数；ε0表示真空介电常数；L表示微梁长度；E表示微梁弹性模量修正参数；V表示施加电压；h表示微梁厚度修正参数；g表示微梁底部间隙修正参数；ρ表示MEMS微梁的材料密度。
基于以下公式确定η：
Figure BDA0001853638120000102
微悬臂梁吸合电压理论模型为静态理论模型中的一种，表达式如下：
Figure BDA0001853638120000103
利用迭代法基于以下公式获得ηP：
Figure BDA0001853638120000104
电压作用下微悬臂梁位移计算模型为静态理论模型中的一种，表达式如下：
Figure BDA0001853638120000105
其中，w表示微悬臂梁位移；η由公式(8)确定。
本申请MEMS微梁结构优化方法的各实施中，获取包含微梁底部间隙修正参数的修正模型，实现优化设计MEMS微梁的微梁底部间隙。
在一个实施例中，结构修正参数还包括微梁厚度修正参数；
如图4所示，根据吸合电压、固有频率、微梁表面高度和微梁宽度，获取微梁底部间隙修正参数的步骤之后，还包括步骤：
步骤S430，根据微梁表面高度和微梁底部间隙修正参数，获取微梁厚度修正参数。
在一个具体的实施例中，根据微梁表面高度和微梁底部间隙修正参数，获取微梁厚度修正参数的步骤中，基于以下公式获取微梁厚度修正参数：
h+g＝Z0 (11)
其中，h表示微梁厚度修正参数；g表示微梁底部间隙修正参数；Z0表示微梁表面高度。
如图4所示，采用MEMS微梁的理论模型处理结构参数和结构修正参数，得到MEMS微梁的修正模型的步骤包括：
步骤S440，采用MEMS微梁的理论模型处理结构参数、微梁底部间隙修正参数和微梁厚度修正参数，得到MEMS微梁的修正模型。
其中，本实施例中所述的修正模型为包含微梁底部间隙修正参数和微梁厚度修正参数的修正模型，可利用该修正模型来优化MEMS微梁的微梁底部间隙和微梁厚度。
本申请MEMS微梁结构优化方法的各实施中，获取包含微梁底部间隙修正参数和微梁厚度修正参数的修正模型，实现优化设计MEMS微梁的微梁底部间隙和微梁厚度。
在一个实施例中，结构参数还包括微梁长度；结构修正参数还包括微梁弹性模量修正参数；
如图5所示，根据微梁表面高度和微梁底部间隙修正参数，获取微梁厚度修正参数的步骤之后，还包括步骤：
步骤S540，根据微梁长度和微梁厚度修正参数，获取微梁弹性模量修正参数。
在一个具体的实施例中，根据微梁长度和微梁厚度修正参数，获取微梁弹性模量修正参数的步骤中，基于以下公式获取微梁弹性模量修正参数：
Figure BDA0001853638120000121
其中，E表示微梁弹性模量修正参数；ρ表示MEMS微梁的材料密度；L表示微梁长度；f0表示固有频率；h表示微梁厚度修正参数；λ表示变量；
基于以下公式获取λ4：
Figure BDA0001853638120000122
其中，
Figure BDA0001853638120000123
表示MEMS微梁的振型函数的二阶导数。
需要说明的是，或者基于以下公式获取微梁弹性模量修正参数：
Figure BDA0001853638120000124
如图5所示，采用MEMS微梁的理论模型处理结构参数和结构修正参数，得到MEMS微梁的修正模型的步骤包括：
步骤S550，采用MEMS微梁的理论模型处理结构参数、微梁底部间隙修正参数、微梁厚度修正参数和微梁弹性模量修正参数，得到MEMS微梁的修正模型。
其中，本实施例中所述的修正模型为包含微梁底部间隙修正参数、微梁厚度修正参数和微梁弹性模量修正参数的修正模型，可利用该修正模型来优化MEMS微梁的微梁底部间隙、微梁厚度和微梁弹性模量。
本申请MEMS微梁结构优化方法的各实施中，获取包含微梁底部间隙修正参数、微梁厚度修正参数和微梁弹性模量修正参数的修正模型，实现优化设计MEMS微梁的微梁底部间隙、微梁厚度和微梁弹性模量。
在一个实施例中，为了更加具体理解本申请MEMS微梁结构优化方法，现以一具体应用为例进行说明，本实施例提供的一种MEMS微梁结构优化方法，包括：
获取MEMS微梁的静态特性参数、动态特性参数以及结构参数；静态特性参数包括吸合电压；动态特性参数包括固有频率；结构参数包括微梁表面高度、微梁宽度和微梁长度；结构修正参数包括微梁底部间隙修正参数、微梁厚度修正参数和微梁弹性模量修正参数。
其中，吸合电压VP＝67.2V(伏)，固有频率f0＝189.85Hz(赫兹)，微梁表面高度Z0＝149μm(微米)，微梁宽度b＝5100μm，微梁长度L＝20400μm。
根据吸合电压、固有频率、微梁表面高度和微梁宽度，获取微梁底部间隙修正参数。
其中，根据公式(1)至(4)，可得微梁底部间隙修正参数g＝92.03μm。
需要说明的是，MEMS微梁的材料密度ρ＝2330kg/m3(千克每立方米)，相对介电常数εr＝1F/m(牛每米)，真空介电常数ε0＝8.85×10-12F/m，泊松比ν为0.06。
根据微梁表面高度和微梁底部间隙修正参数，获取微梁厚度修正参数。
其中，根据公式(5)，可得微梁厚度修正参数h＝56.97μm。
根据微梁长度和微梁厚度修正参数，获取微梁弹性模量修正参数。
其中，根据公式(6)至(8)，可得微梁弹性模量修正参数E＝171735MPa(兆帕)。
采用MEMS微梁的理论模型处理结构参数、微梁底部间隙修正参数、微梁厚度修正参数和微梁弹性模量修正参数，得到MEMS微梁的修正模型；
根据修正模型，优化MEMS微梁的结构。
需要说明的是，如图6和7所示，说明采用本申请MEMS微梁结构优化方法优化MEMS微梁的结构，提高了MEMS微梁的性能。
本申请MEMS微梁结构优化方法的各实施中，修正计算量小，修正结果唯一，方案实施简单，有利于优化MEMS微梁的结构。
应该理解的是，虽然图1、3-5的流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示，但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明，这些步骤的执行并没有严格的顺序限制，这些步骤可以以其它的顺序执行。而且，图1、3-5中的至少一部分步骤可以包括多个子步骤或者多个阶段，这些子步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成，而是可以在不同的时刻执行，这些子步骤或者阶段的执行顺序也不必然是依次进行，而是可以与其它步骤或者其它步骤的子步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。
在一个实施例中，如图8所示，提供了一种MEMS微梁结构优化装置，包括：
参数获取模块810，用于获取MEMS微梁的静态特性参数、动态特性参数以及结构参数；
修正参数获取模块820，用于根据静态特性参数、动态特性参数和结构参数，得到MEMS微梁的结构修正参数；
修正模型获取模块830，用于根据结构参数、结构修正参数和MEMS微梁的理论模型，得到MEMS微梁的修正模型；
优化设计模块840，用于根据修正模型，优化MEMS微梁的结构设计。
关于MEMS微梁结构优化装置的具体限定可以参见上文中对于MEMS微梁结构优化方法的限定，在此不再赘述。上述MEMS微梁结构优化装置中的各个模块可全部或部分通过软件、硬件及其组合来实现。上述各模块可以硬件形式内嵌于或独立于计算机设备中的处理器中，也可以以软件形式存储于计算机设备中的存储器中，以便于处理器调用执行以上各个模块对应的操作。
在一个实施例中，提供了一种计算机设备，该计算机设备可以是终端，其内部结构图可以如图9所示。该计算机设备包括通过系统总线连接的处理器、存储器、网络接口、显示屏和输入装置。其中，该计算机设备的处理器用于提供计算和控制能力。该计算机设备的存储器包括非易失性存储介质、内存储器。该非易失性存储介质存储有操作系统和计算机程序。该内存储器为非易失性存储介质中的操作系统和计算机程序的运行提供环境。该计算机设备的网络接口用于与外部的终端通过网络连接通信。该计算机程序被处理器执行时以实现一种MEMS微梁结构优化方法。该计算机设备的显示屏可以是液晶显示屏或者电子墨水显示屏，该计算机设备的输入装置可以是显示屏上覆盖的触摸层，也可以是计算机设备外壳上设置的按键、轨迹球或触控板，还可以是外接的键盘、触控板或鼠标等。
本领域技术人员可以理解，图9中示出的结构，仅仅是与本申请方案相关的部分结构的框图，并不构成对本申请方案所应用于其上的计算机设备的限定，具体的计算机设备可以包括比图中所示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者具有不同的部件布置。
在一个实施例中，提供了一种计算机设备，包括存储器和处理器，存储器中存储有计算机程序，该处理器执行计算机程序时实现以下步骤：
获取MEMS微梁的静态特性参数、动态特性参数以及结构参数；
根据静态特性参数、动态特性参数和结构参数，获取MEMS微梁的结构修正参数；
采用MEMS微梁的理论模型处理结构参数和结构修正参数，得到MEMS微梁的修正模型；
根据修正模型，优化MEMS微梁的结构。
在一个实施例中，提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现以下步骤：
获取MEMS微梁的静态特性参数、动态特性参数以及结构参数；
根据静态特性参数、动态特性参数和结构参数，获取MEMS微梁的结构修正参数；
采用MEMS微梁的理论模型处理结构参数和结构修正参数，得到MEMS微梁的修正模型；
根据修正模型，优化MEMS微梁的结构。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中，该计算机程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，本申请所提供的各实施例中所使用的对存储器、存储、数据库或其它介质的任何引用，均可包括非易失性和/或易失性存储器。非易失性存储器可包括只读存储器(ROM)、可编程ROM(PROM)、电可编程ROM(EPROM)、电可擦除可编程ROM(EEPROM)或闪存。易失性存储器可包括随机存取存储器(RAM)或者外部高速缓冲存储器。作为说明而非局限，RAM以多种形式可得，诸如静态RAM(SRAM)、动态RAM(DRAM)、同步DRAM(SDRAM)、双数据率SDRAM(DDRSDRAM)、增强型SDRAM(ESDRAM)、同步链路(Synchlink)DRAM(SLDRAM)、存储器总线(Rambus)直接RAM(RDRAM)、直接存储器总线动态RAM(DRDRAM)、以及存储器总线动态RAM(RDRAM)等。
以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (8)

1.一种MEMS微梁结构优化方法，其特征在于，包括以下步骤：
获取MEMS微梁的静态特性参数、动态特性参数以及结构参数；其中，所述静态特性参数包括吸合电压；所述动态特性参数包括固有频率；所述结构参数包括微梁表面高度和微梁宽度；
根据所述吸合电压、所述固有频率、所述微梁表面高度和所述微梁宽度，获取MEMS微梁的结构修正参数；其中所述MEMS微梁的结构修正参数包括微梁底部间隙修正参数；
采用所述MEMS微梁的理论模型处理所述结构参数和所述结构修正参数，得到所述MEMS微梁的修正模型；
根据所述修正模型，优化所述MEMS微梁的结构；
其中，根据所述吸合电压、所述固有频率、所述微梁表面高度和所述微梁宽度，获取所述微梁底部间隙修正参数的步骤中，基于以下公式获取所述微梁底部间隙修正参数：
Figure FDA0003923772730000011
其中，g表示所述微梁底部间隙修正参数；Z0表示所述微梁表面高度；εr表示相对介电常数；ε0表示真空介电常数；ρ表示所述MEMS微梁的材料密度；f0表示所述固有频率；VP表示所述吸合电压；ηP表示所述MEMS微梁发生吸合时的临界位置系数；
基于以下公式获取ηP：
Figure FDA0003923772730000012
基于以下公式获取Q(η,g)：
Figure FDA0003923772730000021
基于以下公式获取P(η,g)：
Figure FDA0003923772730000022
其中，
Figure FDA0003923772730000023
表示所述MEMS微梁的振型函数；η表示所述MEMS微梁的位置系数；b表示所述微梁宽度。
2.根据权利要求1所述的MEMS微梁结构优化方法，其特征在于，所述结构修正参数还包括微梁厚度修正参数；
根据所述吸合电压、所述固有频率、所述微梁表面高度和所述微梁宽度，获取所述微梁底部间隙修正参数的步骤之后，还包括步骤：
根据所述微梁表面高度和所述微梁底部间隙修正参数，获取所述微梁厚度修正参数；
采用所述MEMS微梁的理论模型处理所述结构参数和所述结构修正参数，得到所述MEMS微梁的修正模型的步骤包括：
采用所述MEMS微梁的理论模型处理所述结构参数、所述微梁底部间隙修正参数和所述微梁厚度修正参数，得到所述MEMS微梁的修正模型。
3.根据权利要求2所述的MEMS微梁结构优化方法，其特征在于，根据所述微梁表面高度和所述微梁底部间隙修正参数，获取所述微梁厚度修正参数的步骤中，基于以下公式获取所述微梁厚度修正参数：
h+g＝Z0
其中，h表示所述微梁厚度修正参数；g表示微梁底部间隙修正参数；Z0表示所述微梁表面高度。
4.根据权利要求2所述的MEMS微梁结构优化方法，其特征在于，所述结构参数还包括微梁长度；所述结构修正参数还包括微梁弹性模量修正参数；
根据所述微梁表面高度和所述微梁底部间隙修正参数，获取所述微梁厚度修正参数的步骤之后，还包括步骤：
根据所述微梁长度和所述微梁厚度修正参数，获取所述微梁弹性模量修正参数；
采用所述MEMS微梁的理论模型处理所述结构参数和所述结构修正参数，得到所述MEMS微梁的修正模型的步骤包括：
采用所述MEMS微梁的理论模型处理所述结构参数、所述微梁底部间隙修正参数、所述微梁厚度修正参数和所述微梁弹性模量修正参数，得到所述MEMS微梁的修正模型。
5.根据权利要求4所述的MEMS微梁结构优化方法，其特征在于，根据所述微梁长度和所述微梁厚度修正参数，获取所述微梁弹性模量修正参数的步骤中，基于以下公式获取所述微梁弹性模量修正参数：
Figure FDA0003923772730000031
其中，E表示所述微梁弹性模量修正参数；ρ表示所述MEMS微梁的材料密度；L表示所述微梁长度；f0表示所述固有频率；h表示所述微梁厚度修正参数；λ表示变量；
基于以下公式获取λ4：
Figure FDA0003923772730000032
其中，
Figure FDA0003923772730000033
表示所述MEMS微梁的振型函数的二阶导数。
6.一种MEMS微梁结构优化装置，其特征在于，包括：
参数获取模块，用于获取MEMS微梁的静态特性参数、动态特性参数以及结构参数；其中，所述静态特性参数包括吸合电压；所述动态特性参数包括固有频率；所述结构参数包括微梁表面高度和微梁宽度；
修正参数获取模块，用于根据所述吸合电压、所述固有频率、所述微梁表面高度和所述微梁宽度，获取MEMS微梁的结构修正参数；其中所述MEMS微梁的结构修正参数包括微梁底部间隙修正参数；
修正模型获取模块，用于根据所述结构参数、所述结构修正参数和所述MEMS微梁的理论模型，得到所述MEMS微梁的修正模型；
优化设计模块，用于根据所述修正模型，优化所述MEMS微梁的结构设计；
所述修正参数获取模块，还用于根据所述吸合电压、所述固有频率、所述微梁表面高度和所述微梁宽度，获取所述微梁底部间隙修正参数的步骤中，基于以下公式获取所述微梁底部间隙修正参数：
Figure FDA0003923772730000041
其中，g表示所述微梁底部间隙修正参数；Z0表示所述微梁表面高度；εr表示相对介电常数；ε0表示真空介电常数；ρ表示所述MEMS微梁的材料密度；f0表示所述固有频率；VP表示所述吸合电压；ηP表示所述MEMS微梁发生吸合时的临界位置系数；
基于以下公式获取ηP：
Figure FDA0003923772730000042
基于以下公式获取Q(η,g)：
Figure FDA0003923772730000043
基于以下公式获取P(η,g)：
Figure FDA0003923772730000051
其中，
Figure FDA0003923772730000052
表示所述MEMS微梁的振型函数；η表示所述MEMS微梁的位置系数；b表示所述微梁宽度。
7.一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1至5中任一项所述方法的步骤。
8.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至5中任一项所述的方法的步骤。
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