Sensitivity analysis and performance prediction methodology for MEMS design

Tez Başlığı : Sensitivity Analysis and Performance Prediction Methodology for MEMS DesignYazar : Faik Can MeralÖZETGeleceğin, mikro-elektro-mekanik sistem tarayıcıları ve mikro aynalar gibi optik mikro sistemleriöncülleri tarafından sunulan çözünürlüğü ve hassasiyeti geçeceklerdir. Bu sistemler mekanik ya daelektronik bozucu etmenlerin yoğun olduğu ortamlarda dahi nanometre ölçüsünde toleranslarıyakalamalıdır. Sistem performansını erken tasarım aşamasında saptamak tasarım masrafınıdüşürürken, dizayn kalitesini önemli ölçüde geliştirecektir. Yaklaşımımız, bu sistemlerin bozucuetmenler karşısında sergilediği performansını öngören ve hassasiyet analizini (sensitivity analysis) dekapsayan bir dizayn aracı geliştirmeyi amaçlamaktadır. ANSYS modal analiz sonuçları olan doğalfrekans ve mod şekilleri, aynanın durum-yer (state-space) gösterimini elde etmek içinkullanılmaktadır. Tarayıcı aynanın durum-yer modeli transfer fonksiyonları için önemsizsayılabilecek durumları elemek için çeşitli indirgeme teknikleri kullanarak sadeleştirilebilir. Butekniklerin sonuçları, orijinal modelin bütün ilgili dinamiklerini kapsayacak; daha düşük derece birmodel elde etmek için karşılaştırılabilir. Model, önemli ölçüde indirgendikten sonra, bozucu torketkisi altında aynanın dönme açısının standart sapması (RMS) Lyapunov yaklaşımı kullanılarakhesaplanmıştır. Bu çalışmada konu edilen hassasiyet analizi çerçevesi, doğrudan bozunma analiziçerçevesine bağlıdır. Modal parametre hassasiyetlerinin hesaplanması için analitik formülleroluşturulup, sonuçlar sonlu farklılıklar metodu kullanılarak doğrulanabilir. Fiziksel parametrehassasiyetlerini hesaplamak için geliştirilen analitik formüller de çalışma dahilinde açıklanmıştır,fakat formüller karmaşıklıkları ve içerdikleri doğal frekans ve mod şekli türevlerinin hesaplamasınınzorluğu yüzünden oldukça verimsiz bulunmuşlardır. Onun yerine, burulmalı MEMS tarayıcısı içinfiziksel parametre hassasiyetlerini hesaplamak için sonlu farklılıklar metodu kullanılmıştır.