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MEMSpiceでは、機構部の特性評価から回路との密連携系の解析まで、様々な解析を行うことができます。そのうち、以下に示す解析事例を紹介いたします。

MEMSpice の解析例は,論文にも掲載しております.

[事例1] 両持ち梁の Q 値の計算

両持ち梁構造は MEMS スイッチに良く用いられる構造であり、その Q 値を計算することは動作特性を評価する上で重要です。MEMSpiceのダンピングモデルを用いれば、雰囲気流体によるダンピングを考慮した Q 値の算出が可能です。本事例では、雰囲気流体の圧力を変えたときの両持ち梁の変位振幅の周波数依存性を計算し、その共振周波数と半値幅から、Q値の気体圧 力依存性を計算しました。

[事例2] 静電駆動ミラーデバイス

 ミアンダーヒンジで支持されたミラー面を左右の下部電極で差動駆動した際の動作特性を計算しました。MEMSpiceによる計算結果は、実験結果とよい一致を示してます。

[事例3] 振動型1軸ジャイロセンサ

 振動型ジャイロセンサは、振動体の振動方向に垂直な軸まわりに角速度が加わるこ とによって働くコリオリ力で生じる動きを電気的に読み出して、角速度を計るセンサです。本事例は Z 軸周りの角速度を検知するジャイロセンサであり、中央にある櫛歯アクチュエータにより左右方向(X 軸方向)に振動を起こした状態で、紙面に垂直な Z 軸まわりの角速度を加えると、フレーム全体が Y 方向に振動する為、この振動を上に設けた櫛歯電極の容量変化により、角速度を検出しています。

[事例4] 自励発振櫛歯デバイス

MEMSアクチュエータに自励発振回路を接続すると、回路が発振するとき、MEMSアクチュエータも同時に振動する現象が起こります。このような電子回路と機構部が密連携した解析は、FEM解析では非常に難しい為、MEMSpiceの威力が発揮されるところです。本事例では、50V定電圧を印加し始めた時点から、回路の帰還信号と櫛歯の変位の時間変化を解析しています。帰還信号はすぐに一定周波数で発振します。一方、櫛歯アクチュエータは緩和に時間を要しますが、最終的に空気のダンピングと釣り合いが取れて、安定的に振動するようになります。

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株式会社NTTデータ数理システム MEMS担当
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