Teknologi mikro pemesinan telah mula berkembang secara mendadak lebih dari 15 tahun
yang lalu dengan menggunakn bahan-bahan dan proses-proses supaya sesuatu litar bersepadu itu
menjadi struktur yang kecil di dalam silikon selain dari peralatan electronic. MEMS adalah satusatunya
teknologi yang mengembangkan mikro pemesinan. Sebagaimana yang terkandung dalam
perkataan MEMS (Sistem Micro Elektro Mekanikal), teknologi MEMS di hubung kaitkan
dengan sensor untuk getaran mekanikal seperti pecutan dan tekanan. Kelebihan dari segi kos
yang rendah serta pengecilan saiz yang di dapati dengan teknologi MEMS berupaya
mengembangkan sensor skala mikro sebagai sebuah produk komersial.
Projek ini bertujuan untuk merekabentuk dan mensimulasikan accelerometer dengan
menggunakan perisian MEMS. Accelerometer ialah sejenis sensor inersia yang digunakan untuk
mengukur pecutan atau nyahpecutan bagi objek yang sedang bergerak. Accelerometer yang
direkabentuk dalam projek ini ialah dari jenis kapasitor boleh laras. Accelerometer ini
menggunakan perubahan kapasitans hasil dari tindakan daya pemecutan. Dalam projek tersebut,
CoventorWare digunakan untuk merekabentuk accelerometer. Alat Architect menggunakan
maklumat yang terkandung dalam fail MPD dan fail proses semasa proses simulasi dijalankan.
Pada permulaan, satu model skematik telah dibina. Semua dimensi bagi accelerometer dinyata
sebagai pembolehubah global dalam simbol COVENTOR. Sifat accelerometer dapat dikaji
apabila skematik diuji dalam pelbagai keadaan dengan menggunakan analisis-analisis prestasi.
Alat plot digunakan untuk melihat dan mengukur keputusan secara grafik. Selepas itu, “Layout
Editor” digunakan untuk menjana “2-D layout” daripada skematik. Model 3-D dibina dalam
proses seterusnya untuk memastikan accelerometer yang direkabentuk adalah betul. Dua jenis
analisa akan dijalankan iaitu Analisa menggunakan Architect dan Analisa menggunakan “Finite
Element Method” atau dipanggil Analisa FEM. Hasil analisa dari Architect akan dibandingkan
dengan hasil analisa dengan FEM. Accelerometer ini akan mengesan pecutan, g yang tinggi
sehingga 100g. Jadi, sistem tersebut boleh digunakan untuk aplikasi automotif.
_______________________________________________________________________________________________________
Micromachining technology began to develop rapidly over 15 years ago, using materials
and processes developed for the integrated circuit industry to form miniature structures in silicon
and related materials for purposes other than electronic devices. MEMS is in some ways only an
evolution and expansion of this technology. As the term “Micro Electro Mechanical System”
suggests, MEMS technology relates most directly to sensors for mechanical variables, e.g.
acceleration, pressure, etc. The advantages of low cost, miniaturization, electronic integration
etc. available with MEMS technology has led to the development of micro scale sensors as an
important commercial product.
This project involves the design and simulation of an accelerometer by using MEMS
software. Accelerometer is an inertial sensor that measures the acceleration or deceleration of a
moving object. The accelerometer that will be designed in this project is of the variable gap type
capacitive device. The accelerometer uses capacitance change due to acceleration force as the
sensed parameter. The MEMS Software used to design the accelerometer is the CoventorWare
2008. CoventorWare 2008 supports both system- level and physical design approaches. The
Architect tool uses the information in the MPD and process files during the top-down design
simulation. A schematic model of the accelerometer was created. The dimensions of the
accelerometer were defined as global variables. The schematic was simulated under various
conditions by using Architect’s performance analyses. Plotting tools were used to view and
measure results in several graphical formats. After refining and finalizing a design, the design
was then transferred to 2-D layout using Layout Editor. For verification, a 3-D model was built,
meshed and simulated using the Analyzer solvers. In this report, two analysis will be conducted
which is the Architect Analysis and the Finite Element Method, or FEM Analysis. The results
obtained from the Architect Analysis will be compared with the result obtained from Finite
Element (FEM) Analysis. The accelerometer will detect high acceleration, g values up to 100g.
Therefore, it can be used in automotive applications.
Design and simulation of mems capacitive accelerometer / Muhammad Azhar Mohamed Sherafath Ali