Il Corso è erogato in lingua inglese.
Questo insegnamento intende dotare gli studenti di precise capacità e conoscenze dei principali strumenti CAD di progettazione, simulazione dei micro e dei nanosistemi. Partendo dai concetti base dei microsistemi, e la loro modellizzazione multi-fisica, il corso sviluppa sia la modellizzazione e simulazione di tipo comportamentale dei sistemi e dei sottosistemi (BEM, behavioral modelling), sia la descrizione agli elementi finiti delle parti strutturali e funzionali (FEM, finite element modelling) di un microsistema.
Per entrambe le modellizzazioni sono descritti ed usati i principali strumenti CAD disponibili, estraendo i parametri di progetto rilevanti, prima per una analisi, successivamente per la sintesi e l'integrazione di sistema.
Obiettivo principale del corso è fornire agli studenti la metodologia di progetto capace di operare sui diversi domini fisici cui i microsistemi necessariamente operano.

La progettazione di micro e nano sistemi richiede conoscenze sui diversi domini fisici, oltre che quello elettrico (quali meccanico, termico, magnetico, ottico, fluidico,...) e soprattutto la capacità di collegarli tra loro per realizzare sistemi di trasduzione (sensori e attuatori ad esempio), dunque interfacciare ed integrare le diverse componenti.
Queste conoscenze sono acquisite facendo da prima una rilettura in forma unificata dei domini, basata sugli scambi energetici tra questi e sviluppare, oltre ai modelli, anche precise descrizioni comportamentali e di interazione tra essi mediante analisi agli elementi finiti per studiarne le caratteristiche risultanti ed estrarre le specifiche dei componenti di singolo dominio, per poi procedere alla progettazione e fabbricazione.
Nel corso verranno impiegati e resi di uso familiare recenti strumenti CAD multi-fisici e verranno anche ripresi e riveduti modelli e descrizioni equivalenti basate su simulatori classici quali ad esempio SPICE.
E' cura del corso fornire capacita' allo studente di collegare i dati e gli strumenti CAD in modo tale da acquisire una metodologia di progettazione dei microsistemi pratica ed efficace.

Fisica di base
Elementi di Elettronica (dispositivi e circuiti base)
Concetti di base di micro e nano tecnologie (Micro & NanoSystems)

- Circuiti elettrici equivalenti di altri domini
- Modelli SPICE: modellizzazione generale e speciale, equivalente forze/elettrico, sistemi micromeccanici
- Layout editor, esempi di mask making con un sensore di pressione
- Introduzione a SIMULINK, esempi (Senturia) e laboratori (2 CFU)

- Descrizioni FEM, introduzione a COMSOL
- Modellizzazione e interazione tra differenti domini fisici
- Attuatori elettrostatici (pilotaggio in tensione e in carica)
- Sensing elettrostatico (capacitivo), elettrico (resistivo), circuiti di ponte ed interfaccia (3 CFU)

- Cenni su altri domini (magnetici, termici, fluidici, chimici, biochimici) e loro campi applicativi
- Cenni alle problematiche del collaudo (1 CFU)

Verranno svolte esercitazioni usando CAD specifici per i microsistemi. Obiettivo dei laboratori è apprendere capacità pratiche di progettazione e di simulazione multi-fisica. Gli studenti dovranno riunirsi in gruppi di lavoro (4 persone al massimo) e mediante calcolatore svolgere le simulazioni e le sintesi di semplici progetti trattati durante le esercitazioni in aula, riportate in relazioni scritte oggetto della verifica finale.

Materiale (slide) messo a disposizione dai Docenti
Stephen D. Senturia "Microsystem Design" Kluwer Academic Publishers
Altri testi suggeriti, ma non indispensabili, saranno comunicati a lezione dal docente titolare dell'insegnamento,