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绪论 1

第一章 微机械理论基础 12

1.1 微机械学 12

1.2 微动力学 14

1.3 微电子学 15

1.4 微光学 15

1.5 微流体力学 16

1.6 微热力学 16

1.7 微摩擦学 16

1.8 纳米生物学 17

1.9 分子装配技术 18

第二章 微机械材料与微结构 19

2.1 引言 19

2.2 微机械材料 20

2.2.1 硅材料 20

2.2.2 形状记忆材料 23

2.2.3 压电陶瓷／电致伸缩材料 24

2.2.4 超磁致伸缩材料 25

2.2.5 电流变体 26

2.2.6 磁流变体 27

2.2.7 有机聚合物材料 27

2.3 微结构与微型智能结构 27

2.3.1 主动控制结构类 29

2.3.2 被动阻尼结构类 31

3.1 引言 33

第三章 微细加工技术 33

3.2 硅微细加工技术 36

3.2.1 薄膜制备技术 37

3.2.2 微机械器件薄膜制备技术 39

3.3 光刻技术 43

3.3.1 光刻掩模制作工艺 44

3.3.2 曝光技术 46

3.3.3 刻蚀技术 58

3.3.4 表面薄膜的化学刻蚀加工 62

3.4 牺牲层技术 65

3.5 外延技术 67

3.6 高能束刻蚀技术 68

3.6.1 离子束刻蚀 68

3.6.2 等离子体刻蚀 71

3.6.3 激光刻蚀 71

3.7 LIGA技术 74

3.8 微细立体光刻技术 78

3.9 精密放电加工技术与超精密机械加工技术 79

3.10 微机械装配与集成 80

3.10.1 堆装技术 80

3.10.2 封装技术 81

3.10.3 集成制造技术 83

第四章 准分子激光微细加工技术 84

4.1 引言 84

4.2 准分子激光器及其工作原理 84

4.2.1 准分子与准分子激光器 84

4.2.2 准分子激光器的泵浦方式 88

4.3 直写微细加工的准分子激光光束特性 91

4.3.1 直写微细加工 91

4.3.2 光束特性 92

4.4 准分子激光直写微细加工 96

4.4.1 聚焦准分子激光直接刻蚀硅材料 96

4.4.2 准分子激光辅助刻蚀硅材料 97

4.4.3 准分子激光直写微细加工 98

4.5.1 系统构成与工作原理 99

4.5 准分子激光直写微细加工系统 99

4.5.2 加工控制与监测 102

4.5.3 加工光斑 102

4.5.4 扫描运动 103

4.5.5 声光调制器 103

4.5.6 直写微细加工及其CAD／CAM 105

4.5.7 系统的加工精度分析 108

4.6 准分子激光直写刻蚀基本规律 110

4.6.1 微加工材料表面的显微形貌 111

4.6.2 准分子激光对于硅材料的直接刻蚀规律 118

4.6.3 单脉冲刻蚀情况 121

4.6.4 热量与热影响区 122

4.6.5 刻蚀深度的变化规律 127

4.6.6 由冲击破坏现象引起的受力情况分析 128

4.7 光束质量的改善措施 133

第五章 微检测技术 137

5.1 引言 137

5.2 现代微观检测方法与设备 137

5.2.1 扫描探针显微镜 138

5.2.2 干涉与测量 140

5.3 微机械结构的几何尺寸测量 142

5.3.1 测量方法的分析与选择 142

5.3.2 基于光切法的微结构尺寸测量 147

5.3.3 基于光切法的图像测量系统设计 149

5.3.4 微结构件几何尺寸测量示例 155

5.4.1 弹性模量测量 157

5.4 物理量测量 157

5.4.2 残余应力测量 158

5.4.3 测量与结果 159

第六章 微传感器 160

6.1 引言 160

6.2 电量检测传感器 161

6.2.1 压电式传感器 162

6.2.2 电容式传感器 163

6.2.3 压阻式传感器 183

6.3 机械量微传感器 184

6.3.1 结构弹性变形微传感器 184

6.3.2 机械振动结构微传感器 185

6.3.3 振动体激励微传感器 186

6.3.4 谐振集成微传感器 187

6.4 物理量微传感器 187

6.4.1 温度传感器 187

6.4.3 液体黏性传感器 188

6.5 化学和电化学微传感器 188

6.4.2 流体压力传感器 188

6.6 生物微传感器 190

第七章 微致动器及其它微器件 192

7.1 引言 192

7.2 微致动器 192

7.2.1 微马达 193

7.2.3 悬浮式致动器 196

7.2.4 热致动器 196

7.2.2 磁致伸缩致动器 196

7.2.5 流体与流变体致动器 197

7.2.6 其它智能结构的微致动器 201

7.3 微谐振器 206

7.3.1 体波石英谐振器 207

7.3.2 面波与平面式石英谐振器 209

7.3.3 硅和砷化锗谐振器 210

7.4 光电子器件 211

7.4.3 激光二极管及其高密度频率谱滤波器 212

7.4.2 光学多路调制器 212

7.4.1 调制器、激光二极管和电光调制器 212

7.4.4 集成快速光通讯器 213

7.4.5 光信号处理与运算器 213

7.5 微能源发生器 213

第八章 典型微型电子机械系统与微机器人 217

8.1 引言 217

8.3 典型微型电子机械系统装置 218

8.3.1 微硅加速度计 218

8.2 集成机构 218

8.3.2 微硅陀螺 222

8.4 微机器人 223

8.4.1 微机器人系统研究 225

8.4.2 电致伸缩蠕动微机器人 226

8.4.3 蠕动微机器人的结构智能化 227

8.4.4 典型微机器人 229

8.4.5 微机器人附件 233

8.4.6 微型飞行器MAV 235

参考文献 240