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第1章 微型机械与微细加工概论 1

1.1 微机械及其特点 1

1.2 微细加工技术的概念及其特点 4

1.3 微细加工技术的分类 6

1.4 微细加工技术的应用 9

1.4.1 微细加工技术在微电子器件制造中的应用 9

1.4.2 微细加工技术在微机械和微机电系统方面的应用 12

1.5 发展微细加工技术的意义 15

1.5.1 微细加工技术的发展促进了微电子集成器件的发展 15

1.5.2 微细加工技术促进新型器件和有关学科的发展 15

参考文献 17

第2章 微机械与微细加工理论基础 18

2.1 微机械学 18

2.1.1 微机械材料力学与微结构设计 18

2.1.2 考虑尺度效应的微机械动力学 22

2.1.3 微流体力学 27

2.1.4 微机械热力学基础 29

2.1.5 微摩擦学 30

2.2 微电子学 33

2.3 微光学 37

2.4 分子装配技术 39

2.5 微细加工机理 41

参考文献 41

第3章 微细切削加工技术 44

3.1 微切削加工机理与物理特性 44

3.1.1 微细切削机理 44

3.1.2 原子、分子加工单位时的加工机理 46

3.1.3 物理特性 48

3.2 微细车削加工技术 50

3.2.1 微细车削工艺及基本方法 50

3.2.2 微细切削车床及其加工技术 54

3.3 微细铣削加工技术 58

3.3.1 微细铣削工具 58

3.3.2 微细铣削工艺 60

3.3.3 微细铣削机床及其加工技术 63

3.4 微细钻削加工技术 65

3.4.1 微细钻削工艺特点 66

3.4.2 微细钻削应用 67

3.5 微细冲压加工 69

3.6 微细磨料喷射加工 71

3.6.1 加工原理与特点 71

3.6.2 基本工艺方法及参数选择 72

3.6.3 磨料喷射加工应用 74

3.7 微细切削加工工作环境 74

参考文献 75

第4章 微细电加工技术 77

4.1 微细电加工技术概述 77

4.2 微细电火花加工的特点与实现条件 79

4.3 微细电极的在线制作与检测 83

4.3.1 微细电极的在线制作 84

4.3.2 微细电极的在线检测 88

4.4 微细电火花加工中的脉冲电源与控制系统 90

4.4.1 微细电火花加工中的脉冲电源 90

4.4.2 微细电火花加工的控制系统 93

4.5 微细电火花加工装备 95

4.5.1 微小型化电火花加工装置 96

4.5.2 微细电火花加工机床 98

4.6 微细电火花铣削加工技术 100

4.6.1 电火花铣削加工技术的特点 100

4.6.2 基于分层制造原理的微细电火花铣削加工技术 101

4.6.3 一组微三维结构的微细电火花加工实例 106

4.7 微细电火花线切割加工技术 108

4.7.1 实现微细电火花线切割加工的关键技术 108

4.7.2 微细电火花线切割加工技术的应用 109

4.8 微细电化学加工技术 111

4.8.1 掩膜微细电化学蚀刻加工 112

4.8.2 超短脉冲微细电化学加工 113

4.8.3 微细轴孔的微细电化学加工 115

参考文献 117

第5章 高能束流微细特种加工技术 118

5.1 电子束微细加工技术 118

5.1.1 电子束加工的原理 118

5.1.2 电子束微细加工的特点 119

5.1.3 电子束加工装置 119

5.1.4 电子束微细加工的应用 121

5.2 离子束微细加工技术 126

5.2.1 离子束加工的原理及分类 126

5.2.2 离子束微细加工的特点 128

5.2.3 离子束加工装置 128

5.2.4 离子束微细加工的应用 129

5.3 激光微细加工技术 136

5.3.1 激光微细加工的特点 136

5.3.2 激光加工的基本设备 137

5.3.3 激光微细加工技术的应用 141

参考文献 150

第6章 半导体材料的微细加工技术 152

6.1 集成电路的工艺基础——平面硅工艺 152

6.2 薄膜成形技术 154

6.2.1 蒸发 154

6.2.2 溅射 155

6.2.3 氧化 155

6.2.4 离子束技术 156

6.2.5 化学气相沉积 157

6.2.6 外延 158

6.2.7 等离子聚合作用 159

6.3 掺杂技术 159

6.3.1 扩散 160

6.3.2 离子注入 160

6.4 光刻技术 161

6.4.1 原版制作 161

6.4.2 光刻 162

6.5 硅的体微加工技术 163

6.5.1 湿法腐蚀 163

6.5.2 干法腐蚀 165

6.5.3 硅的体微加工举例 168

6.6 硅的表面微加工技术 171

6.7 键合技术 173

6.7.1 阳极键合 173

6.7.2 直接键合 174

6.8 非硅半导体的腐蚀技术 175

6.8.1 砷化镓及其相关Ⅲ-Ⅴ族化合物的湿法腐蚀 175

6.8.2 石英的各向异性湿法腐蚀 175

参考文献 176

第7章 纳米加工技术 178

7.1 纳米加工技术的特点 178

7.1.1 纳米级加工的物理实质分析 178

7.1.2 纳米级加工精度 179

7.2 扫描探针显微镜及其在纳米加工中的应用 180

7.2.1 扫描隧道显微镜（STM） 181

7.2.2 原子力显微镜（AFM） 184

7.2.3 SPM在纳米加工中的应用简介 186

7.3 微制造中的LIGA技术 188

7.3.1 LIGA的基本概念与特点 188

7.3.2 准LIGA技术 191

7.3.3 用LIGA进行微三维结构的加工 192

7.3.4 LIGA技术在微制造中的应用简介 193

参考文献 197

第8章 生长型微细加工技术 199

8.1 化学气相沉积（CVD）技术 199

8.1.1 化学气相沉积的原理与分类 199

8.1.2 PCVD的技术内容及技术关键 200

8.1.3 直流等离子体化学气相沉积（DC-PCVD） 201

8.1.4 微波等离子体化学气相沉积（MW-PCVD） 202

8.1.5 射频等离子体增强化学气相沉积（RF-PCVD） 202

8.1.6 PCVD的特点及应用 203

8.2 物理气相沉积（PVD）技术 204

8.3 离子束辅助镀膜（IAC）技术 205

8.3.1 技术内容及技术关键 205

8.3.2 技术特性及使用范围 206

8.4 高速燃气喷涂技术 207

8.4.1 技术内容及技术关键 207

8.4.2 高速燃气热喷涂技术的特点及应用范围 209

8.5 化学镀非晶态合金技术 209

8.5.1 工艺技术 209

8.5.2 性能与应用 211

8.6 电火花沉积陶瓷层技术 212

8.7 微弧氧化技术 214

8.8 三维微结构的沉积加工技术 215

8.8.1 激光辅助化学气相沉积（LCVD） 215

8.8.2 集成固化聚合物立体光刻（IH） 216

8.8.3 定域电化学沉积 217

8.8.4 微细电火花沉积加工 218

8.9 分子自组装技术简介 220

参考文献 221

第9章 典型零部件的微细加工 222

9.1 微构件及其微细加工技术 222

9.1.1 微细轴的加工 223

9.1.2 微细孔的加工 226

9.1.3 微槽与微梁的加工 231

9.1.4 微齿轮 232

9.1.5 微弹簧 232

9.2 微传感器及其微细加工技术 232

9.3 微涡轮机 234

9.4 微型泵 234

9.5 微机器人 235

参考文献 236