非硅MEMS技术及其应用PDF电子书下载

第1章 绪论 1

1.1 MEMS技术及其特点 1

1.2 MEMS发展史 3

1.3 MEMS应用与市场 5

1.4 非硅MEMS技术 8

1.4.1 非硅MEMS技术的提出 8

1.4.2 非硅MEMS技术及其特点 10

1.4.3 本书内容 11

第2章 非硅MEMS材料 13

2.1 金属 13

2.2 聚合物 14

2.2.1 普通光刻胶 14

2.2.2 SU-8和PMMA光刻胶 16

2.2.3 PDMS 17

2.2.4 聚酰亚胺 19

2.2.5 Parylene 20

2.3 磁性材料 21

2.4 压电材料 22

2.4.1 压电材料的机电特性 23

2.4.2 压电陶瓷PZT 25

2.4.3 氮化铝及氧化锌 26

2.4.4 压电聚合物PVDF 29

2.5 形状记忆合金 30

第3章 非硅MEMS微加工技术 32

3.1 LIGA技术 32

3.1.1 同步辐射X光厚胶光刻工艺 33

3.1.2 微电铸工艺 35

3.1.3 微复制工艺 36

3.2 准LIGA技术 37

3.2.1 UV-LIGA技术 37

3.2.2 DEM技术 38

3.3 多层、倾斜和可动微结构加工工艺 39

3.3.1 多层微结构加工工艺 39

3.3.2 倾斜微结构加工工艺 42

3.3.3 可动微结构加工工艺 42

3.4 柔性和弹性衬底微结构加工工艺 43

3.4.1 柔性衬底微结构加工工艺 43

3.4.2 弹性衬底微加工工艺 44

3.5 硅／UV-LIGA组合微加工工艺 44

第4章 非硅微执行器 46

4.1 电磁型微电机 46

4.1.1 永磁转子式直流无刷电磁微电机基本原理 46

4.1.2 永磁转子式直流无刷电磁微电机的结构和工作原理 47

4.1.3 微电机的设计 49

4.1.4 微电机的发热及摩擦 49

4.1.5 微电机的加工制造 50

4.2 抗磁悬浮静电微电机 55

4.2.1 可用于静电微电机的悬浮形式 55

4.2.2 静磁悬浮Earnshaw理论的限定和超越 55

4.2.3 抗磁悬浮系统的尺度特点 56

4.2.4 抗磁悬浮静电微电机的结构布置 57

4.2.5 抗磁悬浮微电机的悬浮特性 58

4.2.6 抗磁悬浮微电机的旋转驱动分析 65

4.2.7 抗磁悬浮微电机的工艺研究 66

4.2.8 抗磁悬浮微电机测控系统 68

4.2.9 抗磁悬浮微电机的实验 76

4.3 形状记忆合金复合膜微驱动器 78

4.3.1 TiNi基形状记忆合金膜 79

4.3.2 TiNi基形状记忆合金膜的制备 80

4.3.3 TiNi基／Si形状记忆合金复合膜微泵 82

4.4 基于非硅微加工技术的电化学驱动器 89

第5章 聚合物PCR生物芯片技术 90

5.1 引言 90

5.1.1 细胞内DNA的半保留复制 91

5.1.2 体外DNA扩增的PCR技术 93

5.1.3 传统PCR仪与PCR芯片 96

5.1.4 PCR芯片的研究现状 97

5.2 静态腔式PCR芯片 103

5.2.1 反应腔单元设计 103

5.2.2 加热器和温度传感器设计 104

5.2.3 静态腔式PCR芯片温度控制单元设计 106

5.2.4 总体布局设计 106

5.3 集成式连续流PCR芯片设计 110

5.3.1 芯片反应流体通道布局设计 110

5.3.2 PCR芯片的集成薄膜加热器和温度传感器 112

5.3.3 连续流式PCR芯片控制单元设计 117

5.4 PCR生物芯片的制造工艺 118

5.4.1 SU-8工艺研究 118

5.4.2 PDMS相关工艺 121

5.4.3 导管连接 123

5.4.4 微加热器和传感器 123

5.5 生物实验、结果及其分析 125

5.5.1 PCR芯片表面改性 125

5.5.2 静态腔式PCR生物实验 125

5.5.3 连续流PCR 129

第6章 微光通信器件 137

6.1 光纤连接器 137

6.1.1 简介 137

6.1.2 光纤连接器的研究现状 138

6.1.3 金属盖板光纤连接器的结构及原理 140

6.1.4 曲面金属盖板光纤连接器阵列的加工 144

6.2 MEMS可调光衰减器 146

6.2.1 电磁驱动挡光片式MEMS可调光衰减器 147

6.2.2 电磁驱动错位型MEMS可调光衰减器 150

6.3 摆动式电磁驱动MEMS光开关 153

第7章 微惯性传感器 156

7.1 微惯性传感器概述 156

7.1.1 微惯性传感器的应用 156

7.1.2 微加速度计 159

7.1.3 微陀螺仪 160

7.2 静电悬浮微惯性传感器 162

7.2.1 静电悬浮微惯性传感器的研究概况 163

7.2.2 静电悬浮微惯性传感器的工作原理 165

7.2.3 静电悬浮微惯性传感器的实现技术 167

7.2.4 静电悬浮微惯性传感器的设计 169

7.2.5 静电悬浮微惯性传感器的制造 171

7.2.6 静电悬浮微惯性传感器的测控 177

7.3 电磁悬浮转子微陀螺 182

7.3.1 电磁悬浮转子微陀螺的工作机理 182

7.3.2 电磁悬浮转子微陀螺的结构及其优化 185

7.3.3 电磁悬浮转子微陀螺的制作工艺 194

7.3.4 电磁悬浮转子微陀螺的悬浮及旋转特性测试 196

7.4 压电式微固体模态陀螺 199

7.4.1 微固体模态陀螺的模型及工作机理 200

7.4.2 微固体模态陀螺的模态、谐振、科氏角速度效应分析 202

7.4.3 微固体模态陀螺的微加工工艺 208

7.4.4 微固体模态陀螺的驱动及检测电路 209

7.4.5 微固体模态陀螺的原理样机测试 211

7.5 抗高过载金属微加速度计 213

7.5.1 抗高过载金属微加速度计的结构设计 213

7.5.2 基于非硅MEMS技术的金属微加速度计的微制造 217

7.5.3 电容式金属微加速度计的自检测试 221

第8章 MEMS强链技术 223

8.1 引言 223

8.1.1 MEMS强链的组成和工作原理 223

8.1.2 基于MEMS技术的强链整机集成研究 224

8.2 MEMS强链总体方案和设计技术 225

8.2.1 MEMS强链部件选型 225

8.2.2 MEMS强链总体方案和工作原理 227

8.2.3 MEMS强链各部分设计 230

8.3 MEMS强链的制作技术研究 245

8.3.1 驱动器（微电机）多层线圈定子和转子的制作工艺 245

8.3.2 多层复杂结构反干涉齿轮集一体化制作工艺研究 245

8.3.3 棘轮棘爪的加工工艺 248

8.3.4 支架、微电机轴、光开关耦合轮、垫圈、插片加工 249

8.3.5 精密显微装配 250

8.4 MEMS强链硬盘加密 250

8.4.1 系统结构与工作原理 250

8.4.2 身份认证与密钥管理 252

8.4.3 数据流硬件加解密 252

8.4.4 仿真与测试 255

第9章 总结与展望 258

9.1 全书总结 258

9.2 展望 258

参考文献 260

索引 278