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目录 1

第1章 MEMS系统简介 1

1.1 MEMS技术现状及前景 1

1.1.1 MEMS的基本概念与发展历史 1

1.1.2 MEMS的应用 5

1.1.3 MEMS技术和器件的研究进展 7

1.2 MEMS器件及系统的研究进展 9

1.3 MEMS技术的应用前景 12

第2章 微机电系统（MEMS）相关力学知识及测量力学量的方法 14

2.1 弹性力学基础知识 14

2.2.1 简介 19

2.2 微结构机械参数测量方法 19

2.2.2 在线监测薄膜机械参数的方法列举 20

2.2.3 微机械材料特性检测 22

参考文献 40

第3章 微机电系统（MEMS）主要工艺 43

3.1 体硅加工工艺 43

3.1.1 腐蚀工艺 44

3.1.2 湿法腐蚀 45

3.1.3 干法腐蚀 49

3.2 硅片键合工艺 51

3.2.1 简介 51

3.2.2 硅熔融键合（SFB） 52

3.2.3 阳极键合 58

5.5.4 磁致伸缩微执行器 1 61

3.2.4 低温键合 64

3.2.5 键合工艺应用举例 65

3.3 LIGA技术 70

3.3.1 LIGA技术基本原理 70

3.3.2 活动结构制作原理 71

3.3.3 复杂的三维结构的制作原理 72

3.3.4 技术要求 73

3.3.5 LIGA技术研究现状 74

3.3.6 准LIGA技术 75

3.3.7 LIGA技术在工程中的应用 77

参考文献 80

第4章 传感器部分 82

4.1 传感器的分类、构成与发展动向 82

4.1.1 基本概念 82

4.1.2 传感器的分类 82

4.1.3 传感器的构成 83

4.2 传感器材料 84

4.2.1 传感器敏感材料 84

4.2.2 仿生材料 86

4.3.1 加速度微传感器 88

4.3 硅电容式微传感器 88

4.3.2 压力微传感器 91

4.4 静电激振法 92

4.4.1 工作原理 92

4.4.2 谐振式传感器 93

4.4.3 热激励谐振式传感器 94

4.4.4 光激谐振式传感器 95

4.4.5 静电激励谐振式传感器 97

4.5 声表面波传感器 99

4.5.1 SAW传感器 100

4.5.2 声表面波器件内连技术 101

4.5.3 典型SAW传感器 104

4.6 薄膜传感器 107

4.6.1 薄膜 107

4.6.2 膜片 108

4.6.4 导热测试 109

4.6.3 “扯带”试验 109

4.6.5 金属薄膜电阻 113

4.6.6 薄膜磁阻元件 114

4.6.7 铁电薄膜元件 116

4.7 隧道传感器 118

4.7.1 隧道加速度计 119

4.7.2 微机械电子隧道红外探测器 120

4.7.3 微机械电子隧道磁强计 121

4.7.4 隧道传感器的发展方向 122

4.8 生物传感器 122

4.8.1 生物化学传感器 123

4.8.2 生物芯片 128

5.1 用于通信领域的MEMS器件 130

5.1.1 RF MEMS的概念 130

第5章 MEMS器件的应用 130

5.1.2 用于通信领域中的MEMS器件简介 131

5.2 用于生化医学领域的MEMS器件 135

5.2.1 医疗领域MEMS的发展趋势 135

5.2.2 生化领域MEMS的发展趋势 137

5.2.3 MEMS气敏传感器 137

5.2.4 生物微机电系统 139

5.3 用于光通信领域的MEMS器件 143

5.3.1 MEMS器件在光通信领域中的应用概述 143

5.3.2 光开关的工作原理 144

5.3.3 MEMS光开关分类 147

5.4 用于惯性测量用的MEMS器件 149

5.4.1 加速度计 149

5.4.2 陀螺仪 155

5.5 几种MEMS微执行器 156

5.5.1 MEMS微执行器简介 156

5.5.2 静电式微执行器 157

5.5.3 压电微执行器 159

5.5.5 电磁微执行器 162

5.5.6 形状记忆合金（SMA）微执行器 163

5.5.7 热执行器 164

5.5.8 电子流变式微执行器 165

参考文献 166

6.1 概述 167

第6章 MEMS器件的仿真和计算机辅助设计 167

6.1.1 器件级仿真 168

6.1.2 加工及装配过程仿真 169

6.1.3 系统级仿真 170

6.1.4 相关技术展望 171

6.2 硅各向异性腐蚀工艺模拟 172

6.2.1 简介 172

6.2.2 硅各向异性腐蚀模型 173

6.2.3 硅各向异性腐蚀模拟软件 175

6.2.4 硅在KOH中各向异性腐蚀的物理模型 176

6.2.5 各向异性腐蚀表面粗糙度的“应力模型” 181

6.2.6 各向异性腐蚀模拟算法 186

6.2.7 各向异性腐蚀工艺模拟软件结构 191

参考文献 194