目 录 1
第1章概论 1
1.1微机电系统简介 1
1.2 微机电系统的起源 3
1.3微机电系统的发展现状 4
1.3.1 国外的发展现状 4
1.3.2 国内的发展现状 5
2.1 硅材料 8
第2章微机电系统材料 8
2.2 压电材料 10
2.3形状记忆合金 10
2.4超磁致伸缩材料 12
2.5凝胶 13
2.6 电流变体 13
第3章微机械加工技术 14
3.1传统超精密与特种加工技术 14
3.1.1 超精密机械加工 14
3.1.3高能束微机械加工技术 15
3.1.2微细电火花加工 15
3.2 微机电系统常用的集成电路工艺 17
3.2.1 薄膜成形 17
3.2.2掺杂技术 19
3.2.3 光刻技术 20
3.3硅微机械加工技术 22
3.3.1体微加工技术 22
3.3.2表面微加工 27
3.3.3 键合技术 28
3.4 光刻电铸模造工艺 30
3.5微机械加工实例 32
第4章微封装 35
4.1 封装技术 36
4.1.1 晶片级封装 36
4.1.2单芯片封装 37
4.1.3 多芯片与微系统封装 39
4.1.4 表面微加工法用于封装 39
4.3 未来微机电系统封装发展趋势和方向 40
4.2 三维堆装 40
第5章微检测技术 41
5.1 微结构的材料特性检测技术 41
5.1.1 弹性模量的测定 41
5.1.2微结构材料应力的检测 42
5.1.3 微结构材料热物性参数的检测 48
5.2微机电系统构件的几何量检测 50
5.2.1 光学法测量几何尺寸 50
5.2.2 扫描隧道显微测量技术 54
5.2.3 薄膜构件的膜厚测量 55
5.3微系统的性能检测 56
5.3.1 结构动态参数的识别 56
5.3.2微执行器运动的检测 57
5.3.3 动态微结构的视觉检测法 58
第6章微传感器 61
6.1 物理传感器 61
6.1.1 微型力学量传感器 61
6.1.2微型光学量传感器 69
6.1.3微型热学量传感器 70
6.1.4微型声学量传感器 71
6.2微型化学量传感器 72
6.2.1微型气体传感器 72
6.2.2微型离子敏传感器 74
6.3微型生物传感器 75
6.3.1 生物传感器的分类 75
6.3.2 悬臂梁式生物传感器 78
7.1静电执行器 81
第7章微执行器 81
7.2压电执行器 85
7.3 电磁执行器 87
7.4 SMA执行器 89
7.5 热执行器 91
7.6微流体执行器 92
第8章微构件 94
8.1 结构梁 94
8.2 薄膜 97
8.3铰链 101
8.3.1 平面柔性铰链微铰链 101
8.3.2 非平面表面微铰链 102
8.4 隧道探针 103
8.5压阻换能器件 104
8.6静电微构件 105
第9章微系统应用 108
9.1 在汽车工业中的应用 108
9.1.1压力传感器 108
9.1.2硅加速度传感器 108
9.2微机器人 109
9.3微型飞行器 111
9.4 在航空航天中的应用 112
9.5 在医学中的应用 114
9.5.1 植入式人造器官 114
9.5.2体内显微手术 114
9.5.3微喷雾给药 115
9.6在军事中的应用 116
9.7 在生物科学中的应用 118
9.7.1 DNA PCR扩增芯片 119
9.7.2 DNA毛细管电泳芯片 120
9.7.3微型DNA流体控制芯片 120
9.7.4集成DNA微系统芯片 120
9.8 在信息技术中的应用 120
9.8.1微光机电器件 121
9.8.2 无线电微机电系统 123
第10章微尺度效应 126
10.1微摩擦基础 126
10.2微尺度热学 127
10.2.1 热传导的尺度效应 127
10.2.2 热交换的尺度效应 129
10.2.3热辐射的尺度效应 129
10.3微流体的尺度效应 129
10.4微执行器的尺度效应 131
10.4.2 电磁执行器的尺度效应 132
10.4.1 静电执行器的尺度效应 132
10.4.3 SMA执行器的尺度效应 134
10.5 尺度效应的实例 134
第11章微机电系统设计技术 135
11.1 引言 135
11.2微机电系统设计的概念、任务及类型 139
11.2.1 微机电系统设计概念及本质 139
11.2.2设计类型 140
11.2.3微机电系统设计内容 140
11.2.4 VLSI、宏机械以及微机电系统设计 141
11.2.5设计原则 142
11.3微机电系统设计过程 143
11.4微机电系统健壮性设计方法简介 145
11.4.1健壮性设计理论 145
11.4.2优化算法 147
11.4.3 设计实例——两自由度微谐振器 149
11.5 微机电系统设计方法学与发展方向 151
第12章微机电系统计算机辅助技术 153
12.2 MEMS CAD结构体系 154
12.1 MEMS CAD设计原则 154
12.3 MEMS建模与仿真 156
12.3.1加工过程模拟 157
12.3.2器件特性仿真 158
12.3.3器件行为模型与系统仿真 159
12.4宏模型 160
12.4.1 微机械宏模型技术现状及类型 160
12.5建模语言VHDL-AMS简介 162
12.5.1 VHDL-AMS语言的起源：VHDL语言 162
12.4.2 宏模型设计的基本原则和常用方法 162
12.5.2 VHDL-AMS语言基本特点 163
12.5.3 VHDL-AMS语言的语法 163
12.5.4微机械系统VHDL-AMS描述举例 167
12.6 常用软件介绍 168
12.6.1 SUGAR 168
12.6.2 AnsysMems 171
12.6.3 MEMS Pro 174
参考文献 177