第1章 概论 1
1.1微机电系统的定义 1
1.2微机电系统的发展现状 3
第2章 微尺度效应 6
2.1概述 6
2.2微执行器的尺度效应 7
2.2.1静电执行器的尺度效应 7
2.2.2电磁执行器的尺度效应 8
2.2.3 SMA执行器的尺度效应 9
2.3微流体的尺度效应 9
2.4微尺度热学 11
2.4.1热传导的尺度效应 12
2.4.2热交换的尺度效应 13
2.4.3热辐射的尺度效应 13
2.5微摩擦基础 13
2.6尺度效应的一个实例 14
第3章 微机电系统材料 16
3.1概述 16
3.2硅材料 16
3.3压电材料 18
3.4形状记忆合金 19
3.5超磁致伸缩材料 20
3.6聚合物 21
3.7电流变体 22
第4章 微机械制造技术 23
4.1概述 23
4.2微机电系统中的传统超精密与特种加工技术 23
4.2.1超精密机械加工 23
4.2.2微细电火花加工 24
4.2.3高能束微机械加工技术 25
4.3微机电系统常用的集成电路工艺 26
4.3.1薄膜成形 26
4.3.2掺杂技术 28
4.3.3光刻技术 29
4.4硅微机械加工技术 32
4.4.1体微加工技术 32
4.4.2表面微加工 36
4.4.3键合技术 37
4.5 LIGA工艺 40
4.6微封装 42
4.6.1晶片级封装 43
4.6.2单芯片封装 43
4.6.3多芯片与微系统封装 45
4.6.4表面微加工法封装 45
4.6.5三维堆装 46
第5章 微检测技术 47
5.1概述 47
5.2微结构的材料特性检测技术 47
5.2.1弹性模量的测定 47
5.2.2微结构材料应力的检测 49
5.2.3微结构材料热物性参数的检测 54
5.3微机电系统构件的几何量检测 56
5.3.1光学法测量几何尺寸 57
5.3.2扫描隧道显微测量技术 60
5.3.3薄膜构件的膜厚测量 61
5.4微系统的性能检测 62
5.4.1结构动态参数的识别 62
5.4.2微执行器运动的检测 64
5.4.3动态微结构的视觉检测法 64
第6章 微构件 68
6.1概述 68
6.2结构梁 68
6.3薄膜 71
6.4铰链 75
6.5隧道探针 77
6.6压阻换能器件 78
6.7静电微构件 80
6.8可动质量块 83
第7章 微执行器 84
7.1概述 84
7.2静电执行器 85
7.3压电执行器 89
7.4电磁执行器 92
7.5热执行器 94
7.6微流体执行器 96
第8章 微传感器 99
8.1概述 99
8.2微型物理传感器 100
8.2.1微型力学量传感器 100
8.2.2微型光学量传感器 109
8.2.3微型热学量传感器 110
8.2.4微型声学量传感器 111
8.3微型化学量传感器 112
8.3.1微型气体传感器 112
8.3.2微型离子敏传感器 114
8.4微型生物传感器 115
8.4.1生物传感器的分类 115
8.4.2悬臂梁式生物传感器 118
第9章 微构件及微器件制造工艺 121
9.1悬臂梁的制造工艺 121
9.2悬空结构的制造工艺 123
9.3薄膜的制造工艺 124
9.4微器件制造工艺示例 126
第10章 微系统及应用 132
10.1概述 132
10.2在汽车工业中的应用 132
10.2.1压力传感器 132
10.2.2硅加速度传感器 132
10.3微机器人 133
10.4微型飞行器 135
10.5在航空航天中的应用 136
10.6在医学中的应用 138
10.6.1植入式人造器官 138
10.6.2体内显微手术 138
10.6.3微喷雾给药 139
10.7在军事武器中的应用 140
10.8在生物科学中的应用 142
10.8.1 DNA PCR扩增芯片 142
10.8.2 DNA毛细管电泳芯片 143
10.8.3微型DNA流体控制芯片 144
10.8.4集成DNA微系统芯片 144
10.9在信息技术中的应用 144
10.9.1微光机电器件 145
10.9.2无线电微机电系统 147
第11章 微机电系统设计技术 150
11.1概述 150
11.2微机电系统设计的概念、任务及类型 154
11.2.1微机电系统设计概念及本质 154
11.2.2设计类型 155
11.2.3微机电系统设计内容 155
11.2.4 VLSI、宏机械以及微机电系统设计 156
11.2.5设计原则 157
11.3微机电系统设计过程 157
11.4微机电系统现代设计方法简介——健壮性设计 160
11.4.1健壮性设计理论 160
11.4.2优化算法 162
11.4.3实例——两自由度微谐振器 164
11.5微机电系统设计方法学与发展方向 166
第12章 微机电系统计算机辅助技术 168
12.1概述 168
12.2 MEMS CAD设计原则 169
12.3 MEMS CAD结构体系 170
12.4 MEMS建模与仿真 171
12.4.1加工过程模拟 172
12.4.2器件特性仿真 173
12.4.3器件行为模型与系统仿真 174
12.5宏模型 174
12.5.1微机械宏模型技术现状及类型 175
12.5.2宏模型设计的基本原则和常用方法 176
12.6建模语言VHDL-AMS简介 177
12.6.1 VHDL-AMS语言的起源：VHDL语言 177
12.6.2 VHDL-AMS语言基本特点 177
12.6.3 VHDL-AMS语言的语法 178
12.6.4微机械系统VHDL-AMS描述举例 181
12.7常用软件介绍 182
12.7.1 SUGAR 182
12.7.2 AnsysMems 186
12.7.3 MEMS Pro 189
参考文献 192