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第1章 微机电系统概述1

1.1 微机电系统技术的基本概念和特点1

1.2 微机电系统的研究领域3

1.3 微机电系统采用的材料5

1.4 微机电系统的主要工艺技术6

1.5 微机电系统技术的发展7

1.6 微机电系统的应用前景8

第2章 微机电系统的材料10

2.1 概述10

2.2 硅11

2.2.1 单晶硅11

2.2.2 晶面和晶向12

2.2.3 多晶硅17

2.3 陶瓷17

2.3.2 用于致动器和传感器的陶瓷材料18

2.3.1 作为基板材料的陶瓷材料18

2.4 金属19

2.4.1 磁致伸缩金属(Magnetostriktive Metal)19

2.4.2 形状记忆合金(Shape Memory Alloy,SMA)19

2.5 凝胶21

2.6 电流变体(Electro-rheological fluids,ERF)22

第3章 集成电路制造工艺基础24

3.1 掺杂技术24

3.1.1 扩散法24

3.1.2 离子注入法26

3.2 外延26

3.3 薄膜层技术28

3.3.1 薄膜层的物理生长方法(Physical Vapo Doposition,PVD)29

3.3.2 薄膜层的化学生长方法30

3.3.3 微机械常用薄膜32

3.4.1 光刻胶(光致抗蚀剂)34

3.4 光刻34

3.4.2 光刻工艺过程36

3.4.3 光刻工艺的发展38

3.5 制版42

第4章 微机械加工技术基础45

4.1 温法腐蚀47

4.1.1 微机械腐蚀47

4.1.2 硅各向同性腐蚀48

4.1.3 硅的各向异性腐蚀49

4.2 干法腐蚀58

4.2.1 物理腐蚀技术60

4.2.2 物理和化学腐蚀过程的组合62

4.3 硅表面微机械加工技术64

4.3.1 表面微机械64

4.3.2 表面微机械加工技术的应用67

4.4.1 LIGA工艺基本工艺步骤70

4.4 LIGA工艺70

4.4.2 LIGA技术的应用72

4.5 键合技术77

4.5.1 静电键合技术77

4.5.2 热键合技术79

4.5.3 键合技术的应用79

4.6 微机械加工的新技术及发展趋势82

4.6.1 微机械加工的新技术82

4.6.2 微机械加工技术的发展趋势86

4.7 其他加工技术86

4.7.1 超精密机械加工87

4.7.2 特种加工技术87

第5章 微机电系统的设计技术91

5.1 微机电系统的设计方法91

5.2 模型平面和仿真平面94

5.3 微机电系统功能元件的模型97

5.4 仿真100

5.4.1 微分方程组求解101

5.4.2 有限元方法102

5.5 微机电系统技术的功能元件和结构元件103

5.5.1 机械元件105

5.5.2 热元件107

5.5.3 流体元件108

5.5.4 流体元件和部件的设计111

5.6 微机电系统的CAD115

5.6.1 微机电系统CAD的研究状况115

5.6.2 微机电系统CAD的特点116

5.6.3 微机电系统CAD的设计原则117

第6章 微机电系统的系统技术119

6.1 系统定义119

6.2 传感器120

6.2.1 压阻式传感器121

6.2.2 电容式传感器122

6.2.3 谐振式传感器123

6.2.4 光纤式传感器123

6.2.5 微传感器阵列124

6.3 致动器128

6.3.1 静电式微致动器128

6.3.2 电磁式微致动器129

6.3.3 压电式微致电器131

6.3.4 磁致伸缩式微致动器132

6.3.5 形状记忆合金(SMA)微致动器133

6.4 数据处理134

6.5 微系统的接口139

6.5.1 IE传输141

6.5.2 S-传输145

6.6 微机电系统的能源技术146

6.6.1 电能技术147

6.6.2 机械能技术148

6.6.3 热能技术149

6.6.4 其他能量技术149

第7章 微机械系统检测技术151

7.1 微结构的材料特性检测技术151

7.2 微机械构件的检测156

7.2.1 扫描隧道显微测量技术157

7.2.2 微型零件三维几何尺寸测量系统160

7.2.3 薄膜构件的膜厚测量162

7.2.4 微量力的测量技术165

7.2.5 多晶硅微构件拉伸破坏特性测量166

7.3 微系统的性能检测168

7.3.1 激励169

7.3.2 输出量的检测169

7.3.3 识别171

第8章 微机电系统的应用173

8.1 微机电系统的军事中的应用173

8.1.1 微机电系统技术在惯性器件中的应用174

8.1.2 微机电系统在弹药安全与控制系统中的应用176

8.1.2 微型无人驾驶飞机183

8.1.4 纳米卫星186

8.1.5 微型军用机器人及其电子智能系统188

8.1.6 微机民系统其他的军事应用191

8.2 微机械传感器的汽车工业中的应用194

8.2.1 压力传感器195

8.2.2 加速度传感器195

8.3 微机电系统在医学中的应用199

8.4 微型泵的应用203

8.5 微机电系统的其他应用208

参考资料210