微機電系統(tǒng)(MEMS)設(shè)計和原型設(shè)計指南

第1章引言1

1.1MEMS制造概述1

1.2共享晶圓工藝5

1.2.1多項目晶圓工藝5

1.3設(shè)計規(guī)則18

1.4版圖20

參考文獻27

第2章微觀力學(xué)30

2.1彈簧30

2.1.1并聯(lián)彈簧32

2.1.2串聯(lián)彈簧32

2.2屈曲33

2.3泊松比33

2.4切向應(yīng)力和切向應(yīng)變張量35

2.5其他梁36

2.6扭轉(zhuǎn)38

2.7薄膜39

2.8測試結(jié)構(gòu)40

2.9阻尼42

2.10加速度計43

2.10.1懸臂梁44

2.10.2碰撞傳感器44

2.11壓力傳感器46

參考文獻51

第3章靜電驅(qū)動52

3.1機械回復(fù)力55

3.2梳狀驅(qū)動諧振器583.3懸臂梁諧振器60

3.4雙端固支梁諧振器60

參考文獻64

第4章光學(xué)MEMS66

4.1反射懸臂梁光調(diào)制器66

4.2單軸扭轉(zhuǎn)鏡68

4.3雙軸扭轉(zhuǎn)鏡：朗訊路由光電轉(zhuǎn)換器72

4.4PolyMUMPs工藝中的法布里—珀羅干涉儀77

4.5獲取平整光學(xué)MEMS器件82

參考文獻85

第5章熱學(xué)MEMS87

5.1驅(qū)動器90

5.2冷臂—熱臂式熱驅(qū)動器91

5.3熱壓電雙晶片96

5.4輻射熱計98

5.5熱噴墨打印機100

5.6熱損傷限制熱驅(qū)動MEMS100

參考文獻102

第6章流體MEMS103

6.1運動方程103

6.2微流體103

6.2.1雷諾數(shù)106

6.2.2表面張力107

6.2.3接觸角度108

6.2.4毛細上升109

6.3噴墨打印110

參考文獻115

第7章封裝和測試116

7.1發(fā)布116

7.2測試設(shè)備117

7.3機械測試118

7.4電氣測試119

7.5光學(xué)特性120

參考文獻122

第8章從原型到產(chǎn)品：MEMS——自適應(yīng)光學(xué)可變形反射鏡123

參考文獻133

微機電系統(tǒng)（MEMS）設(shè)計和原型設(shè)計指南135"

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微機電系統(tǒng)（MEMS）設(shè)計和原型設(shè)計指南 無論你是正在學(xué)習(xí)初級MEMS課程的學(xué)生，還是想要在MEMS設(shè)計上進步飛速的設(shè)計師，這些實用指導(dǎo)都可以提供開展MEMS器件設(shè)計、制造和測試所需要的實操經(jīng)驗。你可以了解到如何使用代工廠多工程制造工藝進行低成本MEMS工程設(shè)計，以及如何使用計算機輔助設(shè)計工具（布局、建模）進行MEMS器件的設(shè)計。

在本書中描述和分析了大量的設(shè)計案例，涉及領(lǐng)域包括微觀力學(xué)、電磁學(xué)、光學(xué)、熱學(xué)和流體學(xué)等。其中有一章專門介紹MEMS器件的封裝和測試；此外，在本書每章的最后，都描述了 MEMS設(shè)計的實踐和挑戰(zhàn)，并提供了相關(guān)的解決方案。 Joel A. Kubby是加州大學(xué)圣克魯茲分校巴斯金工程學(xué)院的電子工程教授。此前，他曾經(jīng)是施樂威爾遜研發(fā)中心的區(qū)域經(jīng)理，也是紐約韋伯斯特的技術(shù)人員之一。他曾經(jīng)帶領(lǐng)一個由6 個企業(yè)聯(lián)合而成的工業(yè)研究組織進行光學(xué)MEMS的新工藝開發(fā)，該項目屬于國家標準和技術(shù)研究所的高端技術(shù)計劃（ATP），Joel A. Kubby本人擁有超過80項專利。

本書系統(tǒng)地介紹了微機電系統(tǒng)的原理、設(shè)計和分析等知識，內(nèi)容包括微機電系統(tǒng)的基本概念、常用材料、工作原理、分析方法、設(shè)計方法、加工工藝、表面特性、檢測技術(shù)、主要應(yīng)用以及COMSOL軟件、微機電系統(tǒng)模塊仿真。

田文超，男，1968年出生，博士后，副教授，現(xiàn)在西安電子科技大學(xué)機電工程學(xué)院從事教學(xué)與科研工作。主要研究方向為微傳感器和微執(zhí)行器設(shè)計仿真、MEMS表面和界面分析以及電子封裝技術(shù)。先后主持或參與10項國家及省部級項目，發(fā)表學(xué)術(shù)論文55篇，其中23篇被三大檢索（SCl、El和ISTP）收錄?！∮浾邔ο螅罕究粕?、研究生、相關(guān)工程技術(shù)人員及科技管理人員參考使用。2100433B

第1章　微機電系統(tǒng)概述

1.1　微機電系統(tǒng)的基本概念

1.2　微機電系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀

1.3　微機電系統(tǒng)的應(yīng)用

1.4　微機電系統(tǒng)的特點和研究領(lǐng)域

第2章　微機電系統(tǒng)常用材料

2.1　硅

2.1.1　單晶硅

2.1.2 晶體結(jié)構(gòu)

2.1.3　彌勒指數(shù)

2.1.4　機械特性

2.2　硅化合物

2.2.1　多晶硅

2.2.2　氧化硅

2.2.3　碳化硅

2.2.4　氮化硅

2.3　砷化鎵

2.4　陶瓷

2.5　形狀記憶合金

2.6　磁致伸縮材料

2.7　流變體

2.7.1　電流變體

2.7.2　磁流變體

2.7.3　鐵流

第3章　微機電系統(tǒng)的固體力學(xué)問題

3.1　尺寸效應(yīng)

3.2　梁的力學(xué)問題

3.2.1　應(yīng)變和應(yīng)力

3.2.2　粱的彎曲變形

3.3　膜的力學(xué)問題

3.3.1　薄膜彎曲

3.3.2　周邊固支圓形薄膜彎曲

3.3.3　周邊固支矩形薄膜彎曲

3.4　機械振動

3.4.1　無阻尼自由振動

3.4.2　共振

3.4.3　阻尼自由振動

3.5　粘附力

3.5.1　粘附力的實質(zhì)及其研究方法

3.5.2　分子動力學(xué)

3.5.3　Hamaker微觀連續(xù)介質(zhì)理論

3.6　機電系統(tǒng)中的拉格朗日一麥克斯韋方程

3.6.1　電路方程

3.6.2　有質(zhì)動力

3.6.3　拉格朗日一麥克斯韋方程

第4章　微機電系統(tǒng)加工技術(shù)基礎(chǔ)

4.1　微電子加工工藝

4.1.1　光刻

4.1.2　淀積

4.1.3　腐蝕

4.1.4　鍵合

4.1.5　外延

4.1.6　體硅加工

4.1.7　表面加工

4.1.8　LIGA技術(shù)

4.1.9　準分子激光工藝

4.1.10　分子操縱技術(shù)

4.1.11　封裝

4.2　精密加工和特種加工

4.2.1　精密加工

4.2.2　特種加工

第5章　微機電系統(tǒng)工作原理

5.1　微傳感器

5.1.1　壓阻傳感器

5.1.2　電容傳感器

5.1.3　壓電傳感器

5.1.4　諧振傳感器

5.1.5　隧道傳感器

5.1.6　熱傳感器

5.1.7　光傳感器

5.1.8　化學(xué)傳感器

5.2　微加速度計和微陀螺儀

5.2.1　線微加速度計

5.2.2　差動電容微加速度計

5.2.3　蹺蹺板式微加速度計

5.2.4　三明治式微加速度計

5.2.5　梳齒式微加速度計

5.2.6　微加速度計的研究方向

5.2.7　微陀螺傳感器

……

第6章　微機電系統(tǒng)表面特性

第7章　微機電系統(tǒng)檢測技術(shù)

第8章　微機電系統(tǒng)應(yīng)用

第9章　COMSOL微件及微機電系統(tǒng)模塊仿真

參考文獻