微機電系統基礎

《微機電系統基礎》，Chang Liu 著，黃慶安 譯，出版社： 機械工業出版社。

機械工業出版社成立於1950年，是建國後國家設立的第一家科技出版社，前身為科學技術出版社，1952年更名為機械工業出版社。機械工業出版社（以下簡稱機工社）由機械工業信息研究院作為主辦單位，目前隸屬於國務院國資委。

目錄

內容簡介

本書*1版被翻譯成3種文字出版發行，並已被美國一些大學作為教科書，在MEMS領域享有較高聲譽。全書共分15章。*1、2章概括了基本傳感原理和製造方法；第3章討論了當今MEMS實踐中所必需的電學和機械工程基本知識；第4～9章分別描述了靜電、熱、壓阻、壓電、磁敏感與執行方法，及其相關的傳感器與執行器；*10～11章詳細介紹了微製造中常用的體微機械加工和表面微機械加工技術，而器件製造方法則插入到實例研究中；*12章討論了工藝技術的綜合應用；*13章介紹了與聚合物有關的MEMS製造技術；*14章討論了微流控原理及應用。根據這些敏感與執行方法以及製造方法；*15章選擇了MEMS商業化產品實例進行介紹。

本書循序漸進，體系嚴密，適合作為微機電系統（MEMS）、傳感器、微電子、機械工程、儀器儀表等專業的高年級本科生和研究生教材，也適合於這些領域的科技人員參考。

目錄

• 2版譯者序

• 1版譯者序

教師備忘錄

前言

• 1章緒論

1.0預覽

1.1MEMS發展史

1.1.1從誕生到1990年

1.1.2從1990年到2001年

1.1.3從2002年到現在

1.1.4未來發展趨勢

1.2MEMS的本質特徵

1.2.1小型化

1.2.2微電子集成

1.2.3高精度的並行製造

1.3器件：傳感器和執行器

1.3.1能量域和換能器

1.3.2傳感器考慮

1.3.3傳感器噪聲及設計複雜性

1.3.4執行器考慮

1.4總結

習題

參考文獻

• 2章微製造導論

2.0預覽

2.1微製造概述

2.2常用微製造工藝概述

2.2.1光刻

2.2.2薄膜沉積

2.2.3硅熱氧化

2.2.4濕法刻蝕

2.2.5硅的各向異性刻蝕

2.2.6等離子刻蝕和反應離子刻蝕

2.2.7摻雜

2.2.8圓片劃片

2.2.9圓片鍵合

2.3微電子製造工藝流程

2.4硅基MEMS工藝

2.5封裝與集成

2.5.1集成方法

2.5.2密封

2.6新材料和新製造工藝

2.7工藝選擇與工藝設計

2.7.1澱積工藝中需要考慮的問題

2.7.2刻蝕工藝中需要考慮的問題

2.7.3構造工藝流程的理想規則

2.7.4構造魯棒性工藝的規則

2.8總結

習題

參考文獻

第3章電學與機械學基本概念

3.0預覽

3.1半導體的電導率

3.1.1半導體材料

3.1.2載流子濃度的計算

3.1.3電導率和電阻率

3.2晶面和晶向

3.3應力和應變

3.3.1內力分析：牛頓運動定律

3.3.2應力和應變的定義

3.3.3張應力和張應變之間的一般標量關係

3.3.4硅和相關薄膜的力學特性

3.3.5應力-應變的一般關係

3.4簡單負載條件下撓性梁的彎曲

3.4.1梁的類型

3.4.2純彎曲下的縱向應變

3.4.3梁的撓度

3.4.4求解彈簧常數

3.5扭轉變形

3.6本徵應力

3.7動態系統、諧振頻率和品質因數

3.7.1動態系統和控制方程

3.7.2正弦諧振激勵下的響應

3.7.3阻尼和品質因數

3.7.4諧振頻率和帶寬

3.8彈簧常數和諧振頻率的主動調節

3.9推薦教科書清單

3.10總結

習題

參考文獻

第4章靜電敏感與執行原理

4.0預覽

4.1靜電傳感器與執行器概述

4.2平行板電容器

4.2.1平行板電容

4.2.2偏壓作用下靜電執行器的平衡位置

4.2.3平行板執行器的吸合效應

4.3平行板電容器的應用

4.3.1慣性傳感器

4.3.2壓力傳感器

4.3.3流量傳感器

4.3.4觸覺傳感器

4.3.5平行板執行器

4.4叉指電容器

4.5梳狀驅動器件的應用

4.5.1慣性傳感器

4.5.2執行器

4.6總結

習題

參考文獻

第5章熱敏感與執行原理

5.0預覽

5.1引言

5.1.1熱傳感器

5.1.2熱執行器

5.1.3熱傳遞的基本原理

5.2基於熱膨脹的傳感器和執行器

5.2.1熱雙層片原理

5.2.2單一材料組成的熱執行器

5.3熱電偶

5.4熱電阻器

5.5應用

5.5.1慣性傳感器

5.5.2流量傳感器

5.5.3紅外傳感器

5.5.4其他傳感器

5.6總結

習題

參考文獻

第6章壓阻傳感器

6.0預覽

6.1壓阻效應的起源和表達式

6.2壓阻傳感器材料

6.2.1金屬應變計

6.2.2單晶硅

6.2.3多晶硅

6.3機械元件的應力分析

6.3.1彎曲懸臂樑中的應力

6.3.2薄膜中的應力和變形

6.4壓阻傳感器的應用

6.4.1慣性傳感器

6.4.2壓力傳感器

6.4.3觸覺傳感器

6.4.4流量傳感器

6.5總結

習題

參考文獻

第7章壓電敏感與執行原理

7.0預覽

7.1引言

7.1.1背景

7.1.2壓電材料的數學描述

7.1.3懸臂樑式壓電執行器模型

7.2壓電材料的特性

7.2.1石英

7.2.2PZT

7.2.3PVDF

7.2.4ZnO

7.2.5其他材料

7.3應用

7.3.1慣性傳感器

7.3.2聲學傳感器

7.3.3觸覺傳感器

7.3.4流量傳感器

7.3.5彈性表面波

7.4總結

習題

參考文獻

第8章磁執行原理

8.0預覽

8.1基本概念和原理

8.1.1磁化及術語

8.1.2微磁執行器的原理

8.2微型磁性元件的製造

8.2.1磁性材料的沉積

8.2.2磁性線圈的設計與製造

8.3MEMS磁執行器的實例研究

8.4總結

習題

參考文獻

第9章敏感與執行原理總結

9.0預覽

9.1主要敏感與執行方式的比較

9.2其他敏感與執行方法

9.2.1隧道效應敏感

9.2.2光學敏感

9.2.3場效應晶體管

9.2.4射頻諧振敏感

9.3總結

習題

參考文獻

• 10章體微機械加工與硅各向異性

刻蝕

10.0預覽

10.1引言

10.2各向異性濕法刻蝕

10.2.1簡介

10.2.2硅各向異性刻蝕規則——簡單結構

10.2.3硅各向異性刻蝕規則——複雜結構

10.2.4凸角刻蝕

10.2.5獨立掩膜圖形之間的刻蝕相互作用

10.2.6設計方法總結

10.2.7硅各向異性濕法刻蝕劑

10.3干法刻蝕與深反應離子刻蝕

10.4各向同性濕法刻蝕

10.5汽相刻蝕劑

10.6本徵氧化層

10.7專用圓片與專用技術

10.8總結

習題

參考文獻

• 11章表面微機械加工

11.0預覽

11.1表面微機械加工基本工藝

11.1.1犧牲層刻蝕工藝

11.1.2微型馬達製造工藝——*一種方案

11.1.3微型馬達製造工藝——*二種方案

11.1.4微型馬達製造工藝——第三種方案

11.2結構層材料和犧牲層材料

11.2.1雙層工藝中的材料選擇標準

11.2.2薄膜的低壓化學汽相澱積

11.2.3其他表面微機械加工材料與工藝

11.3加速犧牲層刻蝕的方法

11.4黏附機制和抗黏附方法

11.5總結

習題

參考文獻

• 12章工藝組合

12.0預覽

12.1懸空梁的製造工藝

12.2懸空薄膜的製造工藝

12.3懸臂樑的製造工藝

12.3.1掃描探針顯微鏡(SPM)技術

12.3.2製造微尖的常用方法

12.3.3帶有集成微尖的懸臂樑

12.3.4帶有傳感器的懸臂樑SPM探針

12.3.5帶有執行器的SPM探針

12.4影響MEMS成品率的因素

12.5總結

習題

參考文獻

• 13章聚合物MEMS

13.0預覽

13.1引言

13.2MEMS中的聚合物

13.2.1聚酰亞胺

13.2.2SU*8

13.2.3液晶聚合物（LCP）

13.2.4PDMS

13.2.5PMMA

13.2.6聚對二甲苯

13.2.7碳氟化合物

13.2.8其他聚合物

13.3典型應用

13.3.1加速度傳感器

13.3.2壓力傳感器

13.3.3流量傳感器

13.3.4觸覺傳感器

13.4總結

習題

參考文獻

• 14章微流控應用

14.0預覽

14.1微流控的發展動機

14.2生物基本概念

14.3流體力學基本概念

14.3.1雷諾數與黏性

14.3.2通道中流體的驅動方法

14.3.3壓力驅動

14.3.4電致流動

14.3.5電泳和介電泳

14.4微流控元件的設計與製造

14.4.1通道

14.4.2閥

14.5總結

習題

參考文獻

• 15章MEMS典型產品實例

15.0預覽

15.1案例分析：血壓（BP）傳感器

15.1.1背景及歷史

15.1.2器件設計考慮

15.1.3商業化實例：NovaSensor公司的血壓傳感器

15.2案例分析：微麥克風

15.2.1背景及