微机电系统(MEMS)设计和原型设计指南

第1章引言1

1.1MEMS制造概述1

1.2共享晶圆工艺5

1.2.1多项目晶圆工艺5

1.3设计规则18

1.4版图20

参考文献27

第2章微观力学30

2.1弹簧30

2.1.1并联弹簧32

2.1.2串联弹簧32

2.2屈曲33

2.3泊松比33

2.4切向应力和切向应变张量35

2.5其他梁36

2.6扭转38

2.7薄膜39

2.8测试结构40

2.9阻尼42

2.10加速度计43

2.10.1悬臂梁44

2.10.2碰撞传感器44

2.11压力传感器46

参考文献51

第3章静电驱动52

3.1机械回复力55

3.2梳状驱动谐振器583.3悬臂梁谐振器60

3.4双端固支梁谐振器60

参考文献64

第4章光学MEMS66

4.1反射悬臂梁光调制器66

4.2单轴扭转镜68

4.3双轴扭转镜：朗讯路由光电转换器72

4.4PolyMUMPs工艺中的法布里—珀罗干涉仪77

4.5获取平整光学MEMS器件82

参考文献85

第5章热学MEMS87

5.1驱动器90

5.2冷臂—热臂式热驱动器91

5.3热压电双晶片96

5.4辐射热计98

5.5热喷墨打印机100

5.6热损伤限制热驱动MEMS100

参考文献102

第6章流体MEMS103

6.1运动方程103

6.2微流体103

6.2.1雷诺数106

6.2.2表面张力107

6.2.3接触角度108

6.2.4毛细上升109

6.3喷墨打印110

参考文献115

第7章封装和测试116

7.1发布116

7.2测试设备117

7.3机械测试118

7.4电气测试119

7.5光学特性120

参考文献122

第8章从原型到产品：MEMS——自适应光学可变形反射镜123

参考文献133

微机电系统（MEMS）设计和原型设计指南135"

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微机电系统（MEMS）设计和原型设计指南 无论你是正在学习初级MEMS课程的学生，还是想要在MEMS设计上进步飞速的设计师，这些实用指导都可以提供开展MEMS器件设计、制造和测试所需要的实操经验。你可以了解到如何使用代工厂多工程制造工艺进行低成本MEMS工程设计，以及如何使用计算机辅助设计工具（布局、建模）进行MEMS器件的设计。

在本书中描述和分析了大量的设计案例，涉及领域包括微观力学、电磁学、光学、热学和流体学等。其中有一章专门介绍MEMS器件的封装和测试；此外，在本书每章的最后，都描述了 MEMS设计的实践和挑战，并提供了相关的解决方案。 Joel A. Kubby是加州大学圣克鲁兹分校巴斯金工程学院的电子工程教授。此前，他曾经是施乐威尔逊研发中心的区域经理，也是纽约韦伯斯特的技术人员之一。他曾经带领一个由6 个企业联合而成的工业研究组织进行光学MEMS的新工艺开发，该项目属于国家标准和技术研究所的高端技术计划（ATP），Joel A. Kubby本人拥有超过80项专利。

本书系统地介绍了微机电系统的原理、设计和分析等知识，内容包括微机电系统的基本概念、常用材料、工作原理、分析方法、设计方法、加工工艺、表面特性、检测技术、主要应用以及COMSOL软件、微机电系统模块仿真。

田文超，男，1968年出生，博士后，副教授，现在西安电子科技大学机电工程学院从事教学与科研工作。主要研究方向为微传感器和微执行器设计仿真、MEMS表面和界面分析以及电子封装技术。先后主持或参与10项国家及省部级项目，发表学术论文55篇，其中23篇被三大检索（SCl、El和ISTP）收录。　记者对象：本科生、研究生、相关工程技术人员及科技管理人员参考使用。2100433B

第1章　微机电系统概述

1.1　微机电系统的基本概念

1.2　微机电系统的研究现状

1.3　微机电系统的应用

1.4　微机电系统的特点和研究领域

第2章　微机电系统常用材料

2.1　硅

2.1.1　单晶硅

2.1.2 晶体结构

2.1.3　弥勒指数

2.1.4　机械特性

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　砷化镓

2.4　陶瓷

2.5　形状记忆合金

2.6　磁致伸缩材料

2.7　流变体

2.7.1　电流变体

2.7.2　磁流变体

2.7.3　铁流

第3章　微机电系统的固体力学问题

3.1　尺寸效应

3.2　梁的力学问题

3.2.1　应变和应力

3.2.2　粱的弯曲变形

3.3　膜的力学问题

3.3.1　薄膜弯曲

3.3.2　周边固支圆形薄膜弯曲

3.3.3　周边固支矩形薄膜弯曲

3.4　机械振动

3.4.1　无阻尼自由振动

3.4.2　共振

3.4.3　阻尼自由振动

3.5　粘附力

3.5.1　粘附力的实质及其研究方法

3.5.2　分子动力学

3.5.3　Hamaker微观连续介质理论

3.6　机电系统中的拉格朗日一麦克斯韦方程

3.6.1　电路方程

3.6.2　有质动力

3.6.3　拉格朗日一麦克斯韦方程

第4章　微机电系统加工技术基础

4.1　微电子加工工艺

4.1.1　光刻

4.1.2　淀积

4.1.3　腐蚀

4.1.4　键合

4.1.5　外延

4.1.6　体硅加工

4.1.7　表面加工

4.1.8　LIGA技术

4.1.9　准分子激光工艺

4.1.10　分子操纵技术

4.1.11　封装

4.2　精密加工和特种加工

4.2.1　精密加工

4.2.2　特种加工

第5章　微机电系统工作原理

5.1　微传感器

5.1.1　压阻传感器

5.1.2　电容传感器

5.1.3　压电传感器

5.1.4　谐振传感器

5.1.5　隧道传感器

5.1.6　热传感器

5.1.7　光传感器

5.1.8　化学传感器

5.2　微加速度计和微陀螺仪

5.2.1　线微加速度计

5.2.2　差动电容微加速度计

5.2.3　跷跷板式微加速度计

5.2.4　三明治式微加速度计

5.2.5　梳齿式微加速度计

5.2.6　微加速度计的研究方向

5.2.7　微陀螺传感器

……

第6章　微机电系统表面特性

第7章　微机电系统检测技术

第8章　微机电系统应用

第9章　COMSOL微件及微机电系统模块仿真

参考文献