微機(jī)電系統(tǒng)

前言

　　回顧過去近20年的發(fā)展，微機(jī)電系統(tǒng)（MicrElectrO-MechanicalSystems，MEMS）由于具有能夠在狹小空間內(nèi)進(jìn)行作業(yè)而又不擾亂工作環(huán)境的特點(diǎn)，因而在航空航天、精密機(jī)械、生物醫(yī)學(xué)、汽車工業(yè)、家用電器、環(huán)境保護(hù)、通信、軍事等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用潛力，成為廣大科技工作者研究的熱點(diǎn)。　　本書比較全面地介紹了MEMS的基本概念、常用材料、工作原理、分析方法、設(shè)計(jì)方法、加工工藝、表面特性、檢測(cè)技術(shù)、主要應(yīng)用以及COMSOL軟件、MEMS仿真模塊。本書的某些內(nèi)容是作者在完成博士學(xué)位論文和博士后研究報(bào)告時(shí)所得到的結(jié)果，由于篇幅所限，有關(guān)推導(dǎo)過程和實(shí)驗(yàn)過程均作了省略。本書的編寫目的既是為高年級(jí)本科生和研究生提供有關(guān)MEMS的基本知識(shí)，同時(shí)也為其進(jìn)一步的MEMS研究打好基礎(chǔ)。　　全書共9章，各章的主要內(nèi)容如下：　　第1章首先介紹了MEMS的基本概念、研究范圍、研究現(xiàn)狀、主要應(yīng)用領(lǐng)域和有待進(jìn)一步研究的問題?！　〉?章介紹了ME.MS的常用材料。首先介紹了硅及其化合物，其次介紹了砷化鎵、陶瓷、形狀記憶合金、磁致伸縮材料，最后介紹了流變體，包括電流變體、磁流變體和鐵流體?！　〉?章介紹了涉及MEMS的有關(guān)固體力學(xué)問題，主要包括梁、膜的受力分析，振動(dòng)分析以及阻礙MEMS市場(chǎng)化的粘附問題，同時(shí)還推導(dǎo)了MEMS分析經(jīng)常用到的拉格朗日一麥克斯韋方程。　　第4章介紹了’MEMS的常見工藝方法，主要包括微電子加工工藝及精密加工和特種加工?！　〉?章詳細(xì)介紹了MEMS的工作原理。首先介紹了壓阻傳感器、電容傳感器、壓電傳感器、諧振傳感器、隧道傳感器、熱傳感器、光傳感器、化學(xué)傳感器，重點(diǎn)介紹了微加速度計(jì)和微陀螺儀。其次介紹了微執(zhí)行器的工作原理，重點(diǎn)介紹了數(shù)字微鏡及其應(yīng)用。最后介紹了微流系統(tǒng)，包括流體力學(xué)基礎(chǔ)、基本方程和典型微流器件?！　〉?章介紹了MEMS的表面特性。從物質(zhì)結(jié)構(gòu)和固體物理學(xué)出發(fā)，先后討論了勢(shì)函數(shù)、微觀連續(xù)介質(zhì)理論、液體表面特性、粗糙表面表征、粗糙表面工藝分析、MEMS粘附問題及其釋放恢復(fù)技術(shù)。　　第7章介紹了MEMS的檢測(cè)技術(shù)，包括MEMS材料特性測(cè)量、MEMS表面形貌測(cè)試、可靠性測(cè)試，最后簡(jiǎn)要介紹了離心機(jī)的工作原理。　　第8章詳細(xì)介紹了MEMS的應(yīng)用，包括MEMS在汽車、家用電器、生物醫(yī)學(xué)、光通信、航空航天、軍事等領(lǐng)域中的最新應(yīng)用。

內(nèi)容概要

本書系統(tǒng)地介紹了微機(jī)電系統(tǒng)的原理、設(shè)計(jì)和分析等知識(shí)，內(nèi)容包括微機(jī)電系統(tǒng)的基本概念、常用材料、工作原理、分析方法、設(shè)計(jì)方法、加工工藝、表面特性、檢測(cè)技術(shù)、主要應(yīng)用以及COMSOL軟件、微機(jī)電系統(tǒng)模塊仿真。    本書可供高等學(xué)校機(jī)械、電子、儀器、微電子器件專業(yè)高年級(jí)本科生和研究生使用，也可為相關(guān)工程技術(shù)人員及科技管理人員提供參考。

作者簡(jiǎn)介

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(jī)電工程學(xué)院從事教學(xué)與科研工作。主要研究方向?yàn)槲鞲衅骱臀?zhí)行器設(shè)計(jì)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(xiàng)國(guó)家及省部級(jí)項(xiàng)目，發(fā)表學(xué)術(shù)論文55篇，其中23篇被三大檢索（SCl、El和IS

書籍目錄

第1章　微機(jī)電系統(tǒng)概述  1.1　微機(jī)電系統(tǒng)的基本概念  1.2　微機(jī)電系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀  1.3　微機(jī)電系統(tǒng)的應(yīng)用  1.4　微機(jī)電系統(tǒng)的特點(diǎn)和研究領(lǐng)域第2章　微機(jī)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(jī)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(jī)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(jī)械振動(dòng)    3.4.1　無阻尼自由振動(dòng)    3.4.2　共振  　3.4.3　阻尼自由振動(dòng)  3.5　粘附力    3.5.1　粘附力的實(shí)質(zhì)及其研究方法    3.5.2　分子動(dòng)力學(xué)    3.5.3　Hamaker微觀連續(xù)介質(zhì)理論  3.6　機(jī)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(dòng)力    3.6.3　拉格朗日一麥克斯韋方程第4章　微機(jī)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(zhǔn)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(jī)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(jì)和微陀螺儀  　5.2.1　線微加速度計(jì)　  5.2.2　差動(dòng)電容微加速度計(jì)　  5.2.3　蹺蹺板式微加速度計(jì)　  5.2.4　三明治式微加速度計(jì)　  5.2.5　梳齒式微加速度計(jì)　  5.2.6　微加速度計(jì)的研究方向　  5.2.7　微陀螺傳感器　　……第6章　微機(jī)電系統(tǒng)表面特性第7章　微機(jī)電系統(tǒng)檢測(cè)技術(shù)第8章　微機(jī)電系統(tǒng)應(yīng)用第9章　COMSOL微件及微機(jī)電系統(tǒng)模塊仿真參考文獻(xiàn)

圖書封面

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