《微機電系統基礎（原書第2版）》是2013年機械工業出版社出版的圖書，作者是劉昶，本書循序漸進，體系嚴密，適合作為微機電系統（MEMS）、感測器、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。
基本介紹
- 中文名：微機電系統基礎（原書第2版）
- 作者：(美)劉昶
- 出版社：機械工業出版社
- ISBN：9787111406570
內容簡介,圖書目錄,
內容簡介
《國外電子電氣經典教材系列：微機電系統基礎（原書第2版）》第1版被翻譯成3種文字出版發行，並已被美國一些著名大學作為教科書，在MEMS領域享有較高聲譽。全書共分15章。第1、2章概括了基本感測原理和製造方法；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，及其相關的感測器與執行器；第10～11章詳細介紹了微製造中最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；第12章討論了工藝技術的綜合套用；第13章介紹了與聚合物有關的MEMS製造技術；第14章討論了微流控原理及套用。根據這些敏感與執行方法以及製造方法；第15章選擇了MEMS商業化產品實例進行介紹。
《國外電子電氣經典教材系列：微機電系統基礎（原書第2版）》循序漸進，體系嚴密，適合作為微機電系統（MEMS）、感測器、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。
圖書目錄
第2版譯者序
第1版譯者序
教師備忘錄
前言
第1章 緒論
1.0預覽
1.1 MEMS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
1.2 MEMS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：感測器和執行器
1.3.1 能量域和換能器
1.3.2 感測器考慮
1.3.3 感測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
第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 矽熱氧化
2.2.4 濕法刻蝕
2.2.5 矽的各向異性刻蝕
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 矽基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 矽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 正弦諧振激勵下的回響
3.7.3 阻尼和品質因數
3.7.4 諧振頻率和頻寬
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
3.1 0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 靜電感測器與執行器概述
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 平行板電容器的套用
4.3.1 慣性感測器
4.3.2 壓力感測器
4.3.3 流量感測器
4.3.4 觸覺感測器
4.3.5 平行板執行器
4.4 叉指電容器
4.5 梳狀驅動器件的套用
4.5.1 慣性感測器
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 熱感測器
5.1.2 熱執行器
5.1.3 熱傳遞的基本原理
5.2 基於熱膨脹的感測器和執行器
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 套用
5.5.1 慣性感測器
5.5.2 流量感測器
5.5.3 紅外感測器
5.5.4 其他感測器
5.6 總結
習題
參考文獻
第6章 壓阻感測器
6.0預覽
6.1 壓阻效應的起源和表達式
6.2 壓阻感測器材料
6.2.1 金屬應變計
6.2.2 單晶矽
6.2.3 多晶矽
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 壓阻感測器的套用
6.4.1 慣性感測器
6.4.2 壓力感測器
6.4.3 觸覺感測器
6.4.4 流量感測器
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
7.2.2 PZT
7.2.3 PVDF
7.2.4 ZnO
7.2.5 其他材料
7.3 套用
7.3.1 慣性感測器
7.3.2 聲學感測器
7.3.3 觸覺感測器
7.3.4 流量感測器
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
8.3 MEMS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 場效應電晶體
9.2.4 射頻諧振敏感
9.3 總結
習題
參考文獻
第10章 體微機械加工與矽各向異性
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 矽各向異性刻蝕規則——簡單結構
10.2.3 矽各向異性刻蝕規則——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 矽各向異性濕法刻蝕劑
10.3 乾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
第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——第一種方案
11.1.3 微型馬達製造工藝——第二種方案
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
第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 帶有感測器的懸臂樑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
第13章 聚合物MEMS
13.0預覽
13.1 引言
13.2 MEMS中的聚合物
13.2.1 聚醯亞胺
13.2.2 SU?8
13.2.3 液晶聚合物（LCP）
13.2.4 PDMS
13.2.5 PMMA
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 典型套用
13.3.1 加速度感測器
13.3.2 壓力感測器
13.3.3 流量感測器
13.3.4 觸覺感測器
13.4 總結
習題
參考文獻
第14章 微流控套用
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
第15章 MEMS典型產品實例
15.0預覽
15.1 案例分析：血壓（BP）感測器
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公司的血壓感測器
15.2 案例分析：微麥克風
15.2.1 背景及歷史
15.2.2 器件設計考慮
15.2.3 商業化實例：Knowles公司的微麥克風
15.3 案例分析：加速度感測器
15.3.1 背景及歷史
15.3.2 器件設計考慮
15.3.3 商業化實例：AD公司和MEMSIC公司的加速度感測器
15.4 案例分析：陀螺
15.4.1 背景及歷史
15.4.2 Coriolis力
15.4.3 MEMS陀螺設計
15.4.4 單軸陀螺動力學
15.4.5 商業化實例：InvenSense公司的陀螺
15.5 MEMS產品開發需要考慮的主要因素
15.5.1 性能和精度
15.5.2 可重複性和可靠性
15.5.3 MEMS產品的成本管理
15.5.4 市場、投資和競爭
15.6 總結
習題
參考文獻
附錄A 典型MEMS材料特性
附錄B 梁、懸臂樑、板的常用力學公式
附錄C 處理二階動態系統的基本方法
附錄D 常用材料的製備方法、刻蝕劑和能夠承受的最高溫度
附錄E 常用材料去除工藝
附錄F 材料和工藝之間的兼容性總結
附錄G 商用慣性感測器比較部分習題答案
