微裝配與MEMS仿真導論

《微裝配與MEMS仿真導論》是2011年西安電子科技大學出版社出版的圖書，作者是康曉洋、田鴻昌、李德昌。

基本介紹

• 書名：微裝配與MEMS仿真導論
• 作者：康曉洋 田鴻昌 李德昌
• ISBN：978-7-5606-2488-4/TM.0068
• 定價：23.8元
• 出版社：西安電子科技大學出版社
• 出版時間：2011-03

內容簡介

本書較為細緻地敘述了微裝配的基本過程和MEMS建模仿真的一些常用方法，對於MEMS基本知識和微加工工藝部分，作了簡要敘述。 本書主要介紹微裝配技術與微裝配系統、MEMS系統建模與庫的建立和宏建模的若干種常用方法，同時，對虛擬化實現的相關技術和實現方案給出了概念性描述。

全書共9章，內容包括MEMS基本情況介紹、MEMS工藝及器件特性、微裝配技術與微裝配系統、微裝配關鍵技術、微控制理論與裝配系統模型、系統建模、宏模型的建立、虛擬化實現、MEMSCAD比較。

本書適用於從事MEMS研究的科研人員和教育工作者以及對MEMS相關技術感興趣的大學生與研究生。

目錄

第一章 MEMS基本情況介紹 1

1.1 概述 1

1.2 單晶矽的材料特性 2

1.3 薄膜材料的力學特性 4

1.4 微執行器的尺度效應 5

1.5 微機器人的尺度效應 6

第二章 MEMS工藝及器件特性 7

2.1 MEMS材料工藝特性 7

2.1.1 矽微加工技術 8

2.1.2 LIGA工藝 8

2.1.3 3IH工藝 9

2.2 MEMS器件結構功能 9

2.2.1 微感測器 9

2.2.2 微執行器 15

2.2.3 新型MEMS器件 22

2.3 MEMS系統產品簡介 23

第三章 微裝配技術與微裝配系統 24

3.1 微裝配基本過程方法 25

3.1.1 微/納米操作的特點 26

3.1.2 典型微/納米操作技術及其套用 26

3.1.3 先進靈巧裝配技術 29

3.2 微裝配自動化技術 29

3.2.1 微裝配的機器人技術 30

3.2.2 手爪及操作(微夾持) 35

3.2.3 微型零件膠粘接的微裝配技術 36

3.2.4 顯微視覺伺服系統 39

3.2.5 小結與展望 41

3.3 微裝配系統簡述 41

3.3.1 微裝配系統的特點及功能分析 42

3.3.2 智慧型化微裝配 43

3.4 微裝配系統設計 44

3.4.1 任務功能描述 45

3.4.2 微裝配系統設計 45

3.4.3 微裝配系統的設計思路 46

3.4.4 微裝配系統關鍵技術的研製 46

3.5 成型系統介紹 48

3.5.1 一種新型微裝配系統樣機 49

3.5.2 日本東京大學的一個微裝配系統 50

3.5.3 基於微機器人的微裝配站 50

3.5.4 可宏/微精密定位的微操作機器人 51

3.6 壓電驅動技術和自裝配技術 51

3.6.1 一種適用於微操作的驅動技術(裝配是若干微操作) 51

3.6.2 自裝配技術 54

3.6.3 標準化方案 58

第四章 微裝配關鍵技術 71

4.1 運動平台 71

4.1.1 磁懸浮平台 71

4.1.2 進給平台 75

4.1.3 平台隔振系統 77

4.2 顯微視覺系統 96

4.2.1 顯微視覺系統研究現狀 96

4.2.2 顯微視覺系統的關鍵問題 98

4.2.3 微操作機器人的顯微視覺自標定方法 100

4.2.4 顯微視覺自動聚焦系統 104

4.2.5 微操作機器人深度信息獲取 107

第五章 微控制理論與裝配系統模型 112

5.1 微控制的目的 112

5.1.1 精密定位原理 112

5.1.2 精密定位的神經網路控制 113

5.2 微裝配的關鍵系統——微控制系統 114

5.2.1 微控制方式 114

5.2.2 微裝配中的微控制 117

5.3 微控制器設計 118

5.3.1 串聯PID控制器綜合 118

5.3.2 魯棒控制器綜合 119

5.3.3 視覺伺服控制系統 120

5.4 裝配模型 122

5.4.1 裝配模型概述 122

5.4.2 裝配模型建模 124

5.4.3 裝配模型與裝配順序 125

5.5 宏動、 微動機構模型的建立 126

5.5.1 宏動機構模型的建立 126

5.5.2 微動機構模型的建立 128

5.6 信息模型建模 129

5.6.1 信息模型建模概述 129

5.6.2 面向裝配序列規劃的信息建模 132

5.6.3 敏捷化開發環境下產品裝配模型的信息組成 134

5.7 微測試概述 135

5.7.1 微結構特性的測試要求與方法 136

5.7.2 微幾何量檢測方法 138

5.7.3 微材料特性檢測 143

第六章 系統建模 145

6.1 系統級仿真建模簡述 145

6.2 MEMS庫的建立 149

6.2.1 部件和部件庫的概念 150

6.2.2 IP庫的建立 155

6.2.3 鍵合圖庫的建立 160

第七章 宏模型的建立 164

7.1 宏模型的概念 164

7.1.1 準靜態宏模型 165

7.1.2 動態宏模型 165

7.2 建立宏模型的方法 166

7.2.1 節點分析方法 167

7.2.2 信號流模型(自由度縮聚的方法) 173

7.2.3 鍵合圖理論建立宏模型 179

7.2.4 其他建模方法 185

7.3 含能量域耦合問題的宏模型 193

7.3.1 加速鬆弛法及其在靜電力耦合問題仿真分析中的套用 195

7.3.2 耦合宏模型舉例 198

第八章 虛擬化實現 205

8.1 虛擬現實技術簡述 205

8.1.1 虛擬現實技術的定義 205

8.1.2 虛擬現實技術的特徵 206

8.1.3 虛擬現實技術的分類 206

8.1.4 虛擬現實的關鍵技術 207

8.2 MEMS虛擬化技術 207

8.2.1 虛擬工藝庫 207

8.2.2 虛擬組裝 211

8.2.3 虛擬運行 214

8.3 虛擬裝配概述 218

8.3.1 虛擬裝配的定義 219

8.3.2 虛擬裝配技術的主要功能 219

8.4 虛擬裝配的軟硬體配置 220

8.4.1 軟體配置 221

8.4.2 硬體配置 221

8.4.3 虛擬裝配思路的產生和發展 223

8.4.4 虛擬裝配的關鍵技術 224

8.5 虛擬裝配關鍵技術的實現 225

8.5.1 虛擬裝配建模技術 225

8.5.2 裝配干涉及碰撞檢測 226

8.5.3 配合特徵的識別及裝配約束的建立 236

8.5.4 受約束運動的實現 238

第九章 MEMSCAD比較 240

9.1 MEMSCAD的研究概況 240

9.1.1 MEMSCAD的特點及其設計原則 241

9.1.2 MEMSCAD系統的結構 242

9.2 MEMSCAD的關鍵技術 245

9.2.1 數值計算方法研究和多能量域耦合仿真 245

9.2.2 宏模型建模 247

9.2.3 版圖綜合及加工工藝的生成和最佳化 247

9.3 現今MEMSCAD的不足及困難 249

9.4 MEMSCAD實現方案 250

9.4.1 類型（1） 252

9.4.2 類型（2） 253

9.4.3 類型（3） 253

9.4.4 類型（4） 254

9.4.5 微機電系統CAD設計的過程及展望 255

參考文獻 257