本書體系嚴密，深入淺出，將基本概念、工藝技術(shù)、典型器件和系統(tǒng)應用相結(jié)合，使讀者能夠全面地理解和掌握微納制造與微機電系統(tǒng)相關(guān)知識。全書共8章，第1章概述MEMS的定義、特點、制造技術(shù)、發(fā)展歷程與未來發(fā)展趨勢；第2、3章分別介紹體硅和表面微加工技術(shù)的原理、流程、常見問題與解決方法；第4章闡述近年來體硅和表面硅工藝在MEMS器件制造方面的應用；第5章介紹LIGA/準LIGA技術(shù)；第6章介紹MEMS微傳感器；第7章介紹MEMS微執(zhí)行器；第8章介紹MEMS技術(shù)在生物醫(yī)學、軍事安全、遠程通信以及航空航天等領(lǐng)域的典型應用案例。
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大連理工大學機械工程學院教授、副院長.授課：機械工程導論、微制造與微機械電子系統(tǒng)、基礎(chǔ)科研技能、科技綜合技能。
目錄
前言
第1章 微機電系統(tǒng)概述 1
1.1 微機電系統(tǒng)定義 1
1.2 微機電系統(tǒng)主要特點 1
1.3 微機電系統(tǒng)制造技術(shù) 3
1.4 微機電系統(tǒng)發(fā)展歷程與未來發(fā)展趨勢 4
1.4.1 發(fā)展歷程 4
1.4.2 未來發(fā)展趨勢 6
1.5本書的主要結(jié)構(gòu)與內(nèi)容 7
復習思考題 8
參考文獻 8
第2章 體硅微加工技術(shù) 10
2.1 硅的分類 10
2.2 單晶硅 10
2.3 單晶硅的制備 12
2.3.1 直拉法 13
2.3.2 區(qū)熔法 14
2.3.3 直拉法和區(qū)熔法比較 15
2.4 晶圓片的制備 15
2.5 晶圓片預處理 16
2.5.1 清洗 16
2.5.2 氧化 18
2.5.3 擴散和離子注入 19
2.6 光刻技術(shù) 21
2.6.1 光刻膠 22
2.6.2 掩膜版 23
2.6.3 光刻機 24
2.6.4 光刻工藝流程 25
2.6.5 旋轉(zhuǎn)涂膠工藝分析 26
2.6.6 曝光方式 29
2.7 濕法腐蝕 32
2.7.1 各向同性濕法腐蝕 33
2.7.2 各向異性濕法腐蝕 35
2.8 干法刻蝕 41
2.8.1 反應離子刻蝕裝置及原理 41
2.8.2 評價刻蝕質(zhì)量的主要指標 45
2.8.3 工藝參數(shù) 47
2.9 常見工藝問題及其解決方法 49
2.9.1 邊珠效應 49
2.9.2 負載效應 50
2.9.3 長草現(xiàn)象 51
2.9.4 縮口問題 52
2.9.5 基腳效應 53
復習思考題 54
參考文獻 54
第3章 表面微加工技術(shù) 56
3.1 表面硅工藝的基本流程 56
3.2 表面硅工藝材料 57
3.2.1 結(jié)構(gòu)層材料 57
3.2.2 犧牲層材料 57
3.3 薄膜制備工藝 59
3.3.1 物理氣相沉積成膜 59
3.3.2 化學氣相沉積成膜 69
3.3.3 外延 80
3.3.4 液相法沉積薄膜 82
3.4 剝離工藝 86
3.5 表面硅工藝常見問題分析 88
3.5.1 粘連 88
3.5.2 薄膜殘余應力 90
復習思考題 92
參考文獻 92
第4章 硅基微加工工藝實例 94
4.1 體硅加工工藝實例 94
4.1.1 硅模具 94
4.1.2 硅尖 100
4.1.3 微懸臂梁 104
4.1.4 高深寬比微結(jié)構(gòu) 107
4.2 表面硅加工工藝實例 111
4.2.1 RF MEMS開關(guān) 112
4.2.2 MEMS諧振器 116
4.2.3 神經(jīng)微電極 119
4.2.4 鉸鏈 124
復習思考題 129
參考文獻 129
第5章 LIGA/準 LIGA技術(shù) 131
5.1 LIGA技術(shù) 131
5.2 同步輻射 X射線光刻 132
5.2.1 同步輻射 X射線光源 133
5.2.2 掩膜結(jié)構(gòu)和材料 133
5.2.3 同步輻射 X射線掩膜制備 135
5.2.4 光刻膠和膠層制備 135
5.2.5 化學顯影處理 136
5.2.6 同步輻射 X射線光刻工藝應用 136
5.3 LIGA技術(shù)中的微電鑄工藝 137
5.3.1 微電鑄工藝流程 138
5.3.2 微電鑄中常見的工藝問題及解決方法 140
5.4 LIGA技術(shù)中的微復制工藝 146
5.4.1 熱壓工藝 146
5.4.2 注塑工藝 151
5.5 準LIGA技術(shù) 159
5.5.1 UV-LIGA技術(shù) 160
5.5.2 DEM技術(shù) 162
5.5.3 Laser-LIGA技術(shù) 164
5.5.4 準 LIGA技術(shù)的應用 165
5.6 其他相關(guān) LIGA技術(shù) 171
5.6.1 SLIGA技術(shù) 171
5.6.2 移動掩膜 LIGA技術(shù) 172
5.6.3 封裝后釋放準 LIGA技術(shù) 173
5.6.4 IH工藝 174
復習思考題 176
參考文獻 176
第6章 微傳感器 178
6.1 物理信號傳感器 178
6.1.1 力學傳感器 178
6.1.2 電磁信號傳感器 185
6.1.3 熱學信號傳感器 189
6.1.4 光學信號傳感器 190
6.1.5 聲學信號傳感器 194
6.2 化學信號傳感器 198
6.3 生物醫(yī)學傳感器 202
6.3.1 體征信號傳感器 202
6.3.2 生物標志物傳感器 203
復習思考題 207
參考文獻 207
第7章 微執(zhí)行器 210
7.1 機械微執(zhí)行器 210
7.1.1 微閥 210
7.1.2 微泵 218
7.1.3 微馬達 221
7.1.4 微夾鉗 224
7.2 仿生微執(zhí)行器 227
7.2.1 人工纖毛 227
7.2.2 人工肌肉 229
7.3 其他微執(zhí)行器 232
7.3.1 微過濾器 232
7.3.2 微混合器 236
7.3.3 微透鏡陣列 238
7.3.4 微揚聲器 240
7.3.5 微加熱器 243
復習思考題 246
參考文獻 246
第8章 微機電系統(tǒng)典型應用 249
8.1 MEMS在生物醫(yī)學中的應用 249
8.1.1 微內(nèi)窺鏡 249
8.1.2 微型手術(shù)和治療器械 250
8.1.3 定點釋放微藥丸 251
8.1.4 微流控芯片 255
8.1.5 人工器官 261
8.2 MEMS在軍事安全上的應用 263
8.2.1 用于飛行器和彈藥導航的慣性系統(tǒng) 263
8.2.2 智能彈藥技術(shù) 264
8.2.3 微型機器人 267
8.2.4 其他軍事應用 269
8.3 MEMS在遠程通信中的應用 270
8.3.1 一維 MEMS光開關(guān) 272
8.3.2 二維 MEMS光開關(guān) 272
8.3.3 三維 MEMS光開關(guān) 273
8.3.4 MEMS光開關(guān)驅(qū)動與控制方式 274
8.4 MEMS在航空航天中的應用 275
8.4.1 MEMS在微納衛(wèi)星中的應用 275
8.4.2 MEMS慣性導航系統(tǒng) 277
復習思考題 279
參考文獻 279
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