定 價(jià)：98 元
叢書名：信息、控制與系統(tǒng)技術(shù)叢書
- 作者：王喆垚編著
- 出版時(shí)間：2015/10/1
- ISBN：9787302391678
- 出 版 社：清華大學(xué)出版社
- 中圖法分類：TN40
- 頁(yè)碼：742
- 紙張：膠版紙
- 版次：2
- 開本：16K
本書結(jié)合微系統(tǒng)（MEMS）技術(shù)的基礎(chǔ)理論、典型器件和發(fā)展趨勢(shì)，介紹微系統(tǒng)的力學(xué)、電學(xué)和物理學(xué)基本理論，針對(duì)典型器件的分析設(shè)計(jì)方法和制造技術(shù)，以及多個(gè)前沿應(yīng)用領(lǐng)域，力爭(zhēng)成為具有一定深度和廣度的MEMS領(lǐng)域的教材和實(shí)用參考書。主要內(nèi)容包括：微系統(tǒng)基本理論、制造技術(shù)、微型傳感器、微型執(zhí)行器、RF MEMS、光學(xué)MEMS、BioMEMS，以及微流體和芯片實(shí)驗(yàn)室。
本書自2008年出版以來，正值MEMS歷史上發(fā)展最快的時(shí)期。以智能手機(jī)和汽車為代表的應(yīng)用領(lǐng)域拉動(dòng)MEMS高速發(fā)展，全球MEMS產(chǎn)品的產(chǎn)值從2008年的55億美元迅速增長(zhǎng)到2013年的124億美元，預(yù)計(jì)到2018年全球MEMS芯片供貨將超過235億顆，產(chǎn)值將達(dá)到225億美元。作為智能手機(jī)和平板電腦等產(chǎn)品的主要制造國(guó)，國(guó)內(nèi)消耗了全球25%以上的MEMS產(chǎn)品，巨大的市場(chǎng)和技術(shù)進(jìn)步也推動(dòng)國(guó)內(nèi)MEMS產(chǎn)業(yè)開始初現(xiàn)端倪。傳統(tǒng)MEMS器件日趨成熟，多種MEMS產(chǎn)品先后推向市場(chǎng)，學(xué)術(shù)研究向納米、生物和多學(xué)科融合的方向發(fā)展，而產(chǎn)業(yè)界向集成、低成本、小體積和多功能的方向發(fā)展。
本書第二版仍定位為具有一定深度和廣度的微系統(tǒng)專業(yè)教材，著重提取基礎(chǔ)、重點(diǎn)和共性知識(shí)，強(qiáng)調(diào)基礎(chǔ)理論和制造方法在不同領(lǐng)域的應(yīng)用，并緊密結(jié)合前沿的學(xué)術(shù)研究和工業(yè)界的產(chǎn)品發(fā)展動(dòng)態(tài)。本書第二版仍舊保持了第一版的結(jié)構(gòu)，并且進(jìn)一步強(qiáng)調(diào)設(shè)計(jì)與制造相結(jié)合、前沿與基礎(chǔ)相結(jié)合，在補(bǔ)充和增強(qiáng)實(shí)際MEMS產(chǎn)品的同時(shí)，嘗試提取共性知識(shí)作為基本學(xué)習(xí)內(nèi)容，并且增強(qiáng)了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、制造工藝、圓片級(jí)真空封裝、噪聲等MEMS器件開發(fā)過程中的主要環(huán)節(jié)。
針對(duì)本書的定位和MEMS領(lǐng)域的發(fā)展趨勢(shì)，第二版做出以下的修訂和調(diào)整： ①補(bǔ)充更多產(chǎn)品分析實(shí)例�？紤]到量產(chǎn)產(chǎn)品在結(jié)構(gòu)、制造和可靠性方面的優(yōu)點(diǎn)，補(bǔ)充了部分量產(chǎn)壓力傳感器、加速度傳感器、陀螺、麥克風(fēng)、諧振器等產(chǎn)品作為MEMS器件的舉例，有助于全面和深入理解MEMS的技術(shù)特征和發(fā)展?fàn)顩r，并使本書的實(shí)例和前沿內(nèi)容更加豐富。②增添了新技術(shù)內(nèi)容。根據(jù)近年MEMS產(chǎn)品和技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)，第二版中增加了微懸臂梁傳感器、圓片級(jí)真空封裝、鍵合、三維集成以及深刻蝕等內(nèi)容，并增加了傳感器噪聲等重要的基礎(chǔ)內(nèi)容。③增加了習(xí)題。在主要章節(jié)增加了習(xí)題，使本書更適合作為教材使用。④大幅刪減了基礎(chǔ)內(nèi)容。由于篇幅的限制，第二版刪除了第一版關(guān)于基礎(chǔ)力學(xué)和半導(dǎo)體工藝的內(nèi)容，并刪除了一些舉例。⑤修訂第一版的一些錯(cuò)誤。
本書第一版出版以來，有幸被近十所院校采用為MEMS課程的教材，部分授課教師對(duì)本書提出了一些建議，一些熱心的讀者和清華大學(xué)的學(xué)生相繼指出了第一版中存在的一些錯(cuò)誤，作者在此深表謝意。正是這些讀者的支持，使編者有動(dòng)力花費(fèi)大量的時(shí)間去完善出版本書的第二版。編者還要感謝清華大學(xué)微電子所的領(lǐng)導(dǎo)和同事、國(guó)內(nèi)MEMS領(lǐng)域的同仁，以及清華大學(xué)出版社的文怡編輯，他們對(duì)本書的出版給予了大力的支持。
由于編者的水平、知識(shí)背景和研究方向的限制，書中難免存在錯(cuò)誤和遺漏之處，懇請(qǐng)各位讀者、專家和MEMS領(lǐng)域的研究人員不吝指正。
王喆垚
2015年6月于清華大學(xué)
第1章微系統(tǒng)概述
1.1微系統(tǒng)的概念
1.2微系統(tǒng)的特點(diǎn)
1.2.1MEMS的典型特點(diǎn)
1.2.2尺寸效應(yīng)
1.3MEMS的實(shí)現(xiàn)
1.3.1MEMS設(shè)計(jì)
1.3.2建模、模擬與數(shù)值計(jì)算
1.3.3MEMS制造
1.4微系統(tǒng)的歷史、發(fā)展與產(chǎn)業(yè)狀況
1.4.1歷史
1.4.2產(chǎn)業(yè)狀況
1.4.3發(fā)展趨勢(shì)
參考文獻(xiàn)
本章習(xí)題
第2章力學(xué)基礎(chǔ)
2.1材料的基本常數(shù)
2.1.1硅的彈性模量
2.1.2熱學(xué)參數(shù)
2.2彈性梁
2.2.1梁的基本方程
2.2.2懸臂梁
2.2.3雙端支承梁
2.2.4折線彈性支承梁
2.3薄板結(jié)構(gòu)
2.3.1矩形薄板
2.3.2圓形薄板
2.3.3動(dòng)力學(xué)——瑞利法
2.4流體力學(xué)
2.4.1流體力學(xué)基本概念
2.4.2流體阻尼
參考文獻(xiàn)
本章習(xí)題
第3章微系統(tǒng)制造技術(shù)
3.1MEMS常用材料及光刻技術(shù)
3.1.1MEMS常用材料
3.1.2MEMS光刻
3.2體微加工技術(shù)
3.2.1濕法刻蝕
3.2.2干法深刻蝕
3.3表面微加工技術(shù)
3.3.1表面微加工
3.3.2薄膜的殘余應(yīng)力
3.3.3表面微加工的應(yīng)用和發(fā)展
3.4鍵合
3.4.1鍵合原理
3.4.2鍵合對(duì)準(zhǔn)方法
3.4.3直接鍵合
3.4.4陽(yáng)極鍵合
3.4.5金屬中間層鍵合
3.4.6高分子鍵合
3.5高深寬比結(jié)構(gòu)與工藝集成
3.5.1高深寬比結(jié)構(gòu)的制造方法
3.5.2工藝集成
3.5.3MEMS代工制造
3.6MEMS與CMOS的集成技術(shù)
3.6.1單片集成技術(shù)
3.6.2三維集成技術(shù)
3.7MEMS封裝技術(shù)
3.7.1MEMS封裝
3.7.2三維圓片級(jí)真空封裝
參考文獻(xiàn)
本章習(xí)題
第4章微型傳感器
4.1微型傳感器的敏感機(jī)理
4.1.1壓阻式傳感器
4.1.2電容式傳感器
4.1.3壓電式傳感器
4.1.4諧振式傳感器
4.1.5隧穿效應(yīng)
4.2壓力傳感器
4.2.1壓力傳感器的建模
4.2.2壓阻式壓力傳感器
4.2.3電容式壓力傳感器
4.2.4諧振式壓力傳感器
4.3麥克風(fēng)
4.3.1麥克風(fēng)的建模
4.3.2電容式麥克風(fēng)
4.3.3集成麥克風(fēng)
4.4加速度傳感器
4.4.1加速度傳感器的模型
4.4.2加速度傳感器的結(jié)構(gòu)與測(cè)量原理
4.4.3三軸加速度傳感器
4.4.4加速度傳感器的制造
4.5微機(jī)械陀螺
4.5.1諧振式陀螺的原理
4.5.2微機(jī)械陀螺的結(jié)構(gòu)與工作模式
4.5.3陀螺的微加工技術(shù)
4.6微型懸臂梁傳感器
4.6.1微型懸臂梁傳感器的敏感機(jī)理
4.6.2壓阻式微型懸臂梁傳感器的模型
4.6.3微型懸臂梁傳感器的制造方法
4.6.4微型懸臂梁傳感器的應(yīng)用
4.7傳感器噪聲
4.7.1噪聲的來源
4.7.2電學(xué)噪聲
4.7.3熱力學(xué)噪聲
4.7.4MEMS傳感器噪聲
參考文獻(xiàn)
本章習(xí)題
第5章微型執(zhí)行器
5.1靜電執(zhí)行器
5.1.1平板電容執(zhí)行器
5.1.2梳狀叉指電極執(zhí)行器
5.1.3靜電馬達(dá)
5.1.4直線步進(jìn)執(zhí)行器
5.2壓電執(zhí)行器
5.2.1線性壓電執(zhí)行器
5.2.2彎曲壓電執(zhí)行器
5.3磁執(zhí)行器
5.3.1微型磁執(zhí)行器的力和能量
5.3.2線性執(zhí)行器
5.3.3扭轉(zhuǎn)執(zhí)行器
5.4電熱執(zhí)行器
5.4.1一維熱傳導(dǎo)模型
5.4.2V形執(zhí)行器
5.4.3雙膜片執(zhí)行器
5.4.4冷熱臂執(zhí)行器
5.4.5熱氣驅(qū)動(dòng)
5.5微泵
5.5.1往復(fù)位移微泵
5.5.2蠕動(dòng)微泵
5.5.3其他微泵
參考文獻(xiàn)
本章習(xí)題
第6章射頻MEMS
6.1RF MEMS概述
6.1.1RF MEMS器件
6.1.2基于RF MEMS的收發(fā)器前端結(jié)構(gòu)
6.2MEMS開關(guān)
6.2.1開關(guān)的類型
6.2.2MEMS開關(guān)的靜態(tài)特性
6.2.3開關(guān)的動(dòng)態(tài)特性
6.2.4開關(guān)的電磁特性
6.2.5MEMS開關(guān)的制造
6.3微機(jī)械諧振器
6.3.1振動(dòng)模式及靜電換能器
6.3.2彎曲振動(dòng)模式諧振器
6.3.3體振動(dòng)模式
6.3.4厚度剪切振動(dòng)模式
6.3.5MEMS諧振器的制造
6.4基于諧振器的信號(hào)處理器
6.4.1低損耗窄帶HF和MF濾波器
6.4.2混頻濾波器
6.4.3本機(jī)振蕩器
6.5可調(diào)電容、電感與壓控振蕩器
6.5.1可調(diào)電容
6.5.2電感
6.5.3壓控振蕩器
參考文獻(xiàn)
本章習(xí)題
第7章光學(xué)MEMS
7.1MEMS微鏡
7.1.1MEMS材料與結(jié)構(gòu)的光學(xué)性質(zhì)
7.1.2MEMS微鏡的設(shè)計(jì)
7.1.3微鏡的制造
7.1.4微鏡的驅(qū)動(dòng)與控制
7.2光通信器件
7.2.1MEMS光開關(guān)
7.2.2可變光學(xué)衰減器
7.3顯示器件
7.3.1反射微鏡DMD
7.3.2光柵光閥GLV
7.3.3其他MEMS顯示器件
7.4其他光學(xué)MEMS器件
7.4.1自適應(yīng)光學(xué)可變形微鏡
7.4.2光學(xué)平臺(tái)掃描微鏡
7.4.3菲涅耳微透鏡
7.4.4可調(diào)激光器
參考文獻(xiàn)
第8章生物醫(yī)學(xué)MEMS
8.1藥物釋放
8.1.1生物膠囊和微粒
8.1.2微針
8.1.3可植入主動(dòng)藥物釋放
8.2生物醫(yī)學(xué)傳感器
8.2.1醫(yī)學(xué)平臺(tái)傳感器
8.2.2個(gè)人及可穿戴傳感器
8.2.3可植入傳感器
8.3執(zhí)行器
8.4神經(jīng)微電極與探針
8.4.1高密度神經(jīng)探針陣列
8.4.2無(wú)線接口可植入神經(jīng)探針
8.5組織工程
8.5.1支架制備
8.5.2細(xì)胞培養(yǎng)
8.5.3細(xì)胞圖形化和培養(yǎng)
8.6細(xì)胞與分子操作
參考文獻(xiàn)
第9章微流體與芯片實(shí)驗(yàn)室
9.1概述
9.1.1LOC的發(fā)展歷史
9.1.2LOC的特點(diǎn)
9.1.3微流體的特性
9.2軟光刻技術(shù)
9.2.1軟光刻與高分子聚合物
9.2.2軟光刻母版和彈性印章
9.2.3軟光刻圖形復(fù)制
9.2.4軟光刻制造微流體管道
9.3微流體的驅(qū)動(dòng)與輸運(yùn)
9.3.1機(jī)械驅(qū)動(dòng)
9.3.2電動(dòng)力驅(qū)動(dòng)
9.4LOC與微流體的基本操作
9.4.1試樣預(yù)處理
9.4.2混合
9.4.3分離
9.4.4DNA放大——PCR
9.4.5集成試樣處理系統(tǒng)
9.5檢測(cè)技術(shù)
9.5.1光學(xué)檢測(cè)
9.5.2電化學(xué)檢測(cè)
9.5.3質(zhì)譜檢測(cè)
9.6LOC的應(yīng)用
9.6.1細(xì)胞生物學(xué)及干細(xì)胞工程
9.6.2微流體DNA芯片
9.6.3蛋白質(zhì)分析
參考文獻(xiàn)
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