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MEMS技術(shù)是21世紀發(fā)展的重大技術(shù)，涉及國防、航天、醫(yī)療等領(lǐng)域。本書以各種微型閥、微型泵、微型馬達、壓電元器件的制造為目的，闡述其功能，所依據(jù)的物理原理及定律。本書還詳細介紹了電學(xué)，熱學(xué)和力學(xué)有限元方法的要領(lǐng)，相關(guān)軟件的使用及硅片的加工處理方法。閱讀本書，可以為MEMS元件的設(shè)計和制造打下較好的基礎(chǔ)，從而可以靈活應(yīng)用所學(xué)知識。
本書可供國防、航天、醫(yī)療等專業(yè)的技術(shù)人員閱讀，也可供大專院校有關(guān)專業(yè)師生參考。

1 靜電場數(shù)值計算有限元方法
1.1 靜電場中重要定律和方程
1.1.1 歐姆定律
1.1.2 奧-高定律
1.1.3 靜電場中的泊松（poisson）方程
1.1.4 高斯定理
1.1.5 格林定理
1.1.6 靜電場能量
1.2 變分原理與泛函
1.2.1 變分原理與泛函
1.2.2 場域中存在電荷時泛函L（φ）
1.3 靜電場有限元法的計算過程
1.3.1 場域的剖分與函數(shù)的近似表示
1.3.2 泛函的計算過程
1.3.3 綜合方程的系數(shù)矩陣形式
1.4 靜電場有限元數(shù)值計算在電流場電勢分析中的應(yīng)用實例
1.4.1 概述
1.4.2 原理
1.4.3 計算結(jié)果
2 應(yīng)力場數(shù)值計算有限元方法
2.1 有限元應(yīng)力分析概述
2.1.1 原理
2.1.2 FEA的輸入信息
2.1.3 應(yīng)力分析的輸出信息
2.1.4 圖形輸出
2.1.5 總評
2.1.6 ANSYS的分析例子
2.2 ANSYS軟件在硅島膜電容式MEMS壓力傳感器設(shè)計中的應(yīng)用
2.2.1 ANSYS力學(xué)分析步驟
2.2.2 問題的提出
2.2.3 ANSYS分析
2.3 MEMS彈性膜的二維有限元應(yīng)力計算原理
2.3.1 彈性膜的有限元剖分
2.3.2 虛功原理的應(yīng)用
2.3.3 單元剛度方程與整體剛度方程
2.3.4 整體剛度方程的求解
2.3.5 彈性膜應(yīng)力分布有限元法計算結(jié)果
2.4 壓力傳感器三維有限元法應(yīng)力計算簡介
2.4.1 單元的選擇與形變自由度
2.4.2 用結(jié)點位移表示單元中任何一點位移
2.4.3 單元剛度矩陣
2.4.4 總體剛度方程
2.4.5 計算結(jié)果
2.5 高溫壓力傳感器熱模擬
2.5.1 概述
2.5.2 AIN、Si02、A1203作為絕緣層時的比較
2.5.3 散熱層不同厚度時襯底溫度的比較
2.5.4 散熱層不同厚度時電阻中心點溫度的比較
2.6 受徑向力圓環(huán)中正應(yīng)力的周向分布規(guī)律及其應(yīng)力計算的分析解法
2.6.1 概述
2.6.2 由格林定理推導(dǎo)正應(yīng)力的周向分布規(guī)律
2.6.3 力的平衡條件
2.6.4 利用力矩平衡條件決定A值
2.6.5 計算結(jié)果
2.7 MEMS單晶元件各向異性正應(yīng)變的計算
2.7.1 概述
2.7.2 在單軸應(yīng)力下，進行X射線衍射實驗測量
2.7.3 正應(yīng)力作用下晶面正應(yīng)變機理
2.7.4 不同晶向正應(yīng)變與正應(yīng)力間的關(guān)系
3 硅MEMS元件的化學(xué)腐蝕微機械加工
3.1 概況
3.2 濕化學(xué)腐蝕
3.2.1 電化學(xué)腐蝕機理
3.2.2 影響腐蝕速率的因素
3.2.3 陽極腐蝕法
3.2.4 凸角腐蝕及其補償
3.2.5 無掩膜KOH腐蝕技術(shù)
3.2.6 各向異性腐蝕過程計算機模擬
3.2.7 腐蝕過程的幾何分析
3.2.8 二維腐蝕過程計算機模擬
3.2.9 三維腐蝕過程計算機模擬
3.3 微電子機械元件的壓力腔腐蝕工藝
3.3.1 常用腐蝕液及其特性
3.3.2 硅杯壓力腔口掩膜尺寸設(shè)計
3.3.3 適合腐蝕法制備彈性膜的外延結(jié)構(gòu)
3.3.4 KOH各向異性腐蝕制作近似圓形膜技術(shù)
3.3.5 各向異性腐蝕設(shè)備
3.3.6 簡易雙面對準技術(shù)
3.4 表面微機械加工——犧牲層技術(shù)
3.5 等離子體刻蝕技術(shù)在微細圖形加工中的應(yīng)用
3.6 微細電化學(xué)加工技術(shù)
3.6.1 微細電鑄
3.6.2 微細電解加工
4 MEMS系統(tǒng)的封裝
4.1 MEMS系統(tǒng)的封裝意義及要求
4.1.1 封裝的作用與意義
4.1.2 MEMS封裝設(shè)計中需要考慮的重要問題
4.1.3 封裝結(jié)構(gòu)及封裝材料
4.1.4 接口問題
4.1.5 封裝外殼設(shè)計
4.1.6 熱設(shè)計
4.1.7 封裝過程引起的可靠性問題
4.1.8 封裝成本
4.2 焊球柵陣列倒裝芯片封裝技術(shù)
4.3 MEMS中芯片封接方法
4.3.1 黏結(jié)
4.3.2 共晶鍵合
4.3.3 陽極鍵合
4.3.4 冷焊
4.3.5 釬焊
4.3.6 硅-硅直接鍵合
4.3.7 玻璃密封
4.4 硅片與硅片低溫直接鍵合
4.4.1 各種硅-硅直接鍵合法
4.4.2 硅-硅酸鈉-硅低溫直接鍵合過程
4.4.3 影響鍵合質(zhì)量的因素
4.4.4 質(zhì)量檢測方法
4.5 封接材料的性質(zhì)
5 微電子機械元件的引線
5.1 MEMS元件的引線鍵合
5.1.1 引線的作用
5.1.2 對鍵合引線材料的要求
5.1.3 MEMS元件中應(yīng)用的引線鍵合工藝
5.2 MEMS系統(tǒng)壓力傳感器的引線鍵合工藝
5.2.1 超聲鍵合設(shè)備
5.3 引線的可靠性與可鍵合性
5.3.1 材料間鍵合接觸時的冶金學(xué)效應(yīng)
5.3.2 各種材料的鍵合接觸
5.4 壓力傳感器的鍵合工藝及效果
5.4.1 芯片電路及引線
5.4.2 壓力傳感器鍵合工藝步驟
6 MEMS元件的制作
6.1 硅膜電容型壓力傳感器
6.1.1 電容變化量與流體壓力的關(guān)系
6.1.2 測定方法
6.2 壓電型壓力傳感器
6.2.1 壓電材料和壓電效應(yīng)
6.2.2 壓電方程與壓電系數(shù)
6.2.3 表面電荷的計算
6.2.4 壓電型壓力傳感器的電荷測量
6.2.5 壓電型壓力傳感器的結(jié)構(gòu)及其特點
6.3 MEMS微型閥和微型泵的制作
6.3.1 微型閥
6.3.2 微型泵
6.4 基于壓電原理的MEMS微驅(qū)動器
6.4.1 壓電納米驅(qū)動器
6.4.2 壓電噴墨頭
6.5 氣體傳感器陣列中微加熱器的制作
6.5.1 利用擴散電阻作加熱器
6.5.2 微型熱板式加熱器（MHP）
6.5.3 絕緣層之間的金屬Pt膜或多晶Si膜作加熱器
6.6 微型燃燒器的制作
參考文獻