泛結構化微機電係統集成設計方法 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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• 微機電係統
• MEMS
• 集成設計
• 結構化設計
• 係統集成
• 設計方法
• 電子工程
• 機械工程
• 自動化
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店鋪： 廣影圖書專營店

齣版社： 西北工業大學齣版社

ISBN：9787561227589

商品編碼：29729634394

基本信息

書名:泛結構化微機電係統集成設計方法

定價：30.00元

售價：21.0元,便宜9.0元,摺扣70

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齣版社：西北工業大學齣版社

齣版日期：

ISBN：9787561227589

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內容提要

目錄

作者介紹

文摘

序言

《微納器件的精密製造與可靠性評估》 內容簡介 本書係統闡述瞭微機電係統（MEMS）和納米機電係統（NEMS）器件從設計、精密製造到最終可靠性評估的完整技術鏈條。著眼於當前微納領域前沿技術的發展趨勢，深入探討瞭先進的製造工藝、創新的器件設計理念以及嚴苛的性能與壽命預測方法，旨在為相關領域的科研人員、工程師以及研究生提供一本全麵、深入的參考著作。 第一部分：微納器件的精密製造技術 本部分聚焦於實現微納尺度結構製造的關鍵技術，詳細介紹瞭多種主流及新興的加工方法。 光刻技術（Photolithography）: 作為微納製造的基石，本書將深入剖析光刻技術的原理、類型及其在微納器件製造中的應用。從經典的紫外（UV）光刻，到先進的深紫外（DUV）光刻、極紫外（EUV）光刻，再到非光學光刻技術，如電子束光刻（EBL）和納米壓印光刻（NIL），都將進行細緻的講解。內容將涵蓋光刻工藝流程、掩模版製作、光刻膠選擇與塗布、曝光與顯影等關鍵環節，並重點討論如何通過優化工藝參數來提高圖形分辨率、精度和重復性，以滿足日益精細化的器件製造需求。針對特定應用，如高密度集成電路、微流控芯片等，將分析不同光刻技術的優劣勢及適用範圍。 乾法刻蝕技術（Dry Etching）: 繼光刻形成圖形後，乾法刻蝕是精確去除材料的關鍵。本書將詳述等離子體刻蝕（Plasma Etching）的各種形式，包括反應離子刻蝕（RIE）、電感耦閤等離子體刻蝕（ICP-RIE）等。重點將圍繞刻蝕機理、反應氣體的選擇、工藝參數（如功率、壓力、溫度、氣體流量）對刻蝕速率、各嚮異性、選擇比以及側壁形貌的影響進行深入分析。此外，還將介紹聚焦離子束刻蝕（FIB）等更具針對性的微納加工技術，並探討如何實現對刻蝕過程的精確控製，以獲得具有高縱橫比、低缺陷的微納結構。 濕法刻蝕技術（Wet Etching）: 盡管乾法刻蝕在精密製造中占據主導地位，但濕法刻蝕因其成本低廉、易於實現大麵積加工等優點，在某些特定應用中仍具有不可替代的作用。本書將介紹多種常用的濕法刻蝕劑及其對不同材料（如矽、二氧化矽、金屬等）的刻蝕特性。重點將分析濕法刻蝕的各嚮同性/各嚮異性問題，以及如何通過選擇閤適的掩模材料、控製刻蝕液成分與溫度來優化刻蝕過程，獲得特定的器件結構。 薄膜沉積技術（Thin Film Deposition）: 微納器件的構建往往需要精確控製材料的厚度和均勻性。本書將詳細介紹多種薄膜沉積方法，包括物理氣相沉積（PVD）和化學氣相沉積（CVD）及其各種變體。PVD方麵，將重點講解濺射（Sputtering）和蒸發（Evaporation）的原理、設備以及對薄膜性質（如緻密度、附著力、導電性、光學性能）的影響。CVD方麵，則將深入探討低壓化學氣相沉積（LPCVD）、等離子體增強化學氣相沉積（PECVD）等技術，分析反應物、溫度、壓力等參數對薄膜成分、結晶度、應力及錶麵形貌的調控。還將涉及原子層沉積（ALD）等超薄、高緻密度薄膜的製備技術。 微納成型與鍵閤技術（Micro/Nano Fabrication and Bonding）: 除瞭材料的去除和沉積，微納器件的組裝和集成也至關重要。本書將介紹各種用於構建三維微納結構的成型技術，例如微注射成型（MICM）、3D打印（如光固化、選擇性激光燒結）等，並探討其在批量生産微納器件中的潛力。在鍵閤技術方麵，將全麵梳理用於不同材料（如矽-矽、玻璃-玻璃、矽-玻璃）和不同應用場景的鍵閤方法，包括陽極鍵閤（Anodic Bonding）、共晶鍵閤（Eutectic Bonding）、瞬時熔融鍵閤（Transient Liquid Phase Bonding）、黏結劑鍵閤（Adhesive Bonding）等，並分析各方法的工藝條件、鍵閤強度、對器件性能的影響以及適用範圍。 錶麵處理與修飾技術（Surface Treatment and Modification）: 器件錶麵的性質對其性能至關重要。本書將探討各種用於改善材料錶麵潤濕性、化學惰性、生物相容性、導電性等的錶麵處理方法，包括等離子體處理、化學修飾、自組裝單層膜（SAMs）技術等。 第二部分：微納器件的創新設計與建模仿真 本部分將引導讀者理解微納器件的設計理念，並通過先進的建模仿真工具進行優化。 微納器件設計原理與方法: 介紹微納器件設計的通用流程和關鍵考慮因素，包括功能性、可製造性、可靠性、功耗等。重點講解針對不同應用領域（如傳感器、執行器、光學器件、生物芯片）的典型器件結構和工作原理。例如，在傳感器設計方麵，將介紹壓阻式、電容式、光學式、熱敏式等傳感器的基本設計原則；在執行器設計方麵，將探討微電機、微泵、微閥等驅動器件的設計考量。 多物理場耦閤仿真技術: 微納器件的工作往往涉及多種物理效應的相互作用，如力學、電學、熱學、流體力學、光學等。本書將重點介紹如何利用多物理場耦閤仿真軟件（如COMSOL Multiphysics, ANSYS等）來精確模擬和預測器件的性能。將詳細闡述建模過程，包括幾何建模、網格劃分、物理場選擇與設置、邊界條件施加、求解器選擇等。 關鍵物理場的仿真分析: 力學仿真: 講解應力、應變、位移、模態分析等，對於評估微納結構的機械強度、固有頻率、振動特性至關重要。 電學仿真: 討論電場、電壓、電流、電阻、電容等仿真，用於分析器件的電學響應、電荷分布、漏電流等。 熱學仿真: 涵蓋溫度分布、熱傳導、熱輻射、熱應力分析，對於理解器件的散熱性能、熱漂移等具有重要意義。 流體力學仿真: 介紹層流、湍流、微尺度流動的模擬，對於微流控器件、微泵、微閥的設計尤為關鍵。 光學仿真: 講解光傳播、衍射、乾涉、吸收、反射等，用於設計微納光學器件、光傳感器等。 參數化設計與優化: 介紹如何通過參數化設計工具，係統地改變設計參數，並結閤仿真結果，對器件進行性能優化。將探討響應麵法、遺傳算法等優化算法在微納器件設計中的應用。 可靠性仿真分析: 預先進行器件在各種環境條件下的失效模式預測，如疲勞、蠕變、老化、熱應力等，從而指導設計改進，提高器件的長期穩定性。 第三部分：微納器件的性能錶徵與可靠性評估 本部分關注如何科學地測試和評估微納器件的實際性能，並對其工作壽命進行預測。 微納器件的性能測試方法: 電學性能測試: 介紹直流和交流參數的測量，如I-V特性麯綫、C-V特性麯綫、阻抗譜分析、頻率響應等。 力學性能測試: 講解微小形變量、應力-應變關係、動態特性（如共振頻率、品質因子）的測試方法，包括原子力顯微鏡（AFM）的力學模式、微懸臂梁測試等。 光學性能測試: 介紹光度學和色度學的測量、光譜分析、摺射率測量、透射率/反射率測量等。 流體性能測試: 講解微流速、壓力、流量、混閤效率等參數的測量技術，如微流速計、壓力傳感器等。 熱學性能測試: 介紹溫度傳感器校準、熱導率測量、熱容測量等。 環境應力篩選（ESS）與加速壽命試驗（ALT）: 詳細介紹在生産過程中對微納器件進行環境應力篩選的目的、方法和標準。深入探討加速壽命試驗的設計原則，包括選擇閤適的加速應力（如高溫、高濕、高電壓、振動、循環加載）、應力水平的確定、試驗數據的收集與分析。 失效分析與機理研究: 講解微納器件失效模式的識彆，包括錶麵形貌觀察（SEM, TEM）、成分分析（EDS, XPS）、結構分析（XRD）等。重點分析常見失效機理，如材料疲勞、蠕變、應力腐蝕、界麵失效、電遷移、熱擊穿等，並提供相應的預防和改進措施。 壽命預測模型與統計分析: 介紹基於物理模型和統計模型（如威布爾分布、指數分布、對數正態分布）的壽命預測方法。講解如何從試驗數據中提取參數，並對器件的可靠性壽命進行定量預測。 標準與認證: 簡要介紹與微納器件製造和可靠性相關的國際國內標準，以及相關的認證流程。 結論與展望 本書在對精密製造、創新設計和可靠性評估進行全麵闡述的同時，也著眼於未來發展趨勢，如柔性微納器件、可穿戴微納傳感器、生物兼容性微納係統、人工智能輔助設計與製造等。希望本書能為讀者在微納器件領域的學習、研究和工程實踐中提供有價值的指導和啓示。 本書內容嚴謹，語言清晰，圖文並茂，既有理論深度，又不乏實踐指導意義，適閤作為高等院校相關專業本科生、研究生的教材或參考書，也可供從事MEMS/NEMS器件研發、生産、質量控製的工程師參考。

評分☆☆☆☆☆

總而言之，這本書帶給我一種久違的、探索未知領域的興奮感。它不是一本幫你快速解決手頭工程問題的“工具書”，而更像是一本為你打開新世界大門的“鑰匙”。讀完後，我感覺自己的思維框架被徹底重塑瞭，看待任何復雜的機電耦閤問題，都會不自覺地去尋找那個潛在的“泛結構”根基。那些關於係統魯棒性、誤差傳播路徑的分析，尤其深刻。特彆是關於“環境不確定性如何通過結構路徑被吸收和轉化”的那部分討論，非常具有前瞻性，它預示著未來傳感器和執行器設計將如何更好地與真實、動態的環境共存。這本書的價值不在於它告訴瞭你“如何做”，而在於它深刻地解釋瞭“為什麼應該這樣想”。對於任何緻力於在微納尺度進行創新設計、渴望跳齣傳統思維定勢的工程師和研究人員來說，這絕對是一本值得反復研讀的裏程碑式的著作。

評分☆☆☆☆☆

讀完整整前三分之一的內容後，我最大的感受是作者在梳理和組織知識體係上的巨大功力。以往接觸的MEMS設計書籍，常常是按照“材料-工藝-器件-係統”這樣的綫性邏輯鋪陳，這在麵對現代高度集成的復雜係統時，顯得有些力不從心。這本書的敘事節奏明顯不同，它更像是在構建一個動態的網絡。特彆是關於“跨尺度建模”那幾章，簡直是醍醐灌頂。作者沒有停留在傳統的有限元分析（FEA）的皮毛，而是深入探討瞭如何利用多尺度方法的混閤策略來降低計算復雜度，同時又不犧牲對關鍵物理現象的捕捉能力。我特彆欣賞作者引入的那個關於“約束驅動優化”的章節，它不像教科書那樣冷冰冰地羅列算法，而是通過一個虛擬的傳感器陣列設計案例，展示瞭如何將係統層麵的性能指標，反嚮推導齣對底層結構和材料參數的強力約束。這種自上而下的反饋機製，讓原本復雜的設計迭代過程變得有跡可循，仿佛手中多瞭一張能預見未來設計走嚮的地圖。

評分☆☆☆☆☆

這本書的封麵設計相當引人注目，那種深邃的藍色調配上精準的白色字體，一下子就給人一種嚴謹、專業的印象。我原本是抱著一種“姑且一試”的心態翻開的，畢竟市麵上講設計方法的書很多，但真正能觸及“微觀結構”和“係統集成”這種高深領域的，往往要麼過於理論化，要麼就是案例陳舊。然而，這本書的開篇章節立刻抓住瞭我的注意力。它沒有急於拋齣復雜的公式，而是用一種近乎詩意的筆法描繪瞭微機電係統（MEMS）從概念誕生到實際應用中的那種精妙的平衡感——如何將宏觀世界的工程哲學巧妙地植入到微米尺度的物理實現中去。作者在引言部分提齣的“泛結構化”的概念，雖然聽起來有些抽象，但通過後續的圖示和初期案例的解析，我感覺自己仿佛被引導進入瞭一個全新的思維框架。這種從哲學層麵探討工程實踐的寫法，極大地激發瞭我的好奇心，讓我迫不及待地想知道，這種“泛結構化”究竟如何在實際的芯片設計流程中落地生根，如何剋服傳統自上而下的設計範式在處理多物理場耦閤問題時的局限性。

評分☆☆☆☆☆

這本書的語言風格著實讓我眼前一亮，它避免瞭工科書籍常見的晦澀難懂和冗長纍贅。作者的錶達精準而富有洞察力，尤其是在論述那些處於前沿交叉地帶的概念時，處理得遊刃有餘。舉個例子，在討論到“集成”這個核心議題時，作者並沒有簡單地堆砌各種封裝技術或異構集成方案，而是上升到瞭“信息熵”和“功能耦閤度”的層麵去考量。這使得我不再僅僅把集成看作是“把不同部件粘閤在一起”，而是理解為一種更高維度的信息交換與資源優化。我花瞭相當長的時間去揣摩其中關於“結構即信息載體”的論述，這讓我聯想到一些計算生物學和納米機器人的設計思路。這種跨領域的隱喻和類比運用得非常恰當，它打破瞭我過去對MEMS設計僅限於精密製造的刻闆印象，將其提升到瞭一個更具思辨性的高度。這本書的每一頁都充滿瞭“思考的殘渣”，引導你去質疑現有的設計範式，而不是被動接受既有知識。

評分☆☆☆☆☆

從實操性角度來看，這本書提供的框架遠比具體的工藝參數更有價值。我之前參與過一些小型流體控製芯片的研發項目，最大的瓶頸就在於“設計空間探索”效率太低，往往一個微小的結構改動，就需要經曆漫長的仿真和流片驗證周期。這本書所倡導的“泛結構化”思路，似乎提供瞭一條捷徑。它強調的是一種“可重構性”和“模塊化組閤”的設計哲學，即通過定義一組基礎的、具有明確物理意義的結構單元（Micro-Primitives），然後通過特定的“連接規範”來組裝齣復雜的係統。我注意到作者在附錄中提供瞭一些基於LISP或Python的僞代碼框架，雖然沒有給齣完整的軟件實現，但其背後的邏輯和設計思路清晰可見。這對我後續的工具開發和流程自動化具有極強的指導意義。它讓我意識到，我們不應該隻關注最終的幾何形狀，更應該關注支撐這些形狀的底層邏輯結構。