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第1章 绪论1

1.1 MEMS技术及其特点1

1.2 MEMS发展史3

1.3 MEMS应用与市场5

1.4 非硅MEMS技术8

1.4.1 非硅MEMS技术的提出8

1.4.2 非硅MEMS技术及其特点10

1.4.3 本书内容11

第2章 非硅MEMS材料13

2.1 金属13

2.2 聚合物14

2.2.1 普通光刻胶14

2.2.2 SU-8和PMMA光刻胶16

2.2.3 PDMS17

2.2.4 聚酰亚胺19

2.2.5 Parylene20

2.3 磁性材料21

2.4 压电材料22

2.4.1 压电材料的机电特性23

2.4.2 压电陶瓷PZT25

2.4.3 氮化铝及氧化锌26

2.4.4 压电聚合物PVDF29

2.5 形状记忆合金30

第3章 非硅MEMS微加工技术32

3.1 LIGA技术32

3.1.1 同步辐射X光厚胶光刻工艺33

3.1.2 微电铸工艺35

3.1.3 微复制工艺36

3.2 准LIGA技术37

3.2.1 UV-LIGA技术37

3.2.2 DEM技术38

3.3 多层、倾斜和可动微结构加工工艺39

3.3.1 多层微结构加工工艺39

3.3.2 倾斜微结构加工工艺42

3.3.3 可动微结构加工工艺42

3.4 柔性和弹性衬底微结构加工工艺43

3.4.1 柔性衬底微结构加工工艺43

3.4.2 弹性衬底微加工工艺44

3.5 硅／UV-LIGA组合微加工工艺44

第4章 非硅微执行器46

4.1 电磁型微电机46

4.1.1 永磁转子式直流无刷电磁微电机基本原理46

4.1.2 永磁转子式直流无刷电磁微电机的结构和工作原理47

4.1.3 微电机的设计49

4.1.4 微电机的发热及摩擦49

4.1.5 微电机的加工制造50

4.2 抗磁悬浮静电微电机55

4.2.1 可用于静电微电机的悬浮形式55

4.2.2 静磁悬浮Earnshaw理论的限定和超越55

4.2.3 抗磁悬浮系统的尺度特点56

4.2.4 抗磁悬浮静电微电机的结构布置57

4.2.5 抗磁悬浮微电机的悬浮特性58

4.2.6 抗磁悬浮微电机的旋转驱动分析65

4.2.7 抗磁悬浮微电机的工艺研究66

4.2.8 抗磁悬浮微电机测控系统68

4.2.9 抗磁悬浮微电机的实验76

4.3 形状记忆合金复合膜微驱动器78

4.3.1 TiNi基形状记忆合金膜79

4.3.2 TiNi基形状记忆合金膜的制备80

4.3.3 TiNi基／Si形状记忆合金复合膜微泵82

4.4 基于非硅微加工技术的电化学驱动器89

第5章 聚合物PCR生物芯片技术90

5.1 引言90

5.1.1 细胞内DNA的半保留复制91

5.1.2 体外DNA扩增的PCR技术93

5.1.3 传统PCR仪与PCR芯片96

5.1.4 PCR芯片的研究现状97

5.2 静态腔式PCR芯片103

5.2.1 反应腔单元设计103

5.2.2 加热器和温度传感器设计104

5.2.3 静态腔式PCR芯片温度控制单元设计106

5.2.4 总体布局设计106

5.3 集成式连续流PCR芯片设计110

5.3.1 芯片反应流体通道布局设计110

5.3.2 PCR芯片的集成薄膜加热器和温度传感器112

5.3.3 连续流式PCR芯片控制单元设计117

5.4 PCR生物芯片的制造工艺118

5.4.1 SU-8工艺研究118

5.4.2 PDMS相关工艺121

5.4.3 导管连接123

5.4.4 微加热器和传感器123

5.5 生物实验、结果及其分析125

5.5.1 PCR芯片表面改性125

5.5.2 静态腔式PCR生物实验125

5.5.3 连续流PCR129

第6章 微光通信器件137

6.1 光纤连接器137

6.1.1 简介137

6.1.2 光纤连接器的研究现状138

6.1.3 金属盖板光纤连接器的结构及原理140

6.1.4 曲面金属盖板光纤连接器阵列的加工144

6.2 MEMS可调光衰减器146

6.2.1 电磁驱动挡光片式MEMS可调光衰减器147

6.2.2 电磁驱动错位型MEMS可调光衰减器150

6.3 摆动式电磁驱动MEMS光开关153

第7章 微惯性传感器156

7.1 微惯性传感器概述156

7.1.1 微惯性传感器的应用156

7.1.2 微加速度计159

7.1.3 微陀螺仪160

7.2 静电悬浮微惯性传感器162

7.2.1 静电悬浮微惯性传感器的研究概况163

7.2.2 静电悬浮微惯性传感器的工作原理165

7.2.3 静电悬浮微惯性传感器的实现技术167

7.2.4 静电悬浮微惯性传感器的设计169

7.2.5 静电悬浮微惯性传感器的制造171

7.2.6 静电悬浮微惯性传感器的测控177

7.3 电磁悬浮转子微陀螺182

7.3.1 电磁悬浮转子微陀螺的工作机理182

7.3.2 电磁悬浮转子微陀螺的结构及其优化185

7.3.3 电磁悬浮转子微陀螺的制作工艺194

7.3.4 电磁悬浮转子微陀螺的悬浮及旋转特性测试196

7.4 压电式微固体模态陀螺199

7.4.1 微固体模态陀螺的模型及工作机理200

7.4.2 微固体模态陀螺的模态、谐振、科氏角速度效应分析202

7.4.3 微固体模态陀螺的微加工工艺208

7.4.4 微固体模态陀螺的驱动及检测电路209

7.4.5 微固体模态陀螺的原理样机测试211

7.5 抗高过载金属微加速度计213

7.5.1 抗高过载金属微加速度计的结构设计213

7.5.2 基于非硅MEMS技术的金属微加速度计的微制造217

7.5.3 电容式金属微加速度计的自检测试221

第8章 MEMS强链技术223

8.1 引言223

8.1.1 MEMS强链的组成和工作原理223

8.1.2 基于MEMS技术的强链整机集成研究224

8.2 MEMS强链总体方案和设计技术225

8.2.1 MEMS强链部件选型225

8.2.2 MEMS强链总体方案和工作原理227

8.2.3 MEMS强链各部分设计230

8.3 MEMS强链的制作技术研究245

8.3.1 驱动器（微电机）多层线圈定子和转子的制作工艺245

8.3.2 多层复杂结构反干涉齿轮集一体化制作工艺研究245

8.3.3 棘轮棘爪的加工工艺248

8.3.4 支架、微电机轴、光开关耦合轮、垫圈、插片加工249

8.3.5 精密显微装配250

8.4 MEMS强链硬盘加密250

8.4.1 系统结构与工作原理250

8.4.2 身份认证与密钥管理252

8.4.3 数据流硬件加解密252

8.4.4 仿真与测试255

第9章 总结与展望258

9.1 全书总结258

9.2 展望258

参考文献260

索引278