內容簡介
《微電子機械系統力學性能及尺寸效應》是作者從事微電子機械系統（MEMS）力學性能及尺寸效應研究工作的總結，系統地闡述了微電子機械系統尺寸效應理論及其套用，較全面地反映了這一領域的研究現狀。全書共分9章，分析了MEMS的特徵及其近期發展；詳細分析了尺寸效應的內涵；建立尺寸效應泛函的分析模型；研究了單晶矽微橋式梁彎曲強度的尺寸效應及分布規律，建立QFD／TRIZ／FuzzY集成技術模型；研究MEMS殘餘應力；對靜電致動微泵的結構建立數學分析模型和有限元分析；對微機械振動式陀螺的動力學特性進行了分析，得到了微機械陀螺驅動模態固有頻率和檢測模態固有頻率隨其主要結構尺寸變化的規律。
《微電子機械系統力學性能及尺寸效應》取材新穎，研究內容結合實際。可作為高等院校機電專業的教師和研究生教學參考書，並可供從事MEMS研究的工程技術人員參考。
作者簡介
劉凱，男，1957年11月生，日本國近畿大學工學博士，西安理工大學教授，博士生導師，副校長。主要從事機械傳動的理論和套用研究，MEMS的理論與套用研究。承擔了原機械工業部基金、“九五”、“十五”、“十一五”國家重點科技攻關項目等共15項縱向課題和10多項橫向課題研究。近幾年在國內外學術期刊上發表論文50餘篇，並被SCI、EI等檢索20餘篇，出版英文專著1部。1998年獲“陝西省優秀留學回國人員獎”。現為中國機械工程學會機械傳動分會委員，無級變速傳動專業、齒輪傳動專業委員會委員，陝西省機械工程學會副理事長。
圖書目錄
前言
第1章 緒論
1.1 研究背景
1.1.1 MEMS及其發展
1.1.2 研究力學性能及尺寸效應的意義
1.2 國內外研究現狀分析
1.2.1 國內研究現狀
1.2.2 國外研究現狀
1.2.3 力學性能測試方法
1.3 本文主要研究內容
第2章 MEMS尺寸效應的分析模型及套用
2.1 引言
2.2 尺寸效應的內涵
2.2.1 尺寸效應的基本概念
2.2.2 尺寸的範疇
2.2.3 尺寸效應的研究目標
2.3 尺寸效應的分類
2.3.1 尺寸的相對性和絕對性
2.3.2 幾何尺寸效應
2.3.3 力的尺寸效應
2.3.4 其他物理性能的尺寸效應
2.4 尺寸效應的數學模型及其分析
2.4.1 廣義尺寸效應和狹義尺寸效應
2.4.2 狹義尺寸泛函
2.4.3 基本初等函式表示的尺寸效應
2.4.4 複雜函式表示的尺寸效應
2.4.5 分析模型的套用舉例
2.5 本章小結
第3章 單晶矽微橋式梁力學性能的彎曲測試及尺寸效應分析
3.1 引言
3.2 梯形截面的幾何特性
3.2.1 梯形截面的形心
3.2.2 梯形截面的慣性矩
3.2.3 慣性矩的尺寸效應分析
3.3 單晶矽微橋式梁試件加工
3.3.1 矽材料的特點
3.3.2 微細加工和集成製造
3.3.3 微橋式梁的加工工藝
3.4 微橋式梁的支反力及彎矩
3.4.1 微橋式梁的力學假設
3.4.2 微橋式梁的支反力
3.4.3 微橋式梁的彎矩
3.5 微橋式梁的彎曲測試及力學參數計算
3.5.1 微橋式梁的彎曲測試
3.5.2 微硬度計算
3.5.3 單晶矽的彈性模量
3.5.4 多晶矽的彈性模量
3.6 實驗結果分析
3.6.1 微梁樣品的幾何參量
3.6.2 微梁彎曲測試結果
3.7 本章小結
第4章 單晶矽微橋式梁彎曲強度的Weilxill分布及斷裂特性分析
4.1 引言
4.2 陣列微梁樣品
4.3 單晶矽微橋式梁彎曲強度
4.3.1 彎曲強度的線彈性分析
4.3.2 彎曲強度的Weibull分析
4.3.3 Weibull參量的最大似然估計值
4.3.4 彎曲強度的統計分析
4.3.5 彎曲強度的尺寸效應
4.4 單晶矽微橋式梁彎曲斷裂特性分析
4.4.1 脆性材料的理想化斷裂
4.4.2 GIiffith斷裂理論
4.4.3 Griffith理論修正
4.4.4 微梁試件的斷面
4.4.5 單晶矽微梁斷裂的應變設計
4.5 本章小結
第5章 基於QFD／TRIZ／FUZZY集成技術的微摩擦測試儀力感測器尺寸最佳化
5.1 引言
5.2 QFD／TRIZ／FUZZY集成創新設計數學模型
5.2.1 QFD質量功能配置方法
5.2.2 解決衝突問題的TRIZ理論
5.2.3 基於FuzzY設計最佳化技術的模糊層次分析法
5.3 基於OFD／TRIZ／FUZZY集成技術的微摩擦測試儀力感測器尺寸最佳化
5.3.1 微摩擦測試儀力感測器的質量屋
5.3.2 技術衝突矛盾的解決方案
5.3.3 基於FUZZY最佳化技術的設計評價
5.4 本章小結
第6章 MEMS殘餘應力分析
6.1 引言
6.2 薄膜殘餘應力
6.2.1 熱膨脹係數
6.2.2 熱失配應力
6.2.3 本徵應力
6.2.4 單層薄膜和多層薄膜殘餘應力
6.2.5 殘餘應力梯度
6.3 殘餘應力的測量方法
6.3.1 諧振頻率法
6.3.2 鼓泡法
6.3.3 拉曼光譜法
6.3.4 x射線衍射法
6.3.5 微懸臂梁法
6.4 殘餘應力的釋放和控制
6.4.1 殘餘應力的釋放
6.4.2 殘餘應力的控制
6.5 本章小結
第7章 靜電微泵的研究
7.1 引言
7.2 微泵簡介
7.3 靜電微泵結構的理論建模
7.3.1 振膜式靜電微泵的結構及其工作原理
7.3.2 泵膜的理論分析
7.3.3 閥單元分析
7.3.4 微泵流量及壓力
7.4 靜電微泵致動特性及其尺寸效應分析
7.4.1 尺寸效應的數學模型
7.4.2 靜電驅動及尺寸效應
7.4.3 靜電吸合及尺寸效應分析
7.5 靜電微泵的動態分析
7.5.1 微泵的有限元分析
7.5.2 微泵流體有限元分析
7.5.3 靜電微泵泵膜等效電路
第8章 微機械陀螺的動力學特性研究
8.1 引言
8.2 微機械陀螺的動力學方程的建立
8.2.1 振動陀螺的基本原理
8.2.2 微機械振動式陀螺的數學模型
8.2.3 微機械陀螺中彈性梁的分析
8.2.4 微機械陀螺中的空氣阻尼分析
8.3 微機械陀螺中靜電驅動及其作用
8.3.1 微機械陀螺的靜電驅動
8.3.2 靜電調節模態匹配
8.3.3 靜電負阻尼
8.3.4 靜電吸合
8.4 微機械陀螺的動力學特性分析
8.4.1 拉格朗日方程
8.4.2 利用拉格朗日方程建立微機械振動式陀螺的動力學方程
8.4.3 微機械陀螺的動力學特性分析
8.5 微機械陀螺中的主要誤差及噪聲分析
8.5.1 微機械振動式陀螺的誤差分析
8.5.2 微機械振動式陀螺的噪聲分析
8.5.3 殘餘應力對微機械陀螺動力學特性的影響
8.6 微機械振動式陀螺的有限元模擬
8.6.1 振子框架式微機械振動式陀螺儀的結構及工作原理
8.6.2 振動模態分析
8.6.3 各主要結構尺寸變化對陀螺模態頻率的影響
參考文獻
