MEMS可靠性
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作者： （日）田畑修，（日）土屋智由著，宋竞等译
出 版 社： 东南大学出版社
出版时间： 2009-3-1字数：版次： 1页数： 246印刷时间：开本： 16开印次： 1纸张：I S B N ： 9787564115753包装： 平装内容简介
本书是国际上MEMS可靠性领域第一本专著，共分为两部分。第一部分论述MEMS材料的可靠性内容及主要表征方法，包括MEMS材料的可靠性，微纳压痕仪，鼓胀测试，弯曲测试，单轴张应力测试，片上测试；第二部分论述MEMS器件的可靠性，包括压力传感器可靠性，惯性传感器可靠性，RFMEMS可靠性和光MEMS可靠性。内容新颖，数据充实，适合于微机电系统、微电子、光电子、传感器、通讯技术领域的高年级大学生、研究生和工程技术人员参考。
目录
概述：MEMS可靠性导论
1 MEMS材料力学性能评价及评价标准
1.1简介
1.2薄膜材料的力学性能与MEMS
1.2.1 弹性性能
1.2.2 内应力
1.2.3 强度
1.2.4 疲劳
1.3力学性能评价的关键问题
1.3.1 样品
1.3.2 测试方法
1.3.3标准
1.4薄膜拉伸测试方法的综合比对
1.4.1 拉伸测试方法
1.4.2样品设计
1.4.3材料
1.4.4样品制备
1.4.5 结果
1.4.5.1 单晶硅与多晶硅
1.4.5.2镍
1.4.5.3钛
1.4.6讨论
1.5 MEMS材料的国际标准
1.5.1MEMS标准化机构
1.5.1.1 IEC
1.5.1.2ASTM International
1.5.1.3 SEMl
1.5.1.4 日本微机械中心-
1.5.2 薄膜单轴应力测试的国际标准
1.6结论
参考文献
2匀质材料和涂层一衬底复合材料的弹塑性压入接触力学
2.1简介
2.2微纳压痕仪
2.3压人载荷与压入深度的关系
2.4圆锥／棱锥形压痕的弹塑性接触变形理论
2.4.1 弹性接触
2.4.2塑性接触
2.4.3弹塑性接触
2.4.4 压入接触面积Ac与Oliver-Pharr／Fiel&Swain近似
2.4.5压入接触的能量原理
2.5涂层-衬底复合材料的接触力学
2.5.1 弹性压入接触力学
2.5.2 弹塑性压入接触力学
2.6结论
2.7备注
参考文献
3MEMS薄膜材料的鼓胀测试
3.1 简介
3.2理论
3.2.1 单层膜片的基本定义
3.2.2平面应变条件下的多层膜片
3.2.3 化简为无量纲形式
3.2.4 薄膜
3.2.5基本步骤
3.3载荷一挠度模型
3.3.1 简介
3.3.1.1直接解
3.3.1.2变分分析法
3.3.1.3有限元分析
3.3.2方形膜片
3.3.2.1 近似载荷一挠度公式
3.3.2.2 方形薄膜
3.3.3矩形膜片
……
4MEMS材料的轴向拉伸测试
5MEMS的在片测试
6电容式压力传感器的可靠性
7惯性传感器的可靠性
8高精度、高可靠MEMS加速度传感器
9MEMS可变光衰减器的可靠性
10扫描MEMS谐振微镜的可靠性
参考文献
书摘插图
1MEMS材料力学性能评价及评价标准
1.1 简介
MEMS器件的机械结构由微、纳米材料制备而成，其中薄膜材料的使用最为频繁。评价这些材料的力学性能对MEMS器件实用化有着显著的意义。薄膜材料电学性能的评价工作已能满足半导体器件研究的需要。但是薄膜材料力学性能的评价工作还十分有限，只在内应力方面研究较多。以往需要用到薄膜力学性能时一般都采用对应的体材料的参数，这样一般也能满足要求。然而随着技术的发展，薄膜材料在越来越多的机械结构中得到应用，其力学和机电性能对MEMS器件的工作特性都会产生显著影响。因此很有必要像测量半导体器件电学特性那样精确测量薄膜的力学性能。
薄膜力学性能的测量应当在微、纳米器件的尺度下进行。它和体材料的性能有着显著差异，主要有以下原因：
*尺寸效应：随着器件结构尺寸的减小，表面积与体积比不断增大。因此在MEMS器件中，表面效应会更加明显。例如，脆性材料硅的断裂源于制备过程中产生的表面缺陷，因此表面粗糙度是影响其断裂强度的主要因素。当硅尺寸减小到微米尺度时，粗糙度的影响会更加突出。
*薄膜材料：薄膜材料的组分、相和微结构与体材料有很大差别，它的制备工艺如淀积、热处理、注入和氧化也和体材料不同。例如，体“氮化硅”是多晶材料，常常通过掺杂来改善性能，而氮化硅薄膜是由化学气相淀N（CVD）形成的非晶材料，很少进行掺杂。
*工艺：机械加工是体结构最常用的加工方法，但相对微尺度而言，它的加工速度太快，所以很少用于微结构加工。微加工实际上广泛采用的是光刻和刻蚀工艺。另外体材料与薄膜材料的表面修整工艺也完全不同。
……
