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目录1

第1章　微机电系统（MEMS）和射频MEMS1

1.1 引言1

1.2　MEMS2

1.3　MEMS的微制造4

1.3.1　硅的本体微机械4

1.3.2　硅的表面微机械6

1.3.3　MEMS模片焊接7

1.3.4　LIGA工艺8

1.3.5　聚合物MEMS部件的微机械10

1.3.6　三维结构的微制造11

1.4　机电换能器12

1.4.1　压电换能器14

1.4.2　电致伸缩换能器16

1.4.3　磁致伸缩换能器17

1.4.4　静电执行器18

1.4.5　电磁换能器21

1.4.6　电动换能器22

1.4.7　电热执行器24

1.4.8　各种电子机械致动方案比较25

1.5　MEMS中的微型传感27

1.5.1　压阻传感27

1.5.2　容性传感27

1.5.3　压电传感28

1.5.5　声表面波传感器29

1.5.4　谐振传感29

1.6　MEMS中的材料31

1.6.1　MEMS用的金属及金属氧化物32

1.6.2　MEMS用的聚合物32

1.6.3　MEMS用的其他材料32

1.7　本书的涉及范围33

参考文献34

第2章　MEMS材料和制造工艺40

2.1　金属40

2.1.1　蒸发40

2.1.2　溅射41

2.2.1 电性能和化学性能42

2.2　半导体42

2.2.2　生长和淀积44

2.3　MEMS薄膜以及淀积方法46

2.3.1　热氧化形成的氧化物膜47

2.3.2　二氧化硅和氮化硅的淀积47

2.3.3　多晶硅薄膜淀积49

2.3.4　铁电薄膜49

2.4　MEMS系统中的聚合物材料50

2.4.1　聚合物的分类51

2.4.2　紫外线辐射固化56

2.4.3　MEMS中的SU-8聚合物60

2.5　硅基MEMS的体微机械加工63

2.5.1　各向同性和方向相关的湿法刻蚀63

2.5.4　硅熔融键合66

2.5.2　干法刻蚀66

2.5.3　掩埋氧化物工艺66

2.5.5　阳极键合68

2.6　硅表面微机械加工68

2.6.1　牺牲层工艺68

2.6.2　牺牲层工艺中的材料系统69

2.6.3　离子刻蚀的表面微机械加工工艺70

2.6.4　与集成电路技术结合和各向异性湿法刻蚀70

2.7　聚合物MEMS的微立体平版印刷术70

2.7.1　扫描微立体平版印刷技术71

2.7.2　双光子微立体平版印刷术71

2.7.4　投影方法73

2.7.3　聚合物MEMS的表面微机械加工73

2.7.5　聚合物与硅、金属、陶瓷综合架构的MEMS76

2.7.6　微立体平版印刷术与薄膜平版印刷术的整合78

2.8　结论78

参考文献78

第3章　RF开关与微型继电器83

3.1　引言83

3.2　开关的参数84

3.3　开关基础知识87

3.3.1　机械开关87

3.3.2　电子开关88

3.4　开关在RF和微波中的应用88

3.4.1　机械RF开关89

3.4.2　PIN二极管RF开关90

3.4.3　金属氧化物半导体场效应晶体管和单片微波集成电路93

3.4.4　RFMEMNS开关94

3.4.5　RF开关的集成和偏压馈电96

3.5　MEMS部件的致动机构96

3.5.1　静电开关96

3.5.2　低压致动开关的探讨106

3.5.3　水银接触开关110

3.5.4　磁开关111

3.5.5 电磁开关111

3.5.6　温控开关113

3.6　双稳微继电器和微致动器114

3.6.1　微继电器中的磁吸合114

3.6.2　继电器的接触力与材料117

3.7　开关工作的动态过程118

3.7.1 开关时间和动态响应119

3.7.2　门槛电压121

3.8　MEMS开关的设计、建模与评估122

3.8.1 电子机械有限元分析123

3.8.2　RF设计123

3.9　MEMS开关的设计要点131

3.10　结论132

参考文献134

第4章　MEMS电感和电容141

4.1　引言141

4.2　MEMS／微机械无源器件：优点和缺点141

4.3.1 自感和互感142

4.3　MEMS电感142

4.3.2　微机械电感145

4.3.3 电感布局的影响149

4.3.4　减少平面杂散电容的措施152

4.3.5　改进品质因子的方法154

4.3.6　折合式电感器161

4.3.7　平面电感的建模和设计中存在的问题162

4.3.8　可变电感器164

4.3.9聚合物基础电感器164

4.4　MEMS电容165

4.4.1　MEMS间隙调整电容器166

4.4.2　MEMS面积调整电容器171

4.4.3　介质可调电容器173

4.5　结论174

参考文献178

第5章　微机械RF滤波器185

5.1 引言185

5.2　机械滤波器的建模187

5.2.1　谐振器的建模187

5.2.2　机械滤波器的一般原理197

5.3　微机械滤波器198

5.3.1 静电梳状致动装置198

5.3.2　梳状致动型微机械滤波器200

5.3.3　静电耦合梁结构微机械滤波器203

5.4　声表面波滤波器206

5.4.1 声表面波滤波器的工作原理207

5.4.2　压电材料衬底上的波传播208

5.4.3　交指换能器的设计209

5.4.4　单相位单向换能器210

5.4.5　声表面波器件：功能、限制和应用211

5.5　体声波滤波器212

5.6　毫米波微机械滤波器213

5.7　结束语216

参考文献216

第6章　微机械移相器219

6.1 引言219

6.2　各类移相器和使用限制219

6.2.1　铁氧体移相器220

6.2.2　半导体移相器220

6.2.4　各类移相器的使用限制221

6.2.3　铁电体薄膜移相器221

6.3　MEMS移相器222

6.3.1　开关延迟线移相器222

6.3.2　分布式MEMS移相器223

6.3.3　聚合物基础移相器227

6.4　铁电体移相器229

6.4.1 分布式平行板电容器229

6.4.2　双向交指移相器231

6.4.3　交指电容移相器234

6.5　应用234

6.6 结论235

参考文献235

7.2　微机械传输线239

第7章　微机械传输线及部件239

7.1 引言239

7.2.1　传输线的损耗241

7.2.2　共面传输线242

7.2.3　微屏蔽和薄膜支撑传输线244

7.2.4　微屏蔽电路部件249

7.2.5　微机械波导部件251

7.2.6　微机械定向耦合器253

7.2.7　微机械混频器253

7.2.8　无源器件：谐振器和滤波器256

7.2.9　微机械天线256

7.3　设计、制造和测量257

7.3.2　制造258

7.3.1 设计258

7.3.3　鉴定259

7.4　结论259

参考文献260

第8章　微机械天线265

8.1 引言265

8.2　微带天线综述265

8.2.1　微带天线的基本特性266

8.2.2　微带天线的设计参数268

8.3　改进天线特性的微机械技术271

8.4　小天线的微机械制造工艺275

8.5　可重新组合的微机械天线278

参考文献280

8.6　结束语280

第9章 RF MEMS的集成与封装283

9.1　引言283

9.2　MEMS封装的作用283

9.2.1　机械支撑284

9.2.2　电气界面284

9.2.3　环境隔离措施284

9.2.4　热考虑285

9.3　MEMS封装的类型285

9.3.1　金属封装285

9.3.2　陶瓷封装285

9.3.4　多层膜封装286

9.3.3　塑料封装286

9.3.5　埋封式覆盖287

9.3.6　圆片级封装287

9.3.7　微屏蔽和自封装288

9.4　倒装式组装289

9.5　多芯片组件的封装291

9.6　RF MEMS封装：可靠性问题294

9.6.1　封装材料294

9.6.2　MEMS部件与微电子器件集成295

9.6.3　布线与互连296

9.6.4　可靠性和关键故障机理296

9.7　散热问题297

9.8　结论297

参考文献298