Handbook of Micromachining and Microfabrication pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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作者:Rai-Choudhury, P. (EDT)

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价格:1570.00元

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isbn号码:9780852969113

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• Micromachining
• Microfabrication
• MEMS
• Microfluidics
• Materials Science
• Engineering
• Nanotechnology
• Manufacturing
• Precision Engineering
• Surface Technology

纳米尺度的精密制造：微纳加工技术与应用前沿 内容简介 本书聚焦于当前精密制造领域最具活力和颠覆性的技术——微纳加工，旨在为科研人员、工程师和高技术产业从业者提供一套全面、深入且紧跟前沿的知识体系。本书摒弃了传统微纳加工教材中侧重于单一工艺的局限性，转而采用系统工程的视角，深入剖析了从基础理论到尖端应用的完整链条。 本书的结构设计兼顾了理论的严谨性与实践的可操作性。全书内容划分为四个核心部分，层层递进，确保读者能够构建起对整个微纳制造领域的宏观理解，并掌握具体的操作细节。 第一部分：微纳制造的物理基础与材料科学 本部分为后续所有工艺奠定了坚实的理论基础。我们首先回顾了在微米和纳米尺度下物质的独特行为，包括表面效应、量子尺寸效应以及热、电、力学在微观尺度下的异常表现。随后，深入探讨了构成微纳器件的关键功能材料。 半导体材料的本征特性： 详细分析了硅、III-V族及新型二维材料（如石墨烯、过渡金属硫化物）的晶体结构、电子能带理论及其在集成电路和光电子学中的应用潜力。特别关注了材料在薄膜沉积和刻蚀过程中的反应动力学。 功能性薄膜技术： 全面覆盖了化学气相沉积（CVD）、物理气相沉积（PVD，包括磁控溅射和电子束蒸发）的机理、工艺窗口控制及其薄膜的结构-性能关系。对于原子层沉积（ALD）的自限制性生长机制及其在实现亚纳米级厚度控制上的优势进行了详尽的阐述。 先进光刻胶与光刻化学： 深入解析了高分辨率光刻所需的化学放大机制、阻剂材料的分子设计，以及对掩模版（Mask）制造中关键误差源（如线宽不均匀性、相位误差）的控制策略。 第二部分：核心加工工艺与精密控制 本部分是本书的重点，系统介绍了实现微纳结构定义的关键“减材”与“增材”技术。 干法刻蚀技术的高级应用： 侧重于反应离子刻蚀（RIE）、深反应离子刻蚀（DRIE，尤其是Bosch工艺的优化）的等效离子密度、电荷中性理论以及对侧壁粗糙度的影响。深入探讨了先进的工艺调控手段，如脉冲调制、侧壁保护技术，以实现高深宽比结构的精确各向异性控制。 湿法化学的精细控制： 尽管干法占据主导，湿法刻蚀在特定材料和特定结构（如各向同性刻蚀、表面清洗）中仍不可替代。本章分析了湿法刻蚀液的化学动力学、各向异性机理以及表面张力在微腔体结构中的影响。 微纳图案转移技术： 除了传统的深度紫外光刻外，本书详述了下一代光刻技术，包括极紫外光刻（EUV）的复杂光学系统、光阻材料要求及散粒噪声（Line Edge Roughness, LER）的抑制方法。同时，对电子束光刻、离子束刻蚀和纳米压印等非光学邻近技术的工作原理、分辨率限制及成本效益进行了对比分析。 增材制造的微纳尺度延伸： 介绍了基于光聚合的立体光刻技术（SLA）在微米尺度上的应用，特别关注了双光子聚合（TPP）如何实现亚衍射极限的三维纳米结构制造，及其在微流控芯片和生物支架构建中的潜力。 第三部分：集成、封装与系统级制造 微纳器件的性能不仅依赖于单一部件的制造精度，更依赖于多层结构的精确堆叠和可靠的封装。 三维异构集成技术： 探讨了如何实现不同功能模块（如CMOS逻辑层、存储层、MEMS层）的垂直互联。重点分析了晶圆键合技术（包括直接键合、临时键合和再分布层技术）中的表面活化、对准精度与键合强度控制。 高密度互连与TSV（硅通孔）： 详细描述了TSV的制造流程，包括深孔刻蚀、绝缘层沉积、倒硅和孔填充技术（如电镀铜）。深入分析了TSV带来的寄生电容、串扰及对热管理的影响。 先进封装技术： 涵盖了倒装芯片（Flip-Chip）技术中的凸点（Bump）材料选择、沉积和回流工艺，以及对系统级可靠性（如热循环寿命、机械应力）的评估方法。 第四部分：微纳加工前沿应用与未来展望 本部分将理论与技术转化为实际的产品和创新，展示了微纳制造在关键技术领域的最新突破。 微机电系统（MEMS）的设计与制造： 涵盖了从惯性传感器、压力传感器到微振镜等典型MEMS器件的结构设计、驱动原理及关键制造挑战。特别关注了如何通过晶圆级真空封装（WLP）来提高器件的长期稳定性和性能。 微流控与生物芯片制造： 阐述了如何利用光刻、软光刻（PDMS键合）和精密注塑技术制造具有精确通道几何形状的微流控芯片。讨论了表面功能化（如疏水/亲水改性）对流体行为和生物分子捕获效率的调控。 光子学与等离子体器件： 介绍了光子晶体、超表面（Metasurface）等无源和有源光电子器件的制造技术。分析了制造缺陷（如表面粗糙度、孔隙率）对器件光学传输性能的影响。 新兴制造范式： 对面向未来计算和传感技术的新兴制造方法进行了展望，包括自组装技术、无模板制造方法以及在柔性电子学中的应用前景。 全书贯穿对工艺窗口、参数优化、良率控制和成本分析的讨论，强调了从设计到制造的可行性验证（Design for Manufacturing, DFM）理念。通过丰富的案例研究和深入的机理解析，本书力求成为读者在微纳制造领域从入门到精通的权威参考指南。

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我是一个研究**纳米压印技术（NIL）**的学者，长期以来，寻找一本能系统梳理从模具制造到最终转移的**缺陷控制策略**的权威参考书一直是我的目标。这本书在相关章节的处理上，简直是一次令人振奋的体验。它以近乎文献综述的严谨性，梳理了不同硬质掩模材料在电子束光刻中的**对比度与侧壁粗糙度**之间的权衡取舍。最让我感到惊喜的是，书中对**压印模具的疲劳和寿命预测**进行了量化分析，这在很多专注于工艺操作的书籍中是缺失的。作者不仅展示了成功的压印结果，更花费大量篇幅讨论了**接触压力分布不均**如何导致“气泡缺陷”的形成与抑制，甚至给出了通过优化压印机构设计来平滑力的具体思路。这本书的价值在于，它将那些在实际操作中难以言传的经验教训，通过扎实的物理模型和工程分析清晰地呈现了出来，使得原本充满“黑箱”操作的环节，变得透明而可控。

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这本书的封面设计散发着一种严谨的学术气息，那种深蓝色的背景配上银白色的字体，立刻让人联想到精密仪器和前沿科技。我拿到它的时候，首先被它厚重的分量所吸引，这通常意味着内容量非常扎实，不是那种浮于表面的介绍性读物。我本来对手头的项目在微纳尺度加工方面遇到了一些瓶颈，特别是关于**先进的表面处理技术**，我期待能从这本书里找到一些突破性的思路。书本的排版也相当清晰，图表和公式的密度适中，虽然专业术语不少，但标注得很规范，不像有些教科书那样让人望而生畏。初翻目录，发现它涵盖了从基础的材料科学特性到复杂的加工工艺流程，这表明作者试图构建一个非常完整的知识体系。我特别留意了关于**光刻胶材料特性**那一部分，希望它能深入到不同波长曝光下，聚合物的溶解速率和分辨率之间的微妙关系，因为这直接决定了我们实验中图案转移的精度。这本书给我的第一印象是，它像是邀请你进入一个高度专业化、需要耐心钻研的知识殿堂，而非快餐式的知识速递。

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这本大部头给我的感觉是，它试图建立一套跨越多个工程学科的通用语言。我主要从事**生物芯片（BioMEMS）**的开发，我们常常需要将微流控通道与生物相容性材料结合。我发现这本书对**软刻蚀技术**，特别是基于PDMS的微通道复制和键合工艺的讨论显得尤为深入。它详细分析了表面能处理，比如**氧等离子体活化**的动力学过程，以及这如何影响后续的分子间粘附强度。更让我感到意外的是，书中竟然有一章专门探讨了**微纳加工过程中的污染控制与洁净室标准**，这通常被认为是流程管理而非技术细节的内容，但作者将其提升到了影响最终产品性能的关键层面。这本书的优势在于，它不局限于单一的材料体系，而是提供了**普适性的加工原理**，允许读者根据自己的具体需求进行灵活移植和应用。读完相关章节，我感觉自己对如何优化键合温度和压力曲线有了更深刻的理解，这能有效减少微流控通道内的泄漏风险。

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坦白说，我最初对这本书的期望值是“能解决我最近遇到的一个棘手问题”，但翻阅下来，我发现它提供的远不止于此，它提供的是一种**整体的、结构化的思维框架**。这本书的叙事风格非常内敛且专业，它很少使用夸张的形容词，而是用严谨的数据和实验结果支撑每一个论断。我特别关注了其中关于**MEMS器件的驱动与传感机制**的论述。作者没有停留在经典的静电驱动模型，而是深入探讨了电磁耦合和热机耦合效应在**高频谐振器**中的应用和限制。这对于我们设计需要极高Q值和稳定性的微振镜模块至关重要。让我印象深刻的是，书中对**反应离子刻蚀（RIE）的等向性控制**的讨论达到了近乎偏执的程度，详细列举了等离子体密度、射频功率和反应气体配比对侧壁刻蚀速率的非线性影响。这种对细节的执着，正是高水平工程技术所必需的。这本书无疑是为那些不满足于“能用”而追求“完美”的研发人员准备的。

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拿到这本书，我的第一感觉是它仿佛是一个沉睡多年的技术宝库，需要细细挖掘才能领略其真正的价值。我不是科班出身，但作为一名对**半导体器件封装**感兴趣的工程师，我一直在寻找一本能将理论物理与实际操作无缝衔接的参考书。这本书的章节安排非常巧妙，它没有一开始就抛出复杂的公式，而是先用非常直观的案例来引入**薄膜沉积**的原理，这对我理解原子层沉积（ALD）的工作机制大有裨益。特别是关于**应力控制**的那一章，作者用非常细腻的笔触分析了不同衬底材料的热膨胀系数差异如何影响薄膜的长期可靠性，这一点在实际生产中至关重要，往往是导致器件失效的隐形杀手。我惊喜地发现，书里不仅有理论推导，还配有大量的**SEM/TEM**截面图，这些高分辨率的图像直观地展示了工艺参数变化对微结构形貌的影响，这比纯粹的文字描述要有效得多。总的来说，它不仅仅是一本工具书，更像是一位资深导师在耳边为你答疑解惑，循循善诱。

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