Mikrosystemtechnik: Konzepte und Anwendungen ; mit 21 Tabellen
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Stuttgart [u.a.]
Teubner
2000
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| adam_text | MIKROSYSTEMTECHNIK
KONZEPTE UND ANWENDUNGEN
VON PROFESSOR DR. ULRICH MESCHEDER
FACHHOCHSCHULE FURTWANGEN
UNIVERSITY OF APPLIED SCIENCES
MIT 157 BILDERN UND 21 TABELLEN
B. G.TEUBNER STUTTGART * LEIPZIG 2000
INHALTSVERZEICHNIS
VORWORT 1
1 EINFUEHRUNG UND BEGRIFFSBESTIMMUNG 3
1.1 BEGRIFFSDEFINITION MIKROYSTEMTECHNIK 3
1.2 WIRTSCHAFTLICHE BEDEUTUNG 6
1.3 AUFGABEN ZUR LERNKONTROLLE 10
2 WERKSTOFFE UND TECHNOLOGISCHE GRUNDLAGEN 11
2.1 WERKSTOFFE FUER MIKROSYSTEME 11
2.2 KRISTALLOGRAPHISCHE GRUNDBEGRIFFE 12
2.3 WERKSTOFFDATEN VON SILIZIUM 17
2.4 UEBERSICHT UEBER HERSTELLUNGSVERFAHREN 19
2.4.1 AUS MIKROELEKTRONIK ABGELEITETE HERSTELLUNGSVERFAHREN 20
2.4.1.1 BESCHICHTUNGSVERFAHREN UND SCHICHTBEEINFLUSSUNG... 21
2.4.1.2 BELICHTUNGSVERFAHREN (LITHOGRAPHIE) 27
2.4.1.3 AETZVERFAHREN 31
2.4.2 SI-BULK-MIKROMECHANIK 34
2.4.2.1 ANISOTOPES AETZEN VON KRISTALLINEM SI 34
2.4.2.2 LAYOUTREGELN BEI SI-BULK-MIKROMECHANIK 36
2.4.2.3 AETZLOESUNGEN FUER ANISOTROPES AETZEN VON SI 39
2.4.2.4 AETZSTOPP-VERFAHREN 41
2.4.3 SI-OBERFLAECHENMIKROMECHANIK 45
2.4.3.1 OPFERSCHICHTTECHNIK 47
2.4.3.2 STRESSREDUKTION IN FUNKTIONSSCHICHT 49
VI INHALTSVERZEICHNIS
2.4.3.3 VERKLEBUNGSPROBLEMATIK BEI OBERFLAETHENSTRUK-
TUREN (STICTION) 50
2.4.3.4 ANWENDUNGSBEISPIELE DER OFM 51
2.4.4 LIGA-VERFAHREN 52
2.4.4.1 TIEFENLITHOGRAPHIE 53
2.4.4.2 ABFORMTECHNIK 54
2.4.4.3 KOSTENGUENSTIGE LIGA-VERFAHREN 58
2.5 AUFGABEN ZUR LERNKONTROLLE 62
3 MIKROMECHANISCHE SENSOREN 65
3.1 SI-DRUCKSENSOREN 65
3.1.1 MECHANISCHE EIGENSCHAFTEN 66
3.1.2 PIEZORESISTIVER EFFEKT 75
3.1.3 GESTALTUNGSBEISPIELE VON SI-DRUCKSENSOREN 87
3.1.4 VERBINDUNGSTECHNIK FUER DRUCKSENSOREN 94
3.1.5 BETRIEBSVERHALTEN PIEZORESISTIVER DRUCKSENSOREN 97
3.1.6 ALTERNATIVE REALISIERUNGSPRINZIPIEN VON SI-DRUCKSENSOREN ... 99
3.1.7 INDUSTRIELLE REALISIERUNGSBEISPIELE VON DRUCKSENSOREN 103
3.2 SI-BESCHLEUNIGUNGSSENSOREN 105
3.2.1 MECHANISCHE BESCHREIBUNG VON BESCHLEUNIGUNGSSENSOREN 105
3.2.2 WANDLERPRINZIPIEN FUER MIKROMECHANISCHE BESCHLEUNIGUNGS-
SENSOREN 110
3.2.3 REALISIERUNGSBEISPIELE VON BESCHLEUNIGUNGSSENSOREN 111
3.3 ABGELEITETE MIKROMECHANISCHE SENSOREN 117
3.3.1 VIBRATIONSSENSOREN 117
3.3.2 NEIGUNGSSENSOREN 118
3.3.3 DREHRATENSENSOREN 122
3.3.4 MIKROMECHANISCHE MIKROFONE 124
3.4 AUFGABEN ZUR LERNKONTROLLE 126
INHALTSVERZEICHNIS VII
4 AKTORIK IN DER MIKROSYSTEMTECHNIK 130
4.1 ANTRIEBSPRINZIPIEN 131
4.1.1 ELEKTROSTATISCHE ANTRIEBE 131
4.1.2 PIEZOELEKTRISCHE ANTRIEBE 134
4.1.3 MAGNETOSTRIKTIVE ANTRIEBE 141
4.1.4 ANTRIEBE MIT FORMGEDAECHTNIS-LEGIERUNGEN 144
4.1.5 THERMISCHE AKTOREN 149
4.1.6 ELEKTRO- UND MAGNETORHEOLOGISCHE AKTOREN 150
4.1.7 ELEKTROMAGNETISCHE AKTOREN 153
4.2 REALISIERUNGSBEISPIELE FUER MIKROAKTOREN 154
4.2.1 MIKROVENTILE UND MIKROPUMPEN 155
4.2.2 TINTENSTRAHLDRUCKKOEPFE 162
4.2.3 MIKROSPIEGEL 167
4.2.4 MIKROMECHANISCHE VERSTELLEINHEITEN 171
4.2.5 MIKROMOTOREN 174
4.3 FRAGEN ZUR LERNKONTROLLE 181
5 OPTIK IN DER MIKROSYSTEMTECHNIK 184
5.1 INTEGRIERTE OPTIK 184
5.1.1 GRUNDLEGENDE KONZEPTE DER INTEGRIERTEN OPTIK 185
5.1.1.1 PRINZIPIEN DER LICHTFUEHRUNG IN INTEGRIERTEN LICHT-
WELLENLEITERN 185
5.1.1.2 BAUFORMEN VON STREIFENWELLENLEITERN 194
5.1.1.3 WERKSTOFFE DER INTEGRIERTEN OPTIK 196
5.1.2 GRUNDELEMENTE DER INTEGRIERTEN OPTIK 198
5.1.2.1 GRADLINIGE STREIFENLICHTWELLENLEITER 198
5.1.2.2 GEBOGENE LICHTWELLENLEITER 199
5.1.2.3 VERZWEIGUNGSELEMENTE 201
5.1.2.4 RICHTKOPPLER 201
VIII INHALTSVERZEICHNIS
5.1.2.5 MODULATOREN * 208
5.1.2.6 GITTERSTRUKTUREN 217
5.1.3 ANWENDUNGSBEISPIELE FUER INTEGRIERT-OPTISCHE ELEMENTE 218
5.1.3.1 ANWENDUNGEN IN DER MESSTECHNIK 218
5.1.3.2 ANWENDUNGEN IN DER NACHRICHTENTECHNIK 222
5.2 DIFFRAKTIVE OPTIK 226
5.2.1 GRUNDLEGENDE KONZEPTE DER DIFFRAKTIVEN OPTIK 227
5.2.2 HERSTELLUNGSVERFAHREN FUER DIFFRAKTIV OPTISCHE BAUELEMENTE 229
5.2.3 DIFFRAKTIV-OPTISCHE BAUELEMENTE 231
5.3 AUFGABEN ZUR LERNKONTROLLE 234
6 SYSTEMTECHNIKEN 238
6.1 INTEGRATIONSTECHNIKEN AUF CHIPEBENE 240
6.1.1 HYBRIDINTEGRATION 240
6.1.2 MONOLITHISCHE INTEGRATION 241
6.2 VERBINDUNGSTECHNIK AUF WAFER- UND CHIPEBENE 243
6.2.1 ANODISCHE VERBINDUNG 245
6.2.2 GLASLOTVERBINDUNG 246
6.2.3 EUTEKTISCHE VERBINDUNG 248
6.2.4 SI-SI-DIREKTVERBINDUNG 249
6.2.5 KLEBEN 250
6.2.6 POLYMERE VERBINDUNGSSCHICHTEN 252
6.3 GEHAEUSETECHNIK 253
6.3.1 ELEKTRISCHE KONTAKTIERUNG 254
6.3.2 GEHAEUSETYPEN 257
6.3.3 CHIPABDECKUNG 260
6.4 KOMMUNIKATIONSSTRUKTUREN INNERHALB UND ZWISCHEN MIKROSYSTEMEN . 261
6.4.1 SCHNITTSTELLENSTANDARDS 262
6.4.2 BUS-ARCHITEKTUR 267
INHALTSVERZEICHNIS
IX
6.5 MIKROSYSTEMENTWURF * 270
6.5.1 ENTWURFSSTRATEGIEN 270
6.5.2 MODELLIERUNG VON MIKROSYSTEMEN 272
6.5.3 SIMULATION VON MIKROSYSTEMEN 279
6.5.4 SPEZIELLE SIMULATOREN FUER MIKROSYSTEME 283
6.6 AUFGABEN ZUR LERNKONTROLLE 285
ANHANG 288
A VERZEICHNIS DER VERWENDETEN FORMELZEICHEN 288
B BEISPIEL EINER FEM-ANALYSE EINES MIKROMECHANISCHEN SENSORS 294
C TABELLENVERZEICHNIS 301
D ABBILDUNGSVERZEICHNIS 302
LITERATURVERZEICHNIS 308
SACHINDEX 318
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