“中国制造2025”出版工程微传感系统与应用:中国制造2025出版工程

第1 章　微传感系统概述　/ 1

　1.1　微系统概述　/ 2

　　　1.1.1　微系统的概念　/ 2

　　　1.1.2　微系统的基本特点　/ 3

　1.2　微传感系统的概念　/ 5

　　　1.2.1　微传感器　/ 5

　　　1.2.2　集成微传感器　/ 6

　　　1.2.3　微传感器系统　/ 7

　　　1.2.4　微传感系统的主要特点　/ 8

　1.3　微传感系统的基本特性　/ 10

　　　1.3.1　微传感器的静态特性　/ 10

　　　1.3.2　微传感器的动态特性　/ 14

　　　1.3.3　微传感器的分类　/ 15

　1.4　微传感系统的常用材料　/ 17

　　　1.4.1　单晶硅与多晶硅　/ 17

　　　1.4.2　氧化硅和氮化硅　/ 19

　　　1.4.3　半导体敏感材料　/ 19

　　　1.4.4　陶瓷敏感材料　/ 20

　　　1.4.5　高分子敏感材料　/ 23

　　　1.4.6　机敏材料　/ 25

　　　1.4.7　纳米材料　/ 26

　1.5　微传感系统的产业现状与发展趋势　/ 27

　　　1.5.1　产业现状　/ 27

　　　1.5.2　发展趋势　/ 29

　参考文献　/ 32



第2 章　微系统制造技术　/ 33 　

　2.1　微制造概述　/ 34

　2.2　硅基MEMS 加工技术　/ 37

　　　2.2.1　体微机械加工技术　/ 38

　　　2.2.2　表面微机械加工技术　/ 41

　　　2.2.3　小结　/ 44

　2.3　聚合物MEMS 加工技术　/ 45

　　　2.3.1　SU-8　/ 46

　　　2.3.2　聚酰亚胺（PI） 　/ 49

　　　2.3.3　Parylene C　/ 51

　2.4　特种微加工技术　/ 55

　　　2.4.1　电火花微加工技术　/ 55

　　　2.4.2　激光束微加工技术　/ 57

　　　2.4.3　电化学微加工技术　/ 60

　2.5　封装与集成技术　/ 63

　　　2.5.1　引线键合技术　/ 65

　　　2.5.2　倒装芯片技术　/ 66

　　　2.5.3　多芯片封装技术　/ 67

　　　2.5.4　3D 封装技术　/ 68

　参考文献　/ 68



第3 章　硅基微传感技术与应用　/ 71 　

　3.1　硅基压阻式传感器　/ 72

　　　3.1.1　硅基压阻式传感器原理　/ 72

　　　3.1.2　典型的硅基压阻式传感器　/ 72

　3.2　硅基电容式传感器　/ 78

　　　3.2.1　电容式传感器原理　/ 78

　　　3.2.2　典型的硅基电容式传感器　/ 78

　3.3　硅基压电式传感器　/ 83

　　　3.3.1　压电式传感器原理　/ 83

　　　3.3.2　MEMS 压电触觉传感器　/ 83

　　　3.3.3　MEMS 电流传感器　/ 88

　　　3.3.4　MEMS 声学传感器　/ 91

　　　3.3.5　MEMS 力磁传感器　/ 92

　　　3.3.6　MEMS 病毒检测传感器　/ 94

　参考文献　/ 95



第4 章　非硅基柔性传感技术　/ 98 　

　4.1　柔性传感器的特点和常用材料　/ 99

　　　4.1.1　柔性传感器的特点　/ 99

　　　4.1.2　柔性基底材料　/ 101

　　　4.1.3　金属导电材料　/ 101

　　　4.1.4　碳基纳米材料　/ 104

　　　4.1.5　纳米功能材料　/ 106

　　　4.1.6　导电聚合物材料　/ 107

　4.2　非硅基柔性触觉传感器　/ 108

　　　4.2.1　柔性触觉传感原理　/ 109

　　　4.2.2　柔性触觉传感器发展趋势　/ 118

　4.3　生理信号传感技术　/ 119

　　　4.3.1　柔性温度传感　/ 119

　　　4.3.2　柔性心率传感　/ 121

　　　4.3.3　柔性血压传感　/ 125

　　　4.3.4　生物传感器　/ 126

　　　4.3.5　关键技术挑战　/ 128

　4.4　非硅基柔性传感技术应用举例　/ 130

　参考文献　/ 135



第5 章　自供能微传感系统　/ 138 　

　5.1　自供能微传感系统与能量收集技术　/ 139

　　　5.1.1　自供能微传感系统概述　/ 139

　　　5.1.2　能量收集技术　/ 139

　5.2　振动能量收集技术　/ 142

　　　5.2.1　压电式振动能量收集技术　/ 142

　　　5.2.2　电磁式振动能量收集技术　/ 153

　　　5.2.3　静电式振动能量收集技术　/ 163

　　　5.2.4　摩擦电式振动能量收集技术　/ 167

　5.3　风能收集技术 　/ 176

　　　5.3.1　旋转式风能收集技术　/ 177

　　　5.3.2　颤振式风能收集技术　/ 179

　　　5.3.3　涡激振动式风能收集技术　/ 181

　　　5.3.4　共振腔式风能收集技术　/ 184

　5.4　自供电微传感系统应用举例　/ 186

　参考文献　/ 192



第6 章　新兴微传感系统应用展望　/ 199 　

　6.1　新兴功能材料在微纳传感系统的应用展望　/ 200

　　　6.1.1　金属功能材料　/ 200

　　　6.1.2　非金属功能材料　/ 201

　　　6.1.3　有机高分子材料　/ 204

　　　6.1.4　量子点　/ 207

　6.2　新兴微传感系统在智慧工农业领域的应用　/ 207

　　　6.2.1　新兴微传感系统在智慧工业物联网领域的应用　/ 208

　　　6.2.2　新兴微传感系统在智慧农业领域的应用　/ 211

　6.3　新兴微传感系统在生物医疗领域的应用展望　/ 214

　　　6.3.1　可穿戴医疗设备　/ 214

　　　6.3.2　植入式医疗设备　/ 218

　参考文献　/ 221



索引　/ 223