微机械及其微细加工技术解读.ppt

第七章 先进制造技术 第七章 先进制造技术 第一节 快速成形制造技术 第二节 精密超精密加工技术 第三节 微机械及其微细加工技术 第三节 微机械及其微细加工技术 一、 简介 微机械在美国常被称作微型机电系统（Microelectromechanical System, MEMS）；在日本称作微机器（Micromachine）；而在欧洲则称作微系统（Microsystem）。按外形尺寸，微机械可划分为1?10mm的微小型机械,1?m?1mm的微机械，以及1nm?1?m的纳米机械。 第三节 微机械及其微细加工技术 微机械具有以下几个基本特点： 体积小，精度高，重量轻。 性能稳定，可靠性高。 能耗低，灵敏性和工作效率高。 多功能和智能化。 适于大批量生产，制造成本低廉。 第三节 微机械及其微细加工技术 产　品 主要应用领域 研制国家及单位 主要工艺方法 　硅压力传感器 航空航天，医疗器械 美国斯坦福大学，加州弗里蒙特新传感器制造公司，日本横河电机公司等 异向刻蚀工艺及加硼控制法 　微加速度传感器 航空航天，汽车工业 美国斯坦福大学， 加州弗里蒙特新传感器制造公司， 德国卡尔斯鲁核研究中心微结构技术研究所， 瑞士纳沙泰尔电子和微型技术公司等 制版术和 刻蚀工艺， LIGA技术 　微型温度传感器 航空航天， 汽车工业 美国斯坦福大学， 加州弗里蒙特新传感器制造公司等 制版术和 刻蚀工艺 螺旋状振动式压力传感器和加速度传感器 航空航天， 汽车工业 德国慕尼黑夫琅霍费固体工艺研究所等 制版术和 刻蚀工艺 　智能传感器 微机械人 德国菲林根施韦宁根微技术研究所 制版术和 刻蚀工艺 微型冷却器 航空航天和电子工业，用于集成电路中 美国斯坦福大学， 加州弗里蒙特新传感器制造公司等 制版术和 异向刻蚀工艺 微型干涉仪 类似于电子滤波器 美国IC传感器制造公司等 制版术和 刻蚀工艺 硅材油墨喷嘴 计算机设备 美国斯坦福大学 异向刻蚀工艺 分离同位素的微喷嘴 核工业 德国卡尔斯鲁核研究中心微结构技术研究所等 LIGA技术 微型泵 医疗器械， 电子线路 日本东北大学，荷兰特温特大学，德国慕尼黑夫琅霍费固体工艺研究所等 刻蚀工艺 和堆装技术 微型阀 医疗器械 德国慕尼黑夫琅霍费固体工艺研究所 制版术 和刻蚀工艺 微型开关（密度12400个/cm2) 航空航天和武器工业 美国明尼苏达州大学 制版术 和异向刻蚀工艺 微齿轮，微弹簧及微曲柄，叶片，棘轮 微执行机构，核武器安全装置 美国加利福尼亚大学伯克利分校， 圣迪亚国家实验室 分离层技术， 制版术 和刻蚀工艺 直径的微静电电机 计算机和通讯系统的控制 美国加利福尼亚大学伯克利分校， 麻省理工学院 分离层技术 一些典型的微机械产品 第三节 微机械及其微细加工技术 二、微细加工技术 微细加工（Microfabrication）起源于半导体制造工艺，原来指加工尺度约在微米级范围的加工方式。在微机械研究领域中，它是微米级，亚微米级乃至毫微米级微细加工的通称。 制造微机械常采用的微细加工又可以进一步分为微米级微细加工(Micro-fabrication)，亚微米级微细加工(Sub-micro-fabrication)和纳米级微细加工(Nano-fabrication)等。 广义上的微细加工技术，几乎涉及了各种现代特种加工、高能束等加工方式。 第三节 微机械及其微细加工技术 从基本加工类型看，微细加工可大致分四类: 分离加工——将材料的某一部分分离出去的加工方式； 接合加工——同种或不同材料的附和加工或相互结合加工； 变形加工——使材料形状发生改变的加工方式； 材料处理或改性。 第三节 微机械及其微细加工技术 加 工 类 型 加 工 机 理 加 工 方 法 分 离 加 工 化学分解（热激活式）（液体、气体、固体） 电子化学分解（电解激活式）（液体、固体） 蒸发（热式）（气体、固体） 扩散分离（热式）（固体、液体、气体） 熔化分离（热式）（固体、液体、气体） 溅射（力学式）（固体） 离子化表面原子的电场发射 光刻、化学刻蚀、活性离子刻蚀、化学抛光 电解抛光、电解加工（刻蚀） 电子束加工、激光加工、热射线加工 扩散去除加工（融化） 熔化去除加工 离子溅射加工、光子直接去除加工（X射线） 用电场分离（STM加工、AFM加工） 接 合 加 工 『结合 增长』 化学沉积及结合（固体、液体、气体） 电化学沉积及结合（固体、液体、气体） 热沉积及热结合（固体、液体、气体） 扩散结合（热式） 熔化结合（热式） 物理沉积及结合（力学式） 注入（力学式） 电子场