① 微型機械的製作工藝有哪些
在當前的機械製造技術中,微機械製造工藝屬於精度極高的生產體系,其生產精度能夠達到微米級別。
該技術最早就是從硅基電路生產技術所中所脫離出來的,該技術的應用對於某些行業的製造發展來說,起到了至關重要的作用。
下文主要針對微機械製造工藝以及應用進行了全面詳細的探討。
一、微機械製造工藝及應用
1.微機械蝕刻技術
微機械生產技術在集成電路生產的使用過程中,相應的加工工藝實際上只需要對於深度在10微米左右的矽片表面加以考慮,但是在對於微機械結構元件進行加工的過程中,必須要完全穿越整個矽片的厚度進行三維式的加工。
同時,依據所使用的蝕刻劑不同,所使用的蝕刻方式也分為濕法蝕刻、干法蝕刻。
在干法蝕刻的過程中,主要是採取各向同性的蝕刻方式,在有需要的情況下,也可以各向異性蝕刻;而濕法蝕刻,實際上就是在蝕刻劑為液體的情況下稱之為濕法蝕刻。
在執行各向異性蝕刻工作的過程中,由於單晶硅的原子結構的復雜原因,導致晶面所呈現出的腐蝕速率有著較大的差異性,而在對於晶面的硅襯底採取各項異性腐蝕措施時,會直接沿著晶面停蝕,而面與面之間將會形成一個54.75°的夾角。
而在對於這類型的蝕刻速度以及結晶面所存在的關系加以利用之後,能夠促使硅襯底得以加工出多種不同形式的結構。
2.硅表面微機械製造工藝
硅表面微機械製造工藝是微機械器件完全製作在晶片表面而不穿透晶片表面的一種加工技術。
一般來講,微機械結構常用薄膜材料層來製作,常用的薄膜層材料有:多晶硅、氮化硅、氧化硅、磷硅酸鹽玻璃(PSG)、硼硅酸玻璃(BPSG)和金屬。
為了製造復雜的微結構,這種薄膜層採用PVD或CVD方法在矽片上沉積,並利用光刻工藝和化學或物理腐蝕工藝來進行結構製造。
在這里,犧牲層起了非常重要的作用。
犧牲層的作用就是在連續加工形成結構層的過程中使結構層與襯底隔開。
犧牲層厚度一般為1一2μm,但也可以更厚些。
沉積後,犧牲層被腐蝕成所需形狀。
利用表面微機械製造工藝,可以製造懸式結構,如微型懸臂梁、懸臂、微型橋和微型腔等。
3.LIGA工藝
LIGA工藝本身是屬於一種通過X光射線進行三維微結構加工的微機械技術,在這一技術之中,實際上包含了X光深度同步輻射光蝕刻、電鑄成型、注塑成型這三個主要的工藝步驟。
而LIGA技術本身實際上就是對於平面IC工藝中所涉及到光刻技術加以借鑒,但是相較而言,LIGA技術對於材料加工過程中所呈現出的深寬要遠遠大於標准IC生產技術中的薄膜亞微米光刻技術參數。
同時,所能夠加工的厚度,也要高於平面工藝典型值2μm的標准;此外,LIGA工藝還可以有效的針對非硅材料執行三維微細加工工作,並且其中所能夠使用的材料也更加的廣泛。
LIGA技術在微機械加工體系中的應用,有效的推動了MEMS技術本身得以在生產行業中迅速的推廣和發展。
4.准LIGA技術
LIGA技術在實際使用的過程中,所呈現出的成本需求較高,並且其中的工藝技術也極為復雜。
為了能夠最大限度的避免使用同步輻射光所產生的昂貴成本,可以使用近似的紫外線作為代替性的光源。
而這也就是一種類似於LIGA技術的微機械工藝,被稱作是LIGA技術,同樣能夠呈現出深寬比較大大三維微結構加工。
具體加工工藝應用如下:
l)在硅襯底位置上,通過濺射的方式,使得其表面能夠形成一層厚度大約在230nm的鎢化欽薄膜。
而使用該材料的主要原因是由於,鎢化欽所呈現出的附著性極為優秀,並且還能夠當做是光刻過程中起到隔離效果的阻擋層。
而在經過了相應的清洗處理之後,還可以再次鍍上一層厚度大約在200nm左右的金,這一層材料主要作為預鍍層使用。
2)接著,多次利用旋塗方法,得到約30μm的正性抗蝕層。
3)掩模與抗蝕層密切接觸曝光,可得到陡峭的輪廓。
4)光源一般用高壓汞燈。
曝光後在鹼性顯影液中顯影,水洗並小合烘乾,可得到深寬比大於7的微結構。
5)對光刻後的微結構進行電鍍,可得到三維金屬微結構,可用濕式蝕刻法或反應性離子蝕刻除去預鍍層的金和鎢化欽。
5.傳統製造工藝
l)超精密機械製造工藝
超精密機械製造是用硬度高於工件的工具,對工件材料進行切削加工。
目前所用的工具有車刀、鑽頭、銑刀等,如採用鑽石刀具微切削技術可加工直徑Φ25μm的軸,表面粗糙度值很低;採用微鑽頭可以加工直徑為Φ2.5μm的孔;採用微細磨料加工可提高加工精度和工件表面的質量,加工單位可達0.01μm,表面粗糙度Rao0.005μm。
採用金屬絲放電磨削加工可加工出外徑Φ0.1mm的注射針頭和口徑Φ0.6mm的微細噴嘴。
2)特種加工工藝
(l)激光束加工。
激光發生器將高能量密度的激光進一步聚焦後照射到工件表面。
光能被吸收瞬時轉化為熱能。
根據能量密度的高低,可以實現打小孔、微孔、精密切削、加工精微防偽標記、激光微調、動平衡、打字、焊接和表面熱處理。
(2)用隧道顯微鏡進行微細加工。
該加工方法是將掃描隧道顯微鏡技術用於分子級加工,其原理是基於量子力學中的隧道效應。
採用尖端極細(直徑為納米級)的金屬探針作為電極,在真空中用壓電陶瓷等微位移機構控制針尖和工件表面保持1~10μm的距離,並在探針和工件間加上較低的電壓,則在針尖和工件微觀表面間,本來是絕緣的勢壘,由於量子力學中粒子的波動和電場的畸變,就會產生近場穿透的「隧道」電流,同時使探針相對於工件樣品表面作微位移掃描,就可以觀察物質表面單個原子或分子的排列狀態和電子在表面的行為,獲得單個原子在表面排列的信息。
(3)微細電火花加工。
微細電火花加工是在絕緣的工作液中通過工具電極和工件間脈沖火花放電產生的瞬時、局部高溫來溶化和汽化蝕除金屬,加工過程中工具與工件間沒有宏觀的切削力,只要控制精微的單個脈沖放電能量,配合精密微量進給就可以實現極微細的金屬材料的去除加工,可加工微細的軸、孔、窄縫、平面、空間曲面等。
二、結語
綜上所述,在經過了數十年的發展之後,微機械技術已經從以往單一的三維加工拓展,朝著系統集成的方向發展,從基礎性的探索,開始進行實用化的研究。
而在未來的微機械生產技術價值研究上所涉及到的重點環節,就在於微機構三維立體敬愛工、微機械集成、微機械封裝技術等。
總之,微機械技術的應用,對於我國高新技術產業的發展來說,起到了至關重要的推動作用。
參考文獻
[1]王斌,常秋英,齊燁.激光表面織構化對45~#鋼干摩擦特性的影響[J].潤滑與密封.2013(12)
[2]袁義坤,趙增輝,王育平,郭欽賢.微機械製造技術發展及其應用現狀[J].煤礦機械.2006(09)
[3]張帥,賈育秦.MEMS技術的研究現狀和新進展[J].現代製造工程.2005(09)
② 微機械加工和傳統加工的區別
照字面理解就好,微機械加工一般指集成電路晶元的加工處理工藝。因為微細,多用激光加工。
③ 機械加工裝置位移感測器的有哪些
光柵,激光的位移感測器建議去找找。機械式的很難做到納米級別似乎沒有,最多就是微位移感測器。納米是一種單位,你是要精確度能達到納米級別吧,電渦流,有也不會叫做納米感測器
④ 什麼是微機械加工
網路搜給你
機械加工是一種用加工機械對工件的外形尺寸或性能進行改內變的過程。按被加容工的工件處於的溫度狀態﹐分為冷加工和熱加工。一般在常溫下加工,並且不引起工件的化學或物相變化﹐稱冷加工。一般在高於或低於常溫狀態的加工﹐會引起工件的化學或物相變化﹐稱熱加工。冷加工按加工方式的差別可分為切削加工和壓力加工。熱加工常見有熱處理﹐煅造﹐鑄造和焊接。
就是不知道機械加工和微機械加工有什麼不同
⑤ 位置檢測裝置在數控機床控制中起什麼作用
數控機床的加工精度主要與機械精度,數控系統和伺服系統有關,這幾個環節的精度都必須達到要求。
解析度是機床能識別的最小單位,直接決定機床精度的好壞。主要由數控系統和伺服系統決定。
⑥ 微細加工與精密加工以及傳統的機械加工有何
1. 傳統的機械加工,一般指車銑鏜磨鑽刨等加工形式。
2. 精密加工回,一般指IT5以上精度要求的加工,用普通工藝、設答備很難達到要求。一般都需要採用精密機床、精心設計的工藝、專用刀具和測量儀器,在合適的環境中完成加工。
3. 細微加工,廣義地說,是指微小尺寸或者極小操作尺寸的加工。一般外形尺寸小於3毫米,以及少無切削加工工藝等都屬於細微加工。在航空航天、精密儀器、生物醫療等方面都有廣泛應用。
細微加工除了機械加工外,多採用電加工、化學加工、波加工、等離子、激光、粒子、光刻等工藝手段。
從狹義的角度來講,細微加工主要是指半導體集成電路製造技術。
4. 細微加工,不一定是精密加工。尤其在半導體集成電路製造技術領域,他們對精度的定義、要求與傳統機械加工的精度定義不一樣。
5. 數控機床不一定是精密機床。數控技術解決的是控制、檢測、反饋、運算以及部分的執行機構。機械加工的精度主要還是取決於機械構件的精度。
⑦ 機械加工類測量儀器的分類及用途具體用法
游標卡尺;主要用途是測量外徑 內徑 長度及深度
游標高度尺;主要用版途是測量高度和零件畫線權
游標深度尺;主要用途是測量深度和長度
外徑千分尺;主要用途是測量圓外徑
內徑千分尺;主要用途是測量內孔直徑
百分表及表座;主要用途是檢測平面度 垂直度 在車床上可以測量同軸度
游標萬能角度尺;用途是測量各零件的幾何角度
螺紋千分尺;用來測量螺紋的中徑
塞尺;用來檢測間隙 R規;是用來檢測內圓弧和外圓弧
⑧ 感測器微機械加工工藝主要包括哪些內容
(1)平面電子加工工藝,如光刻、擴散、沉積、氧化等。
(2)選擇性三維刻蝕工藝,內如各向異性腐蝕技容術、外延技術、犧牲層技術等。
(3)固相鍵合工藝,如Si-Si鍵合、實現硅一體化結構。
(4)機械切割工藝,如分離切斷技術(避免損傷)。
(5)整體封裝工藝,將感測器封裝於一個合適的腔體內,隔離外界干擾。
⑨ 數控機床中位置檢測裝置的作用是什麼,
檢測平衡交響的作用
在磨削加工過程中,砂輪的振動是產生工件已加工表面振紋、影響加工質量的重要因素。引起這種振動的原因有工件和刀具傳動系統的擾動以及砂輪不平衡引起的主軸振動兩個方面。前者一般可以通過磨床的減振設備有效地消除,而後者則主要通過對砂輪進行平衡校正來解決。砂輪的平衡技術按自動化程度可分為人工平衡、半自動平衡和自動平衡3類。目前人們在研究半自動平衡的同時正致力於自動平衡的研究。日本開發的一種Balanceeye/norilake半自動平衡裝置,通過振動測試分析,指出平衡塊的安放位置,停機後人工穩定平衡配重塊,再開車進行平衡測定。它基本代表了半自動平衡的水平。在自動平衡中,機械式增重平衡器是發展最早、應用最廣的一類。自動平衡目前在國外已發展為液體平衡(日本)和利用氟里昂作為平衡介質的液汽平衡(美國)。本文研究的是一種利用增重平衡原理,根據振幅大小的變化規律,通過調整配重相對位置實現砂輪動態平衡校正的方法和裝置。
2 平衡原理和平衡頭結構
平衡原理
平衡裝置簡圖如圖1所示,磨床砂輪屬於剛性轉子。剛性轉子由於其質心與回轉中心不重合所引起的振動響應即旋轉失衡是磨床主軸振動的重要因素。若磨床主軸部件總質量為M,不平衡質量為m,等效不平衡質點與回轉中心的距離(偏心距)為e,則由此引起的穩態受迫振動的振幅為 (1)
可見在一定的轉速和阻尼條件下,由於偏心所引起的主軸振幅與偏心質量的質徑積me成正比。
砂輪的偏心質量可以用給定質徑積的偏心質量來進行平衡補償。若砂輪及給定質徑積的補償偏心質量(偏重齒圈)的軸向寬度b與其直徑D之比b/D<1/5,則可以認為偏心質量和偏重齒圈的補償質量形成的慣性力構成以轉子回轉軸為匯交點的平面匯交力系,如圖2所示,其中Fm,F1,F2分別為砂輪偏心質量及補償質量形成的慣性力。
由平面匯交力系的平衡條件可知,轉子平衡時有,即 (2)
若e1=e2=eb,m1=m2=mb則F1=F2=Fba1=..More↓↓↓
⑩ 物聯網系統中的檢測裝置與一般的相比有何不同
感測網是隨機分布的集成有感測器、數據處理單元和通信單元的微小節點,通過自組織的方式構成的無線網路。