微细加工技术教学课件 PPT.ppt

2.3微细加工技术,-12模具3班 黄佳伟,2.3.1微机械及其特征 2.3.2微细加工工艺方法 2.3.3微细加技术发展与趋势,2.3.1微机械及其特征 1、微机械概念及应用,mems是micro electro mechanical systems的缩写。即 微机电系统，它是在微电子技术的基础上发展起来的，融合 了硅微加工、liga技术和精密机械加工等多种微加工技术， 并应用现代信息技术构成的微型系统。它包括感知和控制外 界信息(力、热、光、生、磁、化等)的传感器和执行器，以 及进行信号处理和控制的电路。 它是指可以批量制作的集微型机构、微型传感器、微型 执行器以及信号处理和控制电路、甚至外围接口、通信电路 和电源等一体的微型器件或系统，其特征尺寸范围为1nm 10mm。,2.3.1微机械及其特征 1、微机械概念及应用,微机械技术涉及电子、电气、机械、材料、制造、信息与自动控制，以及物理、化学、光学、医学、生物技术等多种工程技术和科学，并集约了当今科学技术的许多尖端成果。,放在手提箱里的机械厂,2.3.1微机械及其特征 1、微机械的基本特征,微机械按其尺寸特征可以分为： 110mm的微小机械； 1um1mm的微机械； 1nm1um的纳米机械。 而制造微机械采用的微细加工，又可以进一步分为微米级微细加工、亚微米级微细加工和纳米级微细加工等。,2.3.1微机械及其特征 1、微机械的基本特征,微机械的主要特点 1体积小，精度高，质量轻； 2性能稳定，可靠性高； 3能耗低，灵敏度和工作效率高； 4多功能和智能化； 5适用于大批量生产，制造成本低； 6集约高技术成果，附加价值高。,2.3.2微细加工工艺方法,微细加工工艺方法 1超微机械加工 2光刻加工 3liga技术与准liga技术 4封接技术 5分子装配技术,2.3.2微细加工工艺方法 1超微机械加工,超微机械加工是指用精密金属切割、线切割等方法制造毫米级尺寸以下的微机械微零件，是一种三维实体加工技术，多是单件加工，单件装配，费用价高。,微型弹簧,2.3.2微细加工工艺方法 2光刻加工,光刻是一种以光复印图形和材料腐蚀相结合的表面精密加工技术。前者是使图形复印到基片表面的光刻胶上，后者是把图形刻蚀到基片表面的各层材料(如si02、多晶硅、铝等)上。光刻胶上图形的复印是通过曝光和显影完成的。限制图形重复性及分辨率的主要因素，是图形加工过程中所涉及到的物理和化学问题。 在集成电路生产中，要经过多次光刻。虽然各次光刻的目的要求和工艺条件有所不同，但其工艺过程是基本相同的。光刻工艺一般都要经过涂胶、前烘、曝光、显影、坚膜、刻蚀和去胶7个步骤。,2.3.2微细加工工艺方法 2光刻加工,2.3.2微细加工工艺方法 2光刻加工,2.3.2微细加工工艺方法 3liga技术与准liga技术,liga是德文lithographie，galanoformung和abformung三个词，即光刻、电铸和注塑的缩写。 liga工艺是一种基于x射线光刻技术的mems加工技术，主要包括x光深度同步辐射光刻，电铸制模和注模复制三个工艺步骤。由于x射线有非常高的平行度、极强的辐射强度、连续的光谱，使liga技术能够制造出高宽比达到500、厚度大于1500 m、结构侧壁光滑且平行度偏差在亚微米范围内的三维立体结构。这是其它微制造技术所无法实现的。liga技术被视为微纳米制造技术中最有生命力、最有前途的加工技术。利用liga技术，不仅可制造微纳尺度结构，而且还能加工尺度为毫米级的mems结构。 由于liga技术需要极其昂贵的x射线光源和制作复杂的掩模板，使其工艺成本非常高，限制该技术在工业上推广应用。于是出现了一类应用低成本光刻光源和(或)掩模制造工艺而制造性能与liga技术相当的新的加工技术，通称为准liga技术或liga-like技术。,2.3.2微细加工工艺方法 3liga技术与准liga技术,2.3.2微细加工工艺方法 3liga技术与准liga技术,2.3.2微细加工工艺方法 封接技术和分子装配技术,封接的目的就是将分开制作的微机械部件在使用黏结剂的情况下连接在一起，封在壳中使其满足使用要求。封接技术影响到整个微系统的功能和尺寸，可以说是微机械系统的关键技术。 分子装配技术是指由两种或两种以上分子依靠分子间相互作用结合在一起，形成复杂的、有组织的聚集体，保持一定的完整性，使它具有明确的微观结构和宏观特性 ，进行分子和原子的装配制作微机械，这是一种纳米级的微加工技术，是一种从物质的微观角度来构造、制作微机械的工艺方法。,2.3.3微细加技术发展与趋势,随着微机电系统领域对微型制件需求量的不断增长和质量要求的不断提高，微型模具加工技术也在不断发展和完善，以满足微型制件的要求。 传统的微细加工方法加工三维微小模具型腔，虽然工艺简单实用，而且不需要太大的投资，但其加工型腔尺寸太大，精度太低；电化学等特种加工工艺虽然相对复杂，但在难切削材料，复杂型面和低刚度材料的模具型腔加工中，具有不可替代的优势；以liga技术和uv-liga技术为代表的光加工技术，工艺最为复杂，但其加工精度最高，可达到的深宽