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1、材料表面微细加工技术论文 材料表面微细加工技术论文 业:工业工程题目:材料表面微细电子加工技术综述专 年级:(2010)工业工程学号:2010311347 姓名:罗重其 日期:2013年12月23日 摘要:详细阐述了微加工工艺以及近几年内国际上开发的一些新的加工技术，如电化学 重点提及微细电火花加工技术，并提出了目前这些微加工，微细电火花加工，电解加工等, 方法中存在的缺陷及解决方法 关键词微细加工技术;微细电火花加工 1.引言 以集成电路为代表的，建立在硅平面工艺基础上的微电子技术的巨大成功引发了一场微小型化
2、科技革命。如今起源于20世纪80年代末期，建立在微电子技术基础上，把传感器、处理器和驱动器等集成在一个芯片上的微机电系统(MEMS:microelectro-mechanicalsystems)被视为微电子革命的继续而日益受到各等发达国家政府和科学家的高度重视,已经成为当今国际高技术竞争的热点。 随着微机电系统的发展，微型制造技术作为实现MEMS技术的关键也开始引起世界发达国家的材料科学工作者和工业界的极大关注。要想加工出精密的微机电器件,必须要具备相应微细加工技术。微细加工技术是MEMS技术的核心技术，是MEMS技术的关键和基础
3、,也是MEMS技术研究中最活跃的领域。离开了先进、可靠的微细加工技术，MEMS的研发将受到极大的制约，更不能形成生产能力，MEMS器件和系统的研究也只能是空中楼阁。在MEMS的制作中，由于涉及传感和运动执行部件，器件的形状比数字集成电路复杂得多，而且涉及到带有曲面，斜面及微尖形阵列等的三维微制作技术。现在微电子技术和集成电路工艺已经非常成熟，因此能产生含有曲面、斜坡、高密度微尖阵列器件和高深宽比等微结构的三维加工工艺必将成为下一步MEMS领域的竞争热点，迄今为止，开发成功的微机械加工技术主要有硅微机械加工技术，体硅加工工艺和表面硅加
4、工工艺)、LIGA技术,微立体光刻，MSL:Microstereolithography)、技术/IH，integratedhardenpolymerstereo lithography集成固化聚合物立体光刻)工艺,EFAB，electrochemicalfabrication)技术、CELT(confinedetchantlayertechnique)、3D电化学微加工，electrochemical3Dmicromachining) 技术等， 近年来电火花加工方面的研究取得了许多新的进展,主要表现在突破了许多传统观念的束缚
5、,产生了一些新的加工方法。这些方法不仅可以进行体积去除,还可以进行表面陶瓷化改性和沉积;加工不仅可以在绝缘工作液中进行,也可以在气体中进行;不仅可以加工导电材料,也可以加工非导电材料,大大扩展了这一技术的应用领域。近年来发展起来的电火花加工新技 术主要包括:弯曲孔电火花加工,液中放电表面改性处理,绝缘陶瓷电火花加工,单次放电微细电极加工,放电堆积成型,气体中放电电火花加工,扫描创成电火花加工,钛合金表面电火花放电着色,反复拷贝法微细电极电火花加工,用直角三角形截面电极对单晶硅进行微细电火花加工,线电极电火花磨削精微、微细电火花加工
6、,混粉镜面电火花加工,气体放电线切割加工,双电极电火花加工及电火花加工放电状态检测新方法,电火花加工放电位置可控性研究,新的摇动控制技术等。 2.微细电火花加工的基本原理 电火花加工过程如图l所示。电极和工件都置于绝缘介质中;当电脉冲加载工件和电极时，图1，a)，电子和离子分别向阴极和阳极移动，导致电极和工件间的绝缘层击穿，形成过程放电通道，图1，b);具有几千度高温的放电通道溶化和部分汽化其两端连接电极和工件的部分，并汽化周围的绝缘介质，形成气泡，图 1，c);当电脉冲结束时，周围的低温绝缘液与电极和工件溶化的部分接触，产生
7、爆炸，工件溶化的部分被吹入绝缘介质中，形成加工屑，在其表面留有一个浅坑，完成材料去除;同理，电极部分的浅坑表明加工过程存在工具损耗。 ，图l，d)。 用于电火花的脉冲发生器有两种:方波脉冲发生器，开关电路和RC脉冲发生器，如图2所示。传统电火花加工机床采用开关电路，图2，a)，其最小脉冲能量为lμJ，放电电流=0.5A，脉宽=0.1微秒。这个级别电脉冲能量在微细电火花加工只适用于粗加工或半精加工。为了降低电脉冲能量，必须采用纳秒级电源，进一步缩短电脉冲脉宽。然而，击穿电极与工件之间的绝缘层需要一定的能量，电压，实现高电压窄脉宽的
8、能量输出具有一定的困难。另一种脉冲电源是基于RC电路，图2，b)。可以很方便地通过调节电容大小，控制脉宽，从而降低电脉冲能量。比如，采用ZPF电容和电压6OV时，放电能量为3.5nJ。这种脉冲发生器结构简单、经济实用，被广泛应用于微细
