《先进制造技术论》word版

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1、机电工程学院2010级机械设计制作及自动化专业课程论文关于微细和纳米加工技术的综述蒋彦龙（德州学院机电工程学院，山东德州）摘要：本文通过对微细和纳米加工的概念，特点，微细纳米加工技术在机械领域的应用及其在国内国外的发展情况，以及微细加工的部分工艺的描述，使我们对微细加工又一个新的认识，纳米加工的关键技术及其在微型机械和微型机电系统的应用。并且认识和了解我们国家在微细加工技术上的长处和不足，促进我们国家微细加工型业的发展。关键词：微细加工技术；纳米材料；纳米加工技术；微型机械；发展与趋势、现状一、引言：进入21世纪以来，就制造业来说，涌现了各种

2、各样的先进制造技术，极大地丰富了人们的生产和生活方式。当然制造业面临全球化的挑战，需求也日益多样化，在生物、医学、航天航空、通信等领域开始对机械装置进行微型化来满足日益增长的要求。随着科技的发展，人们在不断追求机械装置的微型化，希望尽可能小的能耗，纳米机械将始终是科技发展的方向之一。20世纪后半叶，随着大规模集成电路技术和微型制造技术的发展，在计算机和信息技术以及其他许多领域引发了一场微型化革命。此后，作为研究微型机械工作原理和设计理论与方法的纳米机械学得到迅速发展并成为机械科学技术中的前沿领域。所以我们有理由有必要加快这一领域的发展和开发进

3、程。本文对微细纳米加工技术的发展历程、当今的应用以及未来的发展方向展开论述。二、微细加工技术2.1、微细加工技术的概念和特点微细加工技术是指加工微小尺寸零件的生产加工技术。从广义的角度来讲，微细加工包括各种传统精密加工方法和与传统精密加工方法完全不同的方法，如切削技术，磨料加工技术，电火花加工，电解加工，化学加工，超声波加工，微波加工，等离子体加工，外延生产，激光加工，电子束加工，粒子束加工，光刻加工，电铸加工等。从狭义的角度来讲，微细加工主要是指半导体集成电路制造技术，因为微细加工和超微细加工是在半导体集成电路制造技术的基础上发展的，特别是

4、大规模集成电路和计算机技术的技术基础，是信息时代微电子时代，光电子时代的关键技术之一。微机械的微细加工技术有以下特点：10机电工程学院2010级机械设计制作及自动化专业课程论文(1)从加工对象上看，微细加工不但加工尺度极小，而且被加工对象的整体尺寸也很微小；(2)由于微机械对象的微小性和脆弱性，仅仅依靠控制和重复宏观的加工相对运动轨迹达到加工目的，已经很不现实。必须针对不同对象和加工要求，具体考虑不同的加工方法和手段；(3)微细加工在加工目的、加工设备、制造环境、材料选择与处理、测量方法和仪器等方面都有其特殊要求。（4）加工机理与一般加工相比

5、，存在很大差异。由于加工单位的急剧减小，，此时必须考虑晶粒在加工中的作用。假定把软钢材料毛坯切削成一根直径为0.1mm、精度为0.01mm的轴类零件。实际加工中，对于给定的要求，车刀至多只允许能产生0.01mm切屑的吃刀深度；而且在对上述零件进行最后精车时，吃刀深度要更小。2.2、微细加工工艺2.2.1集成电路工艺2000年以来，电子信息取代石油、钢铁等传统产业，成为全球第一大产业。发达国家经济增长的65%与集成电路相关。2001年世界集成电路市场份额，美国约占40%，日本25%，韩国12%，中国仅为2.1%。目前我国已有五、六十条芯片生产线

6、，到2010年，IC领域上我国要占世界市场份额的5%以上。作为信息产业基础的集成电路，是21世纪国家生存与发展的物质与技术基础。正因为如此，世界主要国家都十分重视集成电路产业的发展，纷纷制定面向21世纪的集成电路发展规划，整合国内科技资源，成立国际科技合作组织，抢占制高点，以掌握未来信息技术的核心主动权。IC所用的材料主要是硅、锗和砷化镓等，全90%以上IC都采用硅片。制造IC的硅片，不仅要求具有极高的平面度和极小的表面粗糙度，而且要求表面无变质层、无划伤。单晶硅片的超精密加工（包括超精密磨削、研磨和抛光）工艺和设备在IC制造过程中具有重要作

7、用，是IC制造的关键技术。主要分为以下几个步骤：（1）单晶生长（2）氧化（3）光刻（4）硅片测试（5）包括封装和芯片测试2.2.2薄膜成形技术10机电工程学院2010级机械设计制作及自动化专业课程论文薄膜材料种类很多，根据不同使用目的可以是金属，半导体硅、锗、绝缘体玻璃，陶瓷等。从导电性考虑，可以是金属、半导体、绝缘体或超导体；从结构考虑，可以是单晶、多晶、非晶或超晶格材料；从化学组成来考虑．可以是单质、化合物或无机材料、有机材料等。化学气相沉积是在容器中通以气相的、用以构成薄膜材料化学物质，使其在加热的基片表面进行高温化学反应，从而在基片上

8、形成薄膜的技术。离子镀膜：将一定能量的离子束轰击某种材料制成的靶，离子将靶材粒子击出，使其镀覆到靶材附近的工件表面上。离子镀膜层的附着力强，镀层组织紧密。可镀各种金