特种加工小论文

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1、特种加工——离子束加工前5未來科技产品是向着更小更准确的方向发展的。其中集成、纳米技术将是未來的时代主题词。尤其是纳米技术，纳米材料、纳米电了、纳米机械等都将为人类所利川，而这些新技术都要在可靠的加工技术上才能真正实现，因为离子束对以通过电子光学系统进行聚焦扫描，离子束加工的方法是通过轰击材料逐层去除原子，并JT离子束流密度及离子能量可以梢确控制，所以离子刻蚀可以达到纳米级的加工精度。因此，离子束加工是特种加工方法小比较精密、细微的加工方法，离子束加工更是当代纳米加工技术的基础。1.现状分析传统加工已经有了很久的历史，它对人类生产和物

2、质文明起到了极大的作用。但到了今天，传统的加工方法已经不能满足科学的进步和人们的牛:活物质追求，各种特种加工方法应运而牛，离子束加工便是其中一种，为了满足人们今后的生活需求，特种加工将会有着不可替代的作用，在多种多样的特种加工屮离子束加T将因为其加工屮的独特性在推动各行各业发展中存在着无可替代的作用。2.1原理离了束加工和电了束加工方法类似，是在真空条件下，将氮、愆、氤等惰性气体通过离子源产生离子束经加速、集束、聚焦后，使Z撞击到被加工衣而上以实现各种加工的方法。2.2特点还具有其它特点：(1).加工精度和表而质量鬲。离子朿轰击材料是

3、逐层去除原子或分子，离子束流密度离子能量可以精确控制，其加工粕度可达纳米级(0.001um)o山于加工吋被加工表而层不产牛.热量，不引起机械应力和损伤，故加工质量高。(2)•加工材料广泛。由于离子束加工原理是力效应，故对脆性、半导体、高分子等材料都可加工。月•加工在真空下进行，故也适用于加工易氧化的金属、合金等材料。(3)•加工方法丰富。离了束加工可进行去除、镀膜、注入、曝光等多种加工方法。(4).控制性能好，易于实现口动化。离子束加工被认为是最有询途的超粘:密加工和微细2.3分类2.3.1离子束刻蚀离了束刻蚀是在真空中用氮离了轰击工

4、件，将其表面的原了逐个剥离(溅射效应)，这种工艺实质上是一种原子尺度的“切剥”加工。通过离子束刻蚀町对工件进行切割和钻孔，来加工表而图形。1C)d)图64各类离子束加工示慰图d)离子刻DM沉积皿；镀：)f人离子諒2-吸极(吸收电厂川加门3离子束―工件5-杞*

5、]1用离子束刻蚀法比化学刻蚀得到的线条更清晰均匀，侧壁陡直，用离子束刻蚀法町制得线宽为微米或亚微米级的图形。并且重复性好，易于控制。离了束刻蚀法该技术不仅可用来制造大规模或超人规模集成电路，也可用于精帑机械制造。冃前，主要用离了束制造激光器和光学系统中的衍射光栅、微型加速度计的精

6、确质量块以及超精密加工用的单品金刚石刀具等。未來的航空机载设备和武器系统、发动机和飞机蒙皮中将需要大量的各种微型传感器和制动器，这些器件的整休尺寸仅为儿毫米，最小加工尺寸和最高尺寸精度分别要求达到0.1微米级和().()()1微米级，因此离了刻蚀工艺将是加工这类器件的重要方法之一。针对离子束刻蚀速度较慢的缺点，国外己发展了反应离子束刻蚀和离子束辅助刻蚀工艺,这种工艺在尺寸精度高的基础上，各向界性的刻蚀能力和刻蚀速度均超过了离子束刻蚀。2.3.2离了束精微加工离子束精微加工是靠带能量的粒子打到工件表面上，当高速运动的离子束传递到材料表面

7、上的能最超过了原子(或分子)间的键合力时，使材料表面的原子(分子)溅射出来，达到加工的目的。离子朿梢微加工主要包括离子束刻蚀、研磨、抛光、剥离以及打孔、切割等。离子束精微加工的特点如下：⑴有极高的分辨率例如在半导体工艺屮己能刻出0」微米的线条；在光学工业屮己能刻蚀出间距为0.28微米其至().13微米的光栅等。(2)冇极高的加工精度一般加工误差可以控制到5毫微米以下，可作为最终的精加工工序。例如用20千伏的加速电压加速氨离子，轰击已被机械磨光的玻璃，当离子浓度达很高吋，玻璃表面被剥离1微米左右并形成极光滑表面。若将机械研僭与离了抛光结

8、合起來制造非球面透镜，则具透明度将显著提高。在半导体工业屮，通过把所需图形曝光、显像并制出抗蚀膜后，用氮离子束代替化学刻蚀进行离子束蚀刻，可以大大提高蚀刻楮度。(3)被加工表面无应力，并fl.可以清除普通方法抛光产生的表面应力。例如采用机械抛光法和氨离子溅射的抛光蓝宝石棒相比，用氟离子溅射抛光过的蓝宝石棒表面应力人人下降。(4)可以梢微加工任何材料，如金属、半导体、橡胶、塑料、陶瓷等。如气动轴承是个变宽或变深的螺旋槽，要求槽壁、槽底光洁。川离子束刻蚀的碳化硼、钛合金和钢结硬质合金等材料的轴承，其性能远远优于以常规技木加工者。而过去用磨

9、削和研磨的方法，只能加工等宽槽，且截面呈U形，而精度、均匀性和重复性均不能很好地满足要求。图6-11离子束加匚非球而透镜原理I、6—回转轴2、4—离子束3—工件5—摆动轴2.3.3离子镀和离子溅射镀膜是在真空条件下，利用