先进制造技术教学课件作者李伟第3章节-微细加工技术课件

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1、第1章绪论第2章制造自动化技术第3章微细加工技术第4章快速原型技术第5章工业机器人第6章虚拟制造技术第7章纳米技术第8章压电驱动与控制技术第9章绿色制造技术第3章微细加工技术中国农业大学先进制造技术第3章微细加工技术3.1微机械及微细加工技术的概念与特点3.2微细加工的工艺方法3.3大规模集成电路的制作技术3.4微细加工技术的研究现状和发展趋势3.6微细加工技术的应用中国农业大学3.5微细加工技术的关键技术3.1微机械及微细加工技术的概念与特点3.1.1微机械及其特征3.1.2微加工技术的概念与特点中国农业大学3.1.1微

2、机械及其特征微型机械在美国常称为微型机电系统MEMS(MicroElectroMechanicalSystem)，在日本称为微机械（Micromachine）,欧洲则称为微系统（Micro-System）。中国农业大学1、微机械的概念微机电系统微电子机械系统（MEMS）是近年来发展起来的一种新型多学科交叉的技术。3.1.1微机械及其特征微型机械其最明显的特征是：由于几何尺寸的微型化，表面积与体积之比将变大。中国农业大学2、微机械的特征3、微机械发展的现状微型机械在现实世界中出现只不过10年左右的时间，已成为一个新兴的、边缘

3、性的高技术学科领域。3.1.1微机械及其特征中国农业大学4、微机械的主要研究方向5、微机械研究中的关键问题(1)微型传感器与控制技术研究(2)材料科学方面(3)基础科学方面(4)驱动技术、(5)研究将电能转变为大变形能的固体材料或复合材料。(6)微型机构(7)微型加工和装配技术3.1.1微机械及其特征中国农业大学6、微机械的优点(1)体积虽小，但功能强(2)小而结实(3)批量制造(4)微小化—应用光学图像的方法，可以制作出相当小且精确的机械组件(5)精密—微机械技术的制程相当精确(6)机械组件与电子组件可整合在同一硅芯片上

4、3.1.2微细加工技术的概念与特点中国农业大学微细加工技术是指尺度微小零件的加工技术微细加工技术的特点：体积小、精度高、重量轻性能稳定、可靠性高能耗低、灵敏性和工作效率高多功能和智能化适于大批量生产、制造成本低廉3.2微细加工工艺方法3.2.3激光束加工3.2.2离子束加工技术3.2.4光刻加工技术3.2.1电子束加工技术中国农业大学3.2微细加工工艺方法3.2.8牺牲层技术3.2.5体刻蚀加工技术3.2.6面刻蚀加工技术3.2.7LIGA技术3.2.9外延生长技术中国农业大学3.2.1电子束加工技术1.电子束加工的原理3

5、.2.1电子束加工技术中国农业大学3.2.1电子束加工技术中国农业大学3.2.1电子束加工技术2.电子束加工装置电子束加工装置主要由电子枪系统、真空系统、控制系统和电源系统等组成中国农业大学3.2.1电子束加工技术3.电子束加工的特点及其应用（1）束径小、能量密度高（2）采用非接触加工（3）被加工对象范围广（4）电子束能量高，加工速度快、效率高（5）易于实现自动化（6）电子束加工需要一套专用设备和真空系统，价格较贵中国农业大学3.2.1电子束加工技术4.电子束的化学效应及其加工用功率密度相当低的电子束照射高分子材料时，几乎

6、不会引起材料表面温度的上升，也会由于入射电子和高分子相碰使其分子链切断或重新聚合，从而使材料的相对分子质量和化学性质产生变化，这就是电子束的化学效应。利用这一效应可进行电子束光刻。中国农业大学3.2.1电子束加工技术电子束的曝光：电子束扫描曝光中国农业大学3.2.1电子束加工技术电子束的光刻中国农业大学3.2.1电子束加工技术电子束表面特性：电子束投影曝光高速运动的电子具有波的性质。中国农业大学3.2.1电子束加工技术5.电子束加工的应用范围3.2.2离子束加工技术1.离子束加工原理：离子束加工是在真空下，将离子源产生的离

7、子束经过加速聚焦，经过加速的离子具有很大的能量，离子束打到工件表面上，发生撞击效应、溅射效应和注入效应，从而实现的加工。2.离子束加工装置：离子束加工装置与电子束装置基本类似，是由离子源、真空系统、控制系统、电源等部分组成。中国农业大学3.2.2离子束加工技术双离子体离子源中国农业大学3.2.2离子束加工技术离子簇射(流)型离子源：又称之为考夫曼型离子源中国农业大学3.2.2离子束加工技术高频等离子体离子源简称高频离子源，它是利用高频振荡器在放电室中产生高频电磁场，以加速自由电子与惰性气体原子进行碰撞，使之电离而产生等离子

8、体。中国农业大学3.2.2离子束加工技术3、离子束加工的特点及其应用：（1）加工精度和表面质量高（2）加工材料广泛（3）加工方法丰富（4）性能好，易于实现自动化（5）应用范围广泛，可根据加工要求选择中国农业大学3.2.2离子束加工技术4、离子束的力效应及其溅射现象：中国农业大学3.2.2离子束加工技术5