微细加工工艺方法
硅体微细加工工艺流程
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②光刻胶涂覆：在硅片双面均匀涂覆光刻胶，这层光敏材料将在后续曝光步骤中起到关键作用。
涂覆后进行烘干处理，以固定光刻胶。
③光刻图案转移：利用掩模和光刻机，对涂有光刻胶的硅片进行曝光，光透过掩模在光刻胶上形成设计图案。
之后显影，去除未曝光或曝光过度的光刻胶，暴露出硅基底部分。
④蚀刻加工：通过湿法或干法蚀刻技术，去除暴露区域的硅材料，实现图案的立体结构转化。
这一步骤依据所用蚀刻剂的不同，可精细调控蚀刻速率和选择比。
⑤去胶与清洗：完成蚀刻后，去除残留的光刻胶，常用化学溶液或等离子体处理。
之后，对硅片进行全面清洗，确保表面无残留物。
⑥表面处理与钝化：根据需要，对硅表面进行热氧化、化学气相沉积(CVD)或物理气相沉积(PVD)等处理，以形成保护层或构建多层结构。
⑦质量检验：通过显微镜、扫描电镜(SEM)、原子力显微镜(AFM)等手段，对加工后的硅片进行微观形貌、尺寸及缺陷检查。
微细加工工艺方法
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微细加工方法
1.微细车削加工 2.微细铣削加工 3.微细钻削加工 4.微细冲压加工
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ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
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1、微细切削加工技术 2、微细电火花加工技术 3、微细电化学加工技术 4、高能束流微细特种加工技术（包 括微细 激光加 工技术 、电子 束加工 技术、 离子束 加工技 术） 5、LIGA技术 6、生长型微细加工技术
微细特种加工分类
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电火花加工的零件
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微型机械
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祝大家假期愉快！
Thanks
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微细加工和超微细加工以分离或结合原 子、分 子为加 工对象 ，以电 子束、 技工束 、粒子 束为加 工基础 ，采用 沉积、 刻蚀、 溅射、 蒸镀等 手段进 行各种 处。
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1、精度的表示方法
在微小尺寸加工时，由于加工尺寸 很小， 精度就 必须用 尺寸的 绝对值 来表示 ，即用 取出的 一块材 料的大 小来表 示，从 而引入 加工单 位尺寸 的概念 。 2、微观机理
以切削加工为例，从工件的角度来讲， 一般加 工和微 细加工 的最大 区别是 切屑的 大小。 一般为 金属材 料是由 微细的 晶粒组 成，晶 粒直径 为数微 米到数 百微米 。一般 加工时, 吃刀量 较大， 可以忽 略晶粒 的大小 ，而作 为一个 连续体 来看待 ，因此 可见一 般加工 和微细 加工的 机理是 不同的 。 3、加工特征
微细加工技术
（b）
各向同性刻蚀
（a）各向同性刻蚀（搅拌）；（b）各向同性刻蚀（不搅拌）
2）各向异性刻蚀
各向异性刻蚀是指某个方向上的刻蚀速率远大于另 一方向。刻蚀速度与基底材料的结晶取向密切相关；硅 材料是一种各向异性材料，在3个晶面上表现出不同的性 质。对于特定的刻蚀剂，硅的[100]晶面的腐蚀速度最快， [110]晶面次之，[111]晶面的腐蚀速度最慢。硅各向异性 刻蚀在几何形状控制上具有许多优点，可以制作出许多 具有垂直侧壁的微机械零件。
随着微/纳米科学与技术的发展，以形状尺寸微小或操 作尺度极小为特征的微机械成为人们在微观领域认识和 改造客观世界的一种高新技术。
一般认为，微机械依其特征尺寸可以划分为：小型机 械（1mm-10mm），微型机械（1um-1mm）以及纳米机 械（1nm-1um）。从广义来讲，微机械包括微小型机械 和纳米机械。
微细加工是由多项技术构成的一个技术群体，主要 包括：
（1）由IC工艺技术发展起来的硅微细加工技术；
（2）在特种加工和常规切削加工基础上发展形成的微 细制造技术；
（3）由上述两种技术集成的新方法，如LIGA、准 LIGA技术等。
微细加工与常规尺寸加工的区别：
（1）加工精度的表示方法不同：一般尺度加工，加工精 度常用相对精度表示，微细加工用绝对精度表示；
所谓牺牲层技术就是在微结构层中嵌入一层牺牲 材料，在后续工序中有选择地将这一层材料腐蚀掉 而不影响结构层本身。这种工艺的目的是使结构薄 膜与衬底材料分离，得到各种所需的表面微结构。 常用的衬底材料为单晶硅片，结构层材料沉积的多 晶硅、氮化硅等，牺牲层材料多为二氧化硅。
（2）加工机理存在很大的差异：微细加工中加工单位急 剧减小，必须考虑晶粒在加工中的作用；
微细电火花加工技术
微细电火花加工技术微细电火花加工技术是一种高精度加工方法，它通过利用电火花放电的瞬间高温和高压能量，将工件表面的金属材料溶解、熔化、蒸发和喷射等效应，实现对工件进行微细加工的一种技术。
微细电火花加工技术具有加工精度高、表面质量好、加工效率高等优点，在模具制造、航空航天、医疗器械等领域有着广泛的应用。
微细电火花加工技术的原理是利用电火花放电过程中产生的高温等效应来加工工件。
在微细电火花加工过程中，工件和电极通过一个电解液隔开，当施加足够的电压时，电极上会产生高频率的电火花放电。
电火花放电瞬间产生的高温和高压能量会使电解液中的金属离子快速聚集在工件表面，形成微小的气泡，同时气泡瞬间爆破产生的压力将工件表面的金属材料冲击下来。
通过不断重复这个过程，就可以实现对工件表面的微细加工。
微细电火花加工技术的加工精度非常高，可以达到亚微米级别。
这是因为在电火花放电过程中，由于高温和高压能量的局部聚集作用，使得工件表面的金属材料局部熔化和蒸发，从而实现微细加工。
此外，微细电火花加工技术还可以实现对工件表面的复杂形状、小孔和细槽等微细结构的加工，具有很高的灵活性。
微细电火花加工技术的应用非常广泛。
在模具制造领域，微细电火花加工技术可以用于制造高精度的模具零件，如模具芯、模具腔等。
在航空航天领域，微细电火花加工技术可以用于制造航空发动机的涡轮叶片、航天器的结构零件等。
在医疗器械领域，微细电火花加工技术可以用于制造高精度的医疗器械零件，如人工关节、牙科种植体等。
微细电火花加工技术虽然有很多优点，但也存在一些限制。
首先，由于加工过程中电火花放电会产生高温，工件表面容易产生热应力，从而导致表面质量下降。
其次，微细电火花加工技术只适用于导电材料的加工，对于非导电材料的加工效果不佳。
此外，微细电火花加工技术的加工效率相对较低，加工速度较慢。
微细电火花加工技术是一种高精度加工方法，具有广泛的应用前景。
随着科技的不断进步和发展，微细电火花加工技术将会进一步提高加工精度和效率，为各个领域的微细加工需求提供更好的解决方案。
微细加工工艺技术
微细加工工艺技术微细加工工艺技术是一种应用于微电子、光学、纳米学等领域的高精度加工技术，该技术能够实现对微细结构的精密加工。
在微细加工工艺技术中，常常采用的加工方法有激光刻蚀、化学蚀刻、光刻以及微电子束等。
激光刻蚀是一种应用激光照射，通过激光束的高能量将材料表面局部蚀刻的加工方法。
与传统的机械刻蚀相比，激光刻蚀具有高精度、高效率的优点。
在激光刻蚀中，光束的聚焦度和光斑直径是影响加工精度的重要参数。
化学蚀刻是一种利用特定的化学反应，在材料表面选择性地产生化学蚀刻产物，并将其去除的加工方法。
化学蚀刻通常需要制备特定的蚀刻溶液，通过控制溶液的浓度和温度，来影响化学反应的速率和选择性。
化学蚀刻可以实现微细结构的高精度加工，并被广泛应用于光学元件和微流控芯片等领域。
光刻是一种基于光化学反应的加工方法，通过光阻的选择性暴露和去除，来形成所需的图案结构。
在光刻过程中，首先在材料表面涂敷一层光刻胶，然后利用光刻机的紫外光照射和显影等步骤，实现图案的转移。
光刻具有高精度、高分辨率和高重复性的优点，是微细加工中不可或缺的工艺之一。
微电子束也是一种实现微细结构加工的重要方法。
微电子束利用高能电子束在材料表面定向照射，经过准直、聚焦和偏转等步骤，将电子束的能量转化为对材料的加工作用。
通过控制电子束的参数，如能量、聚焦度和扫描速度等，可以实现对微细结构的精密加工。
微电子束在高精度加工领域具有很大的应用潜力，尤其在微电子器件、光电器件以及半导体器件等方面，具有广阔的发展前景。
总的来说，微细加工工艺技术是一种实现高精度加工的重要方法，包括激光刻蚀、化学蚀刻、光刻和微电子束等。
这些加工方法在微电子、光学、纳米学等领域发挥着重要作用，推动了相关技术的进步和应用的发展。
未来随着科学技术的不断进步，微细加工工艺技术将继续发展壮大，为人类社会带来更多的科技成果和应用产品。
微细加工
1.精度表示方法
一般加工，其精度用误差尺寸与加工尺寸比值表示；微细加工，其精度用误 差尺寸绝对值表示。
在微细加工时，由于加工尺寸很小，引入了加工单位尺寸的概念。加工单位 尺寸简称加工单位，它表示去除材料的大小。例如，原子加工单位表示能去除一 个原子。显然，加工单位越小，可获得的精度就越高。
第三章 现代制造工程加工技术
SPM探针
介质中的分子 电化学作用区
偏置电压
电致刻蚀原理
第三章 现代制造工程加工技术
到目前为止，利用电脉 冲诱导氧化方法，已经在多 种半导体和金属（如Si，Cr， Nb，GaAs，Au和Ti等）表 面上，制备了所需的纳米结 构或器件。中国科学院分子 结构与纳米技术重点实验室 在氢钝化的p型Si（111）表 面上，利用此法刻蚀出了图 案清晰的中国科学院院徽。
第三章 现代制造工程加工技术
②微细加工刀具 微细切削加工一般采用单晶金刚石刀具。
各种单晶金刚石刀具
单晶金刚石铣刀刃形
第三章 现代制造工程加工技术
2. 微细车削加工
日本通产省工业技术院机械工程实验室（MEL）于1996年开发了世界上第 一台微型化的机床——微型车床。
世界第一台微细车床
车削轴的直径： 0.02mm
高的定位精度和重复定位精度，高平稳性的进给运动。
低热变形结构设计。
刀具的稳固夹持和高的安装精度。
高的主轴转速及动平衡。
稳固的床身构件并隔绝外界的振动干扰。
具有刀具破损检测的监控系统。
第三章 现代制造工程加工技术
C轴回转工作台 刀具 空气涡轮主轴 B轴回转工作台 X导轨 C 工件 Z导轨
B
空气油减振器
移动 完成
提取
放置
微型结构零件的精细加工技术
微型结构零件的精细加工技术现代科技的急速发展推动着各种工业系统的进步与创新。
其中微型结构零件的加工技术则是一个成熟而重要的技术分支。
微型结构零件的加工是一门精细化的技术，需要高度的技术水平和创新能力。
今天我们将就微型结构零件的精细加工技术进行一番探讨。
一、微型结构零件的定义及应用领域微型结构零件是指尺寸在数微米至数十毫米之间、复杂程度高、几何形状丰富的零部件，其一般集成于微机电系统(MEMS)、微流体、微电子机械系统(NEMS)、集成光学系统、集成显微镜以及太赫兹系统等多个领域。
如MEMS是将微电子技术、机械工程技术、工艺技术、半导体技术和材料科学等多学科交叉的新兴技术领域，其在生命科学、医疗器械、工业机械、机器人、汽车、航空等领域中具有广泛应用前景。
相应的，微型组件在MEMS领域中迅速发展，其制造工艺也在不断改进。
二、微型结构零件加工的困难目前，微型结构零件的科学技术水平和制造工艺还处于探索和发展阶段，面临诸多挑战。
一方面，本身加工材料和结构参数的复杂度，一方面则是微型结构零件加工项目日益繁杂，多种重要的技术手段较为复杂，操作难度大，周期长，效果不尽人意。
整个过程中普遍存在的零件加工难度主要有以下几个方面：1.微型尺寸的制造精度要求很高由于零部件形状、大小、精度和表面结构等制造要求和实际应用的限制，微型结构零部件的制造难度较高。
2.缺乏优质辅助材料微型结构零件加工过程中不仅需要使用到稳定性高的机床和辅助设备，同时还需要使用到耐磨、耐高温、高强度等优质辅助材料，这样才能够在零件加工过程中保证零整件不出现误差和失真现象。
3.精细加工工程的全面规划微型结构零件加工流程的规划需要精心设计，严格实施，必须考虑到加工以及后续的一系列工序，包括缺陷检测、界面化处理、表面修整等。
三、微型结构零件加工的技术针对微型结构零件加工难题，近年来采用的微型加工技术不断发展进步。
常见的微小切削加工工艺技术有以下几种：1.喷射加工技术喷射加工技术是以高速流体为研磨剂进行微细加工，通常是将悬浮在液体介质中的磨料、气泡、固体颗粒等喷入加工区，对微型结构零件进行精细加工。
微机械及其微细加工技术
第三节 微机械及其微细加工技术
a) LIGA 工艺得到的三个镍材料的微型齿 轮，每个齿轮高100m
b) 组装后的电磁驱动微马达的SEM 照片，由 牺牲层和LIGA技术获得，转子直径为150m， 三个齿轮的直径分别为77m,100m和150m
第三节 微机械及其微细加工技术
微机械具有以下几个基本特点：
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。
第三节 微机械及其微细加工技术
一些典型的微机械产品
研制国家及单位 主要工艺方法 美国斯坦福大学，加州弗里蒙特新传感器制造公司，日 异向刻蚀工艺及加硼控制 本横河电机公司等 法 微加速度传感器 航空航天，汽车工业 美国斯坦福大学， 制版术和 加州弗里蒙特新传感器制造公司， 刻蚀工艺， 德国卡尔斯鲁核研究中心微结构技术研究所， LIGA技术 瑞士纳沙泰尔电子和微型技术公司等 微型温度传感器 航空航天， 美国斯坦福大学， 制版术和 汽车工业 加州弗里蒙特新传感器制造公司等 刻蚀工艺 德国慕尼黑夫琅霍费固体工艺研究所等 制版术和 螺旋状振动式压力传感器和加 航空航天， 速度传感器 汽车工业 刻蚀工艺 智能传感器 微机械人 德国菲林根施韦宁根微技术研究所 制版术和 刻蚀工艺 微型冷却器 制版术和 航空航天和电子工业， 美国斯坦福大学， 用于集成电路中 加州弗里蒙特新传感器制造公司等 异向刻蚀工艺 微型干涉仪 类似于电子滤波器 美国IC传感器制造公司等 制版术和 刻蚀工艺 硅材油墨喷嘴 计算机设备 美国斯坦福大学 异向刻蚀工艺 分离同位素的微喷嘴 核工业 德国卡尔斯鲁核研究中心微结构技术研究所等 LIGA技术 微型泵 医疗器械， 日本东北大学，荷兰特温特大学，德国慕尼黑夫琅霍费 刻蚀工艺 电子线路 固体工艺研究所等 和堆装技术 微型阀 医疗器械 德国慕尼黑夫琅霍费固体工艺研究所 制版术 和刻蚀工艺 微型开关（密度12400个/cm2) 航空航天和武器工业 美国明尼苏达州大学 制版术 和异向刻蚀工艺 分离层技术， 微齿轮，微弹簧及微曲柄，叶 微执行机构，核武器安 美国加利福尼亚大学伯克利分校， 片，棘轮 全装置 圣迪亚国家实验室 制版术 和刻蚀工艺 直径的微静电电机 分离层技术 计算机和通讯系统的控 美国加利福尼亚大学伯克利分校， 制 麻省理工学院 产 品 硅压力传感器 主要应用领域 航空航天，医疗器械
微机电系统及微细加工技术
微机电系统及微细加工技术微机电系统（Micro-Electro-Mechanical Systems，MEMS）是一种将微米尺度的机械结构、电子元器件和微处理器集成在一起的技术。
它利用微细加工技术来制造微小的机械设备和传感器，以实现对物理量、化学量和生物量的检测、测量和控制。
微机电系统的核心是微细加工技术，它是一种将传统的集成电路制造技术与微机械加工技术相结合的新技术。
通过微细加工技术，可以在硅基材料上制造出微小的机械结构和电子元器件，从而实现微机电系统的功能。
微机电系统的制造过程包括多个步骤，其中最关键的是光刻、薄膜沉积和蚀刻。
光刻是将光敏树脂涂覆在硅基材料上，并利用光刻机将图形投射到光敏树脂上，然后利用化学蚀刻将暴露在光下的部分去除，形成所需的结构。
薄膜沉积是将金属或者绝缘材料沉积在硅基材料上，用于制作电极、传感器等部件。
蚀刻是通过化学反应将硅基材料腐蚀，从而形成微小的结构。
微机电系统具有多种应用领域。
在生物医学领域，微机电系统可以用于制造微型传感器，实现对生物体内生理参数的监测。
在环境监测领域，微机电系统可以用于制造微型气体传感器，实现对空气中有害气体的检测。
在信息技术领域，微机电系统可以用于制造微型显示器和微摄像头，实现信息显示和图像采集。
此外，微机电系统还可以应用于汽车行业、航空航天领域和工业控制领域等。
微机电系统在实际应用中面临着一些挑战。
首先，微机电系统的制造过程非常复杂，需要高度精确的设备和工艺控制，制造成本较高。
其次，微机电系统的性能和可靠性受到环境和温度的影响，需要进行合理的封装和温度补偿。
最后，微机电系统的集成度和功耗也是一个挑战，需要在保证性能的同时尽量减小尺寸和功耗。
微机电系统是一种基于微细加工技术的新型集成技术，具有广泛的应用前景。
随着微细加工技术的不断发展和改进，微机电系统将在多个领域发挥重要作用，为人们的生活和工作带来更多便利和创新。
精密和超精密加工技术第8章微细加工技术
微细加工的特点
微细加工作为精密加工领域中的一个极重要的关键技术， 目前有如下的几个特点： 1. 微细加工和超微细加工是多学科的制造系统工程； 2. 微细加工和超微细加工是多学科的综合高新技术； 3. 平面工艺是微细加工的工艺基础； 4. 微细加工技术和精密加工技术互补； 5. 微细加工和超微细加工与自动化技术联系紧密； 6.微细加工检测一体化。
微细加工机理
2．材料缺陷分布的影响
材料微观缺陷分布或材质不均匀性，可以归纳为以下几种情况： 1)晶格原子(～10-6mm) 在晶格原子空间的破坏就是把原子一个个去除。 2)点缺陷(10-6～10-4mm) 点缺陷就是在晶粒结构中存在着空位和填隙 原子。
点缺陷空间的破坏就是以点缺陷为起点来增加晶格缺陷的破坏。 3)位错缺陷(10-4～10-2mm) 位错缺陷就是晶格位移和微裂纹，它在晶体中
微机械由于具有能够在狭小空间内进行作业 而又不扰乱工作环境和对象的特点，在航空航 天、精密仪器、生物医疗等领域有着广阔的应 用潜力，受到世界各国的高度重视。
微小机械学发展
• 微机械涉及的基本技术主要有：微机械 设计；微机械材料；微细加工；集成技术； 微装配和封接；微测量；微能源；微系统 控制等。 • 微机械的制造和生产离不开微细加工技 术。
第八章 微细加工技术
第一节微细加工技术的出现
•制造技术是直接创造财富的基础，是国民经济 得以发展和制造业本身赖以生存的主体技术。 •现代制造技术的发展有两大趋势：一是向着自 动化、柔性化、集成化、智能化等方向发展， 使现代制造成为一个系统，即现代制造系统的 自动化技术；另一个就是寻求固有制造技术的 自身加工极限。 •微细加工技术是制造微小尺寸零件的加工技术。
机械的微型化及相关的制造技术
微细加工技术
微细加工概念 微细加工机理 微细加工方法 LIGA技术及准LIGA技术
微细加工技术应用 生物加工技术
6.1 微细加工技术概述
6.1.1 微细加工的概念
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，如切削加工，磨料加 工，电火花加工等。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。
6.2 微细加工机理
（4）晶界、空隙、裂纹（102 ～1）mm 它们的破坏是以缺陷 面为基础的晶粒破坏。 （5）缺口（1 mm 以上） 缺口空间的破坏是由于应力集中而 引起的破坏。
在微细切削去除 时，当应力作用的区 域在某个缺陷空间范 围内，则将以与该区 域相应的破坏方式而 破坏。图 6-1 为材料 微观缺陷分布情况。
较大，允许的切削深度 ap 较大。微细加工时，从强度和刚 度都不允许大的切削深度 ap，因此切屑很小。
6.1 微细加工技术概述
3. 加工特征 一般加工时，多以尺寸、形状、位置精度为加工特征。
精密和超精密加工也是如此，所用加工方法偏重于能够形成 工件的一定形状和尺寸。微细加工和超微细加工却以分离或 结合原子、分子为加工对象，以电子束、激光束、离子束为 加工基础，采用沉积、刻蚀、溅射、蒸镀等手段进行各种处 理。这是因为它们各自所加工的对象不同而造成的。
2021/8/21
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6.1 微细加工技术概述
微小尺寸加工与一般尺寸加工的不同点： 1. 精度的表示方法
在微小尺寸加工时，由于加工尺寸很小，精度就必须用 尺寸的绝对值来表示，即用去除的一块材料的大小表示，从 而引入加工单位尺寸的概念。加工单位就是去除的一块材料 的尺寸。 2. 微观机理
微细切削加工技术(上)
经成 为微细加工领域中极 为重要的手段。微细切 削加工
件 的高导热性 ，同传统的切 削加工相 比，微 细切 削的温
度是非常低 的。但 是 由于加 工 尺度 和刀 具 尺度 的微 小
应用使微 电子工业 、汽车工业 、航空航 天 、生 物医学工 程 、计算 机 、精密仪器 、光学 、移动通信 、医疗器械 和 工业 自动化等行业发生了重 大变革 。 自２ 纪末期 以来 ，美 国、 Ｅ本 、德 国 、英 国等 ０世 ｔ 工业发达 国家十分重视发展 微细加工技术 ，纷 纷投入 了 相当数 量 的财力 和 人力 ，确定 发展 战 略 ，制订 长远 规 划 ，设立专 门的研 究机构 ，使微细 加工 技术迅 速发展 ， 现已初步形成了具有特色 的微细加工技 术及微型产 品制
的综合影 响会产 生数 ｝ 米的表 面粗 糙 度峰 谷值 的变 一 纳 化。而在做切削表面的形成过程 中，即使 纳米量级 的相 对振动也会非常敏感 的受到影 响，同样也 受到切屑去除 过程儿何形态的影响 。除 了加丁装置 （ 机床 ）的运动误 差 ，工件材料 的性质 （ 性能）也会严重影响到微切削加
是指微小尺寸零件的切削加工技术 ，由于精密 和超 精密
加工既加工大尺寸又加工小尺 寸 ，所 以可以说微细 切削
化 ，使得刀具上很小 的温升就会导致 刀杆的膨胀并 引发 加工精度的下降。在金刚石刀具 的化学损伤 中，温升 是
一
加工属于精密加工范畴。
在微细切削加工 中，由于切 削深度很小 ，切 削常在 晶粒 中进行 ，所 以其单 位 面积 上 的切削 应力 将 急剧 增 大 。例如 ，当在 切削深度为 １０ｘ ０１ ｍ的普通 车削时，其切
LIGA技术是微细加工的一种较理想新方法
微机电系统（MEMS）的一种制造工艺——LIGA技术1，简单介绍LIGA技术是微细加工的一种较理想的新方法.LIGA 是德文 Lithographie、Galvanoformung 和 Abfor-mung 三个词的缩写 , 是深度同步辐射X光光刻、电铸和塑铸工艺的相结合的一种工艺方法.下图为LIGA技术的基本原理图：2，工艺过程2. 1 深度同步辐射X光光刻利用深度同步辐射 X光光刻,将掩模吸收体图形转移到厚度近 1000μm 光刻胶层上, 利用适当显影液,溶去被照射部分,留下未受照射区原分子链结构。
2. 2 电铸利用光刻胶层下面的金属薄层作为电极进行电镀,将显影后的光刻胶所形成的三维立体结构间隙用金属填充,直至光刻胶上面完全覆盖了金属膜为止,形成一个与光刻胶图形互又补稳定的相反结构金属图形,这种金属微结构体就成为廉价的铸塑模子,以实现工业大规模生产。
2.3 塑铸由于深度同步辐射 X射线光刻是非常昂贵的一道工序,在大批量复制生产中,出于经济上考虑应尽量避免使用。
塑铸为大批量生产电铸产品,提供了塑料铸模。
经过金属注塑板上的小孔,将树脂注入到金属模具的腔体内,待树脂硬化以后,脱去模具就可以得到一个塑模微型结构,在塑铸完成的塑模微型结构上,再电铸所需要的产品结构，清除掉胶和注塑板，就可以得到三维立体金属结构器件。
3，优缺点：与传统微细加工方法相比, LIGA技术具有如下优点:1，可制造有较大高宽比的微结构。
(高深宽比是指宽度可小到亚微米量级，深度可达数百微米甚至毫米量级）2，取材广泛,可以是金属、陶瓷、聚合物、玻璃等。
3，可以获得亚微米级精度的微结构;4，便于批量生产和大规模复制, 因而成本低廉价格便宜。
缺点：1，同步辐射X光的成本较高。
2，由于微结构尺寸很小，同时具有很大的高宽比，因此电镀要求较严格。
（由于要电铸的孔较深, 必须克服电铸液的表面张力, 使其进入微孔中, 因此, LIGA 技术对电铸液的配方和电铸工艺都有特殊的要求。
微细与超微细加工技术
溅射材料
溅射粒子
离子束溅射镀膜加工
◎离子镀氮化钛,即美观,又耐磨.应用在刀具上可提高寿命1-2 倍.
➢ 离子束溅射注入加工 ◎用高能离子〔数十万KeV〕轰击工件表面,离子打入工件 表层,其电荷被中和,并留在工件中〔置换原子或填隙原 子〕,从而改变工件材料和性质.
变形加 热表面流动 工(流动 粘滞性流动 加工) 摩擦流动
热流动加工（火焰，高频，热射线，激光） 压铸，挤压，喷射，浇注 微离子流动加工
二、微细机械加工
◆主要采用铣、钻和车 三种形式,可加工平面、 内腔、孔和外圆表面. ◆刀具：多用单晶金刚 石车刀、铣刀.铣刀的回 转 半 径 〔 可 小 到 5μm〕 靠刀尖相对于回转轴线 的偏移来得到.当刀具回 转时,刀具的切削刃形成 一个圆锥形的切削面.
单晶金刚石铣刀刀头形状
◆ 微细机械加工设备 ➢微小位移机构 ,微量移动应可小至几十个纳米 . ➢高灵敏的伺服进给系统.要求低摩擦的传动系统和导轨 支承系统,以及高跟踪精度的伺服系统. ➢高的定位精度和重复定位精度,高平稳性的进给运动. ➢低热变形结构设计. ➢刀具的稳固夹持和高的安装精度. ➢高的主轴转速及动平衡. ➢稳固的床身构件并隔绝外界的振动干扰. ➢具有刀具破损检测的监控系统.
电磁铁 1
逆压电元件
电磁铁 2
电磁铁加励磁，夹紧
电磁铁 1
逆压电元件
电磁铁 2
Δ
电磁铁2去掉励磁，松开
电磁铁 1
逆压电元件
电磁铁 2
电磁铁 1
逆压电元件
电磁铁 2
Δ
电磁铁 1
逆压电元件
电磁铁 2
微细加工
一、微细加工定义
从广义的角度来讲，微细加工是指所有制造
微小尺寸零件的加工技术。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。
二、加工成形原理
去除加工：车削、铣削、磨削、电火花加工
结合加工：
附着：电镀、气相沉积
注入：氧化、渗碳、离子注入 连接：焊接、粘接
变形加工：锻造、铸造、液晶定向
3.5.1.2
特点
具有极高的复制精度和重复精度。 适用范围广。尺寸可在很大范围内变化；可以使难 以加工的精密内型面变为易加工的外型面，因此可 广泛用于具有精密、复杂内型面零件的制造。 电铸制品性能的可控性强。通过改变金属种类、电 铸液配方和工艺参数，或采取使用添加剂等措施， 电铸制品的力学性能和物理性能可在很大范围内变 化。 成本低。设备投资较少，加工余量较小，废品可作 为阳极材料重新使用，铸模和电铸液也可重复使用。
铸层质量不稳定。易出现麻点、针孔、晶粒粗大、应力过 大等缺陷，致使铸层的物理特性和力学性能下降，严重时 可造成零件报废。过大的内应力也会使铸层变形、开裂。 铸层均匀性差。金属沉积速度一般正比于阴极表面的电流 密度，对于复杂型面的铸模，由于电场分布极不均匀，因 此电流密度在铸模表面各处不一致，造成不同位臵的沉积 厚度相差悬殊，从而影响零件性能，而且这种不均匀会随 沉积时间的延长而加剧，产生恶性循环，严重降低平均沉 积电流密度和沉积速度。 加工时间长。如欲获得1mm厚铸层，简单形状的工件需要 数小时，复杂工件可能要数十小时。 有限的铸种材料性能不能满足所有实际需要。
3.5.1
微细电铸
3.5.1.1 工艺 设计制造铸模：根据设计图样或采用实物复制的方法制造铸 模，常用的铸模材料有不锈钢、铝、钛、环氧树脂、有机玻 璃等。 导电层、分离层处理：对非金属铸模进行导电化处理，对金 属铸模表面进行分离层处理。 电沉积金属：将铸模放入电解槽，利用电化学沉积原理在铸 模上沉积金属。常见的电铸金属种类有镍、铜、铁等单金属 或镍钴、镍锰等合金。 脱模和背衬处理：在电铸层达到需要的厚度后，采用机械或 化学方法把沉积金属与铸模分离，并根据需求在非加工表面 加固背衬。
微细加工技术
LIGA 技术首先由德国卡尔斯鲁厄核物理研究所提出来,LIGA 是lithographie(制版术)、 galvanoformung(电铸成形)、abformung(微注塑)这3个德文单词的缩写,被公认为是一种全新 的三维立体微细加工技术。
1. 技术原理与工艺过程 图所示为典型的LIGA 工艺过程,主要包括以下内容。 (1)深层同步辐射X光曝光 (2)显影 (3)电铸 (4)塑铸(铸模)
先进制造技术
微细加工与纳米制造技术
1.1 硅基微细加工技术
单晶硅是微机械采用最广泛的材料,硅基微细加工技术是微结构制造中的一种常用技术。 硅基微细加工技术主要指以硅材料为基础制作各种微机械零部件的加工技术,总体上可 分为体加工与面加工两大类。体加工主要指各种硅刻蚀(腐蚀)技术,而面加工则指各种薄膜制 备技术。这些技术在实际应用过程中还要借助于集成电路加工工艺,如光刻、扩散、离子注入、 外延和淀积等技术。
离子束加工出的2刃、4刃和6刃微细端铣刀
微细加工与纳米制造技术
日本FANUC公司和有关大学合作研 制的车床型超精密铣床,在世界上首次用 切削方法实现了自由曲面的微细加工。这 种超精密切削加工技术使用切削刀具,可 对包括金属在内的各种可切削材料进行微 细加工,也可利用CAD/CAM 技术实现三 维数控加工,具有生产率高、相对精度高 的优点。
微细铜线生产工艺
微细铜线生产工艺
微细铜线是由高纯度的铜材料制成的一种细小直径的导电线材。
微细铜线广泛应用于电子产品、通讯设备、汽车、电动工具等领域。
下面将介绍微细铜线的生产工艺。
首先，微细铜线的生产需要使用高纯度的铜材料。
通常使用的铜材料是99.99%以上的纯铜，以确保导电性能和机械性能的
要求。
其次，通过铜材料的混合、熔化和熔化过程制备铜融液。
铜材料在高温下熔化，然后通过合金冷却，使得铜材料凝固成为固态。
接下来，采用挤压成型工艺将固态的铜坯进行再加工。
挤压成型技术可将铜坯压制至所要求的细小直径，通常是几百微米或更小。
在挤压成型的过程中，需要先将铜坯预热至合适的温度，以提高塑性，从而更容易挤压成细小直径的铜线。
同时，在挤压的过程中，需要逐渐调整挤压机的速度和压力，以确保铜线的直径和形状满足要求。
挤压成型后，需要进行拉拔工艺来进一步减小铜线的直径。
拉拔过程中，将铜线不断通过多孔钢板的孔径，逐渐减小直径。
通过多次拉拔，可以将铜线的直径减小至所需的微细尺寸。
最后，对微细铜线进行表面处理。
表面处理主要包括酸洗和电
镀工艺。
酸洗可以去除铜线表面的氧化物和污垢，以保证导电性能。
电镀可以在铜线表面形成一层导电薄膜，提高导电性能和耐腐蚀性。
以上就是微细铜线的生产工艺。
这种生产工艺通过熔化、挤压成型、拉拔和表面处理等环节，可以制备出直径细小的高纯度铜线。
微细铜线具有导电性好、耐腐蚀、机械强度高等优点，在现代电子产业中有着广泛的应用。
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束、粒子束为加工基础，采用沉积、刻蚀、溅射、蒸镀等手段进行各种处。
微细加工方法
1. 微细车削加工 2. 微细铣削加工 3. 微细钻削加工 4. 微细冲压加工
微细特种加工分类
1、微细切削加工技术 2、微细电火花加工技术 3、微细电化学加工技术 4、高能束流微细特种加工技术（包括微细激光加工技术、电子束加工技术、 离子束加工技术） 5、LIGA技术 6、生长型微细加工技术
电火花加工的零件
变色龙模板
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微型机械
祝大家假期愉快！
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般加工时,吃刀量较大，可以忽略晶粒的大小，而作为一个连续体来看待，因此可见
一般加工和微细加工的机变理色龙是模不板同标的题 。 变色龙模板标题
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3、加工特征
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微细加工和超微细加可 处编 文工辑 字此 可以处编文 辑分字离可编或辑此结合原可 处子编 文辑 字、此 可处 编分文 辑字子可编为辑加此 工对可处象编文，辑字此可以处编文辑电字可子编束辑此、技工
微小尺寸和一般尺寸加工是不同的，其不同点主要表现在以下几个方面：
1、精度的表示方法
在微小尺寸加工时，由于加工尺寸很小，精度就必须用尺寸的绝对值来表示，即
用取出的一块材料的大小来表示，从而引入加工单位尺寸的概念。
2、微观机理
以切削加工为例，从工件的角度来讲，一般加工和微细加工的最大区别是切屑
的大小。一般为金属材料是由微细的晶粒组成，晶粒直径为数微米到数百微米。一
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， 特门市大T规ra模ini集ng成电路和计算机技术Up的g技rad术in基g 础，是信息时代微Co电m子po时si代ng，光电 子时代的关键技术之一。
前言
微细加工技术是精密加工技术的一个分支， 面向微细加工的电加工技术,激光微孔加工、水射 流微细切割技术等等在发展国民经济，振兴我国 国防事业等发面都有非常重要的意义，这一领域 的发展对未来的国民经济、科学技术等将产生巨 大影响，先进国家纷纷将之列为未来关键技术之 一并扩大投资和加强基础研究与开发。所以我们 有理由有必要加快这一领域的发展和开发进程。