第五章,微细加工
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第5章 微细加工
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微机械与微细加工概述 硅微细加工技术 光刻 微细电火花加工 微细切削加工技术 薄膜气相沉积技术 纳米加工技术
5.1 微机械与微细加工概述
1.微机械 （1）微机械的基本特征 � 体积小、重量轻、结构坚固、精度高。 � 能耗小、响应快、灵敏度高。 � 性能稳定、可靠、一致性好。 � 多功能化和智能化，既能感知环境又能控制环境 � 适于大批量生产，制造成本低廉 。
⑤积屑瘤与工作液 � 积屑瘤的产生对加工表面粗糙度影响极大。要减 小表面粗糙度值，应消除或减小积屑瘤，使用合 理的工作液可达到此目的。
（2）微细切削车床 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
图5-18 微型车床
下图所示的一种微细车床系统（日本金沢大学研 制），由微细车床、控制单元、光学显微装置和 监视器组成。
实现过程为： � ①当T1导通、T2截止时，直流电源通过限流电阻 R、开关管T1向电容C充电，此时放电通道没有电 流，处于消电离状态； � ②电容C充电至设定值，T1截止，切断充电回 路，T2导通，电容C通过T2击穿工件和电极的间 隙，产生放电； � ③电容C放电至设定值，T2截止，T1导通，重复 ①，形成微细电火花的循环加工。
5.5 微细切削加工技术
1.微切削加工机理 � 在微细切削时，由于工件尺寸很小，从强度和刚 度上不允许有大的吃刀量，同时为保证工件尺寸 精度的要求，最终精加工的表面切除层厚度必须 小于其精度值，因此切屑极小，吃刀量可能小于 晶粒的大小，切削就在晶粒内进行，晶粒就被作 为一个一个的不连续体来进行切削，这时切削不 是晶粒之间的破坏，切削力一定要超过晶体内部 非常大的原子、分子结合力，刀刃上所承受的切 应力就急速地增加并变得非常大。
5.4 微细电火花加工
4.微细电火花线切割加工 是指加工过程中采用钨合 微细电火花线切割加工 微细电火花线切割加工是指加工过程中采用钨合 金或其他材料的微细电极丝（直径为10 μｍ~50 μｍ）进行切割，主要用于加工轮廓尺寸在0.1 mm~1 mm的工件。由于属于非接触式加工，加 工过程中不存在切削力，因此能够保证加工过程 的一致性。
（1）切屑和表面形成
图5-16 剪切区位错移动
从晶格位错的产生和消失情况看，切屑像是 被刀具平稳地移走了一样，而错位晶格则渗入切 削刃底部的工件表面内。在切削刃走过后，所有 渗入工件表面内的位错晶格开始向后移动并且最 终在工件表面消失。
（2）切削力 � 切削力的幅值虽然不大，但其单位切削力却极大。 微细切削时，随着切削深度的增加切削力却在减 小。而且在很小切深时切削力将急速上升。
（a） （b） 图5-10 微细电极的在线制作 （a）反拷块方式；（b）WEDG方式。
②微细电极的在线检测 � 目前对微细电极的检测一般采用试切方式进行， 即通过电极所加工孔的尺寸来间接推算微细电极 的直径。
（2）脉冲电源 � 脉冲电源的作用是提供击穿间隙中加工介质所需 的电压，并在击穿后提供能量以蚀除工件材料。 脉冲电源对电火花加工的生产率、表面质量、加 工精度、加工过程的稳定性和工具电极损耗等技 术经济指标有很大的影响。 � 目前，微小能量脉冲电源主要有两种形式：独立 式晶体管脉冲电源和弛张式RC脉冲电源。
基础材料
牺牲层
牺牲层
结构层
微结构
图5-7 用牺牲层技术制作微结构的基本过程
（1）表面微加工对所采用的材料的要求 ： � 结构层必须能够保证所要求的使用性能 � 牺牲层必须具有足够的力学性能以保证在制作过 程中不会引起分层或裂纹等结构破坏 � 沉积工艺需要有很好的保形覆盖性质，腐蚀所选 的化学试剂，应能优先腐蚀牺牲层材料 � 表面加工工艺还应注意与集成电路工艺的兼容性
（2）微机械的主要产品分类 � 微构件 （微薄膜、微轴、微孔、微梁、微探针、 微连杆、微齿轮、微轴承、微弹簧 ） � 微传感器（压力传感器、加速度计、位移传感器、 流量计、温度传感器、微触觉传感器、微型生物 传感器、微型图像传感器、微陀螺仪 ） � 微执行器 （微电机、微阀、微泵、微开关、微扬 声器、微谐振器 ） � 专用微机械器件及系统 （人造器官、体内施药及 取样微型泵、微型手术机器人 ）
图5-17 不重磨金刚石刀具形状
②切削速度 � 实际选择的切削速度，常根据所用机床的动态特 性和工艺系统的动态特性选取，即选择振动最小 的转速。因为在该转速时表面粗糙度值最小，加 工质量最高。使用动特性好、振动小的精切设备 可以使用高的切削速度，提高加工效率。
③进给量和修光刃 � 为使加工表面粗糙度降低，微细车削时都采用很 小的进给量，并且刀具带修光刃。修光刃可以减 小加工的超光滑表面粗糙度值。但是，修光刃长 度过长对减小加工表面粗糙度值的效果不大。实 验表明，在微细车削时修光刃的长度一般取 （0.05~0.10）mm较为适宜 。
5.4 微细电火花加工
3.基于LIGA技术的微细电火花加工 � 利用LIGA技术为微细电火花加工提供电极制备手 段，然后再进行微细放电加工，是近年的一个主 要研究方向。 � LIGA技术可以制作出具有高深宽比的金属微结构 件，但是材料局限于镍和铜。将LIGA制造出的铜 微结构件作为微细电火花加工的电极，发挥电火 花加工可以加工任意导电材料的优点，就能制作 出材料综合性能更好的微结构或器件。同时，如 果电极损耗得到很好的控制，将可以加工出更高 深宽比的微结构件。
5.3 光 刻
（photolithography）也称照相平版印刷，是 光刻 光刻（ 加工制作半导体结构或器件和集成电路微图形结构 的关键工艺技术。 具体的过程包括掩膜制作和光刻过程两个部分。
5.3 光 刻
1.掩膜制作
设计图 绘图机 原图 缩版机 缩版 复印机 复制版 分步重复 照相机 殖版 复印机
（3）体微加工举例 ①凹槽加工
顶视图
俯视图 腐蚀掩膜
图5-3 （100）硅片各向源自文库性腐蚀的凹槽
②悬臂梁加工
图5-4 腐蚀凸起的拐角产生悬臂梁
③桥梁加工
图5-5 两端固定支撑梁的加工
④复杂结构加工
图5-6 采用CMOS工艺制作的硅复杂微结构
5.2 硅微细加工技术
2.硅的面微加工 是通过薄膜沉积和蚀刻工艺，在晶 硅的面微加工 硅的面微加工是通过薄膜沉积和蚀刻工艺，在晶 片表面上形成较薄微结构的加工技术。表面微加 工使用的薄膜沉积技术主要有物理气相沉积 （PVD）和化学气相沉积（CVD）等方法。典型 的表面微加工方法是牺牲层技术。
（1）湿法刻蚀 � 湿法刻蚀是通过化学刻蚀液和被刻蚀物质之间的 化学反应将被刻蚀物质剥离下来的刻蚀方法。 � 湿法刻蚀因基底材料不同可以分为各向同性刻蚀 和各向异性刻蚀。
①各向同性刻蚀
SiO2掩 膜
（a）
（b）
图5-1 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
图5-19 一种微细车床系统
5.5 微细切削加工技术
3.微细铣削 （1）微细铣削刀具 微细铣刀的制作技术是微细铣削的难点之一。 采用离子束加工技术制作微细铣刀是一种可行的 方法。
图5-20 离子束加工出的2刃、4刃、6刃微细端铣刀
（2）微细铣床 FANUC公司和有关大学合作研制的车床型超 精密铣床（图5-21），在世界上首例用切削方法 实现了自由曲面微细加工。
图5-8 掩膜制作过程
5.3 光 刻
2.光刻过程
预处理 脱脂、抛光、酸洗、水洗
氧化膜 基片
涂胶 甩涂、浸渍、喷涂、印刷
光致抗蚀 剂
曝光 电子束、X射线、远紫外 线、离子束
电子束 掩膜
显影 烘片
窗口
刻蚀 干式、湿式 剥膜、检查
离子束
图5-9 光刻加工过程
5.4 微细电火花加工
1.微细电火花加工的特点 � 放电面积很小 � 单个脉冲放电能量很小 � 放电间隙很小 � 工具电极制备困难 � 排屑困难,不易获得稳定火花放电状态
④刀刃锋锐度 � 刀刃锋锐度对加工表面质量有很大影响，刀刃锋 ρ来表征。 ρ是微细和超 锐度可用刀具刃口半径 锐度可用刀具刃口半径ρ 来表征。ρ 微细切削加工中的一个关键技术参数。 ρ值一般 微细切削加工中的一个关键技术参数。ρ 采用扫描电镜在放大（20 000~30 000）倍时测 ρ＜0.1 μｍ时，可采用扫描探针显微镜测 量。 量。ρ 试。
5.2 硅微细加工技术
1.硅的体微加工 （bulk micromachining）技术是 � 硅的体微加工 硅的体微加工（ 指利用刻蚀（Etching）等工艺对块状硅进行准 三维结构的微加工，即去除部分基体或衬底材 料，以形成所需要的硅微结构。主要包括刻蚀和 停止刻蚀两项关键技术。 刻蚀法分为湿法刻蚀和干法刻蚀两类 。
（c）
（d）
图5-2 各向异性刻蚀 （c）各向异性刻蚀（搅拌）；（d）各向异性刻蚀（不搅拌）
（2）干法刻蚀 ①干法刻蚀种类 � 等离子刻蚀 � 反应离子刻蚀 � 离子束刻蚀与反应离子束刻蚀 � 增强反应离子刻蚀
②干法刻蚀工艺的理想特征 � 离子平行入射，以产生各向异性 。 � 反应性的离子，以提高选择性 。 � 高密度的离子，以提高刻蚀速率 。 � 低的入射能量，以减轻硅片的损伤 。
5.4 微细电火花加工
2.微细电火花加工关键技术 实现微细电火花加工的关键技术有加工工艺和设备 两个方面，包括： � 微细电极的制作 � 高精度微进给驱动装置 � 微小能量脉冲电源技术 � 加工状态检测与控制系统。
（1）微细电极的在线制作与检测 ①微细电极的在线制作 � 在线制作方法主要有反拷块加工和线电极电火花 磨削（WEDG）两种方式
（3）加工状态检测与控制系统 � 基于模糊控制逻辑理论、神经网络乃至模糊神经 网络等方法的加工状态识别技术，为微细电火花 加工状态的检测提供了可行途径。 � 选择伺服进给速度、脉宽与脉间宽度作为微细电 火花加工系统的控制参数，其它对加工工性能有 所影响的参数可采用离线优化。
（4）高精度微进给驱动装置 微进给机构是实现微细电火花加工的前提和 保证。近年来一些新型微进给机构的出现，很好 地解决了微细电火花加上中微小步距进给的难题。 � 蠕动式压电陶瓷微进给机构 � 冲击式微进给机构 � 椭圆式微进给机构 � 线性超声马达微进给机构
5.1 微机械与微细加工概述
2.微细加工技术 （1）微细加工技术构成 � 由IC工艺技术发展起来的硅微细加工技术 � 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 � 由上述两种技术集成的新方法，如LIGA、LIGALIKE 等
（2）微细加工与常规尺寸加工的区别 � 加工精度的表示方法不同，用绝对精度表示 � 加工机理存在很大的差异，必须考虑晶粒在加工 中的作用 � 加工特征明显不同 ，以分离或结合原子、分子为 特征 � 当构件缩小到一定尺寸范围时将出现尺度效应
（3）切削温度 � 由于加工尺度和刀具尺度的微小化，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，切削温度通常被认为是决定刀具磨损率 的主要因素。对于表面的形成来说，即使是刀具 的微米级的损伤也是致命的。
5.5 微细切削加工技术
2.微细车削 （1）微细车削工艺 ①刀具 微细车削一般采用金刚石刀具。
①蠕动式压电陶瓷微进给机构
图5-12 蠕动式压电微进给原理
②冲击式微进给机构
图5-13 冲击式微进给机构动作原理
③椭圆式微进给机构
图5-14 椭圆式微进给机构
④线性超声马达微进给机构
图5-15 线性超声马达微进给机构
（5）工作液 � 工作液在加工中起到多种作用：压缩放电通道， 使放电能量集中，加强蚀除效果；有利于电蚀产 物排除；放电后极间消电离，防止破坏性电弧出 现；加速间隙中物质的降温。 � 工作液的种类、成分、特性对加工过程和工艺结 果有显著影响。在常规电火花加工中，主要采用 油基工作液，例如，电火花加工专用液、煤油等。
①独立式晶体管脉冲电源 � 多采用MOSFET管做开关器件，具有开关速度高、 无温漂以及无热击穿故障的优点。
②弛张式RC脉冲电源 � RC脉冲电源是利用电容器充电储存电能、而后瞬 时放出的原理工作的。日前，微细电火花加工用 的脉冲电源多为弛张式RC电源。
R
T1 T2 C
图5-11 可控RC微细电火花加工电源
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微机械与微细加工概述 硅微细加工技术 光刻 微细电火花加工 微细切削加工技术 薄膜气相沉积技术 纳米加工技术
5.1 微机械与微细加工概述
1.微机械 （1）微机械的基本特征 � 体积小、重量轻、结构坚固、精度高。 � 能耗小、响应快、灵敏度高。 � 性能稳定、可靠、一致性好。 � 多功能化和智能化，既能感知环境又能控制环境 � 适于大批量生产，制造成本低廉 。
⑤积屑瘤与工作液 � 积屑瘤的产生对加工表面粗糙度影响极大。要减 小表面粗糙度值，应消除或减小积屑瘤，使用合 理的工作液可达到此目的。
（2）微细切削车床 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
图5-18 微型车床
下图所示的一种微细车床系统（日本金沢大学研 制），由微细车床、控制单元、光学显微装置和 监视器组成。
实现过程为： � ①当T1导通、T2截止时，直流电源通过限流电阻 R、开关管T1向电容C充电，此时放电通道没有电 流，处于消电离状态； � ②电容C充电至设定值，T1截止，切断充电回 路，T2导通，电容C通过T2击穿工件和电极的间 隙，产生放电； � ③电容C放电至设定值，T2截止，T1导通，重复 ①，形成微细电火花的循环加工。
5.5 微细切削加工技术
1.微切削加工机理 � 在微细切削时，由于工件尺寸很小，从强度和刚 度上不允许有大的吃刀量，同时为保证工件尺寸 精度的要求，最终精加工的表面切除层厚度必须 小于其精度值，因此切屑极小，吃刀量可能小于 晶粒的大小，切削就在晶粒内进行，晶粒就被作 为一个一个的不连续体来进行切削，这时切削不 是晶粒之间的破坏，切削力一定要超过晶体内部 非常大的原子、分子结合力，刀刃上所承受的切 应力就急速地增加并变得非常大。
5.4 微细电火花加工
4.微细电火花线切割加工 是指加工过程中采用钨合 微细电火花线切割加工 微细电火花线切割加工是指加工过程中采用钨合 金或其他材料的微细电极丝（直径为10 μｍ~50 μｍ）进行切割，主要用于加工轮廓尺寸在0.1 mm~1 mm的工件。由于属于非接触式加工，加 工过程中不存在切削力，因此能够保证加工过程 的一致性。
（1）切屑和表面形成
图5-16 剪切区位错移动
从晶格位错的产生和消失情况看，切屑像是 被刀具平稳地移走了一样，而错位晶格则渗入切 削刃底部的工件表面内。在切削刃走过后，所有 渗入工件表面内的位错晶格开始向后移动并且最 终在工件表面消失。
（2）切削力 � 切削力的幅值虽然不大，但其单位切削力却极大。 微细切削时，随着切削深度的增加切削力却在减 小。而且在很小切深时切削力将急速上升。
（a） （b） 图5-10 微细电极的在线制作 （a）反拷块方式；（b）WEDG方式。
②微细电极的在线检测 � 目前对微细电极的检测一般采用试切方式进行， 即通过电极所加工孔的尺寸来间接推算微细电极 的直径。
（2）脉冲电源 � 脉冲电源的作用是提供击穿间隙中加工介质所需 的电压，并在击穿后提供能量以蚀除工件材料。 脉冲电源对电火花加工的生产率、表面质量、加 工精度、加工过程的稳定性和工具电极损耗等技 术经济指标有很大的影响。 � 目前，微小能量脉冲电源主要有两种形式：独立 式晶体管脉冲电源和弛张式RC脉冲电源。
基础材料
牺牲层
牺牲层
结构层
微结构
图5-7 用牺牲层技术制作微结构的基本过程
（1）表面微加工对所采用的材料的要求 ： � 结构层必须能够保证所要求的使用性能 � 牺牲层必须具有足够的力学性能以保证在制作过 程中不会引起分层或裂纹等结构破坏 � 沉积工艺需要有很好的保形覆盖性质，腐蚀所选 的化学试剂，应能优先腐蚀牺牲层材料 � 表面加工工艺还应注意与集成电路工艺的兼容性
（2）微机械的主要产品分类 � 微构件 （微薄膜、微轴、微孔、微梁、微探针、 微连杆、微齿轮、微轴承、微弹簧 ） � 微传感器（压力传感器、加速度计、位移传感器、 流量计、温度传感器、微触觉传感器、微型生物 传感器、微型图像传感器、微陀螺仪 ） � 微执行器 （微电机、微阀、微泵、微开关、微扬 声器、微谐振器 ） � 专用微机械器件及系统 （人造器官、体内施药及 取样微型泵、微型手术机器人 ）
图5-17 不重磨金刚石刀具形状
②切削速度 � 实际选择的切削速度，常根据所用机床的动态特 性和工艺系统的动态特性选取，即选择振动最小 的转速。因为在该转速时表面粗糙度值最小，加 工质量最高。使用动特性好、振动小的精切设备 可以使用高的切削速度，提高加工效率。
③进给量和修光刃 � 为使加工表面粗糙度降低，微细车削时都采用很 小的进给量，并且刀具带修光刃。修光刃可以减 小加工的超光滑表面粗糙度值。但是，修光刃长 度过长对减小加工表面粗糙度值的效果不大。实 验表明，在微细车削时修光刃的长度一般取 （0.05~0.10）mm较为适宜 。
5.4 微细电火花加工
3.基于LIGA技术的微细电火花加工 � 利用LIGA技术为微细电火花加工提供电极制备手 段，然后再进行微细放电加工，是近年的一个主 要研究方向。 � LIGA技术可以制作出具有高深宽比的金属微结构 件，但是材料局限于镍和铜。将LIGA制造出的铜 微结构件作为微细电火花加工的电极，发挥电火 花加工可以加工任意导电材料的优点，就能制作 出材料综合性能更好的微结构或器件。同时，如 果电极损耗得到很好的控制，将可以加工出更高 深宽比的微结构件。
5.3 光 刻
（photolithography）也称照相平版印刷，是 光刻 光刻（ 加工制作半导体结构或器件和集成电路微图形结构 的关键工艺技术。 具体的过程包括掩膜制作和光刻过程两个部分。
5.3 光 刻
1.掩膜制作
设计图 绘图机 原图 缩版机 缩版 复印机 复制版 分步重复 照相机 殖版 复印机
（3）体微加工举例 ①凹槽加工
顶视图
俯视图 腐蚀掩膜
图5-3 （100）硅片各向源自文库性腐蚀的凹槽
②悬臂梁加工
图5-4 腐蚀凸起的拐角产生悬臂梁
③桥梁加工
图5-5 两端固定支撑梁的加工
④复杂结构加工
图5-6 采用CMOS工艺制作的硅复杂微结构
5.2 硅微细加工技术
2.硅的面微加工 是通过薄膜沉积和蚀刻工艺，在晶 硅的面微加工 硅的面微加工是通过薄膜沉积和蚀刻工艺，在晶 片表面上形成较薄微结构的加工技术。表面微加 工使用的薄膜沉积技术主要有物理气相沉积 （PVD）和化学气相沉积（CVD）等方法。典型 的表面微加工方法是牺牲层技术。
（1）湿法刻蚀 � 湿法刻蚀是通过化学刻蚀液和被刻蚀物质之间的 化学反应将被刻蚀物质剥离下来的刻蚀方法。 � 湿法刻蚀因基底材料不同可以分为各向同性刻蚀 和各向异性刻蚀。
①各向同性刻蚀
SiO2掩 膜
（a）
（b）
图5-1 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
图5-19 一种微细车床系统
5.5 微细切削加工技术
3.微细铣削 （1）微细铣削刀具 微细铣刀的制作技术是微细铣削的难点之一。 采用离子束加工技术制作微细铣刀是一种可行的 方法。
图5-20 离子束加工出的2刃、4刃、6刃微细端铣刀
（2）微细铣床 FANUC公司和有关大学合作研制的车床型超 精密铣床（图5-21），在世界上首例用切削方法 实现了自由曲面微细加工。
图5-8 掩膜制作过程
5.3 光 刻
2.光刻过程
预处理 脱脂、抛光、酸洗、水洗
氧化膜 基片
涂胶 甩涂、浸渍、喷涂、印刷
光致抗蚀 剂
曝光 电子束、X射线、远紫外 线、离子束
电子束 掩膜
显影 烘片
窗口
刻蚀 干式、湿式 剥膜、检查
离子束
图5-9 光刻加工过程
5.4 微细电火花加工
1.微细电火花加工的特点 � 放电面积很小 � 单个脉冲放电能量很小 � 放电间隙很小 � 工具电极制备困难 � 排屑困难,不易获得稳定火花放电状态
④刀刃锋锐度 � 刀刃锋锐度对加工表面质量有很大影响，刀刃锋 ρ来表征。 ρ是微细和超 锐度可用刀具刃口半径 锐度可用刀具刃口半径ρ 来表征。ρ 微细切削加工中的一个关键技术参数。 ρ值一般 微细切削加工中的一个关键技术参数。ρ 采用扫描电镜在放大（20 000~30 000）倍时测 ρ＜0.1 μｍ时，可采用扫描探针显微镜测 量。 量。ρ 试。
5.2 硅微细加工技术
1.硅的体微加工 （bulk micromachining）技术是 � 硅的体微加工 硅的体微加工（ 指利用刻蚀（Etching）等工艺对块状硅进行准 三维结构的微加工，即去除部分基体或衬底材 料，以形成所需要的硅微结构。主要包括刻蚀和 停止刻蚀两项关键技术。 刻蚀法分为湿法刻蚀和干法刻蚀两类 。
（c）
（d）
图5-2 各向异性刻蚀 （c）各向异性刻蚀（搅拌）；（d）各向异性刻蚀（不搅拌）
（2）干法刻蚀 ①干法刻蚀种类 � 等离子刻蚀 � 反应离子刻蚀 � 离子束刻蚀与反应离子束刻蚀 � 增强反应离子刻蚀
②干法刻蚀工艺的理想特征 � 离子平行入射，以产生各向异性 。 � 反应性的离子，以提高选择性 。 � 高密度的离子，以提高刻蚀速率 。 � 低的入射能量，以减轻硅片的损伤 。
5.4 微细电火花加工
2.微细电火花加工关键技术 实现微细电火花加工的关键技术有加工工艺和设备 两个方面，包括： � 微细电极的制作 � 高精度微进给驱动装置 � 微小能量脉冲电源技术 � 加工状态检测与控制系统。
（1）微细电极的在线制作与检测 ①微细电极的在线制作 � 在线制作方法主要有反拷块加工和线电极电火花 磨削（WEDG）两种方式
（3）加工状态检测与控制系统 � 基于模糊控制逻辑理论、神经网络乃至模糊神经 网络等方法的加工状态识别技术，为微细电火花 加工状态的检测提供了可行途径。 � 选择伺服进给速度、脉宽与脉间宽度作为微细电 火花加工系统的控制参数，其它对加工工性能有 所影响的参数可采用离线优化。
（4）高精度微进给驱动装置 微进给机构是实现微细电火花加工的前提和 保证。近年来一些新型微进给机构的出现，很好 地解决了微细电火花加上中微小步距进给的难题。 � 蠕动式压电陶瓷微进给机构 � 冲击式微进给机构 � 椭圆式微进给机构 � 线性超声马达微进给机构
5.1 微机械与微细加工概述
2.微细加工技术 （1）微细加工技术构成 � 由IC工艺技术发展起来的硅微细加工技术 � 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 � 由上述两种技术集成的新方法，如LIGA、LIGALIKE 等
（2）微细加工与常规尺寸加工的区别 � 加工精度的表示方法不同，用绝对精度表示 � 加工机理存在很大的差异，必须考虑晶粒在加工 中的作用 � 加工特征明显不同 ，以分离或结合原子、分子为 特征 � 当构件缩小到一定尺寸范围时将出现尺度效应
（3）切削温度 � 由于加工尺度和刀具尺度的微小化，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，切削温度通常被认为是决定刀具磨损率 的主要因素。对于表面的形成来说，即使是刀具 的微米级的损伤也是致命的。
5.5 微细切削加工技术
2.微细车削 （1）微细车削工艺 ①刀具 微细车削一般采用金刚石刀具。
①蠕动式压电陶瓷微进给机构
图5-12 蠕动式压电微进给原理
②冲击式微进给机构
图5-13 冲击式微进给机构动作原理
③椭圆式微进给机构
图5-14 椭圆式微进给机构
④线性超声马达微进给机构
图5-15 线性超声马达微进给机构
（5）工作液 � 工作液在加工中起到多种作用：压缩放电通道， 使放电能量集中，加强蚀除效果；有利于电蚀产 物排除；放电后极间消电离，防止破坏性电弧出 现；加速间隙中物质的降温。 � 工作液的种类、成分、特性对加工过程和工艺结 果有显著影响。在常规电火花加工中，主要采用 油基工作液，例如，电火花加工专用液、煤油等。
①独立式晶体管脉冲电源 � 多采用MOSFET管做开关器件，具有开关速度高、 无温漂以及无热击穿故障的优点。
②弛张式RC脉冲电源 � RC脉冲电源是利用电容器充电储存电能、而后瞬 时放出的原理工作的。日前，微细电火花加工用 的脉冲电源多为弛张式RC电源。
R
T1 T2 C
图5-11 可控RC微细电火花加工电源