微细加工技术的应用和趋势

改造 客观世 界 的一种 高 新技 术 。微机械 多 的小型 泵 的１ ０ ０ ０ 倍 ，而 且机 电一体 化 蚀 ，最 后把 光刻胶 去掉 就得 到 了想要 的
由于 具有 能够在 狭 小空 间 内进 行 作业 ， 的微 机械 不存 在信 号延 迟 问题 ，可进 行 图形 。光刻技 术在 微 电子 中 占有 很大 的 比重 ，比如微 电子应用 ３ ． １搬迁原子 １ ９ ９ ０ 年 ，美 国圣何塞Ｉ Ｂ Ｍ Ｎ尔马登研
而 受 到人们 的高 度重 视 ，被 列为 ２ １ 世 纪 和智 能结 构后 ，更 易于 实现 微机 械 的多 关键 技术 之首。 功能化和智能化 。
１ ． 微机械 的特征
１ ． ５ 适 于大批 量生 产 、制 造成 本低 究所科 学家用Ｓ Ｔ Ｍ 将镍表面 吸附的氙原子
５ 个氙 原子排成 Ｉ Ｂ Ｍ － ＝ 微 机 械 在 美 国 常 称 为 微 型 机 电系 廉。微机械采用与 半导体制造工艺类似的 逐一移动 ，最终 以３ 统 ；在 日本 称作 微机 器 ；而在 欧 洲则称 方法生产 ，可以象超大规模集成 电路芯片 个字母 。每个字母 高５ ｎ ｍ ，原子间的最短 作微 系统。
而 又 不扰乱 工作 环境 和对 象 的特 点 ，在 高速工作 。
航 空航 天 ，精密 仪器 ，生物 医学 等领域
１ ． ４ 多功能和 智 能化 。微 机械 最终 宽 来评 价 的，而线 宽 的获得跟 光刻 技术
有 着广 阔 的应用 潜 力 ，且是 实现 纳米技 要达 到集传 感 器 、执行 器和 电子控 制 电 有 很 大 的关 系 。 术 （Ｎ ａ ｎ ０ ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ ） 的重 要 环 节 ， 因 路为 一体 的 目标 ，特别 是应 用智 能材 料
随着 微 纳米 技术 的不 断 发展 ， 以本 械 的十 分之 一 ，但 却 能 以十倍 以上 的速 过 程 中发生 了变化 ，之 后进 行 显影 ，将 身形 状尺 寸微 小或 操作尺 度 极小 为特 征 度 来 完 成 同样 的 工作 ， 如５ ｍ ｍＸ ５ ｍ ｍ× 发 生化 学变 化 的光刻胶 腐蚀 掉 ，裸露 出 的微 机械 已成 为人 们在 微观 领域 认识 和 ０ ． ７ ｍ ｍ 的微型 泵的流 速是 比其体积 大得 半 导体 ，之后 对裸 露 出的 半导体 进行 刻
一
样 一次制成 大量 的完全相 同的部件 ，制 距 离 为 ｌ ｎ ｍ 。 这 一 成 果 开 创 了人 类 单 原 子
操纵 研 究的先 河 ，表 明人类 不仅可 以用 Ｓ Ｐ Ｙ 观察 、测 量试样表面上 的原子、分子
结 构 ， 而 且 可 以根 据 人 的 意 志 随 意 加 工
微机械按 其尺寸特征可 以分为１ － １ ０ ｍ ｍ 造成本比之传统机械加工大大降低 。 的微 小型机械 ，ｌ ｎ ｍ — ｌ ｍ ｍ 的微机械 ，以及
微 机 器人 （ Ｍ ｉ ｃ ｒ ｏ — Ｒ ｏ ｂ ｏ ｔ ） 是 相 对 比
等 。概 括起 来 ，微机 械 具有 以下 几个基 装配 ， 费用较 高 。微细 切 削加工 适合 所 本特 点： 有金 属 、塑料 及工 程陶 瓷材 料 ，主要 切
ｉ ． １ 体积 小、精度 高 、重量 轻 。其 削方式有车削、铣削、钻削等 。 体 积 可小至 亚微 米 以下 ，尺 寸精度 达纳 米级 ，重量可轻至纳克。 １ ． ２ 性 能稳定 、可靠 性高 。由于微
２ ． 微 细 加 工 的工 艺方 法 ２ ． １超 微 机 械 加 工
ｌ ｎ ｍ － ｌ ｍ ｍ 的纳米机械 。而制造微机械 常采
用 的微 细加 工又 可 以进 一步 分为 微米 级
超 微机 械加 工是 指 用精 密金 属切 削 制造 出原子级 的人 工结 构 。将 原子 、分
微细 加工 （ ｍ ｉ ｃ ｒ ｏ — ｆ ａ ｂ ｒ ｉ ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ） ，亚 微 和 电火花 、线 切割 等加 工方 法 ，制作 毫 子进 行 重新组 装 、排列 成一 定 的形 状 ， 米级 微细加工 （ ｓ ｕ ｂ — ｍ ｉ ｃ ｒ ｏ — ｆ ａ ｂ ｒ ｉ ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ） 和纳米 级微细加工 （ ｎ ａ ｎ ｏ — ｆ ａ ｂ ｒ ｉ ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ） 米级尺 寸 以下的为 机械 零件 ，是 一种 三 是 一种 典型 的 “ 从 下至 上 ”构 筑物 质结 维实 体加 工技 术 ，多是 单件 加工 ，单 件 构 的最终极形式 。１ ５ Ｊ ￣ ０ ． １ 纳米 。 ３ ． ２微机器人
一
较完 备 的微 型 电子机械 系统 （ Ｍ Ｅ Ｍ ｓ ） 的代
表 。微机 器人 的应 用主 要集 中在工 业领
２ ． ２ 光 刻 加 工
光 刻 技 术 主 要 应 用 在 微 电 子 中 。 它 域 、医 学领域 及基 础学 科研 究领域 ，在 Ｎ Ａ 分 般 是对 半导体 进 行加 工 ，需要 一个有 移 动 或 处 理 微 组 织 ， 区 分 细 胞 ， Ｄ
机械 的体积甚小 ，几乎不受热膨 涨，噪声 部分透 光 部分 不透 光 的掩模 板 ，通 过 曝 析 ，运用Ｓ Ｔ Ｍ 或Ａ Ｆ Ｍ 操 纵样 品等各 项研 究 和 挠 曲等 因素影 响 ，具有 较 高的抗 干扰 光 、显影 、刻 蚀等 技术 获得 和掩 模板 一 方 面 ，微 机器 人都 发挥 着重要 作用 。在 性 ，可在较差 的环境下进行稳定的工作 。
微 细 加 工 技 术 的应 用和趋 势
王凌杰 徐
【 摘
钊
衡水学院分院
要】先进制造工艺是先进制造技术的核心和基础 ，一个国家的制造工艺的水平的高低，在很大程度上决定 了 其制造 业在国际市场的竞
争实力。本文主要介绍先进制造工艺中的微细加工技术在现在各个方面的应用及发展。
【 关键词 】微机械；微机械加工技术；超微机械加工；光刻加工