第8章电子束和离子束加工(教案)
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电子束与离子束加工原理及应用电子束与离子束加工原理及应用电子束加工1、电子束加工原理及特点(1)由于电子束能够极其微细地聚焦(束径可达微米级)且在微小面积上叮达到很大的功率密度,因此在轰击点处的瞬时温度可达数千度高温,足以使任何材料熔化或气化。
由此可知,电子束可用来加工任何材料的微孔或窄缝、半导体电路等,是一种精密微细加工方法(2)由于电子束的瞬时热能作用在极微小面积上,所以加工部位的热影响区很小;在加工过程中无机械力作用,故加工后不产生受力变形;此外电子束加工也不存在工具消耗问题。
所以它的加工梢度高、表面质量也好。
(3)能够通过磁场或电场对电子束的强度、位置、聚焦进行直接控制。
位置控制的准确度可达0.15m左右,强度和束斑的大小控制误差也易达到1%以下。
通过磁场或电场几乎可以无惯性、无功率地控制电子束.便于采用计算机控制.实现加工过程自动化。
(4)由于电子束加工是在真空中进行,因此污染少.加工点处能保持原来材料的纯度:适合于加工易级化的金属及合金材料,特别是要求纯度极高的半导体材料。
(5)电子束加工需要一套价格昂贵的专用设备,加工中心成本高,2、电子束加工的应用电子束加工可分为两类;一类称为‘.热型”.即利用电子束把材料的局部加热至熔化或气化点进行加工,如打孔、切割、焊接等;另一类称为“非热型”.即利用电子束的化学效应进行刻蚀的技术,如电子束的光刻等。
(1)电子束的热效应加工。
在电子束的热效应加工中,可通过调整功率密度来达到不同的加工目的,如淬火、熔炼、切割、打孔等。
(2)电子束化学效应加工。
用低功率密度的电子束照射工件表面虽不会引起表面的温升,但入射电子与高分子材料的碰撞,会导致它们的分子链的切断或重新聚合.从而使高分子材料的化学性质和分子量产生变化,这种现象叫电子束的化学效应.利用这种效应进行加工的方法叫电子束光刻。
由于电子束曝光系统柔性大,又能连续扫描写图,既是精密微细图形写图设备,也是目前大规模(IST)及超大规模(VLST)掩膜或基片光刻的主要设备.除此之外,电子束可作为光源进行图形复印等工作。
电子行业电子束和离子束加工简介在电子行业中,电子束和离子束加工是两种常用的微细加工技术。
它们利用高能电子束和离子束对材料进行加工,具有高精度、高效率和非接触等特点,在电子器件制造、表面改性和纳米加工等领域有广泛应用。
电子束加工基本原理电子束加工利用高速运动的电子束对材料表面进行加工。
通过控制电子束的能量和聚焦方式,可以实现在纳米到微米级别的精确加工。
其基本原理如下:•加速电子:采用电子枪将电子加速到较高能量,通常在几十千伏至几百千伏之间。
•焦点控制:利用一系列电场和磁场聚焦系统,将电子束聚焦到较小的直径,达到高分辨率的效果。
•扫描加工:通过控制电子束的位置和扫描速度,实现对材料表面的精确加工。
应用领域电子束加工在电子行业中有广泛的应用,包括但不限于以下领域:1.纳米微型器件加工:电子束加工可用于制造微型电子器件,如纳米线、纳米晶体管和MEMS器件等。
2.光刻:电子束激光刻蚀技术是集成电路制造中常用的工艺之一。
3.表面改性:通过控制电子束的能量和扫描方式,可以实现对材料表面的纹理、硬度和导电性等物理性质的改变。
4.纳米加工:电子束可以直接对纳米颗粒进行加工,制备纳米材料和纳米结构。
离子束加工基本原理离子束加工利用高能离子束对材料进行加工。
与电子束加工相比,离子束加工具有更高的穿透能力和更大的功率密度,可以实现更深入和更精确的加工效果。
其基本原理如下:•加速离子:采用离子源将离子加速到高能量,通常在几百电子伏至几千电子伏之间。
•焦点控制:通过控制电场和磁场分别作用的方式,实现对离子束的聚焦控制。
•碰撞损伤:高速离子束与材料表面相碰撞,产生碰撞损伤和表面变化。
应用领域离子束加工在电子行业中也有广泛的应用,主要应用于以下领域:1.纳米加工:离子束加工可用于纳米线、纳米颗粒和纳米薄膜的制备。
2.材料改性:通过离子束的碰撞和改变材料表面的结构,可以实现材料的硬化、改变导电性和抗腐蚀等性能。
3.表面涂层:离子束沉积技术可以实现对材料表面的镀膜、涂层和纳米颗粒的制备。