微机械与微细加工技术

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。

微机械及其制造加工技术摘要：微机械制造工艺是我国现代化工制造的重要模块。

微细切削加工技术与微机械制造技术的研发，扩大了机械化的影响范围。

基于此，具体介绍了微细车削、微细铣削、超微细切削这三项微机械细切削加工技术，并详细阐述了Vision Pro PC、印刷电路+MEMS、纳米载体这几种微机械制造工艺，分析了促进微机械和制造行业的可持续发展的方向，希望能够为微机械制造领域的发展提供参考。

关键词：微细切削；机械制造；纳米载体引言：现代机械制造工艺和精密加工技术不断发展，传统制造手段已经很难满足化工产业需求。

因此有必要探究现代化机械制设计制造工艺，创新精密加工技术，使微机械设计满足“高、精、尖”要求，降低设备制造能耗。

微细切削是一种加工精度高于其他工艺的微小零件加工技术，而微机械制造则是指用于制造微米领域中三维力学机械系统的制造工艺，两者在机械发展中都起到了重要的推动作用[1]，因此，工作者应深入分析微细切削加工与微机械制造，并采取有效措施，优化两种技术工艺的应用效果，提升科技发展水平。

1.微细切削加工借助微细车削、微细铣削、超微细切削技术等满足对微小元件的加工需要，节省人力、物力、时间成本，优化微机械产品的生产效率和质量，提高化工企业产品生产力。

1.1微细车削就目前来看，微细切削加工工艺分为车削、铣削、超微细切削等多种类型，其中微细车削工艺的运行主要依赖于由光学显微装置、长约200mm微细车床、控制单元、监视器组成的车削系统。

该系统的参数为，转速3000~15000r/min、主轴功率0.5W、装夹工件直径0.3mm、径向跳动1μm、横纵方向给进分辨率4r/min。

在加工中，操作者可以利用系统中的光学显微镜，观察车削加工状态，同时使用专用的工件装卸设施，保障加工精度。

在此过程中，考虑到工件的直径通常较小，所以应以较小的幅度，来进行横纵移动车削。

此外，在细微车削系统的研发中，曾经用0.3mm的黄铜丝作为毛坯，来测试车削加工的精度，结果显示，该系统能够将黄铜丝毛坯的直径切削至10μm，还可以将其制作成一个螺距12.5μm、直径120μm的丝杠，呈现出了高精度的微米尺度零件加工效果，可以用于硬度、强度较高的材质加工，有助于微细切削工艺的发展。

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。

五、微机械及微细加工技术1、微机械简介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微细加工极限。

探索有效实用的微细加工技术，并使其能在工业生产中得到应用。

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并被列为21世纪的关键技术之首。

比如，美国宇航局投资1亿美元着手研制“发现号微型卫星”；说明：卫星有大型、小型卫星、微型卫星和纳米卫星，区别是：小型卫星为一种可用常规运载器发射的航天器，质量为100～500kg；微型卫星定义为所有的系统和子系统都全面体现了微型制造技术，质量为10～100kg；纳米卫星是一种尺寸减小到最低限度的微卫星，质量为1～10 kg。

在航天发展史上，由于受运载能力及技术水平的限制，早期研制的卫星都采用小卫星方案，其重量只有几十千克。

70年代末，由于大推力运载火箭的研制成功和设计与制造能力的提高，大型多功能卫星开始出现，卫星体积不断增大，功能也越来越复杂。

随之而来的是成本不断攀升，风险逐渐增加。

如一枚“大力神”／“半人马座”运载火箭连同所发射的侦察卫星价值可达10.5亿美元以上，一旦发射失败就会造成严重的损失。

而且，卫星一旦被淘汰，形成严重的太空污染。

为此，航天界又将目光重新投向了小卫星。

由于技术的进步，特别是微电子技术的进步，新一代的小卫星采用了许多小型高性能电子部件，但它们同样具有一些大型卫星才有的功能，并为小卫星进一步微型化，进而为微型卫星、纳米卫星的发展奠定了基础。

纳米卫星的概念最早是由美国宇航公司于1993年在一份研究报告中首次提出的，它带来了小卫星设计思想上的根本变革。

纳米卫星是以微机电一体化系统(MEMS)技术和由数个MEMS组成的专用集成微型仪器(ASIM)为基础的一种全新概念的卫星，重量在10千克以下，甚至可降低到0.1千克以下。

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。

第七章先进制造技术（一）教学的基本要求：了解快速成形制造技术、精密加工技术和微细加工制造技术（二）教学具体内容：快速成形制造技术、精密超精密加工技术、微机械及其微细加工技术。

（三）教学重点和难点：快速成形工艺与设备。

一、简 介第一节 快速成形制造技术快速成形技快速成形技(Rapid Prototyping)(Rapid Prototyping)术是近年来发展起来的,直接根据直接根据CAD CAD CAD模型快速生产样件或模型快速生产样件或零件的成组技术总称,它集成了它集成了CAD CAD CAD 技术、数控技术、数控技术、激光技术和材料技术等现代科技成果，是先进制造技术的重要组成部分。

二、快速成形的基本原理三维模型的构造三维模型的构造三维模型的离散处理三截面的制造与累加三、快速成形的工艺方法１.熔积成形法熔积成形法(FDM)(FDM) 保持半流动成型材料刚好在熔点之上(通常控制在比熔点高比熔点高l l ℃左右左右))。

FDM FDM喷头受喷头受喷头受CAD CAD CAD分层数据控制，使分层数据控制，使半流动状态的熔丝材料从喷头中挤压出来，凝固形成轮廓形状的薄层，一层叠一层最后形成整个零件模型第二节 高 速 切 速一、高速切削技术的概念与特点1.1.高速切削技术的概念高速切削技术的概念 2.2.高速切削技术的特点高速切削技术的特点能获得很高的加工效率能获得较高的加工精度能获得较高的加工表面质量加工能耗底、节省制造资源二、高速切削的机理1.1.切削力切削力切削力2.2.切削热切削热切削热3.3.切削磨损切削磨损三、高速切削的关键技术1.1.高速切削机床结构高速切削机床结构 2.2.高速切削的刀具系统高速切削的刀具系统第三节 微机械及其微细加工技术一、引言体积小体积小,,精度高精度高性能稳定性能稳定,,可靠性高可靠性高能耗低能耗低,,灵敏性和工作效率高灵敏性和工作效率高多功能和智能化多功能和智能化适于大批量生产适于大批量生产,,制造成本低廉微机械基本特点二、微细加工技术1.1.硅微机械加工技术硅微机械加工技术 2.2.光刻技术光刻技术光刻技术3.3.外延技术外延技术外延技术4.LIGA 4.LIGA技术技术技术5.5.微机械装配与集成微机械装配与集成三、典型微细电子机械系统装置1.1.集成机构集成机构集成机构2.2.硅微加速度计硅微加速度计。

细微加工特点及应用前景机自1006班 40号 **[摘要]：微细加工技术是现代加工技术手段的新发展,是二十一世纪关键技术之一。

本文介绍了微机械与微细加工技术的发展过程、技术特点以及相关理论基础，并具体阐述了微细加工技术的应用、发展的意义、存在的问题及发展要求。

[关键字]：微细加工微机械微机电发展前景随着20世纪80年代后期微机械、微机机电系统(Micro Electro Mechanical System,MEMS)这一门新兴交叉学科的兴起,微细加工技术作为获得微机械、微机电系统的必要手段,得到了快速的发展。

微细加工技术起源于平面硅工艺,但随着半导体器件、集成电路、微型机械等技术的发展与需求,微细加工技术已经成为一门多学科交叉的制造系统工程和综合高新技术, 广泛应用于医疗、生物工程、信息、航空航天、半导体工业、军事、汽车等领域,给国民经济、人民生活和国防、军事等带来了深远的影响,被列为21世纪关键技术之一。

1 细微加工的发展及特点1.1细微加工的发展过程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,另一个就是寻求固有制造技术的自身微细加工极限。

随着微/纳米科学与技术的发展,以微小形状尺寸或极小操作尺度为特征的微机械已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。

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。

美国国家科学基金会在二十世纪八十年代就把MEMS作为一项重点研究领域制定了资助研究计划并投入了大量的资金,美国宇航局、国防部先进研究计划署等单位也都先后在航空航天、军事领域展开了研究。

日本从1991年起启动了一项为期10年、耗资250亿日元的微型机械大型研究计划,分别用于医疗和航空、原子能工业,并投资3 000万美元筹建了一座“微型机器人中心”。

在欧洲,德国自1988年开始微加工10年项目,并首创了L IGA(德文Lithographie (制版术) , Galvanoformung (电铸成形) , Abformung(注塑)三个词的缩写)工艺,制作出微机械和微光学元件系统;法国1993年启动了“微系统与技术”项目;瑞士在其钟表制造行业和小型精密机械工业的基础上投入了MEMS的开发工作;英国政府制订了纳米科学计划。

微细加工技术佚名【期刊名称】《机械工程师》【年(卷),期】2001(000)001【摘要】微细加工原指加工尺度约在微米级范围的加工方法。

在微机械研究领域中，微细加工是微米级精细加工、亚微米级微细加工、纳米级微细加工的通称。

广义上的微细加工，其方式十分丰富，几乎涉及现代特种加工、高能束加工等方式。

而微机械制造过程又往往是多种加工方式的组合。

rn 从基本加工类型看，微细加工可大致分四类：分离加工；接合加工；变形加工；材料处理或改性和热处理或表面改性等。

微细加工技术曾广泛用于大规模集成电路的加工制作，正是借助于微细加工技术才使得众多的微电子器件及相关技术和产业蓬勃兴起。

目前微细加工技术已逐渐被赋予更广泛的内容和更高的要求。

微细加工技术已在特种新型器件、电子零件和电子装置、机械零件和装置、表面分析、材料改性等方面发rn挥日益重要的作用，特别是微机械研究和制作方面，微细加工技术已成为必不可少的基本环节。

【总页数】1页(P54)【正文语种】中文【中图分类】TH16【相关文献】1.复杂微细形状高技术模具的高速、高品位微细电火花加工技术的开发 [J], 桥川荣二;宇野義幸;冈田三郎;里本正纯;中村祥司2.复杂三维微细加工技术创新与研究 [J], 曾增权;冯洪华;张鑫3.超声辅助等离子体中微细电火花加工技术研究 [J], 张从阳;邹日貌;余祖元4.厚镍板的微细电解线切割加工技术研究 [J], 许银海; 于洽; 贺潮淼; 吴帆5.水辅助激光微细加工技术进展 [J], 郭兵;刘文超;赵清亮;SATA Habib;AMR Monier因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。