MEMS的微细加工技术

.I.J的微细加工技术!

戴亚春#周建忠#王匀#马欣涛

!江苏大学机械工程学院机制系#江苏镇江&%&5%-"

摘要!介绍了目前比较前沿的几种微型腔的机械加工方法&光刻掩模(高能束刻蚀!激光刻蚀"和M Q R T技术等加工方法,对这些技术的发展趋势进行了展望,指出微器件的推广和应用)是和微器件的加工方法密不可分的)特别是随着激光加工技术在微机械加工领域的推广和应用)微器件的加工工艺水平和加工质量会有更大的提高,

关键词!微型机械*微成形*.I.J*光刻掩模*激光刻蚀*M Q R T*激光加工技术

中图分类号!*"-5’6,77文献标识码!T77文章编号!%55%$-00%"&55/#’$5%’$’

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78引言

.I.J!.C:BC:E\J;F G A=)即微电子机械系统"是指集微型传感器(执行器以及信号处理和控制电路(接口电路(通信和电源于一体的微型机电系统,概括起来).I.J具有以下几个基本特点&微型化(智能化(多功能(高集成度和适于大批量生产,

.I.J技术的目标是通过系统的微型化(集成化来探索具有新原理(新功能的元件和系统,.I.J技术是一种典型的多学科交叉的前沿性研究领域)几乎涉及到自然及工程科学的所有领域)如电子技术(机械技术(物理学(化学(生物医学(材料科学(能源科学等,其研究内容一般可以归纳为以下-个基本方面&

!%"理论基础,在当前.I.J所能达到的尺度下)宏观世界基本的物理规律仍然起作用)但由于尺寸缩小带来的影响!J:E\C>@I N N A:G F")许多物理现象与宏观世界有很大区别)因此许多原来的理论基础都会发生变化)如力的尺寸效应(微结构的表面效应(微观摩擦机理等)因此有必要对微动力学(微流体力学(微热力学(微摩擦学(微光学和微结构学进行深入的研究,这一方面的研究虽然受到重视)但难度较大)往往需要多学科的学者进行基础研究,

!&"技术基础,.I.J的技术基础可以分为以下几个方面&!设计与仿真技术*"材料与加工技术*#封装与装配技术*$测量与测试技术*(集成与系统技术等,

!-"应用研究,人们不仅要开发各种制造.I.J 的技术)更重要的是如何将.I.J技术与航空航天(信息通信(生物化学(医疗(自动控制(消费电子以及兵器等应用领域相结合)制作出符合各领域要求的微传感器(微执行器(微结构等.I.J器件与系统,微机电系统的微细加工!=C:B"技术是.I.J领域的一个重要组成部分)是在以上-个基础方面的技术延伸和应用,微机电系统的大规模生产和推广就必须要求新的加工技术和它相适应,微细加工技术是紧密相关的)微细加工的发展同样带动了微型机电系统制造的发展)两者相辅相成,

98微细加工方法

微细加工起源于半导体制造工艺)原来指加工尺度在微米级范围的加工方式,在.I.J研究领域中)它是微米级!=C:B"(亚微米级!F OD$ =C:B"乃至纳米级!"E>"微细加工的通称,

从基本加工类型看)微细加工可以分为#类&

!%"分离加工,将材料的某一部分分离出去的加工方式)如分解(蒸发(溅射(切削(破碎等,它包括光刻(化学刻蚀(电子束加工(激光加工(光子直接去除加工!K射线"等加工方法,

!&"接合加工,同种或不同的材料附和加工或

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&机床与液压’&55/6"<6’

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