微细电化学直写加工技术的研究

郑云飞李勇杨光周兆英

（清华大学精密仪器与机械学系）

摘要：围绕微细电化学加工技术的探索雌及在微型机械／ＭＥＭｓ中的应用，构建了基于微细电化学加工用电源、微进给机构、状态检测模块和计算机的微细电化学直写加工系统，初步实验研究了微小探针和微小孔的制作工艺，以及分别采用材料去除和淀积的直写加工技术。

关键词：微细电化学加工微细探针微小孔直写加工

１前言

电化学加工包括材料去除的电解加工和材料淀积的电铸加工。微细电化学加工（ＭＥＣＭ：ＭｉｃｒｏＥｌｅｃｔｒｏＣｈｅｍｉｃａｌＭａｃｈｉｎｉｎｇ）用去除加工方式可以制作微小孔、微细探针和微小三维形状等；用淀积加工方式可以进行复杂结构的制作，特别是其与光刻等技术结合更可以获得微小的三维复杂结构。微细电化学加工独有的特点使其在微型机械／ＭＥＭＳ中得到越来越广泛的应用。

微细电化学加工的探索和研究．主要是基于生长和去除两种方式的微细电化学直写加工技术的研究，以及基于光刻技术的电铸成型三维微小结构的探索。

微细电化学直写加工包括微细探针的制作、淀积直写加工和去除直写加工。在微细探针制作方面，天津大学精仪系采用了反馈控制技术和纵向进给技术获得了尖端曲率半径可控并且表面无台阶的光滑的微细ＳＰＭ探针【１】。日本东京工业大学利用直流电抛光技术，对利用交流电抛光技术获得的微细钨探针形状进行了优化，并对直流和交流屯抛光的电参数进行了对比口Ｉ。土耳其Ｏｓｍａｎｇａｚｉ大学物理系采用电化学刻蚀技术并利用环状电极之间厚度一定的电解液薄膜获得尖端半径在１２５－－５００ｎｍ的Ａｕ微细ＳＴＭ探针【３】，这项技术使加工电流自然切断，解决了电解液中的残存电流损坏刚形成的ＳＴＭ针尖的问题。

在采用淀积直写加工方面，ＭＩＴ的Ｍａｄｄｅｎ和Ｈｕｎｔｅｒ采用局部淀积技术，通过部分绝缘的

超微探针电极，利用探针与工件间的相对运动获得了复杂的三维微小构件１４］。加拿大Ｍａｎｉｔｏｂａ大学利用基于扫描电化学显微镜的简单仪器，以金属Ｐｔ作为扫描电极，ＣｕＳＯ．溶液为电解液，获得了直径２５ｕｍ，高２ｍｍ的铜柱，并对加工过程中的各种工艺参数进行了对比和优化ｐＩ。

对于微细电化学去除加工，日本精工将电化学加工与扫描探针显微加工技术结合，加工线宽达到１００ｎｍ的量级嗍。

在基于光刻技术对于微小三维结构的制作研究方面，主要是利用光刻技术制作掩模板．然后运用电铸技术进行微小三维结构制作。其中最典型的～种加工方式是ＬＩＧＡ工艺¨Ｉ。通过引入ｘ射线深度曝光以及电铸、注塑的方法，ＬＩＧＡ工艺在对各种材料和深度加工方面有着明显的优势，基于电化学原理的电铸技术是其中的核心技术。另外，为了实现更为复杂的三维结构，美国ＵＳＣＦ８Ｉ，以及韩国ＫＡＩＳＴｔ９】等分别在电化学加工与光刻加工直接结合的多层电铸技术方面取得较大进展。这种技术的主要优点在于直接成型金属结构，加工层数大幅度提高，这样便有利于三维复杂结构的制作，另外加工温度很低可以与Ｉｃ工艺兼容，并且可以批量制作，不需要超净加工环境，只是加工分辨率尚在一二十微米量级。

２基本加工原理与系统构成

去除直写加工是基于电解加工原理。即在一定的外加电压下，将电流通过电解池，在阴、阳两极分别发生氧化、还原反应的电化学

特种加工技术

过程，也就是电化学阳极溶解理论。Ｅｌ在ＮａＣＩ溶液中电解铁为例．在阳极一边铁失去电子被氧化、溶解，主要发生咀下反应：

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凡２＋＋２０日一Ｆｅ（ＯＨ）２山４Ｆｅ（ＯＨ）２＋２Ｈ２０＋０２——＿÷４Ｆｅ（ＯＨ）３山在阴极一边氢离子得到电子被还原成氢气，主要发生咀下反应：

２Ｈ＋＋２ｅ——÷Ｈ２ｔ（溢出氢气）

电化学淀积加工过程是一个包括液相传质步骤、电化学步骤和电结晶步骤的复杂的过程，以硫酸盐电铸铜为例，在阴、阳两极主要发生如下反应：

阴极反应：Ｃｋ２＋＋２Ｐ——÷Ｃｈ山（沉积铜）

阳极反应：

Ⅳ。Ｄ—｝０，个＋２日＋＋２ｅ（溢出氧气）在电化学加工过程中，由于有电解液的存在．加工间隙和系统的负载电阻成正比（Ｒ＝ｐ名，，为加工间隙，Ｊ为工具电极截面面积，口为电解液的电阻率），如果加工电压和工具电极截面面积恒定，则根据欧姆定律可得Ｄｎｍ电流密度ｉ与加工间隙的关系如下：

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其中女２形，Ｅ为加工电压。由此可知，加工电流密度与加工间隙成反比，图ｌ证明了以上关系的正确。从图中可以看出，在小间隙的’情况下加工电流密度对加工间隙很敏感，即加工间

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图ｉ电解加工电流与加工阃隙关系曲线

隙的微小变化便会造成加工电流密度的较大的变化，而加工电流密度与加工速度成正比，因此可以通过控制加工过程中的微小的间隙而实现使工具电极的最前端的加工速度最快，从而实现对工件的微细加工。

基于以上加工机理，构建了如图２所示的微细电化学加工系统。其中微细电化学加工用电源为加工提供所需的电压和电流，其输出电压范围为＿－４－１０Ｖ，输出电流范围为０～３Ａ：主控计算机通过信号采集模块（其采样频率为１００ｋＨｚ）对加工过程中的电压和电流进行实时采样，根据采样得到的加工电压和加工电流值判断当前的加工状态，然后计算机再通过控制分辨率可达到ｌｕｍ咀下的微进给机构实现对工件和工具电极之间间隙的调整，使其保持在要求的微小间隙范围内以保证微细加工的精度和效率。

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图２微细电化学直写加工系统

３实验研究

采用上述微细电化学加工方法和系统，对微细电化学工具电极的制备、微小孔的加工、微细平面直写加工工艺进行了研究和探索。３．１徽细探针电极制备

如图３所示，用只有端部导电的圆柱金属作为工具阴极，工件作为阳极，加工过程中工件绕其轴心旋转，阴极工具沿工件径向做问歇进给运动，并且使电解液以一定的压力和流速保持于阴、阳两极之间，便可制备出端部较微细的探针结构。在这里，由于在加工过程中会产生不溶于水的氢氧化物，这些物质会附着于被加工的表面给加工和观测带来困难。因此采用使电解液流动的方法，这样便使产生的难溶物质被迅速带走，而且还有利于使被加工处的离

电解加工

子浓度保持恒定。图４是以直径约０．５ｍｍ的铜柱作为工件（阳极）．直径Ｏ．１３ｒａｍ的侧面绝缘端部导电的铜丝作为工具（阴极），电解液为１０％ＮＡＮ０３溶液，加工电压为５伏直流电压时制各得到的微细探针。

圣邑鞭阴极

电解藏

图３微细探针制备工艺方法示意图

图４微细探针

３．２微小孔的加工

为了验证利用控制工具电极与工件之间的微小间隙可咀达到微细加工的目的，进行了如图５所示的制作微小孔的试验，同样将工件作为阳极，用侧面绝缘端部导电的金属作为阴极。通过对工件和工具之间的加工间隙的伺服控制，可以使电解加工的间隙保持在平衡间隙，在本试验中将加工间隙控制在２０ｕｍ以内。另外通过工具的侧面绝缘处理和电解液成分的选择，便可以获得微／Ｊ，ＴＬ。为了使加工中产生的难溶物质尽量不要残留在加工间隙处以有利于

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图５微小孔制作工艺示意图

加工并且维持离子浓度的恒定，同样采用电解液流动的方式。

如图６是用这种方法，用直径约０．１３ｍｍ的侧面绝缘端部导电的铜丝作为工具（阴极），以０．２ｍｍ厚不锈钢片作为阳极，１０％ＮａＮＯ，溶液为电解液，加工电压为４伏直流电压时加工得到的微小孔。

图６微小孔

３．３微细电化学去除直写加工

根据微细电化学加工中加工间隙和电流的曲线（如图１）可知，按照图中的加工参数，如果将加工间隙控制在２０ｕｍ左右的范围内，加工间隙变化很小就会带来加工电流密度的较大变化．因此可以通过将工件和工具之问的加工间隙控制在尽量小的范围内，便可以直写加工出微细结构．如图７所示，就是利用此原理进行直写加工的原理图。

特种加工技术

钢为工件阳极，尖端曲率半径约５０ｕｍ的钢针在５伏加工电压下保持加工间隙约１～２ｕｍ时直写加工完成的“ＨＴ”字样。

３．４微细电化学淀积加工初步实验

微细电化学直写加工的另外一个方面是基于淀积过程的电铸生长加工，根据理论推导可以知道，电铸加工过程中，电流密度同样与加工间隙有成反比的关系，因此同样可以通过控制加工中的微小间隙达到得到微细结构的目的，图９为用ＣｕＳ０４５Ｈ２０（２５０ｅ／Ｌ）和Ｈ２Ｓ０４（７５９ＦＬ），加工电压为直流４．５伏生长得到的结构，由于在此试验中用壹流进行加工，电铸液没有进行搅拌．而且工具电极的截面较大，因此可能造成了电铸时电铸区域的Ｃｕ２十离子浓度较低，因此生成的结构并不规则，这个问题将通过对电铸液进行搅拌或者用脉冲电铸来避免，以期获得更为满意的结构。

囝９局部电铸生成的柱状结构

４结论

本文在对电化学加工基本原理进行理论分析和实验研究的的基础上，提出了一种以控制工具电极和工件之间的微小问隙以达到制作微小构件目的的工艺方法，并且构建了一种用于微细电化学直写加工的加工系统。

运用该系统，并利用工具电极和工件之间的相对运动，实验获得了尖端曲率半径在ｌｕｍ以下的微细探针结构：利用控制工具电极和工件之闻的微小加工间隙获得了微小孔结构；在直写加工方面，利用去除方式获得了平面微小结构，另外利用淀积方式初步获得了微细柱状结构。

通过以上的实验研究，说明了在电化学加Ｊ＝中可以通过控制工件与工具电极之间的微小加工间隙获得微小结构的可能性，毗及进行进一步研究和开发的可行性。

参考文献

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作者简介ｒ邦云飞．男．１＂７年３月出生．清华大学精密仅器系在读硕士生．主要研究方向为徽细电化学加工技术．联系地址：北京清华大学精密仪罄幕，邮蝙：１０００８４．

微细电化学直写加工技术的研究

作者：郑云飞，李勇，杨光，周兆英

作者单位：清华大学精密仪器与机械学系

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而晶格中的其他原子易受腐蚀。例如，碳化钨晶格中的碳原子在正电位条件下不能被加工，必须有负电位（即电源电流有负半波）；加工铜锌合金的电源不仅要有负半波，而且要有负半波，正半波和负半波的间隔和排列也有一定的要求。使用专用电源还可以解决相对惰性离子在间隙中积累的问题，从而改变间隙电阻和电场分布，从而有效提高加工精度。由于在电化学加工过程中间隙短路，电源系统通常具有良好的短路保护功能，因此在发生火花和短路时不会损坏阴极和工件。国内形势自20世纪50年代以来，电化学加工广泛应用于航空发动机叶片、圆柱形零件、花键孔、内齿轮、模具、阀板等异形零件的加工。近年来，一些高重复性电解液和混合气体电化学加工技术大大提高了电化学加工的成形精度，简化了刀具阴极的设计，促进了电化学加工技术的进一步发展。

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表面微细加工技术微细加工技术结合了超精增亮和超精抛光两项革新技术，能够有选择性地保留表面的微观结构，以提高表面的摩擦和滑动性能(表面技术)，以机械化和自动化取代传统的手工抛光，提高表面的美学功能。这种微细加工技术应用于切削刀具、冲压和锻造工具，航空、汽车、医疗器械、塑料注射模具等机械零件的表面处理，能够极大地改善零件表面的性能。微细加工技术采用全自动方式对金属零件表面进行超精加工，通过一种机械化学作用来清除金属零件表面上1～40μm的材料，实现被加工表面粗糙度达到或者好于ISO标准的N1级的表面质量。微细加工技术主要应用于超精抛光和超精增亮这两个领域。超精抛光使传统的手工抛光工艺自动化而超精增亮则生成新的表面拓扑结构。纳米技术其实就是一种用单个原子、分子制造物质的技术。纳米科技现在已经包括纳米生物学、纳米电子学、纳米材料学、纳米机械学、纳米化学等学科。从包括微电子等在内的微米科技到纳米科技，人类正越来越向微观世界深入，人们认识、改造微观世界的水平提高到前所未有的高度。我国著名科学家钱学森也曾指出，纳米左右和纳米以下的结构是下一阶段科技发展的一个重点，会是一次技术革命，从而将引起21世纪又一次产业革命。 ?光刻是一种以光复印图形和材料腐蚀相结合的表面精密加工技

术。前者是使图形复印到基片表面的光刻胶上，后者是把图形刻蚀到基片表面的各层材料(如Si02、Si3N4、多晶硅、铝等)上。光刻胶上图形的复印是通过曝光和显影完成的。限制图形重复性及分辨率的主要因素，是图形加工过程中所涉及到的物理和化学问题。 ?在集成电路生产中，要经过多次光刻。虽然各次光刻的目的要求和工艺条件有所不同，但其工艺过程是基本相同的。光刻工艺一般都要经过涂胶、前烘、曝光、显影、坚膜、刻蚀和去胶7个步骤。 ?涂胶就是在SiO2或其他薄膜表面涂一层粘附良好、厚度适当、厚薄均匀的光刻胶膜。涂胶前的基片表面必须清洁干燥。生产中最好在氧化或蒸发后立即涂胶，此时基片表面清洁干燥，光刻胶的粘附性较好。涂胶的厚度要适当。 ?胶膜太薄-----针孔多，抗蚀能力差；

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量腐蚀。例如，碳化钨点格中的碳原子，在正电位条件下不能加工掉，而必须有负电位（即电源电流有负半波）；加工铜锌合金用的电源，不但要有负半波，而且对电流的波形，正半波与负半波的间隔和排列方式都有一定的要求。使用特殊电源也可解决间隙内某些相对惰性离子的积聚以及由此改变间隙电阻和电场分布的问题，从而能有效地提高加工精度。由于电化学加工时，间隙内难免会产生短路，通常电源系统都具有良好的短路保护功能，以使阴极和工件在产生火花和短路时不发生损伤。国内情况：中国在20世纪50年代就开始应用电解加工方法对炮膛进行加工，现已广泛应用于航空发动机的叶片，筒形零件、花键孔、内齿轮、模具、阀片等异形零件的加工。近年来出现的重复加工精度较高的一些电解液以及混气电解加工工艺，大大提高了电解加工的成型精度，简化了工具阴极的设计，促进了电解加工工艺的进一步发展。分类：电解加工利用阳极溶解的电化学反应对金属材料进行成型加工的方法。当工具阴极不断向工件推进时，由于两表面之间间隙不等，间隙最小的地方，电流密度最大，工件阳极在此处溶解得最快。因此，金属材料按工具阴极型面的形状不断溶解，同时电解产物被电解液冲走，直至工件表面形成与阴极型面近似相反的形状为止，此时即加工出所

微细加工技术概述及其应用

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微细加工技术概述及其应用摘要微细加工原指加工尺度约在微米级范围的加工方法，现代微细加工技术已经不仅仅局限于纯机械加工方面，电、磁、声等多种手段已经被广泛应用于微细加工，从微细加工的发展来看，美国和德国在世界处于领先的地位，日本发展最快，中国有很大差距。本文从用电火花加工方法加工微凹坑和用微铣削方法加工微小零件两方面描述了微细加工技术的实际应用。关键词：微细加工；电火花；微铣削 1微细加工技术简介及国内外研究成果 1.1微细加工技术的概念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，从尺寸角度，微机械可分为1mm~10mm的微小机械，1μm~1mm的微机械，1nm~1μm的纳米机械，微细加工则是微米级精细加工、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、微型精密切削加工等多种方式，微机械制造过程又往往是多种加工方法的组合。从基本加工类型看，微细加工可大致分为四类：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；接合加工——同种或不同材料的附和加工或相互结合加工方式，如蒸镀、淀积、生长等；变形加工——使材料形状发生改变的加工方式，如塑性变形加工、流体变形加工等；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，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。现代微细加工技术已经不仅仅局限于纯机械加工方面，电、磁、声等多种手段已经被广泛应用于微细加工，微细超精密加工的主要方法如下：微细电火花加工技术的研究起步于20世纪60年代末，是在绝缘的工作液中通过工具电极和工件间脉冲火花放电产生的瞬时、局部高温来熔化和汽化蚀除金属的一种加工技术。由于其在微细轴孔加工及微三维结构制作方面存在的巨大潜力和应用背景，得到了

电化学加工

电化学加工摘要：电化学进行加工的各种方法的研究。电化学加工是通过化学反应去除工件材料或在其上镀覆金属材料等的特种加工。近几十年来，借助高新科学技术，在精密电铸、复合电解加工、电化学微细加工等发展较快。目前电化学加工已成为一种不可缺少的微细加工方法，并在国民经济中发挥着重要作用。关键词:电化学加工、微细加工、一、电化学加工的发展历程早在1834年法拉利发现了电化学作用原理，后又开发出如:电镀，电铸，点解加工等化学方法，并在工业上得到广泛的应用。中国在20世纪50年代就开始应用电解加工方法对炮膛进行加工，现已广泛应用于航空发动机的叶片，筒形零件、花键孔、内齿轮、模具、阀片等异形零件的加工。近年来出现的重复加工精度较高的一些电解液以及混气电解加工工艺,大大提高了电解加工的成型精度,简化了工具阴极的设计，促进了电解加工工艺的进一步发展。利用电化学反应对金属材料进行加工的方法。与机械加工相比，电化学加工不受材料硬度、韧性的限制，已广泛用于工业生产中。常用的电化学加工有电解加工、电磨削、电化学抛光、电镀、电刻蚀和电解冶炼等。电化学加工的基本原理是用两片金属作为电电极，通电并浸入电解溶液中，形成通路。导线和溶液中均有电流通过。但是金属导线和电解溶液是两类性质不同的导体，前者是靠自由电子在外电场大的作用下沿一定方向移动导电的：后者是靠溶液中正、负离子移动而导电的，是离子导体。当上述两类导体形成通路时，在金属片和溶液的界面上产生交换电子的反应，机电化学反应。二、电化学加工的基本原理和特点基本原理：电化学加工的基本原理是用两片金属作为电极，通电并浸入电解溶液中，形成通路。导线和溶液中均有电流通过。但是金属导线和电解溶液是两类性质不同的导体，前者是靠自由电子在外电场大的作用下沿一定方向移动导电的：后者是靠溶液中正、负离子移动而导电的，是离子导体。当上述两类导体形成通路时，在金属片和溶液的界面上产生交换电子的反应，机电化学反应。特点：电化学加工的最大优点是可以用来加工复杂的三维曲面，而且不会留下来条纹痕迹。采用不锈钢制造的阴极工具，可以把很多初步形成的零件加工到具有极高的外形尺寸要求。电化学加工的特点是： 1、可对任何金属材料进行形状，尺寸和表面的加工。加工高温合金，钛合金，淬硬钢，硬质合金等难加工金属材料时，有点更加突出。 2、加工无机械切削力和切削热的作用，因此加工后表面无冷硬层，残余应力。 3、无毛刺加工。 4、工具和工件不接触，工具无磨损。 5、加工可以在大面积上同时进行，也无需划分粗，精加工，具有较高的生产率。 6、电化学作用的产物（气体和废液）对环境有污染，对设备也有腐蚀。三、电化学加工的工艺类型电化学加工按其作用原理课分为三大类。第一类是利用电化学阳极溶解来进行加工，主要有点解加工，电镀抛光等；第二类是利用电化学阴极沉积，涂覆进行加工，主要有电镀，涂镀，电铸等；第三类是利用电化学加工与其他加工方法复合加工工艺，目前主要有电化学加工与机械加工相结合，如电解磨削，电化学阳极机械加工。四、电化学加工设备

微型机械加工技术发展现状和趋势分析

微型机械加工或称微型机电系统或微型系统是只可以批量制作的、集微型机构、微型传感器、微型执行器以及信号处理和控制电路、甚至外围接口、通讯电路和电源等于一体的微型器件或系统。其主要特点有：体积小（特征尺寸范围为：1μm-10mm）、重量轻、耗能低、性能稳定；有利于大批量生产，降低生产成本；惯性小、谐振频率高、响应时间短；集约高技术成果，附加值高。微型机械的目的不仅仅在于缩小尺寸和体积，其目标更在于通过微型化、集成化、来搜索新原理、新功能的元件和系统，开辟一个新技术领域，形成批量化产业。微型机械加工技术是指制作为机械装置的微细加工技术。微细加工的出现和发展早是与大规模集成电路密切相关的，集成电路要求在微小面积的半导体上能容纳更多的电子元件，以形成功能复杂而完善的电路。电路微细图案中的最小线条宽度是提高集成电路集成度的关键技术标志，微细加工对微电子工业而言就是一种加工尺度从微米到纳米量级的制造微小尺寸元器件或薄模图形的先进制造技术。目前微型加工技术主要有基于从半导体集成电路微细加工工艺中发展起来的硅平面加工和体加工工艺，上世纪八十年代中期以后在LIGA加工（微型铸模电镀工艺）、准LIGA加工，超微细加工、微细电火花加工（EDM）、等离子束加工、电子束加工、快速原型制造（RPM）以及键合技术等微细加工工艺方面取得相当大的进展。微型机械系统可以完成大型机电系统所不能完成的任务。微型机械与电子技术紧密结合，将使种类繁多的微型器件问世，这些微器件采用大批量集成制造，价格低廉，将广泛地应用于人类生活众多领域。可以预料，在本世纪内，微型机械将逐步从实验室走向适用化，对工农业、信息、环境、生物医疗、空间、国防等领域的发展将产生重大影响。微细机械加工技术是微型机械技术领域的一个非常重要而又非常活跃的技术领域，其发展不仅可带动许多相关学科的发展，更是与国家科技发展、经济和国防建设息息相关。微型机械加工技术的发展有着巨大的产业化应用前景。微型机械加工技术的国外发展现状 1959年，RichardPFeynman（1965年诺贝尔物理奖获得者）就提出了微型机械的设想。1962年第一个硅微型压力传感器问世，气候开发出尺寸为50～500μm的齿轮、齿轮泵、气动涡轮及联接件等微机械。1965年，斯坦福大学研制出硅脑电极探针，后来又在扫描隧道显微镜、微型传感器方面取得成功。1987年美国加州大学伯克利分校研制出转子直径为60～12μm的利用硅微型静电机，显示出利用硅微加工工艺制造小可动结构并与集成电路兼容以制造微小系统的潜力。

微细加工技术及其应用

微细加工技术及其应用 Last revised by LE LE in 2021

微细加工技术及其应用微细加工技术是由瑞士BinC公司发明的一种新型加工工艺，在2004年法国巴黎举办的国际表面处理展览会（SITS）和2004年在法国里昂举办的ALLIANCE展览会上荣获2项发明奖。微细加工工艺和设备拥有国际专利。微细加工技术结合了超精增亮和超精抛光两项革新技术，能够有选择性地保留表面的微观结构，以提高表面的摩擦和滑动性能（表面技术），以机械化和化取代传统的手工抛光，提高表面的美学功能。这种微细加工技术应用于切削刀具、冲压和锻造工具，航空、汽车、医疗器械、塑料注射模具等机械零件的表面处理，能够极大地改善零件表面的性能。微细加工原理微细加工技术采用全方式对金属零件表面进行超精加工，通过一种机械化学作用来清除金属零件表面上1～40μm的材料，实现被加工表面粗糙度达到或者好于ISO标准的N1级的表面质量。微细加工技术主要应用于超精抛光和超精增亮这两个领域。超精抛光使传统的手工抛光工艺化；而超精增亮则生成新的表面拓扑结构。微细加工技术的一个突出优点是能够赋予零件表面新的微观结构。这些微观结构能提高零件表面对特定应用功能的适应性。如减小摩擦和机械差异、提高抗磨损性能、改善涂镀前后表面的沉积性能等。总的说来，超精增亮可去除次级微观粗糙表面，次级粗糙表面的厚度在0～20μm之间，位于零件表面初级微观粗糙面的峰尖之间。而超精抛光则部分或整体去除初级微观粗糙表面，其值在10～40μm之间，当然这取决于零件材料表面的初始状态。

微细加工技术迄今能够加工的材料有退火及淬火钢、铜及铜合金、铸铁、Inconel镍合金（镍基合金）、钛金属、表面硬涂层处理前后的预处理（PVD、CVD、电镀）。技术专利微细加工技术是一种有选择性地精修被加工对象表面微观粗糙度和拓扑结构的创新性微观加工工艺。这种机械化学加工工艺是一种全化的加工工艺，适用于汽车制造、电子、化工、冶金、机械制造、航空制造等行业，尤其是模具、刀具和机床工具、高精密零件、光学器件，以及硬涂层处理前后的表面预处理加工。微细加工技术的应用微细加工技术通过改变材料表面的微细结构，能够减小摩擦、提高抗磨损性能，显着地提高材料的表面性能，在刀具行业具有广阔的应用前景。如采用超精增亮技术，彻底消除次级微观粗糙表面，减小摩擦，能够提高刀具的排屑性能，降低切削力；而保持初级粗糙表面，有利于润滑油膜，提高刀具的排屑性能，减少发热；如果在涂层处理前优化预处理涂层基面，或者在涂层之后彻底清除涂层引起粗糙表面，则能够提高PVD涂层的附着性能，延长刀具的使用寿命，消除刀具表面的积屑瘤问题。这种创新的加工工艺近几年来在诸多工业领域的实际应用清楚地表明，微细加工技术能够大幅降低超精加工的成本；极大地缩短生产周期；方便地提高表面的质量，并且采用这种加工工艺加工出来的表面具有无以伦比的一致性和再现性。

激光微细加工技术及其在MEMS微制造中的应用讲解

SpecialReports 2002年第3期综述激光微细加工技术及其在MEMS微制造中的应用LaserMicromachiningandItsApplicationintheMicrofabricationofMEMS 潘开林①②陈子辰②傅建中① (①浙江大学生产工程研究所②桂林电子工业学院) 摘要:文章综述了当前MEMS各类微制造技术,阐述了各种激光微细加工技术的原理、特点,主要包括准分子激光微细加工技术、激光LIGA技术、激光微细立体光刻技术等,以及它们在MEMS微制造中的应用。关键词:激光微细加工微机电系统激光LIGA1所示[5]。表1MEMS主要微制造技术对比技术 LIGA 1MEMS及其微制造技术概述微机电系统(ME,,知功能和执行功能,在此基础上可开发出高度智能、高功能密度的新型系统。MEMS器件与系统未来将成为多个领域的核心,其作用与以CPU为代表的集成电路构成当今电子系统的核心一样。鉴于MEMS技术的重要技术经济潜力和战略地位,引起了世界各国的高度重视。MEMS主要是美国学者的称谓,在日本称为微机械,在欧洲称为微系统。此外,微技术在不同的学科与应用领域,还有类似的不同的专业或行业术语,如生物技术领域的基因芯片(DNA芯片)、生物芯片(Bio-Chip),分析化学领域的微全流体分析系统(uTAS)、芯最小尺寸 +++--(+)-(+)+++ 精度 +++--(+)++-+ 高宽比粗糙度 ++-+-+++++++

++--+-++ 几何自由度 +-++++++-- 材料范围金属、聚合物、陶瓷金属、聚合物金属、聚合物、陶瓷聚合物金属、半导体、陶瓷金属、半导体非铁金属、聚合物技术准分子激光微细立体光刻微细电火化 LCVD 金刚石片实验室(LabonChip),与光学集成形成微光机电系统(MOEMS)等。MEMS是从微电子技术发展而来,其微制造技术注:表中++、+、-、--分别表示很好、好、较差、很差,+-表示不同应用条件下的相对效果,括号内的“+”表示最新研究有所进展。在目前MEMS微细加工技术的研究与应用中,激光微细加工技术得到了广泛的关注与研究。激光微细加工制造商宣称激光微细加工技术具有:非接触工艺、有选择性加工、热影响区域小、高精度与高重复率、高的零件尺寸与形状的加工柔性等优点。实际上,激光微细加工技术最大的特点是“直写”加工,简化了工艺,实现了MEMS的快速原型制造。此外,该方法没有诸如腐蚀等方法带来的环境污染问题,可谓“绿色制造”。在MEMS微制造中主要采用的激光微细加工技术有:激光直写微细加工、激光LIGA、激光微细立体光刻等,下面分别加以介绍。主要沿用微电子加工技术与设备。微电子加工技术与设备价格昂贵,适合批量生产。由于微电子工艺是平面工艺,在加工MEMS三维结构方面有一定的难度。目前,通过与其它学科的交叉渗透,已研究开发出以下一些特定的MEMS微制造技术。 (1)LIGA技术LIGA和准LIGA技术最大的特点是可制出高径比很大的微构件,但缺点同样突出,成本高。 (2)材料去除加工技术这类技术主要包括准分子激光微细加工[1～4]、微细电火花加工[5]、以牺牲层技术为代表的硅表面微细加工、以腐蚀技术为主体的体硅加工技术、电子束铣、聚焦离子束铣等。(3)材料淀积加工技术这类技术主要包括激光 7] 辅助淀积(LCVD)、微细立体光刻[6、、电化学淀积等。

纳秒脉冲电流提高微细电化学加工精度的研究

纳秒脉冲电流提高微细电化学加工精度的研究张朝阳1　朱　荻2 1.江苏大学,镇江,212013 2.南京航空航天大学,南京,210016 摘要:分析了电极反应的暂态过程,探讨了超短脉冲电流提高电化学加工精度的机理,并根据法拉第定律和巴特勒伏尔摩方程建立了电化学暂态加工的数学模型。在微细电化学加工系统中,采用纳秒级的超短脉冲电流,通过加工试验验证了理论分析,加工出了直径为20 μm 的微小孔。关键词:微细电化学加工;纳秒脉冲电流;理论模型;加工精度中图分类号:T G662 文章编号:1004—132X (2008)14—1716—04 R esearch on Improving the Machining Accuracy of Micro -ECM by N anosecond Pulse Current Zhang Zhaoyang 1　Zhu Di 2 1.Jiangsu U niversity ,Zhenjiang ,Jiangsu ,212013 2.Nanjing University of Aeronautics and Ast ronautics ,Nanjing ,210016 Abstract :According to t he t ransient p rocess of electrochemical reactions ,t he mechanism of t hat ult ra -short p ulse current can imp rove t he machining accuracy of ECM was investigated.And t he t heoretical model of ECM transient process was developed based on t he Faraday ’law and Butler -Volmer equatio n.The t heoretical analysis was verified wit h t he subsequent machining experiment s. U sing t he application of nano second p ulse current ,t he micro -hole wit h 20μm in diameter is machined in t he micro -ECM experimental system. K ey w ords :micro -ECM ;nanosecond p ulse current ;t heoretical model ;machining accuracy 收稿日期:2007—07—02 基金项目:国家自然科学基金资助重点项目(50635040) 0　引言电化学去除加工技术———电解加工(elect ro 2chemical machining ,ECM )是利用电化学反应溶解去除工件材料,实现成形加工的制造技术。由于工件被加工表面不会出现熔凝层、热影响区和残余应力等加工缺陷,而且工具电极不存在损耗等特点,使其具有一定的优势,尤其是对于毫米或微米级的微小零件的加工更是如此[1,2]。然而,电化学加工过程中的杂散腐蚀现象会严重影响微细加工的精度。最近国外的研究人员在电解加工系统中采用参比电极和辅助电极技术,精确控制电极电位,并利用纳秒脉冲电源,抑制杂散腐蚀作用,实现了微米级去除量的可控电化学反应[3]。本文通过纳秒脉冲电解加工与一般电解加工的比较,分析了纳秒脉冲对电化学反应的影响作用。根据电极反应的暂态过程,探讨纳秒脉冲微细电解加工的机理,建立加工过程的数学模型,并利用加工试验验证所作的理论分析。 1　纳秒脉冲电解加工的特点纳秒脉冲电解加工作为一项新技术与以往的电解加工有很大区别。一般电解加工采用直流电源,对工具阴极和工件阳极连续供电,电解液流过两极之间的加工间隙构成导电通路。阳极表面在电化学反应作用下不断溶解,实现工件材料的去除,加工效率高,但加工精度只有012～017mm 。为提高加工精度,脉冲电源逐渐替代了直流电源。脉冲电解加工时电源周期间歇供电,利用加工过程中压力波的脉冲效应产生去极化、散热的效果,提高加工间隙内流场、电场的均匀性以及加工过程的稳定性,强化电流效率η对电流密度i 的非线性特性。早期的脉冲电解以低频(数十赫兹)宽脉冲(毫秒级)电流周期供电,使加工精度提高到了011～012mm 。但加工效率较低,脉冲效应未能充分体现。于是研究人员提出了高频(千赫兹)窄脉冲(数十微秒)电解加工,脉冲效应随着频率提高而相应加强,使电解加工的非线性特性被进一步强化。同时脉宽变窄,使单个脉冲能量减小,导致间隙热平衡温度下降,稳定加工的最小间隙变小,加工精度可以达到50μm ,使其进入了微细加工领域。随着加工精度的提高,加工间隙减小至数十微米,电解产物的及时排出变得越来越困难。因为金属工件在NaNO 3等非线性电解液中的加工中国机械工程第19卷第14期2008年7月下半月

微型机械加工技术发展现状和趋势及其关键技术正式样本

文件编号：TP-AR-L6087 In Terms Of Organization Management, It Is Necessary To Form A Certain Guiding And Planning Executable Plan, So As To Help Decision-Makers To Carry Out Better Production And Management From Multiple Perspectives. （示范文本）编制：_______________ 审核：_______________ 单位：_______________ 微型机械加工技术发展现状和趋势及其关键技术正式样本

微型机械加工技术发展现状和趋势及其关键技术正式样本使用注意：该解决方案资料可用在组织/机构/单位管理上，形成一定的具有指导性，规划性的可执行计划，从而实现多角度地帮助决策人员进行更好的生产与管理。材料内容可根据实际情况作相应修改，请在使用时认真阅读。 --微型机械加工技术概念微型机械加工或称微型机电系统或微型系统是只可以批量制作的、集微型机构、微型传感器、微型执行器以及信号处理和控制电路、甚至外围接口、通讯电路和电源等于一体的微型器件或系统。其主要特点有：体积小（特征尺寸范围为：1μm-10mm）、重量轻、耗能低、性能稳定；有利于大批量生产，降低生产成本；惯性小、谐振频率高、响应时间短；集约高技术成果，附加值高。微型机械的目的不仅仅在于缩小尺寸和体积，其目标更在于通过微型化、集成化、

来搜索新原理、新功能的元件和系统，开辟一个新技术领域，形成批量化产业。微型机械加工技术是指制作为机械装置的微细加工技术。微细加工的出现和发展早是与大规模集成电路密切相关的，集成电路要求在微小面积的半导体上能容纳更多的电子元件，以形成功能复杂而完善的电路。电路微细图案中的最小线条宽度是提高集成电路集成度的关键技术标志，微细加工对微电子工业而言就是一种加工尺度从微米到纳米量级的制造微小尺寸元器件或薄模图形的先进制造技术。目前微型加工技术主要有基于从半导体集成电路微细加工工艺中发展起来的硅平面加工和体加工工艺，上世纪八十年代中期以后在LIGA加工（微型铸模电镀工艺）、准LIGA 加工，超微细加工、微细电火花加工（EDM）、等离子束加工、电子束加工、快速原型制造（RPM）以及

微细电化学直写加工技术的研究

微细电化学直写加工技术的研究郑云飞李勇杨光周兆英（清华大学精密仪器与机械学系）摘要：围绕微细电化学加工技术的探索雌及在微型机械／ＭＥＭｓ中的应用，构建了基于微细电化学加工用电源、微进给机构、状态检测模块和计算机的微细电化学直写加工系统，初步实验研究了微小探针和微小孔的制作工艺，以及分别采用材料去除和淀积的直写加工技术。关键词：微细电化学加工微细探针微小孔直写加工１前言电化学加工包括材料去除的电解加工和材料淀积的电铸加工。微细电化学加工（ＭＥＣＭ：ＭｉｃｒｏＥｌｅｃｔｒｏＣｈｅｍｉｃａｌＭａｃｈｉｎｉｎｇ）用去除加工方式可以制作微小孔、微细探针和微小三维形状等；用淀积加工方式可以进行复杂结构的制作，特别是其与光刻等技术结合更可以获得微小的三维复杂结构。微细电化学加工独有的特点使其在微型机械／ＭＥＭＳ中得到越来越广泛的应用。微细电化学加工的探索和研究．主要是基于生长和去除两种方式的微细电化学直写加工技术的研究，以及基于光刻技术的电铸成型三维微小结构的探索。微细电化学直写加工包括微细探针的制作、淀积直写加工和去除直写加工。在微细探针制作方面，天津大学精仪系采用了反馈控制技术和纵向进给技术获得了尖端曲率半径可控并且表面无台阶的光滑的微细ＳＰＭ探针【１】。日本东京工业大学利用直流电抛光技术，对利用交流电抛光技术获得的微细钨探针形状进行了优化，并对直流和交流屯抛光的电参数进行了对比口Ｉ。土耳其Ｏｓｍａｎｇａｚｉ大学物理系采用电化学刻蚀技术并利用环状电极之间厚度一定的电解液薄膜获得尖端半径在１２５－－５００ｎｍ的Ａｕ微细ＳＴＭ探针【３】，这项技术使加工电流自然切断，解决了电解液中的残存电流损坏刚形成的ＳＴＭ针尖的问题。在采用淀积直写加工方面，ＭＩＴ的Ｍａｄｄｅｎ和Ｈｕｎｔｅｒ采用局部淀积技术，通过部分绝缘的超微探针电极，利用探针与工件间的相对运动获得了复杂的三维微小构件１４］。加拿大Ｍａｎｉｔｏｂａ大学利用基于扫描电化学显微镜的简单仪器，以金属Ｐｔ作为扫描电极，ＣｕＳＯ．溶液为电解液，获得了直径２５ｕｍ，高２ｍｍ的铜柱，并对加工过程中的各种工艺参数进行了对比和优化ｐＩ。对于微细电化学去除加工，日本精工将电化学加工与扫描探针显微加工技术结合，加工线宽达到１００ｎｍ的量级嗍。在基于光刻技术对于微小三维结构的制作研究方面，主要是利用光刻技术制作掩模板．然后运用电铸技术进行微小三维结构制作。其中最典型的～种加工方式是ＬＩＧＡ工艺¨Ｉ。通过引入ｘ射线深度曝光以及电铸、注塑的方法，ＬＩＧＡ工艺在对各种材料和深度加工方面有着明显的优势，基于电化学原理的电铸技术是其中的核心技术。另外，为了实现更为复杂的三维结构，美国ＵＳＣＦ８Ｉ，以及韩国ＫＡＩＳＴｔ９】等分别在电化学加工与光刻加工直接结合的多层电铸技术方面取得较大进展。这种技术的主要优点在于直接成型金属结构，加工层数大幅度提高，这样便有利于三维复杂结构的制作，另外加工温度很低可以与Ｉｃ工艺兼容，并且可以批量制作，不需要超净加工环境，只是加工分辨率尚在一二十微米量级。２基本加工原理与系统构成去除直写加工是基于电解加工原理。即在一定的外加电压下，将电流通过电解池，在阴、阳两极分别发生氧化、还原反应的电化学

激光微细加工技术的研究与应用

激光微细加工技术的研究与应用摘要激光加工的实质是激光将能量传递给被加工材料，被加工材料发生物理或化学变化，使其达到加工的目的。激光微细加工技术是指加工精度O.1mm_lμm 的激光加工技术。激光微加工的应用范围十分广泛，尤其在集成电路芯片的制造、计算机外设以及通讯等方面的应用推动了信息产业革命，在电子、仪表、航空航天工业中，激光微细加工可以高效率高质量地完成微细小孔、划片微调、切割、焊接以及标记等加工，其中以准分子激光的应用最为广泛，准分子激光除做常规的钻、切、划加工外，还可用掩模法直接在工件上生成图案。目前的研究进展已经显示，激光微技术是有发展潜力的三维微制造技术，将可能成为微系统制造的主流技术之一，并已是激光加工技术及产业发展研究开发的重点之一。激光微技术将是21世纪高新技术发展的主要标志和现代信息社会光电子技术的支柱之一。关键词：激光微细加工；制造技术；优点；应用；孔加工；发展趋势一、激光微细加工技术简介激光加工是将激光束作用于物体表面而引起物体形状或性能改变的加工过程，其实质是激光将能量传递给被加工材料，被加工材料发生物理或化学变化，使其达到加工的目的。加工技术可以分为4个层次：一般加工、微细加工(加工精度O.1mm_lμm)、精密加工(加工精度1μm -O.1μm)和超精密加工(加工精度高于O.1pm)。激光具有高单色性、高方向性和高亮度的优点 . 在理论上将相干光聚焦后形成直径为亚微米级的光点 , 温度高达 10000 ℃以上 , 可在千分之几秒内急剧熔化和汽化各种材料。激光加工技术是利用激光束与物质相互作用的特性对材料 ( 包括金属与非金属) 进行切割、焊接、表面处理、打孔及微加工等的一门加工技术。激光加工技术是涉及到光、机、电、材料及检测等多门学科的一门综合技术。其工作原理：激光器由激光工作物质、激励能源、全反射镜和部分反射镜构成的光谐振腔组成，当工作物质被光或放电电流等能源激发后 , 在一定的条件下可以使光得到放大 , 并通过光谐振腔的作用产生光的振荡 , 由光谐振腔的部分反射镜输出激光，由激光器发射的激光束通过透镜聚焦到工件的待加工表面 , 对工件进行各种加工。激光加工技术不仅可以方便地加工硅、金刚石、石英、人造金刚石、玻璃、陶瓷和硬金属等材料，也可以对容易产生塑性流动的低硬度聚合物材料进行精确的加工。激光加工同样也适合于精密和形状复杂的零件的加工，同时，激光加工还适用于表面的亚微米加工，能够加工传统方法难以实现的孔或空腔。

电化学加工技术的现状及发展趋势_特种加工

电化学加工技术研究现状及趋势郭旭东（大连科技大学机械自动化学院, 大连，大连）（15级机械工程专业，2015023234321）摘要：与机械加工相比，电化学加工能加工出复杂的型面、腔孔，加工高硬度、高韧性、高强度材料，生产率高。电化学加工包含抛光、电镀、电刻蚀和电解磨削。与传统的加工方法相比，有很大的优势。而且未来电化学加工的更是朝着微系统、纳米材料合成方面发展，具有很高的应用前景。关键词：生产率；抛光；电镀；电刻蚀；电解磨削 Current status and trend of electrochemical machining technology LIU Dong (College of Machinery and Automation, WuHan University of Science and Technology, HuBeiWuHan 430074) Abstract:Compared with machining, electrochemical machining can produce complex surface and cavity, which can be processed with high hardness, high toughness, high strength materials and high productivity. Electrochemical machining includes polishing, electroplating, electro etching and electrochemical grinding. Compared with the traditional processing methods, there is a great advantage. And the future electrochemical processing is toward the development of micro system, nano materials synthesis, has a very high application prospects. Keywords: efficiency;polishing;electroplating;electroetching;electrochemical grinding 1、前言电化学加工的基本理论建立与19世纪末，但在工业上的大规模应用，还应该是在20世纪30~50年代。目前，电化学加工已经成为我国民用、国防工业中的一个不可或缺的加工手段。电化学加工是一种重要的特种加工方法, 已被广泛应用于难加工金属材料、复杂形状零件的批量加工中。它利用金属的电解现象[1]，在通电的电解液[2-5]中，使离子从一个电极移向另一个电极，从而实现对工件材料的双向加工[6]，即阳极溶解去除(如电解、电化学抛光)和阴极沉积生长(如电镀、电铸)。无论材料的减少或增加，加工过程都是以离子的形式进行的，而金属离子的尺寸非常微小，因此，从原理上讲，电化学加工可以实现加工精度和微细程度在微米级甚至更小尺度的微加工。只要采取措施精确地控制电流密度和电化学反应发生的区域，就能实现电化学微加工[7-11]，达到对金属表面进行微量“去除”或“生长”加工的目的。电化学是一门古老而又年轻的学科，一般公认电化学起源于1791年意大利解剖学家伽伐尼发现解剖刀或金属能使蛙腿肌肉抽缩的“动物电”现象。1800年伏特制成了第一个实用电池，开始了电化学研究的新时代。在经历了一个多世纪以后，电化学科学的发展和成就举世瞩目，无论是基础研究还是技术应用，从理论到方法，都有许多重大突破。电化学科学的发展，推动了世界科学的进步，促进了社会经济的发展，对解决人类社会面临的能源、交通、材料、环保、信息、生命等问题，已经作出并正在作出巨大的贡献。[12]

微细加工技术概述及其应用

武汉工程职业技术学院毕业论文课题名称机加工细微加工技术概述及其应用学生姓名陈凯 . 学号1104180317 专业模具设计与制造班级 2011级模具三班指导教师秦丽萍年月日

目录摘要 (3) 引言 (4) 第一章微细加工技术简介及国内外 (5) 1.1 (5) 1.2 (9) 第二章微细加工技术应用实例 (11) 2.1 (11) 2.2 (13) 总结 (15) 参考文献 (16)

3 微细加工技术概述及其应用摘要：微细加工原指加工尺度约在微米级范围的加工方法，现代微细加工技术已经不仅仅局限于纯机械加工方面，电、磁、声等多种手段已经被广泛应用于微细加工，从微细加工的发展来看，美国和德国在世界处于领先的地位，日本发展最快，中国有很大差距。本文从用电火花加工方法加工微凹坑和用微铣削方法加工微小零件两方面描述了微细加工技术的实际应用。关键词：微细加工；电火花；微铣削

引言：随着科学技术的发展，近年来在IT 、医疗器械以及通讯领域，人们对微小型零件(如：微型传感器、微型加速度计、微透镜阵列等)的需求日益增加。这种需求的增加促进了微细加工技术的发展。在目前的多种微细加工技术中，微机电系统(MicroElectroMechanicalSystem ，MEMS)一直是主流技术之一。由于MEMS 技术衍生于微电子技术，它的主要加工对象被限制在硅基材料上，并且工件的几何形状基本上是简单的二维形状，因而只有在大规模集成电路的批量制造等方面才是经济的。微细切削加工技术，特别是微细铣削作为MEMS 技术的补充，由于其几乎不受加工对象材料和几何形状的限制而受到研究人员的重视，正在成为微细加工技术中的新生力量。近年来，采用传统的机械加工方法而进行微细制造的研究越来越受到人们的重视，针对特征尺寸在 410~10m 所谓中间尺度微小机械零件的微细切削制造成为一大研究热点，其原因是机加工具有几大优势： 1加工精度高； 2生产效率高、灵活； 3能加工任意三维特征的零件； 4能加工包括钢在内的多种材料；

微细电化学加工技术

第3卷第2期2005年6月纳　米　技　术　与　精　密　工　程Nanotechnology and Prec isi on Eng i n eer i n g Vol .3　No .2 Jun .2005 　微细电化学加工技术3 朱　荻,王明环,明平美,张朝阳 (南京航空航天大学机电学院,南京210016) 摘　要:开展了微细电化学加工技术的试验研究工作,内容包括微细电铸和微细电解加工.讨论了微细电化学加工的工艺特点和主要技术步骤.针对若干典型微结构,提出了相应的微细电化学加工方法和技术方案,采取了纳秒脉宽脉冲电流、电化学微铣削等手段,结合若干实例进行了加工试验,例如:微缝电解加工、微轴电解加工、微针尖电解加工及微齿轮模具模芯电铸成型等,获得了很好的试验结果.提出的加工方法在金属零件微制造方面有着重要的应用前景. 关键词:微细加工;电化学制造;脉冲电流中图分类号:TG661 文献标识码:A 文章编号:167226030(2005)022******* M i cro Electrochem i ca l Fabr i ca ti on Z HU D i,WANG M ing 2huan,M I N G Ping 2mei,Z HANG Zhao 2yang (College of Mechanical and Electrical Engineering,Nanjing University of Aer onautics and A str onautics,Nanjing 210016,China ) Abstract :This paper is focused on develop ing m icr o electr ochem ical fabrication p rocesses,including m icr o e 2lectrofor m ing and m icro electrochem ical machining .The p rincip le,advantage and so me i m portant issues of m i 2cro electrochem ical fabricati on p rocesses are discussed .For s ome ty p ical m icr ostructures,methods and techni 2cal r outes were suggested in m icr o electrochem ical fabrication by emp loying nanosecond 2width pulse current,and electrochem ical m icr omachining,etc .Several examp les of m icro electr ochem ical fabrication are intr oduced,such as m icro beaning,m icr o p ins and tip s,m icr o gear mould,etc .The p resented method has a potential ap 2p licati on in the m icr o part fabricati on . Keywords :m icro machining;electr ochem ical fabrication;pulse current 微细加工在许多工业领域中有着重要而广阔的应用前景,是当今最为活跃的研究领域之一.微细加工技术源于半导体集成电路制造工艺,但发展至今其内涵已经大大拓宽,不局限于I C 工艺中的硅片刻蚀技术,L I G A 、L I G A 2L I KE 、微细电加工、微细束流加工及微细切削等多种加工技术已经成为微细加工技术中的重要组成部分.微细加工任务不是由某一项技术独自完成的,而是由许多方法和技术所共同承担.这些方法各有所长,相辅相成,构成了微细加工技术群,承担着丰富多样的微细加工任务.就微型飞行器而言,在传感、控制和采集等单元部件上较多地采用微硅技术;而在推进、动力及执行等单元系统方面,涉及到微齿轮、传动轴、臂、机翼、尾舵、桨和减速器等的制造,则更多地依靠其它微细加工手段.微细加工目前主要涉及微米级的精度及结构,这是由已有的微细加工技术所具有的能力和工业需求所决定的.从发展的角度看,微细加工包括微米级加工和纳米级加工,或者说,微细加工技术正在向纳米尺度领域发展和延拓. 电化学制造技术是一种特种加工技术,目前在微细加工中已占有重要的位置.电化学制造技术按原理分为两类,一类是基于阴极沉积的增材制造技术———电铸(electr ofor m ing ),另一类是基于阳极溶解的减材 3收稿日期:2005203224. 作者简介:朱　荻(1954— ),男,博士,教授.E 2mail:dzhu@nuaa .edu .cn .