微机械论文
机械论文:优秀机械论文范文精选十篇

机械论文:优秀机械论文范文精选十篇本文是一篇机械论文,机械工程是一门涉及利用物理定律为机械系统作分析、设计、制造及维修的工程学科。
机械工程是以有关的自然科学和技术科学为理论基础,结合生产实践中的技术经验,研究和解决在开发、设计、制造、安装、运用和维修各种机械中的全部理论和实际问题的应用学科。
(以上内容来自百度百科)今天为大家推荐一篇机械论文,供大家参考。
优秀机械论文范文精选篇一第1 章绪论1.1 课题研究背景无缝钢管是现代社会必不可少的材料。
基于它具有没有接缝的特点,在机械零件、制造结构件、国防军工、大型场馆建、管道输送设、化工领域以及原油开采和加工上等方面广泛地应用,对加快社会发展进程做出很大贡献[1]。
与此同时,人们对无缝钢管性能提出了更高的要求,一般的生产工艺和设备已经不能满足人们的要求了。
因此,为了达到无缝钢管高性能的要求,冷轧工艺已成为首要选择。
二辊周期冷轧管机是一种在低温状态下通过采用环孔形对管坯冷轧制的工艺设备,经过轧机轧出的管材性能良好、表面光洁和尺寸精确等。
而且采用冷轧方法在工序上可大大减少,同时冷轧管机对管材有较高的利用率,轧制道次有较大的变形量,具有较强的纠偏能力,且能有效降低表面粗糙度[2]。
基于以上冷轧机具有如此多的优越特性,因此,在制造领域冷轧管机被广泛地应用,越来越受到各国的青睐。
随着无缝钢管需求增多和对其质量要求越来越高,使得轧机不得不向高规则、高速化方向迈进。
但是,随着轧机高速工作,惯性冲击在传动系统中不断恶化,大大超过了外载荷的作用,这样对机械系统的动态性能会产生严重的影响。
同时由于存这种强惯性载荷,这将大大增加了各个构件的受力,以及加剧了曲轴输入扭矩的波动性,恶化了机械运转的均匀性,如此这将会引起设备的振动和噪声,机械工作精度降低,产品的质量下降等[3]。
因此,对轧机各构件的运动特性、运动副受力,以及系统惯性力变化规律等动力学特性的研究是非常必要的;同时对轧机驱动机构动平衡设计优化,以此来消减由于惯性力对轧机工作中产生的冲击影响,这已成为众多学者研究的主流方向。
机械工程中微机械技术的加工与应用研究

机械工程中微机械技术的加工与应用研究近年来,随着科技的飞速发展,微机械技术逐渐成为机械工程领域的研究热点。
微机械技术是一种以微米级别为尺度的机械加工技术,通过精密的加工方法,在微小的尺寸范围内制造远远小于人类头发丝的微型零部件。
本文将探讨微机械技术在机械工程中的加工方法和应用领域。
首先,微机械技术的加工方法多种多样,其中最常见的是光刻法。
光刻法是利用光敏胶材料,通过光源照射胶层,通过光源的照射形成的阴影效应来形成图形。
通过控制光源的位置和光照时间,可以在微米级别上进行精确的图形制作。
光刻法广泛应用于微机械传感器、微型机械结构等领域,在集成电路和微机械加工领域有着重要作用。
除了光刻法,还有电化学加工方法。
电化学加工方法是利用电化学反应进行加工,通过控制电解液中的电位和电流密度,可以在金属材料表面进行精确的零件制造。
电化学加工方法常被应用于微电机和微传感器的制造,其优势是在加工过程中不受限于材料硬度,具有很大的灵活性和可塑性。
除了加工方法,微机械技术在机械工程中的应用也非常广泛。
一个重要的应用领域是微机械传感器。
微机械传感器是一种利用微机械技术制造的传感器,可以测量微小物理量的变化,并将其转换为电信号输出。
微机械传感器在医疗、环境监测等领域有着广泛的应用,例如用于测量血糖、血压等生物参数,或者用于测量土壤温度、空气湿度等环境参数。
微机械传感器的小型化和高灵敏度使得其在这些领域中具有巨大的潜力。
另一个重要的应用领域是微机械驱动器。
微机械驱动器是一种利用微机械技术制造的驱动器,可以实现微小零件的精确控制和运动。
微机械驱动器在精密机械装置、光学仪器、生物医学等领域中有着广泛的应用。
例如,在显微镜中使用微机械驱动器可以实现对样本的精确定位和旋转,提高显微镜观察的准确性;在生物医学领域,微机械驱动器也可以用于精确控制微型药物输送装置,从而实现精准的药物治疗。
值得注意的是,微机械技术的发展还面临一些挑战。
首先是制造成本的问题。
机械毕业论文2篇

机械毕业论文第一篇:机械毕业论文 - 现代磨削技术的发展与应用摘要随着科学技术的不断发展,机械加工工艺得到了快速的发展。
磨削作为一种重要的机械加工方法,在现代工业生产中起着至关重要的作用。
本论文通过对现代磨削技术的发展与应用进行研究,分析了其对工业制造业的影响和意义。
首先,对传统磨削技术的发展进行了回顾,然后系统地介绍了现代磨削技术的分类和特点。
随后,探讨了现代磨削技术在航空航天、汽车制造和能源领域的应用,并分析了其在提高产品质量、降低成本和增加经济效益方面的优势。
最后,本文总结了现代磨削技术的挑战和未来发展趋势,为相关行业的实际应用提供了有益的参考。
1. 引言随着工业技术的不断创新和市场的不断需求,机械加工工艺也在不断提升。
在众多的机械加工方法中,磨削因其高精度、高表面质量和广泛适用性而备受关注。
磨削技术在飞机、汽车、能源和军事等领域中发挥着重要作用。
本文将重点研究现代磨削技术的发展与应用,旨在探讨其对工业制造业的影响和意义。
2. 传统磨削技术的演变磨削技术作为一种传统的机械加工方法,经历了漫长的发展历史。
从最早的手工磨削到使用磨料研磨,再到后来的磨粒研磨和砂轮研磨技术的出现,磨削技术得到了显著的改进和发展。
传统磨削技术具有一定的局限性,如加工效率低、工件表面质量不稳定等。
3. 现代磨削技术的分类和特点随着科学技术的发展和机械加工需求的提高,现代磨削技术应运而生。
现代磨削技术主要分为普通磨削、精密磨削和超精密磨削三类。
普通磨削适用于一般工件的初加工,精密磨削可用于要求较高精度的工件,超精密磨削则适用于工件的超精密加工。
现代磨削技术具有高效、高精度、高自动化程度、低工件表面损伤等特点。
4. 现代磨削技术的应用现代磨削技术在航空航天、汽车制造和能源领域有着广泛的应用。
在航空航天领域,磨削技术被用于加工飞机发动机的叶片和涡轮等关键零部件。
在汽车制造领域,磨削技术被广泛应用于汽车发动机、变速器以及零部件的加工。
机械设计专业毕业论文(精选样本6篇)

机械设计专业毕业论文(精选样本6篇)
1. 论文标题1
此论文研究了机械设计中的某一特定问题,并提出了解决方案。
通过设计实验和分析结果,论文展示了该解决方案的有效性,并对
其应用进行了讨论。
2. 论文标题2
本研究聚焦于机械设计中的另一个重要问题,并通过文献综述
和实验验证,提出了一种新的解决方案。
论文还对该解决方案在实
际应用中的潜力进行了评估和分析。
3. 论文标题3
该论文探讨了机械设计中的一个具体案例,并通过理论分析和
实验验证,提出了一种创新的设计方法。
论文还对该方法的优势和
局限性进行了探讨,并提出了未来的改进方向。
4. 论文标题4
此篇论文研究了机械设计中的一个具体问题,并通过数值模拟和实验验证,验证了提出的解决方案的可行性。
论文还对该解决方案的优缺点进行了评估,并提出了进一步的研究方向。
5. 论文标题5
本研究聚焦于机械设计中的一种新技术,并通过实验验证和性能评估,证明了该技术在特定应用中的有效性。
论文还探讨了该技术的潜在应用领域,并提出了未来的研究方向。
6. 论文标题6
该论文研究了机械设计中的一个重要问题,并通过实验和数值模拟,提出了一种新的解决方案。
论文还对该解决方案的可行性进行了评估,并讨论了其在实际应用中的潜力和限制。
以上是六篇机械设计专业毕业论文的标题,每篇论文都针对不同的问题进行了深入研究,并提出了创新的解决方案。
这些论文通过实验验证和理论分析,为机械设计领域的发展做出了贡献,并为未来研究提供了方向和启示。
关于微机械制造技术的探讨

关于微机械制造技术的探讨摘要:随着航空航天、国防工业、微电子工业、现代医学以及生物工程技术的发展,对精密三维微小零件(特征尺寸在微米级到毫米级)的需求日益迫切。
其结构形状的特异化、零件材料的多样化、尺寸与表面质量的高精度化戍为三维微小零件及其微型装置及设备的显著特征,在使用功能、材料特性、结构形状、可靠性等方面的要求也越来越高。
本文着重对微机械制造技术的特点、微机械制造技术的应用进行整理和描述总结,以期为我国未来的先进制造技术研究与计划制订提供参考。
关键词:超微制造;微小零件;微机械引言微机械自20世纪80年代中期发展至今一直受到世界各发达国家的广泛重视,被认为是一项面向21世纪可以广泛应用的新技术。
目前所谓的微机械,大致分为两大类:一类称之为微机械电子系统(MEMS),侧重于用集成电路可兼容技术加工制造的元器件;另一类就是微缩后的传统机械,如微型机床、微型汽车、微型飞机、微机器人等。
微机械加工起始于硅基(电子)微加工技术,本质上讲是集成电路(Ic)制造工艺和硅微加工技术的结合。
后来发展了一系列独立于硅微加工技术的新技术,而且加工材料也不仅限于硅。
概括来讲。
微机械制造技术是在微电子制造工艺基础上吸收融合其他加工工艺技术逐渐发展起来的。
是实现各种微机械结构的手段。
一、微机械特点1、体积小、精度高、重量轻其体积可达亚微米以下,尺寸精度达纳米级,重量可至纳克。
已经制出了直径细如发丝的齿轮、能开动的3mm大小的汽车和花生米大的飞机。
最近有资料表明,科学家们已能在5平方毫米内放置1000台微型发动机。
2、性能稳定、可靠性高由于微机械的体积小,几乎不受热膨胀、噪声、挠曲等因素影响,具有较高的抗干扰性,可在较差的环境下进行稳定的工作。
3、能耗低、灵敏度和工作效率高微机械所消耗的能量远小于传统机械的十分之一,但却能以十倍以上的速度来完成同样的工作,如5mm×5mm×0.7mm的微型泵的流速是比其体积大得多的小型泵的1000倍,而且机电一体化的微机械不存在信号延迟题目,可进行高速工作。
机械制造论文(细微加工技术)

微细加工技术摘要:微细加工技术是一个发展的新兴技术,本文简要介绍了与微细加工技术及其相关的微机械,微细切削和微细制造技术等,总结了激光技术、太赫兹慢段波结构、电化学、刀具姿态调整、显微视觉技术等方面对微细加工技术的研究应用情况。
关键词:微细加工技术;微机械;微细切削;研究情况。
第1章前言微细加工技术或微小件加工指的是对小型工件进行的加工,确切的说应该是那种非常微小的工件的加工。
由于微细加工工艺生产的零件通常需要用显微镜来观察。
微细加工一般在专门进行微小件或精密加工车间进行。
现代工业的发展,要求在有限的空间内,产品具有多种功能,因而对产品小型化,微型化的要求日益迫切。
在航空、航天、医疗生物工程、环境监测、微型机器人、传感器等众多领域中的微小机械有广泛应用前景,计算机技术、微电子技术及航空航天等技术的进一步发展也只有通过微型化和集成化来实现。
由此可见微型产品的研发及加工越来越成为必要,因此对微细加工技术也就提出了更高的要求。
第2章微细加工技术微细加工技术是精密加工技术的一个分支,面向微细加工的电加工技术,激光微孔加工、水射流微细切割技术等在发展国民经济,振兴我国国防事业等方面都有非常重要的意义。
这一领域的发展对未来的国民经济、科学技术等将产生巨大的影响,先进国家纷纷将之列为未来关键技术之一并扩大投资和加强基础研究与开发。
2.1微细加工的关键技术(1)微系统设计。
主要是微结构设计数据库、有限元和边界分析、CAD/CAM仿真和拟实技术、微系统建模等,微小型化的尺寸效应和微小型理论基础研究也是设计研究不可缺少的课题,如:力的尺寸效应、微结构表面效应、微观摩擦机理、热传导、误差效应和微构件材料性能等。
(2)微细加工技术。
主要指高深度比多层微结构的硅表面加工和体加工技术,利用X 射线光刻、电铸的LIGA和利用紫外线的准LIGA加工技术;微结构特种精密加工技术包括微火花加工、能束加工、立体光刻成型加工;特殊材料特别是功能材料微结构的加工技术;多种加工方法的结合;微系统的集成技术;微细加工新工艺探索等。
机械结构论文(5篇)
机械结构论文(5篇)机械结构论文(5篇)机械结构论文范文第1篇我公司2000年新建的装置,由于含有易燃、易爆的轻C4介质,所以对机泵的密封性要求较高。
现在它采纳的大都是机械密封,其中以集装式盒式密封为主。
所谓集装式盒式密封就是一种把全部零件组装成为一个部件,然后把此部件装于轴上,拧紧螺钉即可工作的一种密封形式。
密封结构如图2所示。
该结构示出其中间开口为封液的入口,双端面和单端面比较,双端面密封具有两对摩擦副,有更好的牢靠性,适用范围更广,可以完全防止被密封的介质的外漏,但结构较为简单致造价也较高。
(1)它们的动环均采纳SIC(或硬质合金),具有高的强度及较高的硬度,不易变形;静环采纳的材质是石墨,具有好的耐磨性。
(2)较小的端面直径,降低了磨擦副的滑动速度和温升。
适合的端面宽度(3-6mm),既保证了端面的温度,又保证了端面强度。
(3)采纳了蝶形弹簧,具有刚度高,弹力匀称,轴向位移小的特点,这样就使得轴向尺寸减小,从而减小了泵的体积。
(4)全部的密封元件通过轴套与轴结为一体,节约了材料,也减弱了轴的强度,更便于统一零件的尺寸。
(5)运行中密封状态稳定,泄漏量小,密封性能好,使用寿命长。
(6)密封包括端盖是统一整体,如有泄漏无须对泵进行全部解体检修,只需对密封进行拆卸,整体更换即可。
更换下来的密封可以拿回检修班更换损坏的元件,这样就节约了检修时间,同时也为生产赢得了时间。
(7)集装式盒式密封不需要对安装长度进行测量,且安装简便、快捷,同时也确保了密封安装的清洁度。
集装式盒式密封的帮助系统为改善机械密封的工作环境,保证密封的正常运行,更好地掌握泄漏,防止污染,集装式盒式密封均采纳了密封帮助系统,实际工作状况示于图3。
密封液的循环系统中包括封液入口、封液出口、液位开关、压力开关等。
新建精联装置大多数机泵都采纳性能好的白油作为密封液,这一密封的帮助循环系统具有如下的作用:①封液对密封端面具有良好的作用,从而改善条件;②通过液体的循环流淌,带走密封因相互摩擦所产生的热量,以达到降低密封的工作温度的作用;③由于密封液压力一般比工作介质压力高0.05-0.15MPa,可以起到堵封工作介质防止其泄漏,尤其对有毒有害、易燃、易爆放射性的介质作用显得尤为重要;④对于带有固体颗粒的介质,密封液还可以防止其进入,掌握了介质对密封元件的磨损;⑤对于腐蚀性介质,密封液可起到爱护密封元件不受腐蚀的作用;⑥封油系统依据不同的工艺状况,设有液位报警、压力报警等爱护设施,对密封状态起到监控作用,是生产平安性的重要保障。
机械专业毕业论文六篇
机械专业毕业论文六篇机械专业毕业论文范文11.1主要表现1)内容陈旧,缺乏爱好由于高校扩招,同学人数规模不断扩大,而专业老师的数量有限,导致一位老师指导多名同学的毕业实习和毕业设计,同时,这个老师还有很重的教学任务和科研任务,而老师的精力有限,势必影响在指导同学毕业论文和设计等方面的投入,导致毕业实习与毕业设计流于形式,质量不高。
同时,有些毕业设计的题目和内容比较陈旧,与企业实际现场结合不多,导致同学失去爱好,失去了毕业设计对同学实践力量的熬炼机会与价值。
2)流于形式,质量有待提高学校把就业率作为一个重要的指标,严峻影响招生的规模,于是就业率就变成了老师的首要任务。
假如同学毕业设计不合格,这样同学确定不能毕业,势必影响同学的就业率。
于是在毕业设计答辩阶段基本上没有同学不及格的,无论其毕业设计做的如何,都能毕业,这样的要求导致学籍管理规定很难严格坚持执行。
这样的现象,导致毕业设计流于形式,有些毕业设计的质量特别低劣。
3)缺乏引导,焦虑迷茫由于毕业生的素养良莠不齐,心理承受力量不尽相同,导致许多同学消失迷茫。
许多同学没有实践工作阅历,缺乏人际交往力量,接近毕业,无法适从。
站在人生的十字路口,自己的路如何走,自己的将来和幸福在哪里,感到前途迷茫。
对于一些面试失败或者求职屡次失败的同学,面对一次次的失败,会变得焦虑担心,贫困生群体表现的更为明显。
当产生心灰意冷的时候,很简单消失偏离常态的行为[1]。
1.2缘由分析上述困扰需要老师仔细分析缘由,正视困难,采纳适当的措施,有针对性地开展工作,有效提高老师和同学的乐观性,让毕业实习与毕业设计回归正常轨道,有效提升同学的综合素养和实践力量。
1)教学管理制度方面的因素缺乏毕业设计教学质量评估机制和有效的激励机制,导致毕业设计监控缺乏,严峻影响了毕业设计的质量[2]。
2)同学方面的因素部分同学的学习态度不端正,时间和精力投入有限,影响毕业设计的质量。
另外,有些落实了工作的同学,只求及格,不求更好更高,平常表现懒散,不准时达到毕业设计教室、不按时完成老师布置的任务等[3]。
3000字机械类论文参考范文
3000字机械类论文参考范文我国是工程机械生产、制造和开发工程机械具有极好远景的大国,随着整个工业生产与现代科技的发展,机械产品性能日益提高。
下文是店铺为大家整理的关于3000字机械类论文参考范文的内容,希望能对大家有所帮助,欢迎大家阅读参考!3000字机械类论文参考范文篇1浅析工程机械管理的维护问题摘要:随着我国公路、铁路、市政工程等建设规模的不断扩大,施工机械在工程施工中占据越来越重要的地位,然而工程机械在使用过程中,受到各种因素的影响,制约着工程机械使用性能的发挥。
只有做好工程机械的管理维护才能充分发挥其效能,达到安全、优质、均衡、高效、低消耗地完成施工生产任务,才能有利于企业经济效益的提高。
本文对当前工程机械管理维护的主要问题进行深刻分析,并针对如何做好工程机械管理维护工作提出了有效的解决措施,总结了工程机械的管理与维护要求。
关键词:工程机械管理维护随着工程施工机械化程度的不断提高,工程机械成为施工企业的重要生产力。
各种工程机械的广泛应用,不仅加快了工程施工进度,而且提高了施工质量。
然而,工程机械在使用过程中,受到各种因素的影响,制约着工程机械使用性能的发挥。
当前所面临的主要问题之一是如何做好工程机械的管理维护、故障的预防、机械设备完好状态的保持以及设备功效的充分发挥。
因此,搞好施工企业机械设备维护管理工作,正确分析与解决管理过程中的各种矛盾关系,对提高企业设备管理维护水平,提高工作效率,增强企业的市场竞争力都有着十分重要的现实意义。
为此,笔者根据工作实践,就工程机械的管理维护工作,提出了自己的见解。
1、工程机械管理维护工作的主要问题1. 1机械设备使用不规范由于部分操作人员对施工技术、设备使用知识所知甚少,尤其是短期聘用人员的技术素质低,不注重具体的施工条件和作业方法,使机械设备一直处于超负荷或带“病”作业状态,甚至违章操作等,从而加速了机械设备的磨损老化。
此外,工程项目结束后设备不能按进行认真的保养、维护,被调配到新的工程项目后,机械设备常常出现故障,既花费了较大精力与高额费用进行整修,又严重贻误了正常施工工期。
机械类论文模板十一篇
机械类论文模板十一篇
机械类论文模板第一篇
摘要;妍究中国古代技术史和现存的传统技术也正是认识或者说发现中国的技术传统.20世纪,刘仙洲、王振铎等专家开创了中国古代机械的文献考释、专题妍究和复原工作.李约瑟、陆敬严和华觉明等学者的著作使这一领域的妍究达到了新的水泙.但是,古代典籍和考古资料的缺撼陷制了人们对机械技术传统的认识.进一步发现技术传统的一个有用途径正是调查现存传统技术.国内外学者在这方面已经做过大量的工作.1991年以来,本文有选择地调查了若干种机械的机构设计、材料、制造工艺和使用方法等技术细节,将实物的调查与走坊工匠相结合起来,在认识技术传统方面有所突破,抢救了少许技术资料,积累了调查妍究的经验.认为,可以像国外同行那样,将文化人类学的方法引入到科学技术史妍究中,开展"不同文化背景中的技术传统"的调查妍究.
关键词;认识、技术传统、传统机械
在古代,不同的文明区域有着不同的知识和技术传统.要认识中国的技术传统,最初要探究中国的技术发展史.刘仙洲、梁思成等学者在20世纪前半叶开创了中国技术史妍究.但是,技术史到现在在中国仍是一个年轻的学科①.妍究中国古代技术史和现存的传统技术也正是认识或者说发现中国的技术传统,我们到现在对这一传统的认识还不充分.本文从回顾中国机械工程史妍究入手,进而探究技术传统的一个认
识途径——调查现存的传统机械.
一、对中国古代机械工程史的妍究
关于中国机械传统的的记述和传说长期流传于世,引起了历代拿手技术者和文人的注意和好奇.三国时期的马钧曾再度发明前人的指南车、翻车,明末的王徵试图复原指南车、木牛流马等 王祯撰机械类论文模板第二篇。
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2012级研究生《微机电系统设计与制造》作业姓名:张九俏学号: S2*******专业:机械工学学院:机械工程学院任课教师:邱丽芳2013年03月27日微机械及其加工工艺摘要:主要介绍了MEMS的基本概念和其特点,以及现阶段主要的微机械加工工艺,重点介绍了IC加工工艺和LIGA加工工艺。
关键词:MEMS;微机械;加工工艺;IC加工;LIGA加工1 引言微机电系统(MEMS,即Micro Electro Mechanical System)是一门新兴的交叉学科,与微电子学、信息系、材料科学和纳米技术的发展等密切相关。
微机电系统是微电子技术的拓宽和延伸,通过传感器、制动器、信号处理、控制等多项功能,与外部世界有机地联系在起来。
微机电不仅可以感受运动、光、声、热、磁等自然界信号,并将这些信号转换成微电子系统可以认识的电信号,而且还可以通过微电子系统控制这些信号,进而发出命令,控制执行部件完成所需要的操作。
微机电系统将信息获取、处理和执行融为一体,集中了微米尺度的机械、电子、光学元器件和各种传感器,派生出多种新原理、新器件和新系统,将进一步促进产品的微型化和智能化,在空间、信息、汽车、工业控制、通信、大容量数据存储、光信息处理、仪表仪器和国防等领域有广泛用途。
传统的机械加工方法多种多样,如:铸、锻、焊、注塑、粉末烧结等成形工艺;车、铣、刨、磨等切削加工工艺;各种热处理、表面处理等改质工艺以及电火花加工、点解加工、激光加工等特种工艺。
人们按设计出的机械图纸,根据其形状、尺寸、精度和技术要求,选择适当的加工方法,制定最佳工艺流程,以便以最低成本、最快速度生产出质量最好的零件来。
不过,微型机械不能简单的套用上述这套成熟技术,而需采用一套新的加工方法。
常用的微细加工的方法很多,大致分为三类:传统的超精加工方法加工微型机件,利用成熟的IC加工工艺,一些有应用前景的技术如LIGA技术。
2 微机械的加工下图是微机械加工工艺的流程落图。
2.1 体加工工艺体加工工艺包括去加工(腐蚀)、附着加工(镀膜)、改质加工(掺杂)和结合加工(键合)。
腐蚀技术主要包括干法腐蚀和湿法腐蚀,也可分为各向同性腐蚀和各向异性腐蚀。
(1)干法腐蚀是气体利用反应性气体或离子流进行的腐蚀。
干法腐蚀可以腐蚀多种金属,也可以刻蚀许多非金属材料;既可以各向同性刻蚀,又可以各向异性刻蚀,是集成电路工艺或MEMS工艺常用设备。
按刻蚀原理分,可分为等离子体刻蚀(PE:Plasma Etching)、反应离子刻蚀(RIE:Reaction Ion Etching)和电感耦合等离子体刻蚀(ICP:Induction Couple Plasma Etching)。
在等离子气体中,可是实现各向同性的等离子腐蚀。
通过离子流腐蚀,可以实现方向性腐蚀。
(2)湿法腐蚀是将与腐蚀的硅片置入具有确定化学成分和固定温度的腐蚀液体里进行的腐蚀。
硅的各向同性腐蚀是在硅的各个腐蚀方向上的腐蚀速度相等。
比如化学抛光等等。
常用的腐蚀液是HF-HNO3腐蚀系统,一般在HF和HNO3中加H2O或者CH3COOH。
与H2O相比,CH3COOH可以在更广泛的范围内稀释而保持HNO3的氧化能力,因此腐蚀液的氧化能力在使用期内相当稳定。
硅的各向异性腐蚀,是指对硅的不同晶面具有不同的腐蚀速率。
比如, {100}/{111}面的腐蚀速率比为100:1。
基于这种腐蚀特性,可在硅衬底上加工出各种各样的微结构。
各向异性腐蚀剂一般分为两类,一类是有机腐蚀剂,包括EPW(乙二胺,邻苯二酸和水)和联胺等。
另一类是无机腐蚀剂,包括碱性腐蚀液,如:KOH,NaOH,LiOH,CsOH和OH等。
NH4在硅的微结构的腐蚀中,不仅可以利用各向异性腐蚀技术控制理想的几何形状,而且还可以采用自停止技术来控制腐蚀的深度。
比如阳极自停止腐蚀、PN 结自停止腐蚀、异质自停止腐蚀、重掺杂自停止腐蚀、无电极自停止腐蚀还有利用光电效应实现自停止腐蚀等等。
2.2 硅表面微机械加工技术美国加州大学Berkeley分校的Sensor and Actuator小组首先完成了三层多晶硅表面微机械加工工艺,确立了硅表面微加工工艺的体系。
表面微机械加工是把MEMS的“机械”(运动或传感)部分制作在沉积于硅晶体的表面膜(如多晶硅、氮化硅等)上,然后使其局部与硅体部分分离,呈现可运动的机构。
分离主要依靠牺牲层(Sacrifice Layer)技术,即在硅衬底上先可用HF腐蚀),再在其上淀积沉积上一层最后要被腐蚀(牺牲)掉的膜(如SiO2制造运动机构的膜,然后用光刻技术制造出机构图形和腐蚀下面膜的通道,待一切完成后就可以进行牺牲层腐蚀而使微机构自由释放出来。
硅表面微机械加工技术包括制膜工艺和薄膜腐蚀工艺。
制膜工艺包括湿法制膜和干式制膜。
湿法制膜包括电镀(LIGA工艺)、浇铸法和旋转涂层法、阳极氧化工艺。
其中LIGA工艺是利用光制造工艺制作高宽比结构的方法,它利用同步辐射源发出的X射线照射到一种特殊的PMMA感光胶上获得高宽比的铸型,然后通过电镀或化学镀的方法得到所要的金属结构。
干式制膜主要包括CVD(Chemical Vapor Deposition)和PVD(Physical Vapor Deposition)。
薄膜腐蚀工艺主要是采用湿法腐蚀,所以要选择合适的腐蚀液。
2.3 结合技术微加工工艺中有时需要将两块微加工后的基片粘结起来,可以获得复杂的结构,实现更多的功能。
将基片结合起来的办法有焊接、融接、压接(固相结合)、粘接、阳极键合、硅直接键合、扩散键合等方法。
2.4 逐次加工逐次加工是同时加工工艺的补充,常用于模具等复杂形状的加工,其优点是容易制作自由形状,可对非平面加工,缺点是加工时间很长,属单件生产,成本高。
包括以下几种:逐次除去加工:如用于硅片切割的砂轮加工;细微放电加工、激光束加工、离子束加工、STM(扫描隧道显微镜)加工。
逐次附着加工:如利用离子束CVD技术,可使仅被照射部分的材料堆积,形成某种结构。
逐次改质加工:比如可以利用电子束或激光照射的办法使基板表面局部改质的技术,它的应用有电子束掩膜制作、非平面光刻、局部掺杂等。
逐次结合加工:比如IC引线焊接、局部粘结等。
3 LIGA与准LIGA技术1986年德国W.Ehrfeld教授首先开发了进行三维微细加工最有前途的方法——LIGA技术。
——LI,Lithographier,即深度X射线刻蚀;——G,Galvanformug,即电铸成型;——A,Abformug,即塑料铸膜。
LIGA技术是深度X射线刻蚀、电铸成型、塑料铸膜等技术的完美结合。
LIGA 工艺问世以来,被认为是最有前途的三维微细加工技术。
3.1 LIGA技术是微细加工的一种新方法,它的典型工艺流程如上图所示。
(1)深度X射线刻蚀:首先利用深度同步辐射X射线在数百微米后的 PMMA 光刻胶上刻蚀出较大深宽比的光刻胶图形,高宽比一般达到100。
(2)电铸成型及制膜:利用光刻胶层下面的金属膜作为电极进行电镀,将显影后的光刻胶所形成的三维立体结构间隙用金属填充,直到光刻胶上面完全覆盖了金属为止,形成一个与光刻图形互补稳定的相反结构图形。
(3)注模复制(塑铸)由于深度X射线光刻的代价太大,所以,在批量生产中,采用子母模的办法。
塑铸为大批量生产电铸产品提供了塑料铸模。
3.2 与传统微细加工方法比,用LIGA技术进行超微细加工有如下特点:(1)可制造有较大深宽比的微结构;(2)取材广泛,可以是金属、陶瓷、聚合物、玻璃等;(3)可制作任意复杂图形结构,精度高;(4)可重复复制,符合工业上大批量生产要求,成本低。
3.3 LIGA技术的应用与发展(1)德国美茵兹技术研究所(IMM)开发除使用准分子激光烧蚀与LIGA 技术结合的新加工工艺。
(2)欧共体1992年启动一个称为MAXIMA多国协作研究项目,目标是研制一个三维集成加速度传感器。
它是在X方向、Y方向由LIGA工艺制造的加速度传感器阵列,与在Z方向的硅加速度传感器阵列集成在同一硅片而成,是LIGA技术与硅微机械技术的完美结合。
(3)美国威斯康兴大学HenryGuckel教授领导的研究小组对LIGA技术进行了改进,开发出SLIGA技术。
仅仅利用LIGA技术的典型工艺还不能制造出有活动要求的可动微结构。
引入牺牲层腐蚀技术,可以大大拓宽LIGA技术应用零用,为任意几何形状可动的三维结构制作开辟了道路。
(4) 1995年上海交通大学利用LIGA技术研制出直径2mm的电磁微马达的样机。
(5)上海冶金所用一般厚正性光刻胶,深UV(紫外光)曝光的准LIGA 技术,电铸厚的微结构可达10μm,而且零件表面光洁,侧面陡直。
(6)德国Microparts公司已获许应用LIGA技术制造下一代喷墨打印机的喷嘴。
这种新型打印机将具有96nm-1分辨率,喷墨密度将是目前一代喷墨打印机的4倍。
3.4 准LIGA技术由于LIGA技术需要昂贵的深度同步辐射X射线光源和制作复杂的X光掩模,所以LIGA技术推广应用并不容易,而且与IC工艺不兼容。
1993年Allen提出用光敏聚酰亚胺实现准LIGA技术。
准LIGA技术利用常规的紫外光光刻设备和掩模,制作高深比微金属结构的方法。
准LIGA的工艺过程除了所用的光刻光源和掩模外,与LIGA工艺基本相同。
用准LIGA技术既可以制造高深宽比的微机构,又不需要昂贵的同步辐射X射线源和特制的LIGA掩膜版,对设备的要求低得多;另外,它与集成电路工艺的兼容性也要好的多,因此,准LIGA技术得到了很大的发展。
准LIGA工艺流程如图所示。
准LIGA工艺的工艺过程:(a)紫外光光刻成模(b)电铸或化学镀及制模(c)塑铸3.5 多层光刻胶工艺在准LIGA工艺中的应用由于一般情况下用紫外光对光刻胶进行大剂量的曝光时,光刻胶不能太厚,而且显影后光刻胶图形的侧壁陡制度不好。
为此,将多层光刻胶工艺应用于准LIGA技术上进行光刻,可以得到较高的光刻分辨率。
多层光刻胶工艺有两种,如两层光刻胶工艺、三层光刻胶工艺等。
其中,三层光刻胶工艺师应用最多的一种多层光刻胶工艺。
图1所示为三层光刻胶光刻工艺的流程:(1)首先在硅衬底上涂敷较厚的下层光刻胶并进行烘干,(2)然后在其上用PECVD方法或溅射、涂敷等方法形成中间介质层。
(3)由于表面已经相当平整,在中间介质层上只需涂敷较薄的上层光刻胶层,以提高光刻的分辨率,并进行前烘,形成三层结构。
(4)然后对上层光刻胶进行光刻,得到光刻后的图形。
(5)以上层光刻胶的图形作掩蔽,此采用RIE刻蚀下层光刻胶,从而实现光刻图形向下层光刻胶的转移。
图2是利用三层光刻胶工艺的准LIGA技术的工艺流程。
(1)在电镀基板上形成三层光刻胶结构,其中下层光刻胶厚度较大;(2)利用图1所示的三层光刻胶工艺进行光刻,得到下层光刻胶的图形;(3)利用RIE刻蚀中间介质层,从而得到适合进行电铸的结构;(4)利用LIGA工艺中相应的电镀、制模、脱模、电铸等工艺步骤制作高质量低成本的微机械结构。