微细加工工艺技术
微细加工工艺方法
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微细加工方法
1.微细车削加工 2.微细铣削加工 3.微细钻削加工 4.微细冲压加工
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ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
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1、微细切削加工技术 2、微细电火花加工技术 3、微细电化学加工技术 4、高能束流微细特种加工技术（包 括微细 激光加 工技术 、电子 束加工 技术、 离子束 加工技 术） 5、LIGA技术 6、生长型微细加工技术
微细特种加工分类
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电火花加工的零件
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微型机械
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微细加工和超微细加工以分离或结合原 子、分 子为加 工对象 ，以电 子束、 技工束 、粒子 束为加 工基础 ，采用 沉积、 刻蚀、 溅射、 蒸镀等 手段进 行各种 处。
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1、精度的表示方法
在微小尺寸加工时，由于加工尺寸 很小， 精度就 必须用 尺寸的 绝对值 来表示 ，即用 取出的 一块材 料的大 小来表 示，从 而引入 加工单 位尺寸 的概念 。 2、微观机理
以切削加工为例，从工件的角度来讲， 一般加 工和微 细加工 的最大 区别是 切屑的 大小。 一般为 金属材 料是由 微细的 晶粒组 成，晶 粒直径 为数微 米到数 百微米 。一般 加工时, 吃刀量 较大， 可以忽 略晶粒 的大小 ，而作 为一个 连续体 来看待 ，因此 可见一 般加工 和微细 加工的 机理是 不同的 。 3、加工特征
微细加工技术概述
1、电子束微细加工技术
电子束加工的原理
电子束加工是在真空条件下， 利用聚焦后能量密度极高(106～ 109W/cm2)的电子束，以极高的 速度冲击到工件表面极小的面 积上，在很短的时间(几分之一 微秒)内，其能量的大部分转变 为热能，使被冲击部分的工件 材料达到几千摄氏度以上的高 温，从而引起材料的局部熔化 和气化，被真空系统抽走。
微细加工的特点
微细加工作为精密加工领域中的一个极重要的关键技术， 目前有如下的几个特点： 1. 微细加工和超微细加工是多学科的制造系统工程； 2. 微细加工和超微细加工是多学科的综合高新技术； 3. 平面工艺是微细加工的工艺基础； 4. 微细加工技术和精密加工技术互补； 5. 微细加工和超微细加工与自动化技术联系紧密； 6.微细加工检测一体化。
所谓微细加工技术就是指能够制造微小尺寸零件 的加工技术的总称。 • 广义地讲，微细加工技术包含了各种传统精密加 工方法和与其原理截然不同的新方法，如微细切削 磨料加工、微细特种加工、半导体工艺等； • 狭义地讲，微细加工技术是在半导体集成电路制 造技术的基础上发展起来的，微细加工技术主要是 指半导体集成电路的微细制造技术，如气相沉积、 热氧化、光刻、离子束溅射、真空蒸镀等。
电子束切割
利用电子束在磁场中偏转的原理，使电子束在工 件内部偏转，还可以利用电子束加工弯孔和曲面。
电子束微细焊接
电子束焊接是利用电子束作为热源的一种焊接工艺，在 焊接不同的金属和高熔点金属方面显示了很大的优越性， 已成为工业生产中的重要特种工艺之一。 电子束焊接具有以下的工艺特点： (1)焊接深宽比高。 (2)焊接速度高，易于实现高速自动化。 (3)热变形小。 (4)焊缝物理性能好。 (5)工艺适应性强。 (6)焊接材料范围广。
微细加工技术ppt课件
激光加工机理—热效应
2019/11/11
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激光加工方法 1)激光打孔 最小孔径几微米，深度可达直径的50倍。孔 径和深度可采用经验公式估算。
2019/11/11 21
激光加工方法 2)激光切割
常采用CO2气体激光器以连续或脉冲方式切割。 3)激光微调
用于调整电路中某些元件参数。(调电阻，无损
伤照射，改变膜结构；高能量照射，使部分电阻膜气 化去除)
2019/11/11
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(1)离子束的力效应及其溅射现象
离子束溅射现象：质量大动能高的离子冲击工件表面时，
将产生弹性碰撞，将能量传递给工件材料的原子、分子，其中 一部分能量使原子、分子产生溅射，被抛出工件表面。
直线弹性一次碰撞所传递动能 E 4E0m0m /(m0 m)2
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利用电子束热效应加工
2019/11/11
1-发射阴极 2-控制栅极 3-加速 阳极 4-聚焦系统 5-电子束斑点
6-工件 7-工作台 11
电子束加工特点及其应用
束径小、能量密度高；
束径100-0.01µm，可加工深孔
被加工对象范围广；
金属、非金属、半导体等材料
加工速度快，效率高； 控制性能好，易于实现自动化。
微细加工技 术
2019/11/11
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第1节 微细加工技术的出现 一、制造技术自身加工的极限
现代制造技术的两大发展趋势： 1)自动化、柔性化、集成化、智能化等方向发展--制 造系统自动化； 2)极小尺度、极大尺度和极端功能。
微细加工---属于极小尺度的精密加工范畴。
2019/11/11
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二、微细加工出现的历史背景
• 微传感器（压力传感器、加速度计、位移传感器、流量计、 温度传感器、微触觉传感器、微型生物传感器、微型图像 传感器、微陀螺仪 ）
微细加工工艺方法
束、粒子束为加工基础，采用沉积、刻蚀、溅射、蒸镀等手段进行各种处。
微细加工方法
1. 微细车削加工 2. 微细铣削加工 3. 微细钻削加工 4. 微细冲压加工
微细特种加工分类
1、微细切削加工技术 2、微细电火花加工技术 3、微细电化学加工技术 4、高能束流微细特种加工技术（包括微细激光加工技术、电子束加工技术、 离子束加工技术） 5、LIGA技术 6、生长型微细加工技术
电火花加工的零件
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微型机械
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般加工时,吃刀量较大，可以忽略晶粒的大小，而作为一个连续体来看待，因此可见
一般加工和微细加工的机变理色龙是模不板同标的题 。 变色龙模板标题
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3、加工特征
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微细加工和超微细加可 处编 文工辑 字此 可以处编文 辑分字离可编或辑此结合原可 处子编 文辑 字、此 可处 编分文 辑字子可编为辑加此 工对可处象编文，辑字此可以处编文辑电字可子编束辑此、技工
微小尺寸和一般尺寸加工是不同的，其不同点主要表现在以下几个方面：
1、精度的表示方法
在微小尺寸加工时，由于加工尺寸很小，精度就必须用尺寸的绝对值来表示，即
用取出的一块材料的大小来表示，从而引入加工单位尺寸的概念。
2、微观机理
以切削加工为例，从工件的角度来讲，一般加工和微细加工的最大区别是切屑
的大小。一般为金属材料是由微细的晶粒组成，晶粒直径为数微米到数百微米。一
微细加工技术的概念和特点
微细加工技术的研究与应用
微细加工技术的研究与应用随着科技的不断进步和工业的迅速发展，微细加工技术越来越受到人们的关注。
微细加工技术是指针对微细零件、组件和器件进行高精度加工、制造和装配的一种新型技术。
这种技术在汽车、电子、航空、医疗等领域有着广泛的应用前景。
一、微细加工技术的研究1.背景微细加工技术从20世纪90年代初期开始发展，主要是为满足电子器件和微机电系统（MEMS）制造的需要。
在此基础上，微细加工技术不断得到完善和升级，为其他领域的制造和加工提供了思路和方法。
2.研究内容微细加工技术的研究主要包括以下方面：（1）微细机械制造技术；（2）微细电子制造技术；（3）微细光学制造技术；（4）微细生物制造技术。
其中，微细机械制造技术是应用最为广泛的一项技术，主要针对微型零部件、机械组件和器件等进行加工和制造。
3.研究难点微细加工技术的研究面临着许多难点，其中最主要的难点是如何实现高精度加工。
微细零部件的尺寸通常都在数微米至数百微米之间，而传统加工技术所能达到的精度却远远不够。
因此，如何在微小尺度下进行高精度加工，是微细加工技术研究的核心问题。
二、微细加工技术的应用1.汽车制造领域汽车制造领域是微细加工技术应用的主要领域之一。
在汽车制造中，许多零部件的尺寸都很小，而且对加工精度要求很高。
例如，发动机的火花塞、气门、燃油喷嘴等部件；车身的紧固件、密封件和缝合件等，都需要采用微细加工技术进行加工和制造。
2.电子制造领域电子制造领域也是微细加工技术应用的重要领域之一。
在电子制造中，许多IC芯片、闪存和存储器等器件的结构都非常微小，需要采用微细加工技术进行精密加工和制造。
同时，电子制造领域还需要采用微细加工技术进行导电薄膜的制造、微型电极的加工等工作。
3.医疗领域医疗领域也是微细加工技术应用的一个新兴领域。
在医疗领域中，微细加工技术可以用于制造微型手术器械、医用传感器、微型分析芯片等器件，从而为医疗诊断和治疗提供了新的手段和方法。
细微加工技术(精密加工)共70页
第3节 微细加工机理
三、各种微细加工方法的加工机理
分
类
加工机理
去除加工
（又称为分离加工， 是从工件电解（液体） 蒸发（真空、气体） 扩散（固体） 熔化（液体） 溅射（真空）
结合加工
（又称为附着加工， 利用理化方法将不同 材料结合在一起 ）
化学附着 化学结合 电化学附着 电化学结合 热附着 扩散结合 熔化结合 物理附着 注入
变形加工
（又称为流动加工，是 利用力、热、分子运动 等手段使工件产生变形，
改变其20尺21寸/7、/2形5状和性
能）
热表面流动 粘滞性流动 摩擦流动
加工方法
刻蚀（曝光），化学抛光，软质粒子机械化学抛光 电解加工，电解抛光 电子束加工，激光加工，热射线加工 扩散去除加工 熔化去除加工 粒子束溅射去除加工，等离子体加工
电 子 半 径 2.8*10-12mm ； 质 量 9*10-29g ；能量几百万电子伏；可聚焦到直径 1-2µm；能量密度可达109W/cm2。
2021/7/25
第3节 微细加工机理 二、材料缺陷分布对其破坏方式的影响
异类原子
任何纯金属中都或多或少会存在杂质, 即其它元素, 这些原子称 异类原子(或杂质原子)。当异类原子与金属原子的半径接近时, 则 异类原子可能占据晶格的一些结点; 当异类原子的半径比金属原 子的半径小得多, 则异类原子位于晶格的空隙中, 它们都会导致附 近晶格的畸变。
2014610分类加工方法可加工材料应用切削加工传统加工等离子体切削微细切削微细钻削各种材料有色金属及其合金低碳钢铜铝熔断钼钨等高熔点材料硬质合金球磁盘反射镜多面棱镜油泵油嘴化学喷丝头印刷电路板磨料加工传统加工微细磨削研磨抛光弹性发射加工喷射加工黑色金属硬脆材料金属半导体玻璃金属半导体玻璃金属非金属金属玻璃水晶集成电路基片的外圆平面磨削平面孔外圆加工硅片基片平面孔外圆加工硅片基片硅片基片刻槽切断图案成形破碎分离加工2014610特种加工非传统加工电火花成形加工电火花切割加工电解加工超声波加工微波加工电子束加工粒子束去除加工激光去除加工光刻加工导电金属非金属导电金属金属非金属硬脆金属非金属绝缘金属半导体各种材料各种材料各种材料金属非金属半导体孔沟槽狭缝方孔型腔切断切槽模具型腔大空切槽成形刻模落料切片打孔刻槽在玻璃红宝石陶瓷等上打孔打孔切割光刻成形表面刃磨割蚀打孔切断划线划线图形成形复合加工电解磨削电解抛光化学抛光各种材料金属半导体金属半导体刃磨成形平面内圆平面外圆型面细金属丝槽平面分类加工方法可加工材料应用附着加工蒸镀分子束镀膜分子束外延生长离子束镀膜电镀电化学镀电铸喷镀金属金属金属金属非金属金属金属金属非金属镀膜半导体器件镀膜半导体器件半导体器件干式镀膜半导体器件刀具工具电铸型图案成形印制线路板喷丝板栅网网刃钟表零件图案成形表面改性离子束注入氧化阳极氧化扩散激光表面处理金属非金属金属金属半导体金属半导体掺杂绝缘层掺杂渗碳表面改性表面改性表面热处理结合加工2014610注入加工结合加工电子束焊接超声波焊接激光焊接金属金属金属非金属难熔金属化学性能活泼金属集成电路引线钟表零件电子零件加工方法可加工材料应用压力加工铸造精铸压铸金属金属非金属板丝的压延精冲拉拔挤压波导管衍射光栅集成电路封装引线变形加工2014610二微细加工的基础技术1
微细加工综述
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微细加工技术综述
1.3.3 微细线切割加工：
微细电火花线切割加工的基本原理是利用移动的 微细金属导线作电极, 对工件进行脉冲火花放电、切割 成形。 微细电火花线切割几乎可加工具有任何硬度的导 电金属材料, 且加工过程中不受宏观力的作用, 从而可 保证较好的加工精度与表面质量。广泛应用于微小齿 轮、微小花键、微小异形孔、以及半导体模具、钟表 模具等具有复杂形状的微小零件的加工。 台湾的Yunn - Shiuan Liao等开发了桌面式高精度多 功能微细电火花线切割机床, 用来加工复杂的三维微零 件。机床能够达到1μm的尺寸精度和Rmax=0.64μm的表 面粗糙度。
1986年原苏联基辅工学院用工业激光器在硬质合 金毛坯上打中心孔，孔径为0.6一1.omm，深度为 6mm； 英 国 学 者 Mark Heaten 采 用 受 激 准 分 子 激 光 在 PMMA 材料上加工出微小涡轮盘, 叶片数为31 。
激光束微细加工发展现状
2001年，德国学者Peter Heyl 研制了用于加工三维 结构的高精度激光加工机, 研究了陶瓷和硬金属的激 光加工工艺, 在WC/Co 材料上加工出微三维结构。平 均表面粗糙度达到Ra =0.16μm, 最大表面粗粗度可达 Rz=0.7μm, 所加工工件的表面粗糙度达到了高精度电 火花铣削的表面粗糙度。 瑞士某公司利用固体激光器给飞机涡轮叶片进行打 孔，可以加工直径从20腼到80腼的微孔，并且其直径 与深度之比可达1:80； 日本在厚1mm的氮化硅板上打出孔径0.Zmm的孔， 在0.05mm的陶瓷薄膜上加工出孔径 0.02mm的孔，而 在钦、白金、钨、钥等难以加工的材料上也进行了 有效的激光加工。
二、高能束流微细特种加工技术
应用于光学和激光器的微细加工技术
应用于光学和激光器的微细加工技术微细加工技术是一种可制备微小结构和精密设备的技术，它被广泛应用于光学和激光器领域。
在这个领域中，微细加工技术可以用于制造微透镜、微结构和微电子机械系统等高精度零部件。
本文将介绍微细加工技术在光学和激光器领域的应用以及其中的一些技术细节。
一、微细加工技术在光学领域的应用光学元件是指能够调节或控制题目光波传输的元件，它们对于光学系统的性能至关重要。
在光学元件的制造中，微细加工技术可以用于制造微透镜、微透镜阵列、微凹凸面和微结构等。
这些微小的结构对于控制题目光波传输起着重要的作用。
（一）微透镜及其阵列微透镜是一种非常小的凹透镜，它可以制镶在芯片表面，使光线通过微透镜后汇聚，去掉散射问题，提高光学器件的分辨率。
而微透镜阵列由多个微透镜组成，可以对一块芯片进行大规模的光学加工，加工效率高，制造精度高，批量化生产。
微细加工技术可以用于制造微透镜和微透镜阵列，提高光学器件的性能和制造效率。
（二）微凹凸面和微结构微凹凸面可以用于光学器件的纹理处理和表面增强拉曼光谱技术。
微凹凸面和微结构可以通过微细加工技术进行制造。
二、微细加工技术在激光器领域的应用激光器是光学器件中的重要一环，其工作原理是利用各种物质（包括气体、晶体、半导体和液体等）在外部刺激下产生的放电、激发或光学相互作用，从而产生一束有特定波长、特定方向和相干的光。
微细加工技术在激光器的制造和调整中具有广泛的应用。
（一）激光器的制造微细加工技术可以用于激光器的零部件加工和装配。
例如，使用 Micro Electro Mechanical Systems（MEMS）技术可以制造激光器的振荡器，而微细加工技术中的纳米制造技术可用于制造激光器的金属反射镜。
（二）激光器的调整激光器的调整是指在制造完成后对其进行调整和改进以达到特定的性能指标。
微细加工技术可以对激光器进行微调，例如利用微镜或微齿轮结构来调节激光器内的折射率和驱动电压等参数以改进激光器的性能。
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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。