教学课件第七章先进制造技术.pptVIP

(4) X射线光刻 X射线可用高能电子束轰击不同的金属靶材料产生，也可用激光等离子体方法获得，即用超短脉冲激光辐射铜或铁表面，使铜或铁原子变成等离子体，当等离子体态还原为基态时，会产生X射线，但最有效的X射线源是高能同步辐射加速器所产生的同步辐射。用于超大规模集成电路光刻的X射线波长通常在1～100nm之间。其中10～14nm波段称为极紫外。目前，通常采用10nm以下的曝光波长。 3.外延技术 外延生长是微机械加工的重要手段之一，它的特点是生长的外延层能保持与衬底相同的晶向，因而在外延层上可以进行各种横向与纵向的掺杂分布与腐蚀加工，以制得各种形状。 图7-28 外延形成埋藏的终止层 4.LIGA技术 LIGA技术所胜任的几何结构不受材料特性和结晶方向的限制，可以制造由各种金属材料如镍、铜、金及镍钴合金等，塑料, 玻璃, 陶瓷等材料制成的微机械。LIGA技术可以制造具有很大纵横比的平面图形复杂的三维结构。纵向尺寸可达数百微米，最小横向尺寸为1μm。尺寸精度达亚微米级，而且有很高的垂直度、平行度和重复精度。 图7-29 LIGA技术示意图 a)同步辐射X射线深层光刻 b)电铸成形 c)注塑 5.微机械装配与集成 (1)堆装技术 堆装技术是指利用各种连接技术把具有平面形微结构的若干单元件重叠在一起，组成具有复杂结构的三维微机械的一种微机械制造方法。 (2)封装技术 没有封装的微器件无法使用。目前主要有以下封装技术： 1)玻璃搪瓷封装 2)玻璃和氧化中间层的硅封装 3)金属低共熔封装 4)有机物封装 5)场助热焊接 集成机构IM是完整的微型电子机械系统的最简单的一种存在模式。在一块集成板上将微电子和微机械技术的功能与结构巧妙地结合可以形成集成机构。 三、典型微电子机械系统装置 1.集成机构 微传感器 电子控制电路 微致动器 图7-32 集成机构 2.硅微加速度计 微型加速度计最初是为生物医疗应用而开发的。其基本结构是一块沿硅片表面向外伸出的膜片，称为悬臂梁。作用于此梁的加速度会使梁发生相应偏转，检测梁的偏转变化量即可测得加速度。按此思路制得的加速度计，封装尺寸为2mm×3mm×0.6mm，重量不超过0.02g，可以在100Hz带宽内检测小到0.001g、大到50g的加速度（g表示重力加速度）。 图7-33 尼桑公司的集成化硅加速度计 图7-34微型加速度计结构 a)顶视图 b)中心线剖视图 第七章 先进制造技术 第一节 快速成形制造技术 第二节 高速切削 第三节 微机械及其微细加工技术 快速成形(Rapid Prototyping)技术是近年来发展起来的，直接根据CAD模型快速生产样件或零件的成组技术总称，它集成了CAD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。与传统制造方法不同，快速成形从零件的CAD几何模型出发，通过软件分层离散和数控成形系统，用激光束或其它方法将材料堆积而形成实体零件。由于它把复杂的三维制造转化为一系列二维制造的叠加，因而可以在不用模具和工具的条件下生成几乎任意复杂的零部件，极大地提高了生产效率和制造柔性。 第一节 快速成形制造技术 一、简 介 图7-2 快速成形原理图 a)零件的三维模型 b)零件被分层离散 c)支撑材料 d)采用熔积法对图cA—A截面加工的挤压路径 二、快速成形的基本原理 图7-3 目前快速成形主要工艺方法及其分类 三、快速成形的工艺方法 1.熔积成形法（Fused Deposition Modeling，简称FDM） 图7-4 熔积成形法原理图 a)熔积法成形的示意图 b)熔积成形5000，熔积成形设备 2.光固化法（Stereolithography） 图7-6 光固化成形原理图 3.激光选区烧结（Selective Laser Sinering，简称SLS） 激光选区烧结是一种将非金属（或普通金属）粉末有选择地烧结成单独物体的工艺。 图7-7 激光选区烧结工艺路线图 4.叠层制造（Lamited Object Manufacturing，简称LOM） 图7-8 叠层制造法原理图 a)叠层制造工艺原理图 b)由叠层制造法制造的曲轴零件图 1.直接制模法(Direct Tooling，简称DT) 直接制模法是指将模具CAD的结果由RP系统直接制造成型。即在RP系