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MEMS加工技术介绍

2022-02-01 13:16分类:传感器 阅读:

 

  ①、传统式机械设备生产加工方式

  传统式机械加工制造方式 指运用大设备生产制造小设备,再运用小设备生产制造微设备。能够用来生产加工一些在特别场所使用的微机械设备设备,比如小型机械臂、小型操作台等。

  传统式机械加工制造方式 以日本为意味着,日本科学研究MEMS的关键是超精密五金生产加工,因而她们大量的是将传统式机械加工制造开展小型化。

  此生产加工方式还可以分成两类:超精密五金生产加工及特殊细微生产加工。超精密五金生产加工以金属材料为生产目标,用强度高过生产加工目标的专用工具,将目标原材料开展车削生产加工,所得的的三维构造规格可在0.01mm下列。此技术性包含钻石刀具微钻削生产加工、微打孔生产加工、微切削生产加工及微切削与碾磨生产加工等。

  特殊细微生产加工工艺是经过生产加工动能的立即功效,完成小至逐一分子结构或分子的车削生产加工。特殊生产加工是使用电磁能、能源、太阳能、声音及化学能等动能方式。常见的生产加工办法有:电火花线切割、超音波生产加工、电子束加工、激光器生产加工、电子束生产加工和电解法生产加工等。超精密五金生产加工和特殊细微生产加工技术性的加工精度已达μm、亚微米级,能够大批量制做变位系数仅为0.02上下的蜗轮等微机械设备元器件,及其其他生产方式没法制作的繁杂薄膜光学元器件。

  ②、硅基MEMS技术性

  以国外为象征的硅基MEMS技术性是运用化学腐蚀或集成电路芯片生产工艺对光伏材料开展生产加工,产生硅基MEMS元器件。这类办法可与传统的的IC加工工艺兼容,并合适便宜大批量生产,已成为了当前的硅基MEMS技术性流行。

  当今硅基微生产技术性可分成体微生产加工技术性、表层微生产技术性。

  体微生产加工技术性:

  体微生产加工工艺是对硅的衬底开展生产的技术性。一般选用各种各样化学腐蚀,运用光伏电池的不一样晶向的腐蚀深度存有各种各样的特性而开展浸蚀,来制造不一样的微机械系统或微机械零件,其主要特点是硅的腐蚀深度和硅的晶向、搀杂浓度值及另加电位差相关。

  另一种常见技术性为电化学反应,已经发展壮大为光电催化自终止浸蚀,它主要是用以硅的浸蚀以制取薄面匀称的硅膜。运用此工艺能够制作出MEMS的高精密三维构造。

  体微生产加工技术性主要是根据对硅的深浸蚀和单晶硅片的总体键合来完成,可以将几何图形规格操纵在μm级。因为各种各样化学腐蚀能够对大单晶硅片开展,促使MEMS元器件能够高精密地大批量生产,与此同时又排除了碾磨生产加工所产生的残留机械设备地应力,提升 了MEMS元器件的稳定度和良品率。

  表层微生产技术性:

  表层微生产技术性是在单晶硅片正脸上产生塑料薄膜并按一定规定对塑料薄膜开展生产加工产生薄膜光学的技术性,所有生产加工仅牵涉到单晶硅片正脸的塑料薄膜。是在二十世纪八十年代由加州大学Berkeley校区开发设计出來的,它以光伏电池为固层,二空气氧化硅为放弃层。表层微生产技术性与集成化电源电路技术性更为类似,其主要特点是在“塑料薄膜 淀积”的根基上,运用光刻技术、浸蚀等IC常见加工工艺制取微机械系统,最后运用挑选浸蚀技术性释放出来结构单元,得到移动的二维或三维构造。

  用这些技术性能够淀积二氧化硅膜、氮化硅膜和光伏电池膜;用挥发表层的镀膜和磁控溅射表层的镀膜能够制取铝、钨、钛、镍等陶瓷膜;塑料薄膜的生产加工一般选用光刻技术,如紫外光光刻技术、X射线光刻技术、离子束光刻技术和电子束光刻技术。根据光刻技术将制定好的微机械设备框架图迁移到单晶硅片上,再用等离子技术浸蚀、反映正离子浸蚀等加工工艺来浸蚀光伏电池膜、二氧化硅膜及其各种各样陶瓷膜,以产生微机械系统。

  这一技术性防止了体微生产加工所规定的两面指向、反面浸蚀等难题,与集成电路芯片的加工工艺兼容,且加工工艺完善,能够在单独直徑为几十毫米的光伏电池硅片上大批量转化成数以百计MEMS设备。

  ③、深层次离子注入技术性

  深层次离子注入技术性指深层次反映正离子向硅集成ic內部离子注入,离子注入到处理器里面的一个放弃层,并在离子注入结束后被锈蚀掉,那样原本埋在集成ic里面的构造就可以随意健身运动。

  深层次离子注入技术性归属于微机械加工制造方式 LIGA的一种,LIGA方式 就是指选用同歩X射线深层次光刻技术、微电铸模具制作和注塑加工拷贝等关键技术流程构成的一种综合型微机械加工制造技术性。

  运用LIGA技术性能够生产各种各样金属材料、塑胶和瓷器等原材料,获得大深长宽比的精细结构,其生产加工深层可以达到几百微米。

  LIGA技术性与其他立体式微生产技术性对比有下述特性:

  可制做高宽比达百余至1000μm,深长宽比可超过200,外壁平行面偏移在亚微米范畴内的三维立体薄膜光学;

  对薄膜光学的横着样子并没有限定,横着规格能够小到0.5μm,精密度可以达到0.1μm;

  用料普遍,金属材料、铝合金、瓷器、夹层玻璃和高聚物都能够做为LIGA的生产目标;

  与微电铸、铸塑恰当融合可完成大批拷贝生产制造,低成本。

  LIGA的具体技术流程以下:在历经X光掩膜印刷制版和X光深层光刻技术后,开展微电铸,生产制造出微拷贝模貝,并且用它来实现微拷贝加工工艺和二次微电铸,再从微铸塑技术性开展微元器件的批量生产。

  因为LIGA所规定的同歩X射线源较为价格昂贵,因此 在LIGA的根基上造成了准LIGA技术性,它是用紫外线源替代同歩X射线源,尽管无法做到LIGA生产加工的使用性能,但也可以达到细微生产加工中的很多规定。而由上海交大和北大合作开发、具备自主IP的DEM技术性,也是LIGA技术性中的一种。该技术性选用磁感应藕合等离子技术深层次离子注入加工工艺来替代同步辐射X光深层次光刻技术,随后开展基本的微电铸和微拷贝加工工艺,该技术性因不用高昂的同步辐射X光源和特别制作的X光掩摸板而具备普遍的应用前景。

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