在过去的几年中,全球各地的研究机构和一些大学已开始集中研究微观和纳米尺度现象、器件和系统。虽然这一领域的研究产生了微纳制造方面的先进知识,但比较显然,这些知识的产业应用将是增强这些技术未来增长的关键。虽然在这些领域的大规模生产方面已经取得了进步,但微纳制造技术的主要生产环境仍然是停留在实验室中,在企业的大规模生产环境中难得一见。这就导致企业在是否采用这些技术方面犹豫不决,担心它们可能引入未知因素,影响制造链的性能与质量。就这一点而言,投资于基础设施的发展,如更高的模块化、灵活性和可扩展性可能会有助于生产成本的减少,对于新生产平台成功推广至关重要。这将有助于吸引产业界的积极参与,与率先的研究实验室一起推动微纳产品的不断升级换代。微纳加工中的设备和技术不断发展,使得制造更小、更复杂的器件成为可能,从而推动了科技进步和社会发展。开封超快微纳加工
微纳制造包括微制造和纳制造两个方面。(1)微制造有两种不同的微制造工艺方式,一种是基础于半导体制造工艺的光刻技术、LIGA技术、键合技术、封装技术等,这些工艺技术方法较为成熟,但普遍存在加工材料单一、加工设备昂贵等问题,且只能加工结构简单的二维或准三维微机械零件,无法进行复杂的三维微机械零件的加工;另一种是机械微加工,是指采用机械加工、特种加工及其他成形技术等传统加工技术形成的微加工技术,可进行三维复杂曲面零件的加工,加工材料不受限制,包括微细磨削、微细车削、微细铣削、微细钻削、微冲压、微成形等。(2)纳制造纳制造是指具有特定功能的纳米尺度的结构、器件和系统的制造技术,包括纳米压印技术、刻划技术、原子操纵技术等。吉安微纳加工器件微纳加工可以实现对微纳系统的集成和优化。
纳米压印技术分为三个步骤。第一步是模板的加工。一般使用电子束刻蚀等手段,在硅或其他衬底上加工出所需要的结构作为模板。由于电子的衍射极限远小于光子,因此可以达到远高于光刻的分辨率。第二步是图样的转移。在待加工的材料表面涂上光刻胶,然后将模板压在其表面,采用加压的方式使图案转移到光刻胶上。注意光刻胶不能被全部去除,防止模板与材料直接接触,损坏模板。第三步是衬底的加工。用紫外光使光刻胶固化,移开模板后,用刻蚀液将上一步未完全去除的光刻胶刻蚀掉,露出待加工材料表面,然后使用化学刻蚀的方法进行加工,完成后去除全部光刻胶,然后得到高精度加工的材料。
微纳加工在改进和简化生产过程方面,还需要做许多工作才能降低好品质纳米表面的生产成本。可重复性、尺寸形状的控制、均匀性以及结构的鲁棒性等,都是工业生产过程中必须要考虑的关键参数。微纳加工技术是先进制造的重要组成部分,是衡量国家高级制造业水平的标志之一,具有多学科交叉性和制造要素极端性的特点,在推动科技进步、促进产业发展、拉动科技进步、保障国家防御安全等方面都发挥着关键作用。微纳加工技术的基本手段包括微纳加工方法与材料科学方法两种。比较显然,微纳加工技术与微电子工艺技术有密切关系。微纳加工大致可以分为“自上而下”和“自下而上”两类。“自上而下”是从宏观对象出发,以光刻工艺为基础,对材料或原料进行加工,较小结果尺寸和精度通常由光刻或刻蚀环节的分辨力决定。“自下而上”技术则是从微观世界出发,通过控制原子、分子和其他纳米对象的相互作用力将各种单元构建在一起,形成微纳结构与器件。微纳加工可以实现对微纳器件的高度集成和紧凑化。
微纳加工技术指尺度为亚毫米、微米和纳米量级元件以及由这些元件构成的部件或系统的优化设计、加工、组装、系统集成与应用技术,涉及领域广、多学科交叉融合,其较主要的发展方向是微纳器件与系统。微纳器件与系统是在集成电路制作上发展的系列专门用技术,研制微型传感器、微型执行器等器件和系统,具有微型化、批量化、成本低的鲜明特点,微纳加工技术对现代的生活、生产产生了巨大的促进作用,并催生了一批新兴产业。在Si片上形成具有垂直侧壁的高深宽比沟槽结构是制备先进MEMS器件的关键工艺,其各向异性刻蚀要求非常严格。高深宽比的干法刻蚀技术以其刻蚀速率快、各向异性较强、污染少等优点脱颖而出,成为MEMS器件加工的关键技术之一。微纳加工可以实现对微纳结构的多功能化设计和制造。开封超快微纳加工
微纳加工可以制造出非常复杂的器件和结构,这使得电子产品可以具有更加丰富和多样化的功能。开封超快微纳加工
目前微纳制造领域较常用的一种微细加工技术是LIGA。这项技术由于可加工尺寸小、精度高,适合加工半导体材料,因而在半导体产业中得到普遍的应用,其较基础的中心技术是光刻,即曝光和刻蚀工艺。随着LIGA技术的发展,人们开发出了比较多种不同的曝光、刻蚀工艺,以满足不同精度尺寸、生产效率等的需求。LIGA技术经过多年的发展,工艺已经相当成熟,但是这项技术的基本原理决定了它必然会存在的一些缺陷,比如工艺过程复杂、制备环境要求高、设备投入大、生产成本高等。开封超快微纳加工