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、保障国防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。提高微纳加工技术的加工能力和效率是未来微纳结构及器件研究的重点方向。浙江光电器件微纳加工平台
当前纳米制造技术在环境友好方面有望大展身手的一些领域:1、照明:对于传统的白炽光源来说,LEDs是一种高效能的替代,纳米技术可用来开发更多新的光源。2、发动机/燃料效率:采用纳米颗粒燃料添加剂能够减少柴油机的能耗并改善局部空气质量。微纳材料也用来改善飞机涡轮叶片的热阻性能,使得发动机可以在更高的温度下继续运转,进而提高整个发动机的效率。3、减重:新型较强度复合材料能够减轻材料的重量。未来的目标包括:在金属合金和塑料中掺杂纳米管来减少飞机的重量;改进橡胶配方中掺杂入轮胎的纳米颗粒;利用通过纳米技术制得的汽车等的催化式排气净化器优化车内燃料的燃烧过程。重庆功率器件微纳加工厂商未来几年微纳制造系统和平台的发展前景包括的方面:智能的、可升级的和适应性强的微纳制造系统。
微纳制造技术是指尺度为毫米、微米和纳米量级的零件,以及由这些零件构成的部件或系统的设计、加工、组装、集成与应用技术。传统“宏”机械制造技术已不能满足这些“微”机械和“微”系统的高精度制造和装配加工要求,必须研究和应用微纳制造的技术与方法。微纳制造技术是微传感器、微执行器、微结构和功能微纳系统制造的基本手段和重要基础。不同的表面微纳结构可以呈现出相应的功能,随着科技的发展,不同功能的微纳结构及器件将会得到更多的应用。目前表面功能微纳结构及器件,诸如超材料、超表面等充满“神奇”力量的结构或器件,的发展仍受到微纳加工技术的限制。因此,研究功能微纳结构及器件需要从微纳结构的加工技术方面进行普遍深入的研究,提高微纳加工技术的加工能力和效率是未来微纳结构及器件研究的重点方向。
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(比如需要净化间等)、设备投入大、生产成本高等。微纳加工设备主要有:光刻、刻蚀、成膜、离子注入、晶圆键合等。
仿生学是近年来发展起来的一门工程技术与生物科学相结合的交叉学科。仿生学研究生物体的结构、功能和工作原理,并将这些原理移植于工程技术之中,试图在技术上模仿植物和动物在自然中的功能,发明性能优越的仪器、装置和机器,创造新技术。就聚合物仿生功能材料而言,在聚合物材料表面加工出不同形式的微纳结构就会赋予材料不同的性能。超疏水表面是指水滴在表面的接触角大于150°,同时滚动角小于10°的一种特殊表面。在过去的20年里,超疏水表面诱人的潜在应用价值已经引起了科学家们极大的兴趣。自然界中,荷叶表面是超疏水的典型象征,其表面的接触角高达160°。展示了荷叶的超疏水效果及其表面微观结构。荷叶表面的这种超疏水特性是由微米乳突和低表面能的蜡状晶体共同引起的。通过在聚合物材料表面构建类荷叶状的周期性微纳米结构可以获得具有优异超疏水性能的聚合物制品,可用于汽车后视镜等有防水防雾需求的场合。在硅材料刻蚀当中,硅针的刻蚀需要用到各向同性刻蚀,硅柱的刻蚀需要用到各项异性刻蚀。湖南刻蚀微纳加工工厂
微型加工技术的表面特性和工艺生产率是微纳技术人员的主要关注点。浙江光电器件微纳加工平台
微纳加工氧化工艺是在高温下,衬底的硅直接与O2发生反应生成SiO2,后续O2通过SiO2层扩散到Si/SiO2界面,继续与Si发生反应增加SiO2薄膜的厚度,生成1个单位厚度的SiO2薄膜,需要消耗0.445单位厚度的Si衬底;相对CVD工艺而言,氧化工艺可以制作更加致密的SiO2薄膜,有利于与其他材料制作更加牢固可靠的结构层,提高MEMS器件的可靠性。同时致密的SiO2薄膜有利于提高与其它材料的湿法刻蚀选择比,提高刻蚀加工精度,制作更加精密的MEMS器件。同时氧化工艺一般采用传统的炉管设备来制作,成本低,产量大,一次作业100片以上,SiO2薄膜一致性也可以做到更高+/-3%以内。浙江光电器件微纳加工平台