微細(xì)加工技術(shù)復(fù)習(xí)題 2013

1、1、微細(xì)加工技術(shù)：就是指能夠制造微小尺寸零件的加工技術(shù)的總稱。從目前國(guó)際上微細(xì)加工技術(shù)的研究與發(fā)展情況看，形成的主要流派： 美國(guó)為代表的硅基MEMS技術(shù)； 德國(guó)為代表的LIGA技術(shù)； 日本為代表的傳統(tǒng)加工方法的微細(xì)化等；基于平面硅工藝的MEMS技術(shù)適合于將微傳感器、微執(zhí)行器、信息處理器件集成于一個(gè)微小單元。從工藝角度上看，具有集成度高，便于大批量生產(chǎn)等優(yōu)點(diǎn)。但這種方法難以加工出三維自由曲面形狀，也難以處理各種性能優(yōu)異的金屬材料。相對(duì)于硅材料的微細(xì)加工，LIGA技術(shù)可以對(duì)許多金屬材料進(jìn)行微細(xì)加工，能夠制造出高寬比大于500，厚度近1000m，結(jié)構(gòu)側(cè)壁平行度偏差在亞微米級(jí)的三維立體結(jié)構(gòu)，然而要實(shí)現(xiàn)

2、LIGA工藝就必須使用昂貴、稀有的同步輻射源。同時(shí)，從原理上講，LIGA工藝很難用于斜面、階梯面、自由曲面的微細(xì)三維加工。用深層刻蝕工藝代替同步輻射X射線深層光刻，然后采用電鑄工藝的準(zhǔn)LIGA技術(shù)成為研究的熱點(diǎn)。同LIGA、光刻等MEMS技術(shù)相比，微細(xì)特種加工方法具有設(shè)備簡(jiǎn)單、可實(shí)施性強(qiáng)和真三維加工能力。同時(shí)其所能處理的材料非常廣泛，不僅可加工各種性能優(yōu)良的金屬、合金，還可加工硅等半導(dǎo)體材料、陶瓷等。而且特種加工方法的能量易于控制，可較方便地實(shí)現(xiàn)去除與生長(zhǎng)可逆加工，如基于電火花加工的放電沉積與去除、基于電化學(xué)加工的電解與電鑄可逆加工等，這一明顯的技術(shù)優(yōu)勢(shì)將有利于微納米尺度零件的精密加工與修復(fù)。

3、2、微細(xì)加工與一般尺度加工的主要區(qū)別體現(xiàn)在： 加工精度的表示方法不同：在一般尺度加工中，加工精度常用相對(duì)精度表示；而在微細(xì)加工中，其加工精度則用絕對(duì)精度表示。 加工機(jī)理存在很大的差異：由于在微細(xì)加工中加工單位的急劇減小，此時(shí)必須考慮晶粒在加工中的作用。 加工特征明顯不同：一般加工以尺寸、形狀、位置精度為特征；微細(xì)加工則由于其加工對(duì)象的微小型化，目前多以分離或結(jié)合原子、分子為特征。3、 從被加工對(duì)象的形成過(guò)程上看，微細(xì)加工可大致分為3大類： 分離加工：將材料的某一部分分離出去的加工方式，如切削、分解、刻蝕、濺射等。大致可分為切削加工、磨料加工、特種加工及復(fù)合加工等。 結(jié)合加工：同種或不同種材料的

4、附加或相互結(jié)合的加工方式，如蒸餾、沉積、生長(zhǎng)、滲入等。附著：注入：接合： 變形加工：使材料形狀發(fā)生改變的加工方式，如塑性變形加工、流體變形加工等。4、在集成電路制造中，微細(xì)加工主要技術(shù)： 橫向微細(xì)加工技術(shù)：按照器件設(shè)計(jì)的要求，在材料的表面上制作所需要的各種幾何圖形；包括圖形設(shè)計(jì)、圖形產(chǎn)生和刻蝕。 縱向微細(xì)加工技術(shù)：按照器件設(shè)計(jì)的要求，在材料的縱深方向制作各種薄膜結(jié)構(gòu)。包括蒸發(fā)、濺射、高壓氧化、減壓化學(xué)氣相淀積(減壓CVD)：熱擴(kuò)散、離子注入和退火、氣相或液相外延、分子束外延等。5、硅的力學(xué)特性 單晶硅是MEMS結(jié)構(gòu)中最常用的材料,實(shí)驗(yàn)表明，硅材料并不像通常所感覺(jué)的那樣脆弱。產(chǎn)生這種錯(cuò)覺(jué)的原因有

5、以下幾點(diǎn)： 單晶硅通常是直徑50mm-130mm、厚度僅為(250-500)um的圓形薄片，在受到外力時(shí)容易產(chǎn)生較大的內(nèi)應(yīng)力，從而導(dǎo)致?lián)p壞。 由于單晶硅材料具有沿晶面解理的趨勢(shì)，當(dāng)硅片邊緣、表面和硅體內(nèi)存在缺陷而導(dǎo)致應(yīng)力集中，并且其方向與解理面相同時(shí)，會(huì)使硅片開(kāi)裂、損壞。 半導(dǎo)體的高溫處理和多層膜沉積工藝會(huì)引入內(nèi)應(yīng)力，當(dāng)與硅材料本體、表面和邊緣的缺陷結(jié)合時(shí)，就會(huì)導(dǎo)致應(yīng)力集中，甚至沿解理面開(kāi)裂。 常規(guī)尺度下硅出現(xiàn)破壞時(shí)發(fā)生脆性斷裂，而金屬材料通常發(fā)生塑性變形。硅之所以被選作機(jī)械傳感器的最優(yōu)材料是由于它超乎尋常的機(jī)械性能。對(duì)于傳感器來(lái)說(shuō)，人們需要一個(gè)可重復(fù)產(chǎn)生的信號(hào)，這意味著對(duì)于機(jī)械傳感器而言，它

6、的結(jié)構(gòu)在受到同樣的負(fù)載時(shí)必須以同樣的方式形變。因此人們需要一種沒(méi)有機(jī)械回滯和蠕變的材料?；販怯捎诓牧系那?，換句話說(shuō)是由塑性形變引起的。硅在彈性形變前就會(huì)失效，至少在室溫下是這樣。事實(shí)上，使硅失效的應(yīng)力大大超過(guò)了不銹鋼的屈服應(yīng)力。從這一點(diǎn)來(lái)說(shuō)，硅比所有的金屬都強(qiáng)得多。然而要注意，這并不意味著在所有類型的結(jié)構(gòu)中硅比鋼強(qiáng)。如果鋼在結(jié)構(gòu)的某一點(diǎn)上受到超過(guò)屈服強(qiáng)度的應(yīng)力，它就形變，直到?jīng)]有什么地方受到的應(yīng)力超過(guò)屈服強(qiáng)度。在這種情況下整個(gè)結(jié)構(gòu)不會(huì)失效。硅結(jié)構(gòu)與此完全不同：如果硅中某一點(diǎn)的應(yīng)力超過(guò)屈服點(diǎn)，硅就失效，并且結(jié)構(gòu)斷裂。硅的這種特性(脆性)對(duì)于傳感器來(lái)說(shuō)是有優(yōu)勢(shì)的：如果傳感器過(guò)載，它就斷裂，根本

7、無(wú)法工作，而不是給出一個(gè)錯(cuò)誤的信號(hào)。6、硅微結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)原則 硅材料制作的機(jī)械元件和器件的實(shí)際強(qiáng)度取決于它的幾何形狀、缺陷的數(shù)量和大小、晶向，以及在生長(zhǎng)、拋光、劃片時(shí)產(chǎn)生和積累的內(nèi)應(yīng)力。 最少缺陷原則 最小應(yīng)力原則 最大隔離原則7、薄膜材料的力學(xué)特性 薄膜材料在MEMS器件中必不可少，尤其是在表面微加工器件中。溥膜材料的力學(xué)特性對(duì)MEMS器件的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)同樣具有重要意義。 材料力學(xué)參數(shù)主要包括密度、硬度、彈性模量、應(yīng)力極限、應(yīng)變極限、疲勞壽命、沖擊韌性、品質(zhì)因數(shù)等。8、 考慮尺度效應(yīng)的微機(jī)械動(dòng)力學(xué) 微機(jī)構(gòu)是微機(jī)電系統(tǒng)的主要組成單元，在微小空間內(nèi)起著能量傳遞、運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換和調(diào)節(jié)控制等作用，以實(shí)現(xiàn)規(guī)定的

8、動(dòng)作和精度。當(dāng)構(gòu)件縮小到一定尺寸范圍時(shí)將會(huì)出現(xiàn)尺度效應(yīng)，即尺寸的減小將引起響應(yīng)頻率、加速度特性以及單位體積功率等一系列性能的變化。 傳統(tǒng)機(jī)械做功往往是體積力起主導(dǎo)作用，運(yùn)動(dòng)要克服的主要是重力、慣性力等。 微機(jī)械領(lǐng)域內(nèi)，常常是表面力起主導(dǎo)作用。9、 磁阻執(zhí)行器其垂直驅(qū)動(dòng)力和切向驅(qū)動(dòng)力分別為：式中a、b為磁極的側(cè)面尺寸，d為磁極之間的間隙。由于在最大溫度限制下，B為常數(shù)，所以磁阻驅(qū)動(dòng)力的變化與L2成正比。壓電執(zhí)行器的尺度效應(yīng)懸臂式雙膜片壓電執(zhí)行器產(chǎn)生的驅(qū)動(dòng)力F和位移s為 式中 d31為壓電系數(shù)；E為彈性模量；L、b、h分別為壓電執(zhí)行器的長(zhǎng)、寬、高；V為驅(qū)動(dòng)電壓。因此驅(qū)動(dòng)力的變化與L成正比。形狀記憶

9、合金(SMA)執(zhí)行器的尺度效應(yīng) SMA是通過(guò)加溫和降溫來(lái)實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)的，通常被認(rèn)為是一種響應(yīng)周期較長(zhǎng)的驅(qū)力動(dòng)器，但是在MEMS尺度下情況發(fā)生了有益的變化。SMA的驅(qū)動(dòng)力隨L2變化，運(yùn)動(dòng)距離隨L變化，做功與L3成正比。由于SMA的散熱面積與L2成正比，質(zhì)量與L3成正比，對(duì)流系數(shù)與L-1成正比，則響應(yīng)時(shí)間與L2成正比。當(dāng)尺寸減小時(shí)，SMA的散熱面積相對(duì)增加，熱對(duì)流增強(qiáng)，使SMA執(zhí)行器響應(yīng)時(shí)間大大縮短，功率密度大幅度提高。10、微流體現(xiàn)象與宏觀規(guī)律有相當(dāng)大的差別： 在微觀領(lǐng)域，流體在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中會(huì)受到尺寸效應(yīng)的影響，表面力作用變得顯著，而慣性力作用減??； 材料的潤(rùn)滑、摩擦與宏觀狀態(tài)不同； 表面黏著力、黏滯

10、力發(fā)生了變化，從而影響了其力學(xué)性能并造成微流體力學(xué)特性的不同； 微小裝置中流體驅(qū)動(dòng)機(jī)制可利用表面張力和黏性力，但其阻力特性也有所不同； 微小裝置中流體的相變點(diǎn)(飽和壓力和溫度)不再是常數(shù)，隨尺度減小而降低； 微細(xì)管道固液界面的微觀物理化學(xué)特性所產(chǎn)生的化學(xué)效應(yīng)對(duì)微流體的力學(xué)行為有重要影響； 在微流動(dòng)中，雷諾數(shù)通常都很?。辉谖⒂^條件下： 體邊界對(duì)流體將產(chǎn)生顯著影響； 固體邊界無(wú)滑移條件應(yīng)區(qū)別對(duì)待； 一般微機(jī)械器件的長(zhǎng)度尺度都要比簡(jiǎn)單液體的分子間距大得多，因此無(wú)滑移邊界條件在無(wú)運(yùn)動(dòng)界面時(shí)仍然成立。還有一些情況是流動(dòng)本身而不是邊界條件需要修正；11、微摩擦學(xué)的特點(diǎn) 在微機(jī)械系統(tǒng)中，摩擦表面的摩擦力主要

11、來(lái)源于表面之間的相互作用力而不再是載荷壓力； 與傳統(tǒng)的機(jī)械設(shè)計(jì)相比，微機(jī)電系統(tǒng)中的摩擦問(wèn)題顯得特別突出，這是因?yàn)槌叨刃?yīng)使得構(gòu)件上的作用力隨著其尺寸減小發(fā)生急劇變化。但在微機(jī)械中一方面要降低摩擦損耗，甚至實(shí)現(xiàn)零摩擦，另一方面，微機(jī)械由于空間限制和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，往往利用摩擦作為牽引或驅(qū)動(dòng)力； 微摩擦過(guò)程中的黏滑現(xiàn)象要比宏觀摩擦過(guò)程強(qiáng)烈得多； 大部分表面效應(yīng)都與溫度有關(guān)； 粘附現(xiàn)象與微摩擦機(jī)理和性能密切相關(guān)；12、微電子技術(shù)的一維方式發(fā)展模式將面臨著一系列物理限制的挑戰(zhàn)： 基本物理規(guī)律的限制； 材料方面的限制； 技術(shù)方面的限制； 器件方面的限制； 系統(tǒng)方面的限制； 傳統(tǒng)物理理論的限制；面對(duì)這些物理限制

12、，微電子技術(shù)的發(fā)展呈現(xiàn)出多維發(fā)展的模式： 通過(guò)克服在材料、技術(shù)、物理基礎(chǔ)方面遇到的限制，繼續(xù)按照特征尺寸按比例縮小的途徑繼續(xù)發(fā)展，即所謂的“自上而下”的途徑； 發(fā)展新的納米技術(shù)，采用“自下而上”的途徑發(fā)展； 將全新的納米低維材料與微電子技術(shù)相結(jié)合，開(kāi)發(fā)新型的納米電路； 研究新的器件結(jié)構(gòu)，發(fā)展新的運(yùn)算邏輯； 將微電子技術(shù)與其他技術(shù)結(jié)合，形成新的學(xué)科和技術(shù)領(lǐng)域；微光學(xué)正在迅速深入和拓寬，作為今后的發(fā)展趨勢(shì)大體如下： 微細(xì)加工工藝的革新和完善，特別是研究微米、亞微米級(jí)的微光學(xué)工藝技術(shù)； 微光學(xué)材料的研究和開(kāi)拓，特別是半導(dǎo)體材料、非線性聚合物材料、光析晶體材料的研究及在微光學(xué)中的應(yīng)用； 微光學(xué)元器件的

13、集成化、多功能化，特別是三維集成器件的研制； 微光學(xué)元件及其陣列的成像、傳輸理論和設(shè)計(jì)方法的研究； 微光學(xué)產(chǎn)業(yè)化的發(fā)展等。13、微細(xì)切削的機(jī)理與一般普通切削有很大區(qū)別。晶粒內(nèi)部非常大的原子、分子結(jié)合力。在微切削去除時(shí)，切削往往在晶粒內(nèi)進(jìn)行，切削力超過(guò)晶體內(nèi)部的分子、原子結(jié)合力，其單位面積的切削阻力(Nmm2)將急劇增大。刀刃上所承受的剪切應(yīng)力就急速地增加并變得非常大，從而在單位面積上會(huì)產(chǎn)生很大的熱量，使刀刃尖端局部區(qū)域的溫度極高，處于高應(yīng)力、高溫的工作狀態(tài)。因此刀具材料要求采用耐熱性高、高溫硬度高、耐磨性強(qiáng)、高溫強(qiáng)度好的刀刃材料，即超高硬度材料，最常用的是金剛石、立方氮化硼等。14、材料微觀缺

14、陷分布或材質(zhì)不均勻性，可以歸納為以下幾種情況： 晶格原子(10-6mm)：在晶格原子空間的破壞就是把原子一個(gè)一個(gè)地去除。 點(diǎn)缺陷(10-6mm -10-4mm)：點(diǎn)缺陷就是在晶粒結(jié)構(gòu)中存在著空位和填隙原子。點(diǎn)缺陷空間的破壞就是以點(diǎn)缺陷為起點(diǎn)來(lái)增加晶格缺陷的破壞。晶體中存在的雜質(zhì)原子也是一種點(diǎn)缺陷。 位錯(cuò)缺陷(10-4mm -10-2mm)。位錯(cuò)缺陷就是晶格位移和微裂紋，它在晶體中呈連續(xù)的線狀分布，故又稱線缺陷。 位錯(cuò)：就是有一列或若干列原子發(fā)生了有規(guī)律的錯(cuò)排現(xiàn)象。位錯(cuò)缺陷空間的破壞是通過(guò)位錯(cuò)線的滑移或微裂紋引起晶體內(nèi)的滑移變形。 晶界、空隙和裂紋(10-2mm- 1mm)。它們的破壞是以缺陷面

15、為基礎(chǔ)的晶粒間破壞。 缺口(1mm以上)。缺口空間的破壞是由于拉應(yīng)力集中而引起的破壞。15、金剛石刀具的損傷主要有兩種形式：崩刃和磨損。崩刃是在刃口上的應(yīng)力超過(guò)金剛石刀具的局部承受能力時(shí)發(fā)生的。累積的金剛石刀具的磨損主要發(fā)生在側(cè)面刀面兩個(gè)部位。16、微細(xì)銑削工具 用離子束加工技術(shù)制作微細(xì)銑刀被認(rèn)為一種可行的方法。 除了離子銑削、刻蝕法外，還有采用冶金成型、LIGA工藝等方法來(lái)制作微細(xì)加工工具或工具毛坯，也可用這幾種方法的組合來(lái)制作微細(xì)工具。在微小尺度加工時(shí)，減少或去除毛刺的方法 ： 用單晶金剛石刀具進(jìn)行第2次精切； 用電化學(xué)拋光法，在工件棱角等處蝕除(1-2m)，可去除毛刺獲得很光滑的表面；

16、在微注模和熱壓紋模上也已開(kāi)展微結(jié)構(gòu)消除毛刺的實(shí)驗(yàn)； 選擇易分離的材料加工；17、細(xì)鉆削工藝特點(diǎn) 與通常的鉆削加工相比，微細(xì)鉆削加工的工藝特點(diǎn)主要表現(xiàn)在： 排屑十分困難，切屑易阻塞，鉆頭易折斷， 孔的尺寸越微小則越是如此； 切削液較難注入加工區(qū)內(nèi)，鉆削條件較為惡劣，影響正常加工。一般應(yīng)采用低黏度的礦物油或菜籽油進(jìn)行冷卻潤(rùn)滑； 刀具重磨很難，耐用度低； 微細(xì)鉆床系統(tǒng)剛性要好，加工時(shí)不能有振動(dòng)，應(yīng)有消振措施； 微細(xì)鉆削工藝中微細(xì)鉆頭的制作也是一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題。目前，商品供應(yīng)的微細(xì)鉆頭的最小直徑為50m，要得到更細(xì)的鉆頭，必須借助于特種加工方法。18、板件上的小孔常采用沖孔，具有以下特點(diǎn)： 生產(chǎn)效率高。在

17、大批量生產(chǎn)時(shí)，其生產(chǎn)成本比鉆削小孔的成本低得多。 凸模磨損慢，壽命長(zhǎng)，加工出的小孔尺寸穩(wěn)定。 沖小孔技術(shù)的研究方向是減小沖床的尺寸，增大微小凸模的強(qiáng)度和剛度，保證微小凸模的導(dǎo)向和保護(hù)等。沖壓是大批量孔加工最常用的方法之一。把這種方法引入微加工，要解決以下兩個(gè)主要問(wèn)題： 必須有微細(xì)尺寸的沖頭和凹模；可通過(guò)應(yīng)用適當(dāng)?shù)奈⒓?xì)加工方法解決。 微沖頭與微凹模周隙在微細(xì)尺度上的均勻一致性；它的實(shí)現(xiàn)依賴于一個(gè)能保證與微細(xì)工具匹配的微沖壓系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)，在這個(gè)系統(tǒng)中，微沖頭和微凹模在微細(xì)沖床上能夠依次在線制作，確保微沖頭與微凹模周邊間隙的均勻性。19、微陀螺轉(zhuǎn)子進(jìn)行微沖壓加工過(guò)程如下。 固定：墊片將鋁箔固定在夾具上

18、； 沖壓：沖頭沖壓鋁箔，轉(zhuǎn)子從模具底部落下； 后處理：將沖壓好的轉(zhuǎn)子置于專用夾具中整形，并退火； 清洗、檢查：把轉(zhuǎn)子放在丙酮溶液中，經(jīng)超聲波清洗烘干后用顯微鏡觀察，選擇外形規(guī)整轉(zhuǎn)子器件。20、磨料噴射加工主要具有以下特點(diǎn)： 它不屬于大量去除材料的加工方法(屬于精細(xì)、微細(xì)加工方法)，主要用于去毛刺、清理表面、刻蝕等。也適用于解決一些結(jié)構(gòu)特殊、形狀復(fù)雜和尺寸微小零件的加工問(wèn)題。 可以加工導(dǎo)電或非導(dǎo)電材料。對(duì)于韌性材料其去除率較低；較適合于脆性材料如玻璃、陶瓷、淬硬金屬的加工。 可以清理各種溝槽、螺紋和異型孔，但用作孔加工時(shí)會(huì)產(chǎn)生錐度。21、特種加工技術(shù)中，應(yīng)用最廣泛的是電加工技術(shù) 通常所說(shuō)的電加工

19、技術(shù)主要包括：電火花加工(包括電火花成形加工、電火花線切割加工等)； 電化學(xué)加工(包括電解加工、電鍍、電鑄等)兩大類。22、微細(xì)電化學(xué)加工：按原理分為兩類,一類是基于陽(yáng)極溶解的減材制造技術(shù)電解加工( electrochemical machining)另一類是基于陰極沉積的增材制造技術(shù)電鑄( electroforming) 脈沖電解加工是利用有規(guī)律的間歇供電進(jìn)行間隙加工，在脈沖電化學(xué)加工時(shí)間內(nèi)陽(yáng)極發(fā)生電化學(xué)溶解，從而達(dá)到改善零件表面質(zhì)量的目的。電鑄是是在芯模表面沉積金屬，然后使兩者分離來(lái)制取零件的工藝。它是利用金屬的點(diǎn)解沉積原理來(lái)制造金屬制品.在電鑄過(guò)程中,電解液中的金屬離子不斷向陰極聚集,并

20、沉積在原模表面形成金屬制品.23、要實(shí)現(xiàn)微細(xì)軸、孔及微三維結(jié)構(gòu)的電火花加工，必須使用極為微細(xì)的工具電極，在以往的微細(xì)電火花加工中，一直是制約微細(xì)電火花加工術(shù)發(fā)展的瓶頸問(wèn)題。24、 微細(xì)電極制作的傳統(tǒng)方法主要有哪兩種：WEDG法具有如下的特點(diǎn)： （1）電極絲被連續(xù)地送出，形成不斷地以新的絲來(lái)加工，補(bǔ)償自身的放電損耗，即使電極絲消耗實(shí)際上是存在的，對(duì)精度的影響還是小到可以忽略的程度，可確保被加工工具電極的尺寸精度。 （2）線電極絲與被加工的工具電極為點(diǎn)放電加工，工具電極的形狀與成形運(yùn)動(dòng)的軌跡有關(guān)，可加工多種形狀的電極，如圓柱形，圓錐形，棱柱狀，螺紋狀及帶有斜度的電極（需配置多軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控系統(tǒng)），易于

21、實(shí)現(xiàn)工具電極自動(dòng)化成形。 （3）通過(guò)減小放電間隙并取合適的電規(guī)準(zhǔn)則可加工出微細(xì)的工具電極。 （4）工具電極的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)在保證其加工圓度的同時(shí)，避免了集中放電或短路，有利于放電加工的連續(xù)進(jìn)行。 （5）旋轉(zhuǎn)主軸的徑向跳動(dòng)，線放電磨削絲的直徑均勻度以及走絲平穩(wěn)性都會(huì)影響工具電極加工精度和可能達(dá)到的極限尺寸，應(yīng)采用高精密旋轉(zhuǎn)主軸頭和恒張力的線磨削絲的機(jī)構(gòu)。 25、電子束微細(xì)加工的特點(diǎn) 加工面積很小，是一種精密微細(xì)的加工方法。電子束能夠極其微細(xì)地聚焦，甚至能聚焦到0.1m。 是一種非接觸式加工。工件不受機(jī)械力作用，不產(chǎn)生宏觀應(yīng)力和變形。加工材料范圍很廣，對(duì)脆性、韌性、導(dǎo)體、非導(dǎo)體及半導(dǎo)體材料都可加工。電子

22、束能量密度高，使照射部分的溫度超過(guò)材料的融化和氣化溫度，去除材料主要靠瞬時(shí)蒸發(fā)。 電子束的能量密度高，每秒鐘可以在2.5厚的鋼板上加工50個(gè)直徑為0.4的孔。 可以通過(guò)磁場(chǎng)或電場(chǎng)對(duì)電子束的強(qiáng)度、位置、聚焦等進(jìn)行直接控制。在電子束爆光中，從加工位置找準(zhǔn)到加工圖形的掃描，都可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。在電子束打孔和切割時(shí)，可以通過(guò)電氣控制加工異形孔，實(shí)現(xiàn)曲面弧形切割等。 加工表面不會(huì)氧化，特別適用于加工易氧化的金屬及合金材料，以及純度要求極高的半導(dǎo)體材料。電子束加工是在真空中進(jìn)行，污染少。 價(jià)格較貴，生產(chǎn)應(yīng)用有一定局限性。電子束加工需要一套專用設(shè)備和真空系統(tǒng)。 缺點(diǎn): 由于使用高電壓，會(huì)產(chǎn)生較強(qiáng) X射線，必須采

23、取相應(yīng)的安全措施；需要在真空裝置中進(jìn)行加工；設(shè)備造價(jià)高等。電子束加工廣泛用于焊接（見(jiàn)電子束焊），其次是薄材料的穿孔和切割。穿孔直徑一般為0.031.0毫米,最小孔徑可達(dá)0.002毫米。切割0.2毫米厚的硅片，切縫僅為0.04毫米，因而可節(jié)省材料。26、 電子束焊接具有的工藝特點(diǎn):1 )電子束焊接的能量密度高 ,可焊接一般電弧焊難以實(shí)現(xiàn)的焊縫;2) 電子束焊 接是在真空中進(jìn)行 ,焊縫的化學(xué)成分穩(wěn)定且純凈 ,接頭強(qiáng)度高 ,焊縫質(zhì)量高;3) 電子束焊接速度快 ,熱影響區(qū)小 ,焊接熱變形小;4) 電子束焊接適用于焊接幾乎所有的金屬材料，尤其適合鋁材焊接;5) 電子束焊接可獲得深寬比大的焊縫 (20 1

24、50 1) ,焊接厚件時(shí)可以不開(kāi)坡口一次成形;6)電子束焊接結(jié)合計(jì)算機(jī)技術(shù) ,實(shí)現(xiàn)了工藝參數(shù)的精確控制 ,使焊接過(guò)程完全自動(dòng)化。電子束焊接技術(shù)是目前發(fā)展最快 ,應(yīng)用最為廣泛的電子束技術(shù)。27、 離子束微細(xì)加工與電子束微細(xì)加工本質(zhì)區(qū)別： 顧名思義電子束加工是以激發(fā)電子作為載體，離子束則以離子。離子束加工是一種元素注入過(guò)程，具有輻照損傷、噴丸作用、表面壓縮、形成表面非晶態(tài)，形成彌散化合物質(zhì)點(diǎn)等效應(yīng)，而電子束與激光束的主要作用在高能量，沒(méi)有輻照、表面壓縮等特性。離子束微細(xì)加工的特點(diǎn)1、 加工的精度非常高，2、 污染少，3、 加工應(yīng)力、熱變形等極少、加工精度高，4、 離子束加工設(shè)備費(fèi)用高、成本貴、加工效率低。離子束技術(shù)離子束加工是在真空條件下，先由電子槍產(chǎn)生電子束，再引入已抽成真空且充滿惰性氣體之電離室中，使低壓惰性氣體離子化。由負(fù)極引出陽(yáng)離子又經(jīng)加速、集束等步驟，獲得具有一定速度的離子投射到材料表面，產(chǎn)生濺射效應(yīng)和注入效應(yīng)。由于離子帶正電荷，其質(zhì)量比電子大數(shù)千、數(shù)萬(wàn)倍，所以離子束比電子束具有更大的撞擊動(dòng)能，是靠微觀的機(jī)械撞擊能量來(lái)加工的。生長(zhǎng)薄膜技術(shù)薄膜的生長(zhǎng)是半導(dǎo)體制造中一項(xiàng)重要的工藝。薄膜生長(zhǎng)技術(shù)總的來(lái)說(shuō)可以分為物理方法和