微型機械加工技術(shù)的發(fā)展剛剛經(jīng)歷了十幾年萝轰,在加工技術(shù)不斷發(fā)展的同時發(fā)展了一批微小器件和系統(tǒng)推吼,顯示了巨大生命力。作為大批量生產(chǎn)的微型機械產(chǎn)品疹咕,將以其價格低廉和優(yōu)良性能贏得市場贮殊,在生物工程、化學、微分析应康、光學、國防齐梆、航天坝贿、工業(yè)控制、醫(yī)療舷咆、通訊及信息處理爬搓、農(nóng)業(yè)和家庭服務等領(lǐng)域有著潛在的巨大應用前景。當前唐唉,作為大批量生產(chǎn)的微型機械產(chǎn)品如微型壓力傳感器唠鹅、微細加速度計和噴墨打印頭已經(jīng)占領(lǐng)了巨大市場。目前市場上以流體調(diào)節(jié)與控制的微機電系統(tǒng)為主酌摇,其次為壓力傳感器和慣性傳感器膝舅。1995年全球微型機械的銷售額為15億美元,有人預計到2002年窑多,相關(guān)產(chǎn)品值將達到400億美元仍稀。顯然微型機械及其加工技術(shù)有著巨大的市場和經(jīng)濟效益。
微型機械是一門交叉科學埂息,和它相關(guān)的每一技術(shù)的發(fā)展都會促使微型機械的發(fā)展技潘。隨著微電子學、材料學千康、信息學等的不斷發(fā)展享幽,微型機械具備了更好的發(fā)展基礎(chǔ)。由于其巨大的應用前景和經(jīng)濟效益以及政府拾弃、企業(yè)的重視值桩,微型機械發(fā)展必將有更大的飛躍。新原理豪椿、新功能颠毙、新結(jié)構(gòu)體系的微傳感器、微執(zhí)行器和系統(tǒng)將不斷出現(xiàn)蓉凰,并可嵌入大的機械設(shè)備芳窟,提高自動化和智能水平。
微型機械加工技術(shù)作為微型機械的最關(guān)鍵技術(shù)酬绞,也必將有一個大的發(fā)展抬爷。硅加工、LIGA加工和準LIGA加工正向著更復雜祖务、更高深度適合各種要求的材料特性和表面特性的微結(jié)構(gòu)以及制作不同材料特別是功能材料微結(jié)構(gòu)留嫩、更易于與電路集成的方向發(fā)展,多種加工技術(shù)結(jié)合也是其重要方向。微型機械在設(shè)計方面正向著進行結(jié)構(gòu)和工藝設(shè)計的同時實現(xiàn)器件和系統(tǒng)的特性分析和評價的設(shè)計系統(tǒng)的實現(xiàn)方向發(fā)展絮檀,引入虛擬現(xiàn)實技術(shù)葛昏。
我國在微型加工技術(shù)發(fā)展的優(yōu)先發(fā)展領(lǐng)域是生物學、環(huán)境監(jiān)控卜陵、航空航天绝鸡、工業(yè)與國防等領(lǐng)域,建設(shè)好幾個有世界先進水平的微型機械研究開發(fā)基地开贼,同時亦重視微觀尺度上的新物理現(xiàn)象和新效應的研究舰褪,加速我國微型機械的研究與開發(fā),迎接二十一世紀技術(shù)與產(chǎn)業(yè)革命的挑戰(zhàn)疏橄。
關(guān)鍵技術(shù)
微型機械是一個新興的占拍、多學科交叉的高科技領(lǐng)域,面臨許多課題捎迫,涉及許多關(guān)鍵技術(shù)晃酒。
當一個系統(tǒng)的特征尺寸達到微米級和納米級時,將會產(chǎn)生許多新的科學問題窄绒。例如隨著尺寸的減少掖疮,表面積與體積之比增加,表面力學颗祝、表面物理效應將起主導作用浊闪,傳統(tǒng)的設(shè)計和分析方法將不再適用。為摩擦學螺戳、微熱力這等問題在微系統(tǒng)中將至關(guān)重要搁宾。微系統(tǒng)尺度效應研究將有助于微系統(tǒng)的創(chuàng)新。
微型機械不是傳統(tǒng)機械直接微型化倔幼,它遠超出了傳統(tǒng)機械的概念和范疇使谋。微型機械在尺度效應、結(jié)構(gòu)坷磷、材料度攘、制造方法和工作原理等方面,都與傳統(tǒng)機械截然不同竹坝。微系統(tǒng)的尺度效應嘱杆、物理特性研究、設(shè)計磷兢、制造和測試研究是微系統(tǒng)領(lǐng)域的重要研究內(nèi)容杭嚷。
在微系統(tǒng)的研究工作方面,一些國內(nèi)外研究機構(gòu)已在微小型化尺寸效應狭龄,微細加工工藝嚣咕、微型機械材料和微型結(jié)構(gòu)件、微型傳感器、微型執(zhí)行器绷咳、微型機構(gòu)測量技術(shù)幸双、微量流體控制和微系統(tǒng)集成控制以及應用等方面取得不同程度的階段性成果。微型機械加工技術(shù)是微型機械發(fā)展的關(guān)鍵基礎(chǔ)技術(shù)位仁,其中包括微型機械設(shè)計微細加工技術(shù)柑贞、微型機械組裝和封裝技術(shù)、為系統(tǒng)的表征和測量技術(shù)及微系統(tǒng)集成技術(shù)障癌。
前沿關(guān)鍵技術(shù)
1、微系統(tǒng)設(shè)計技術(shù)
主要是微結(jié)構(gòu)設(shè)計數(shù)據(jù)庫辩尊、有限元和邊界分析涛浙、CAD/CAM仿真和擬實技術(shù)、微系統(tǒng)建模等摄欲,微小型化的尺寸效應和微小型理論基礎(chǔ)研究也是設(shè)計研究不可缺少的課題轿亮,如:力的尺寸效應、微結(jié)構(gòu)表面效應胸墙、微觀摩擦機理我注、熱傳導、誤差效應和微構(gòu)件材料性能等迟隅。
2但骨、微細加工技術(shù)
主要指高深度比多層微結(jié)構(gòu)的硅表面加工和體加工技術(shù),利用X射線光刻智袭、電鑄的LIGA和利用紫外線的準LIGA加工技術(shù)籍纸;微結(jié)構(gòu)特種精密加工技術(shù)包括微火花加工、能束加工渊妨、立體光刻成形加工烹驰;特殊材料特別是功能材料微結(jié)構(gòu)的加工技術(shù);多種加工方法的結(jié)合夕涧;微系統(tǒng)的集成技術(shù)魄蔗;微細加工新工藝探索等。
3刹讹、微型機械組裝和封裝技術(shù)
主要指沾接材料的粘接肆洽、硅玻璃靜電封接、硅硅鍵合技術(shù)和自對準組裝技術(shù)职予,具有三維可動部件的封裝技術(shù)构胰、真空封裝技術(shù)等新封裝技術(shù)的探索。
4派男、微系統(tǒng)的表征和測試技術(shù)
主要有結(jié)構(gòu)材料特性測試技術(shù)莱衍,微小力學、電學等物理量的測量技術(shù),微型器件和微型系統(tǒng)性能的表征和測試技術(shù)乍狐,微型系統(tǒng)動態(tài)特性測試技術(shù)赠摇,微型器件和微型系統(tǒng)可靠性的測量與評價技術(shù)。
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