超精密加工技術(shù)ppt課件-閱讀頁
2025-02-01 19:50本頁面
【正文】 ） —— 電場作用引起晶體內(nèi)正負(fù)電荷重心位移 （ 極化位移 ） ， 導(dǎo)致晶體發(fā)生形變 。 ◆ 直接線性驅(qū)動（直線電機(jī)驅(qū)動） 二、 微細(xì)與超微細(xì)加工技術(shù) ? 工作原理：載流導(dǎo)體在電場（或磁場）作用下產(chǎn)生微小形變，并轉(zhuǎn)化為微位移（圖 21） 。 ◎ 進(jìn)給量可調(diào) ， 進(jìn)給速度范圍寬 ， 加速度大 。 ◎ 運(yùn)動精度高 。 圖 22 直線電機(jī)驅(qū)動定位平臺 (YOKOGAWA公司） 微細(xì)與超微細(xì)加工技術(shù) ? 直線驅(qū)動與伺服電機(jī)驅(qū)動比較 （ 表 6） 表 6 直線驅(qū)動與伺服電機(jī)驅(qū)動比較 性 能 伺服電機(jī)＋ 滾珠絲杠 直線驅(qū)動 定位精度 (μm/300mm) 5～ 10 ～ 重復(fù)定位精度 (μm) 177。 5 177。 最高速度 (m/min) 20～ 50 60～ 200 最大加速度 (g) 1～ 2 2～ 10 壽命 (h) 6000～ 10000 50000 二、 微細(xì)與超微細(xì)加工技術(shù) 離子束 4. 刻蝕 （形成溝槽） 5. 沉積 （形成電路） 6. 剝膜 （去除光致抗蝕劑） 3. 顯影、烘片 （形成窗口） 窗口 2. 曝光 （投影或掃描） 掩膜 電子束 圖 25 電子束光刻大規(guī)模集成電路加工過程 ◆ 光刻加工 （ 電子束光刻大規(guī)模集成電路 ） 1. 涂膠 （光致抗蝕劑） 氧化膜 光致抗蝕劑 基片 二、 微細(xì)與超微細(xì)加工技術(shù) 微細(xì)電加工 ?要求：定位精度 ， 重復(fù)定位精度 ?導(dǎo)軌：硬質(zhì)合金滾動體導(dǎo)軌 ， 或液 （ 氣 ） 靜壓導(dǎo)軌 ?工作臺：粗動 — 伺服電機(jī) + 滾珠絲杠 微動 — 壓電晶體電致伸縮機(jī)構(gòu) 圖 26 電致伸縮微動工作臺 X Y 0 Py1 Py2 Px 微動工作臺 ?工作臺微動的形成： X運(yùn)動： Py1＝ Py2 Px長度變化 Y運(yùn)動： Py1＝ Py2 Py1長度變化 Z轉(zhuǎn)動： Py1≠ Py2 ◆ 加工設(shè)備 （電子束光刻大規(guī)模集成電路） 二、 微細(xì)與超微細(xì)加工技術(shù) ◆ 通常指 納米級 （ ～ 100nm） 的 材料 、 設(shè)計 、 制造 、測量和控制技術(shù) 。 ◆ 在達(dá)到納米層次后 ， 決非幾何上的 “ 相似縮小 ” ， 而出現(xiàn)一系列新現(xiàn)象和規(guī)律 。 ◆ 納米技術(shù)研究的主要內(nèi)容 ?納米級精度和表面形貌測量及表面層物理 、 化學(xué)性能檢測； ?納米級加工； ?納米材料； ?納米級傳感與控制技術(shù)； ?微型與超微型機(jī)械 。 被列為 20世紀(jì) 80年度世界十大科技成果之一 ，1986年因此獲諾貝爾物理學(xué)獎 。 當(dāng)兩電極之間距離縮小到 1nm時 ， 由于粒子波動性 ， 電流會在外加電場作用下 ， 穿過絕緣勢壘 ，從一個電極流向另一個電極 。 三、 納米技術(shù) STM 圖 32 STM工作過程演示 圖 31 STM實物照片 三、 納米技術(shù) 通過掃描隧道顯微鏡操縱氙原子用 35個原子排出的 “ IBM” 字樣 石墨三維圖像 三、 納米技術(shù) 圖 33 用 STM移動分子組成的 IBM字樣 圖 34 用 STM觀察 石墨原子排列 ? 當(dāng)探針與試件表面距離達(dá) 1nm時 ， 形成隧道結(jié) （ 圖 35） 。 ? 由上式可見 ， 探針與試件表面距離 d 對隧道電流密度非常敏感 ， 這正是 STM的基礎(chǔ) 。 此時探針移動直接描繪了試件表面形貌 。 b） 試件 輸出 運(yùn)動軌跡 驅(qū)動電路 掃描器 檢測電路 控制器 圖 36 STM工作原理 掃描器 檢測電路 a） 輸出 試件 運(yùn)動軌跡 （ 1）等高測量模式（圖 36a）： 探針以不變高度在試件表面掃描，隧道電流隨試件表面起伏而變化，從而得到試件表面形貌信息。 圖 37 STM針尖 三、 納米技術(shù) （ 2） 隧道電流反饋控制 （ 圖 38） 三、 納米技術(shù) 計算機(jī) 差分比較 積分放大 比例放大 高壓放大 A/D XYZ控制信號 設(shè)定電壓 前置放大 對數(shù)放大 （線性化） 探針 壓電陶瓷 試件 圖 38 隧道電流反饋控制系統(tǒng)原理框圖 D/A （ 3） 納米級掃描運(yùn)動 —— 壓電陶瓷掃描管 （ 圖 39） （ 4）信號采集與數(shù)據(jù)處理 —— 由軟件完成。若兩外壁電極電壓相同 ， 則陶瓷管伸長或縮短 ， 形成 Z方向位移 。 三、 納米技術(shù) 課堂作業(yè) 精密加工技術(shù)、超精密加工技術(shù)、納米技術(shù)的概念 討論： 你希望學(xué)習(xí)和了解哪些先進(jìn)制造技術(shù)？ 個人設(shè)計某種先進(jìn)制造技術(shù)來實現(xiàn)特定產(chǎn)品的加工？
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