众所周知,微纳米技术是我国贯彻落实“中国制造2025”和“中国创新2030”的重要举措与中心技术需求,是促进制造业高级化、绿色化、智能化的重要基础。基于物体微米、纳米尺度独特的物理和化学特性,研制新材料、新工艺、新器件的微纳制造技术,已经成为战略性新兴产业中心技术,必将对21世纪的航空、航天、信息科学、生命科学和健康保健、汽车工业、仿生机器人、交通、家具生活等领域产生深远的影响。推进微纳制造技术产业化落地,探讨产业化路径,遴选优良产业化示范项目。微纳检测主要是表征检测:原子力显微镜、扫描电镜、扫声波扫描显微镜、白光干涉仪、台阶仪等。日照微纳加工工艺流程
微纳测试与表征技术是微纳加工技术的基础与前提,它包括在微纳器件的设计、制造和系统集成过程中,对各种参量进行微米/纳米检测的技术。微米测量主要服务于精密制造和微加工技术,目标是获得微米级测量精度,或表征微结构的几何、机械及力学特性;纳米测量则主要服务于材料工程和纳米科学,特别是纳米材料,目标是获得材料的结构、地貌和成分的信息。在半导体领域人们所关心的与尺寸测量有关的参数主要包括:特征尺寸或线宽、重合度、薄膜的厚度和表面的糙度等等。未来,微纳测试与表征技术正朝着从二维到三维、从表面到内部、从静态到动态、从单参量到多参量耦合、从封装前到封装后的方向发展。探索新的测量原理、测试方法和表征技术,发展微纳加工及制造实时在线测试方法和微纳器件质量快速检测系统已成为了微纳测试与表征的主要发展趋势。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广深入的研究。 日照微纳加工工艺流程微纳制造的加工材料多种多样。
微流控芯片是在普通毛细管电泳的基本原理和技术的基础上,利用微加工技术在硅、石英、玻璃或高分子聚合物基质材料上加工出各种微细结构,如管道、反应池、电极之类的功能单元,完成生物和化学等领域中所涉及的样品制备、生化反应、处理(混合、过滤、稀释)、分离检测等一系列任务,具有快速、高效、低耗、分析过程自动化和应用范围广等特点的微型分析实验装置。目前已成为微全分析系统(micrototalanalysissystems,μ-TAS)和芯片实验室(labonachip)的发展重点和前沿领域。为常见的聚合物微流控芯片形式。近年来,由于生化分析的复杂性和多样性需求,微流控芯片技术的发展愈发趋于组合化和集成化,在一块芯片基片上集成多种功能单元成为一种常见形式,普遍应用于医学诊断、医学分析、药物筛选、环境监测和燃料电池技术等诸多领域。基于高通量快速分离的需要,多通道阵列并行操作是微流控芯片的发展的趋势,芯片微通道数量已从较初的12通道、96通道,发展到现在的384通道。
溅射镀膜有两种方式:一种称为离子束溅射,指真空状态下用离子束轰击靶表面,使溅射出的粒子在基体表面成膜,该工艺较为昂贵,主要用于制取特殊的薄膜;另一种称为阴极溅射,主要利用低压气体放电现象,使处于等离子状态下的离子轰击靶面,溅射出的粒子沉积在基体上。它采用平行板电极结构,膜料物质做成的大面积靶为阴极,支持基体的基板为阳极,安装于钟罩式真空容器内。为减少污染,先将钟罩内的压强抽到小于10-3~10-4Pa,然后充入Ar气,使压强维持在1~10Pa。在两极之间加数千伏的电压进行溅射镀膜。与蒸发镀膜相比,溅射镀膜时靶材(膜料)无相变,化合物成分稳定,合金不易分馏,因此适合制备的膜材非常广。由于溅射沉积到衬底上的粒子能量比蒸发时的能量高50倍,它们对衬底有清洗和升温作用,所以形成的薄膜附着力大。特别是溅射镀膜容易控制膜的成分,通过直接溅射或者反应溅射,可以制备大面积均匀的各种合金膜、化合物膜、多层膜和复合膜。溅射镀膜易实现连续化、自动化作业和规模化生产。但是,由于溅射时要使用高电压和气体,所以装置比较复杂,薄膜易受溅射气氛的影响,薄膜沉积速率也较低。此外,溅射镀膜需要事先制备各种成分的靶,装卸靶不太方便。 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。
微纳加工技术的特点:(1)微电子化:采用MEMS工艺,可以把不同功能、不同敏感方向或致动方向的多个传感器或执行器集成于一体,或形成微传感阵列、微执行器阵列甚至把多种功能的器件集成在一起,形成复杂的微系统。微传感器、微执行器和微电子器件的集成可制造出可靠性、稳定性比较高的微电子机械系统。(2)MEMS技术适合批量生产:用硅微加工工艺在同一硅片上同时可制造出成百上千微型机电装置或完整的MEMS,批量生产可较大降低生产成本。(3)多学科交叉:MEMS涉及电子、机械、材料、制造、信息与自动控制、物理、化学和生物等多学科,并集约当今科学发展的许多成果。高精度的微细结构通过控制聚焦电子束(光束)移动书写图案进行曝光。宁波镀膜微纳加工
目前微纳制造领域较常用的一种微细加工技术是LIGA。日照微纳加工工艺流程
研究应着眼于开发一种新型的可配置、可升级的微纳制造平台和系统,以降低大批量或是小规模定制产品的生产成本。新一代微纳制造系统应满足下述要求:(1)能生产多种多样高度复杂的微纳产品;(2)具有微纳特性的组件的小型化连续生产;(3)为了掌握基于整个生产加工链制造的知识,新设计和仿真系统的产品开发过程的全部跨学科知识进行条理化和储存;(4)为了保证生产的灵活性和适应性,应确保在分布式制造中各企业的有效合作,以支撑通过新型商业生产、管理和物流方法来实现的中小型企业在综合制造网络中的有效整合;(5)是一个拥有更高级的智能和可靠性、可根据相应环境自行调整设置及生产加工参数的、可嵌入整个生产制造行业的制造系统;(6)新型可快速配置和价格适中的微纳制造系统,融入了面向任务和可重复配置的理念,能够实现连续的系统升级和无缝重复配置。日照微纳加工工艺流程