应用于微结构制造自治系统的结构描述语言

本文介绍一种微结构描述语言。借助于这种描述语言,包括集成电路、MEMS等在内的各类微、纳尺寸的器件,都能够得到描述并借此进入微结构制造自治系统。微结构制造自治系统是我所提出的一种概念性系统,意指具备一定的智能,能够应对多种制造过程突发情况的全自动化的集成电路无人制造系统。系统在获得特定加工对象的结构描述之后,可对结构进行分析,提取结构特征并自动生成加工制造工艺。本文结合一个CMOS结构实例,介绍了所定义的微结构描述语言的各项先进特性。这方面研究工作的重要意义在于,每个微结构器件,包括将要被发明的,可视为微结构描述语言所能够描述的对象集中的一个特例,从而得到统一的分析与处理。结构特征的分析,为接下来的工艺流程自动生成工作搜集和准备了必要的结构信息。

应用于微结构制造自治系统的流程自动生成

本文介绍计算机自动生成微结构制造流程的技术。微结构器件的种类繁多,不同器件的加工特点都不相同,即以中等复杂程度的CMOS结构而言,其制造流程就达到了几百个步骤之多,因此流程的生成技术是极具挑战性的。一个适用流程可按由简入繁的过程逐步形成。本文首先介绍了根据器件结构的特点,确定单元加工顺序的优先级方案;在单元加工顺序确定后,参照本文所定义的一个原型工艺库,可以将对单元的加工处理展开成局部的工艺步骤串;工艺步骤串连缀而成的初始工艺流程,经过一定的优化与适配工艺条件的之后,产生出在实践中能够直接使用的、详细的工艺流程卡。

仿生减阻微结构制造技术综述

表面微沟槽等结构能够限制航空器壁面低速区小涡流生成和猝发的相关雷诺应力,从而降低摩擦阻力,而且该方法简单易行、不需额外增加重量,成为航空器减阻的主要途径之一。概述了表面微结构减阻性能尺度效应的研究进展,表明微结构无量纲尺寸在15左右时减阻性能最佳,减阻率为8%左右;着重综述了简单形状微结构、仿生微结构以及大面积微结构等减阻微结构去除、压印以及滚压等制造技术的研究现状,简析了目前仿生减阻微结构制造技术存在的不足;在此基础上,对仿生减阻微结构制造技术的未来发展和应用进行了展望。

DEEMO——一种新的微结构制造技术

干法腐蚀的最新进展使其成为微铸模制造中有发展前途的工艺技术。就像ＤＥＥＭＯ工艺展示的那样，高深宽比、方向自由度、低不平度、高腐蚀速率以及对掩模材料的高选择比，使多用的微铸模制作工艺能进一步电镀和模压。ＤＥＥＭＯ是英文缩写，含意是干法腐蚀（ＤｒｙＥｔｃｈｉｎｇ）、电镀（Ｅｌｅｃｔｒｏｐｌａｔｉｎｇ）和铸模（ＭＯｕｌｄｉｎｇ）。

增材制造：实现宏微结构一体化制造

增材制造技术是基于分层制造原理发展而来的先进制造技术,是信息技术、新材料技术与制造技术多学科融合发展的产物,是当今世界各制造强国竞相发展的热点技术。基于增材制造材料逐点累积的成形过程,提出宏微结构一体化制造的学术观点。该方法在金属、陶瓷与复合材料的成形制造中有着其他制造方法难以替代的优势,可以实现制造短流程化,并推动大批量制造模式向个性化制造模式发展。列举近年在金属零件定向晶组织制造、光子晶体制造、生物组织器官支架制造方面的研究成果,论述宏微结构一体化增材制造技术的实现方法与工程应用,解决了传统制造技术难以解决的宏微结构一体化制造难题,给制造技术展示出全新的发展前景,为相关学科和产业发展提供有力的制造技术支撑。

微机械惯性仪表的原理结构与制造技术

介绍了微机械惯性仪表（包括微机械陀螺仪、微机械加速度计及微惯性测量组合）在世界各国的进展，阐述了它们所采用的结构方案、电路原理以及制造工艺，比较了各种主要制造技术的优缺点。

紫外光固化微压印工艺对有序微结构阵列形貌的影响

常温下,将聚氨酯丙烯酸酯树脂、三丙二醇二丙烯酸酯、新戊二醇二丙烯酸酯以及光引发剂按一定比例均匀混合,并真空消泡,制得液体光固化材料。利用紫外光固化微压印工艺制备出圆柱形微结构阵列和常规六角棱柱微结构阵列。利用3D激光共聚焦显微镜,从微结构阵列形貌的角度评估了紫外光辐射强度和压应力大小对微结构阵列形貌规律的影响,并进行了数值化研究。结果表明,在压应力为13 N/mm^(2)和辐射强度为5100 mJ/cm^(2)时制备的微结构阵列有较好的形貌效果,圆柱形微结构单元的高度复制度为91.2%,直径复制度为97.8%;对于常规六角棱柱微结构单元,高度复制度为90%,对角线长度复制度为95.7%。紫外光固化微压印有望成为一种新型的微结构阵列的制造方法,这将有助于解决目前加工方法所存在的问题,改进微结构阵列的制造工艺,在光电子学、精密工程和生物化学领域具有重要的应用前景。

平板热管沟槽吸液芯结构刻蚀制造研究进展

平板热管因传热面积大、性能高、几何形状自适应性强等优点,在高热流密度电子器件散热领域得到广泛应用。电子器件的高性能、集成化、小型化发展促使平板热管趋向于超薄化,结构稳定、质量轻、尺寸小的沟槽吸液芯结构平板热管成为解决电子芯片在有限空间内散热难题的首选方案。传统的沟槽加工工艺成本较高、沟槽加工尺寸受限,而刻蚀技术具有加工效率高、可加工结构尺寸范围广等优势,逐渐成为平板热管沟槽吸液芯结构的主要加工方法。详细介绍平板热管的类型和应用,以及不同刻蚀加工工艺的特点,重点综述目前国内外关于平板热管沟槽吸液芯结构刻蚀制造的研究进展,分析讨论沟槽吸液芯结构在刻蚀制造过程中存在的问题,并进行科学预测与展望。

表面功能结构制造研究的新进展与发展趋势

表面功能结构是在物体表面加工出不同形貌、不同尺度且具有特定功能的结构,其制造有别于传统机械加工。表面功能结构种类繁多、性能独特,目前已在航空航天、生物医疗、光电、新能源等众多领域得到广泛应用。随着研究的不断深入以及加工技术的快速发展,表面功能结构制造已从局部工艺性研究转变为多学科交叉的整体性设计、制造及关键技术研究。详细介绍了表面功能结构的特点以及在不同领域的应用和发展,重点综述了近十年表面功能结构制造方法的国内外研究进展,分析讨论了表面功能结构制造目前所存在的问题,并进行科学预测与展望。

软光刻技术

本文介绍了国外新出现的微结构制造技术——软光刻技术 ,它提供了一种方便的、有效的和低成本的微米、纳米尺寸微结构的制造方法。讨论了软光刻的几个关键技术 :自组织形成的单层有机膜、弹性模、微印刷技术、再铸模、微传递成模、毛细管成模、溶剂辅助成模。并且阐述了软光刻技术在光刻技术难以实现的拓扑结构。

凸面锗窗口亚波长抗反射结构的设计与制备

红外光学成像系统的灵敏度与光学窗口透射率密切相关,锗窗口是红外光学系统的常用窗口,在锗窗口上制备亚波长结构可以增强抗反射性能从而提高透射率,且常选择凸面窗口以获得更大的视场角。针对在曲面窗口上亚波长结构的制备工艺较为复杂的难题,本文运用柔性紫外纳米压印方法(soft UV-NIL),在凸面锗窗口表面高效、高质量地制作了亚波长抗反射结构。首先基于时域有限差分方法优化设计了亚波长抗反射结构参数,然后基于soft UV-NIL工艺制备了符合设计要求的亚波长结构。测试结果表明,在3.55~5.55μm波长范围内,凸面锗窗口单面平均透射率由65.81%提升到78.68%,在波长为4.4μm处,透射率由65.85%提升至83.13%,实现了中红外宽波段抗反射效果。

微米级双层复合结构的一步光刻制备技术

设计了两种具有不同参数的光刻掩模版,利用光刻技术制备了两种微米级双层复合结构。研究了曝光能量对凹形缺口深度的影响,同时采用有限差分时域法分析了掩模版曝光时的光场分布情况,阐明了微米级双层复合结构形成的物理机理。实验结果表明:通过调整曝光能量的大小,能够有效地控制凹形缺口的深度。对8μm厚的AZ9260光刻胶来说,不高于160 mJ/cm^(2)的曝光能量是制备出微米级双层复合结构的关键。该技术在制备微米尺寸的分层器件方面有着潜在的应用前景。

微电子机械加工研究

本文介绍了微电子机械制造工艺的基本要求 ,尺寸极限。并且设计了一个 3D集成式微结构制造系统。该系统是在旋转工作台面上 ,用快速中子原子束刻蚀来实现 3D成形。

复杂结构的微细电解加工实验研究(英文)

介绍了用于加工微结构的微细电解加工技术,超短脉冲电源的应用很大程度上提高了微细电解加工的定域性。首先,建立了一整套用于微细电解加工的加工系统;然后,为优化加工结果,分组实验并研究了一些重要加工参数对加工过程的影响,着重分析了脉冲宽度对加工形状精度的影响和电极工作端形状对已加工表面质量的影响;最后,在优化后的参数条件下,成功加工出了一个形状精度高、已加工表面质量好的复杂结构。

玻璃光学元件精密模压成形技术

介绍了玻璃光学元件精密模压成形技术的原理、玻璃材料、模具制造、模具表面镀膜、结合有限元仿真的模压工艺优化和模压成形设备等核心技术的研究进展,并讨论了当前存在的问题。通过探讨玻璃模压成形技术在自由曲面、微结构、衍射结构表面和晶圆阵列等光学元件中的应用现状,对玻璃元件精密模压成形技术的发展趋势和挑战进行了展望。

高斯分布激光前向转印Cu薄膜形貌及机理

激光诱发前向转印技术,作为一种微加工手段,具有制备微小结构的能力,目前已经成为微细加工领域的研究热点。通过改变高斯分布激光脉冲功率密度,进行了Cu薄膜在石英玻璃表面的转印实验,并对转印沉积薄膜进行了光学显微镜、扫描电子显微镜(SEM)和X射线光电子能谱(XPS)表面氧化状态分析,探讨了激光脉冲功率密度与沉积薄膜的尺寸、特殊形貌以及薄膜厚度均匀性的关系,并在此基础上研究了激光转印Cu薄膜的机理。结果表明,当激光平均脉冲功率密度达到1×105 W/cm2时,Cu薄膜的转印才可以发生。随着激光脉冲功率密度的增加,转印Cu薄膜尺寸增加,并由薄膜转变为圆环形,最终尺寸达到一定值。激光转印薄膜表层10nm以下,基本上没有氧化发生。薄膜附着在基板上,连接紧密,并未观察到明显的扩散迹象。

柔性热管的研究现状与发展趋势

热管凭借高传热效率、高稳定性、长寿命和低成本等优势已经成为解决高性能微电子器件散热难题的主要方案。然而,日益兴起的柔性可穿戴式电子设备对高热流密度电子器件的散热系统提出柔性化需求,传统铜、铝基热管已经难以满足轻薄型柔性电子设备的散热需求。可弯曲、高性能、轻薄化的柔性热管逐渐成为热管技术的研究热点和发展方向。详细介绍柔性热管的结构类型、封装工艺和应用领域,重点综述目前国内外关于柔性热管在吸液芯结构和封装工艺等方面的研究进展,分析讨论其在柔性微电子器件散热领域应用中存在的不足,并对柔性热管的发展趋势进行科学预测与展望。

高斯分布激光散焦距离对激光转印Cu薄膜形貌影响及机理分析

激光诱发前向转印(LIFT)技术作为微加工的一种手段,具有制备微小结构的能力,目前已经成为微细加工领域的研究热点。通过改变高斯分布的激光聚焦位置,进行了Cu薄膜在石英玻璃表面的转印实验,并对转印沉积薄膜进行了光学显微镜、扫描电子显微镜(SEM)和能量弥散X射线(EDX)等分析,探讨了激光散焦距离与沉积薄膜的尺寸、形貌以及厚度均匀性的关系,并在此基础上研究了转印薄膜形貌发生变化的机理。研究结果表明,随着激光光斑离焦距离的增大,转印图形的尺寸先增大后变小,直至消失。转印Cu薄膜的形态从环形或火山形,转变为圆形,并且圆形薄膜的边缘存在大量微小的Cu颗粒。薄膜的转印形式也由开始的液态转印向固态转印演变。

用于复杂曲面检验校准的CGH关键技术

复杂曲面光学零件在军事领域具有重要的应用,其面形检测技术逐渐成为制约光学曲面精度的关键因素。本文首先从复杂曲面光学零件的需求出发,分析了计算全息图(CGH)法相比于其他检测方法的优势和适用性;然后,对CGH的相位面设计、微结构制造及误差评价三个方面的相关研究成果进行了综述;最后,以自由曲面反射镜为例,利用CGH样品对待测镜完成了精确的面形检验校准工作,并对CGH的制造误差进行了评价。