邱宇杰

（池州學(xué)院，安徽 池州 247000）

當(dāng)處于信息化時(shí)代，工業(yè)制造也要和現(xiàn)代化發(fā)展進(jìn)程保持同步性，使得微電子技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。將該技術(shù)應(yīng)用到機(jī)械加工系統(tǒng)中，能夠完成高效能、高品質(zhì)的生產(chǎn)作業(yè)，可以保證產(chǎn)品質(zhì)量大幅度提升。因此，如何在機(jī)械加工系統(tǒng)中合理化運(yùn)用該技術(shù)成為研究的重點(diǎn)，文章從以下方面來對(duì)此開展全面闡述。

1 微電子機(jī)械系統(tǒng)的概念和特點(diǎn)

1.1 概念

對(duì)微電子機(jī)械系統(tǒng)來講，其能夠?qū)⑽C(jī)械制動(dòng)器以及微電子電路等集于一體，并在電路信息指令的輔助下，來對(duì)制動(dòng)器的操作實(shí)施控制。同時(shí)能夠接收外部信息，利用電路系統(tǒng)來對(duì)該信息進(jìn)行放大處理，再傳到制動(dòng)器中變成機(jī)械操作。

換言之，微電子機(jī)械系統(tǒng)是在微電子技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展而來，其能夠?qū)⑽㈦娮?、微機(jī)械、傳感器有效整合在一起，并且開始在通訊、軍事等領(lǐng)域中逐漸被應(yīng)用。

1.2 微電子機(jī)械技術(shù)特點(diǎn)

1.2.1 微型化

一般狀況下，機(jī)械加工技術(shù)通常在厘米級(jí)別之上，但微電子機(jī)械系統(tǒng)技術(shù)的加工能夠達(dá)到納米級(jí)別。在這樣的背景下，該技術(shù)應(yīng)用到各個(gè)行業(yè)中實(shí)施裝械制造時(shí)，不單單能夠改變能源消耗以及體積重量，還為安裝和攜帶的便捷性提供保障。

1.2.2 集成化

通常來講，體積越小越容易集成化。因此，微電子機(jī)械系統(tǒng)技術(shù)能夠制作出微小器件，可以更加方便集成操作，并且能夠?qū)Χ喾N功能的陳列完成構(gòu)建，甚至可以形成相對(duì)繁瑣的微系統(tǒng)。

1.2.3 硅基材料

在微電子機(jī)械系統(tǒng)中，硅是制造器件的主要材料。該材料的強(qiáng)度和硬度與鐵相似，密度和鋁相一致，并且熱傳導(dǎo)率與鎢相接近，但是所需承擔(dān)的成本相對(duì)較低。通過該技術(shù)開展裝置制造時(shí)，將硅當(dāng)成首選材料，從而使預(yù)期設(shè)定的大批量生產(chǎn)目標(biāo)得到有效實(shí)現(xiàn)。

2 微電子機(jī)械系統(tǒng)技術(shù)類型分析

2.1 體微機(jī)械加工技術(shù)

該技術(shù)指的是在摻雜和結(jié)晶濕化學(xué)腐蝕的基礎(chǔ)上，將整體材料被加工成微機(jī)械結(jié)構(gòu)，如單晶硅基片等。該技術(shù)的優(yōu)勢(shì)體現(xiàn)在制造較大器件時(shí)，更加的簡(jiǎn)便。缺點(diǎn)主要是無法對(duì)精準(zhǔn)性和靈敏性極高的系統(tǒng)實(shí)施制造。另外，該技術(shù)無法應(yīng)用在器件的平面化布局中，所以無法與微電子線路兼容。目前，在速度傳感器以及壓力傳感器中，該技術(shù)的使用頻率最高。

2.2 表面微機(jī)械加工技術(shù)

對(duì)該技術(shù)而言，其在裝置制造的過程中，將集成電路中的平面制造技術(shù)引入其中。從當(dāng)前微機(jī)械系統(tǒng)技術(shù)的應(yīng)用狀況中可知，當(dāng)處于實(shí)際制造過程時(shí)，一方面需要利用電連結(jié)的多晶硅層，另一方面，還要使用大量機(jī)械加工的多晶硅層，通過兩者來對(duì)多種機(jī)械部件實(shí)施構(gòu)建。該技術(shù)的優(yōu)勢(shì)體現(xiàn)在能夠?qū)F(xiàn)代化IC生產(chǎn)工藝全面引入其中，并對(duì)機(jī)械部件尺度實(shí)施科學(xué)管控，從而確保與IC有效兼容。但需注意的是，在使用過程中，由于受到沉積薄膜厚度的限制，導(dǎo)致通過該技術(shù)所制造的機(jī)械結(jié)構(gòu)都是二維的。伴隨著機(jī)械加工層數(shù)的不斷增加，微型機(jī)械的制造功能不斷加強(qiáng)，且內(nèi)容復(fù)雜性也逐漸提高，但也會(huì)形成無法解決的難題，如平面化問題。

2.3 金屬微機(jī)械加工技術(shù)

分析上述兩種技術(shù)可知，這兩種技術(shù)的加工技術(shù)都是以硅為核心，但對(duì)金屬微機(jī)械加工技術(shù)來講，其在傳統(tǒng)機(jī)械加工技術(shù)為基礎(chǔ)上不斷革新發(fā)展，并將LIGA技術(shù)引入其中來實(shí)施操作。LIGA技術(shù)屬于微機(jī)電加工技術(shù)范疇，并將X射線光刻技術(shù)當(dāng)成核心。在實(shí)際操作過程中，所遵循的操作步驟流程為：第一，X光深度同步輻射光刻；第二，電鑄制膜；第三，注膜復(fù)制。

2.4 復(fù)合微機(jī)械加工技術(shù)

該技術(shù)能夠有效融合體微機(jī)械加工技術(shù)和表面微機(jī)械加工技術(shù)，不單單能夠使這兩種技術(shù)的優(yōu)勢(shì)得到最大化呈現(xiàn)，而且能夠盡可能地避免兩者的缺陷。

3 微電子機(jī)械系統(tǒng)的基礎(chǔ)技術(shù)

3.1 體微機(jī)械加工技術(shù)

3.1.1 腐蝕技術(shù)

對(duì)腐蝕技術(shù)來講，其不單單是體微機(jī)械加工技術(shù)的關(guān)鍵，也是微結(jié)構(gòu)得以形成的主要手段之一。按照不同的劃分標(biāo)準(zhǔn)，可以將其劃分成以下幾種類型：第一，各向異性腐蝕技術(shù)。這種技術(shù)的原理是根據(jù)腐蝕液在硅各個(gè)晶向上的腐蝕速度不同，來對(duì)微結(jié)構(gòu)或微型零件實(shí)施制作。第二，電化學(xué)腐蝕技術(shù)。這種技術(shù)是在電化學(xué)原理上發(fā)展而成的濕法腐蝕技術(shù)，當(dāng)前已經(jīng)發(fā)展呈自終止腐蝕技術(shù)，有利于對(duì)腐蝕深度實(shí)施精準(zhǔn)控制。通常在硅結(jié)構(gòu)制作中進(jìn)行應(yīng)用。第三，干法腐蝕技術(shù)。該種技術(shù)還包含等離子體腐蝕以及反應(yīng)離子腐蝕等方法，該技術(shù)的優(yōu)勢(shì)體現(xiàn)在高分辨率和高精度等方面。

3.1.2 硅鍵合技術(shù)

微機(jī)械加工過程中，不利用粘結(jié)劑就講分開制作的部件連接在一起，這種技術(shù)被稱之為鍵合。其通常被劃分成兩類：一類是硅-硅直接鍵合技術(shù)，這種技術(shù)是在高溫條件下，借助原子間的作用力，使得兩個(gè)平坦的硅片能夠被鍵合在一起，以此來形成一個(gè)完整的整體。另一類是靜電鍵合技術(shù)，該鍵合技術(shù)的應(yīng)用場(chǎng)景以硅與玻璃間的鍵合為主，當(dāng)處于460 ℃溫度條件下，并將電壓加在硅和玻璃之間，確保靜電引力有效產(chǎn)生。在該靜電引力的作用下，兩者可以被鍵合成一體。

3.2 表面微機(jī)械加工技術(shù)

3.2.1 多層無應(yīng)力薄膜沉積技術(shù)

無應(yīng)力薄膜沉積的方法相對(duì)較多，對(duì)適宜的工藝技術(shù)條件進(jìn)行掌握是關(guān)鍵所在。能夠進(jìn)行制作的母材不單單包含硅以及二氧化硅，還將氮化硅和聚酰亞氨等涵蓋其中。

3.2.2 犧牲層技術(shù)

對(duì)犧牲層技術(shù)來講，其指的是將有效腐蝕兩層薄膜的下層薄膜，以此來獲得上層薄膜。與此同時(shí)，也可以獲得一個(gè)空腔結(jié)構(gòu)的技術(shù)。其屬于微機(jī)械加工中的特殊技術(shù)之一。

3.3 金屬微機(jī)械加工技術(shù)

對(duì)金屬微機(jī)械加工技術(shù)來講，其通過軟X射線的作用，使得深層光刻電鑄工作順利完成。該技術(shù)不單單可以加工金屬材料，還能夠?qū)Ψ墙饘俨牧蠈?shí)施有效加工，如陶瓷，甚至該技術(shù)能夠?qū)Ω呱顚挼娜S結(jié)構(gòu)開展加工處理。該技術(shù)主要依賴于軟X射線，這就要對(duì)功能強(qiáng)大的同步加速器展開應(yīng)用。同時(shí)在掩模照射作用下，確保部件圖形可以被完整地刻在光敏聚合物上，之后通過科學(xué)處理，為部件立體模型留在光敏聚合物上提供保障。此外，通過電場(chǎng)的作用，使得金屬能夠向成型模型中遷移，從而保證金屬結(jié)構(gòu)的形成。該金屬結(jié)構(gòu)充當(dāng)微型模型，其他材料成型當(dāng)做主要部件。

4 微電子機(jī)械技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域

4.1 環(huán)境科學(xué)領(lǐng)域

對(duì)微電子機(jī)械系統(tǒng)技術(shù)下的設(shè)備來講，其能夠在環(huán)境監(jiān)測(cè)和數(shù)據(jù)處理分析等方面發(fā)揮重要作用。如測(cè)量與處理設(shè)備，該微型裝置組成部分主要包括化學(xué)傳感器、數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)等，重點(diǎn)來對(duì)空氣或液體成分實(shí)施監(jiān)測(cè)。另外該裝置的尺寸微小，為攜帶提供便捷性。

4.2 軍事領(lǐng)域

對(duì)納米器件所構(gòu)成的裝置而言，其優(yōu)勢(shì)體現(xiàn)在半導(dǎo)體器件具備較高的運(yùn)行速度，使得信息輸出以及處理都相對(duì)方便，同時(shí)攜帶十分便捷。將其應(yīng)用到軍事領(lǐng)域之中，能夠用來制作各種微型設(shè)備，如蚊子導(dǎo)彈。

4.3 醫(yī)療領(lǐng)域

微電子機(jī)械技術(shù)應(yīng)用到臨床化驗(yàn)分析以及介入治療中，也能夠具有明顯的優(yōu)勢(shì)。當(dāng)前的介入治療儀器設(shè)備價(jià)格非常昂貴，并且體積較大，甚至精準(zhǔn)性也無法得到保障。這樣在對(duì)重要器官實(shí)施治療時(shí)，則會(huì)面臨較大的風(fēng)險(xiǎn)。由于微電子機(jī)械系統(tǒng)技術(shù)的智能性和微小型特征十分明顯，從而能夠有效降低介入治療的風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)。

5 微電子機(jī)械系統(tǒng)的主要應(yīng)用

5.1 微傳感器

硅微壓力傳感器具有較長(zhǎng)的發(fā)展歷程，第一臺(tái)設(shè)備誕生于20世紀(jì)60年代，當(dāng)前，微傳感器保持高速發(fā)展的態(tài)勢(shì)。目前微傳感器的類型主要包括：第一，面陣觸覺傳感器。對(duì)陳列觸覺傳感器來講，其主要在MEMS技術(shù)和先進(jìn)信號(hào)處理技術(shù)的基礎(chǔ)上研發(fā)而成，力敏單元的分布位置以傳感器敏感陣列為主，來對(duì)三維力信息進(jìn)行全面獲取，從而使得定量檢測(cè)三維接觸總力信息得以實(shí)現(xiàn)。第二，諧振力敏傳感器。對(duì)諧振力敏傳感器來講，該傳感器主要對(duì)機(jī)械結(jié)構(gòu)的固有頻率展開運(yùn)用，并在外力的作用下，通過檢測(cè)頻率的變化，來對(duì)外力實(shí)施有效的檢測(cè)。因此，在傳感器的微結(jié)構(gòu)之中，對(duì)激振元件和測(cè)振元件的制作是重要步驟。第三，微型加速度傳感器，這種傳感器想要保證信號(hào)順利輸出，需要采用電阻熱激振或壓阻電橋同步檢測(cè)的方式。同時(shí)該傳感器的敏感結(jié)構(gòu)指的是高度對(duì)稱的四角支撐結(jié)構(gòu)，并將四根諧振梁放置在質(zhì)量塊四邊與支撐框架之間，從而保證信號(hào)檢測(cè)工作得到順利完成。

5.2 微電機(jī)

伴隨著硅加工工藝成熟度的不斷提升，使得集成電路加工尺寸能夠達(dá)到深亞微米級(jí)別，以此來使靜電電機(jī)的機(jī)械加工精度問題得到妥善解決。對(duì)定子和轉(zhuǎn)子這兩個(gè)正負(fù)電極來講，兩者之間具有一定的距離，當(dāng)兩者間距離不斷縮小時(shí)，相關(guān)的工作電壓也隨之不斷降低。電機(jī)轉(zhuǎn)子下方會(huì)集成部分光電二極管，轉(zhuǎn)子上的激光束會(huì)向二極管進(jìn)行照射，若轉(zhuǎn)子處于旋轉(zhuǎn)狀態(tài)時(shí)，反偏二極管額暗電流以及亮電流則會(huì)交替發(fā)生變化，通過取樣示波器，能夠?qū)θ用}沖信號(hào)進(jìn)行直觀呈現(xiàn)。與此同時(shí)，對(duì)電機(jī)轉(zhuǎn)速實(shí)施測(cè)量，確保光電測(cè)速系統(tǒng)得以形成。這樣不僅僅合理拓展電機(jī)的測(cè)速范圍，還能夠妥善解決視頻攝像測(cè)速系統(tǒng)測(cè)速偏低的問題。此外，其優(yōu)勢(shì)還體現(xiàn)在測(cè)試方便且工藝兼容等方面。

6 微電子技術(shù)在機(jī)械加工系統(tǒng)中的應(yīng)用

6.1 數(shù)控技術(shù)在機(jī)械加工機(jī)床中的應(yīng)用

6.1.1 在生產(chǎn)機(jī)床中應(yīng)用

從機(jī)械加工領(lǐng)域來講，生產(chǎn)廠家對(duì)設(shè)備和系統(tǒng)間的有效配合十分重視。伴隨著互聯(lián)網(wǎng)的普及和應(yīng)用，計(jì)算機(jī)信息技術(shù)在機(jī)械制造行業(yè)得到有效的運(yùn)用，這樣能夠使相關(guān)的生產(chǎn)效率和生產(chǎn)質(zhì)量得到有效提升。在機(jī)械加工系統(tǒng)中引入數(shù)控技術(shù)，可以對(duì)整個(gè)生產(chǎn)以及制作環(huán)節(jié)實(shí)施科學(xué)調(diào)控，有利于大幅度提升這些產(chǎn)品的生產(chǎn)精準(zhǔn)度。數(shù)控機(jī)床指的是在計(jì)算機(jī)程序代碼的輔助下，來對(duì)機(jī)床的加工制造開展控制，有利于為機(jī)械產(chǎn)品的準(zhǔn)確性和科學(xué)性提供保障。在實(shí)際控制過程中，數(shù)字化處理機(jī)械產(chǎn)品的生產(chǎn)信息以及控制信息，使得工作人員通過計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，能夠更加科學(xué)簡(jiǎn)便的完成監(jiān)督、控制、處理等工作。與此同時(shí)，根據(jù)實(shí)際工作需求，來科學(xué)有效的調(diào)整機(jī)床或相關(guān)零部件，進(jìn)而為機(jī)械加工機(jī)床的穩(wěn)定性工作提供保障。

6.1.2 在機(jī)械加工系統(tǒng)中的應(yīng)用

從數(shù)控技術(shù)的發(fā)展?fàn)顩r來分析，各個(gè)領(lǐng)域中的機(jī)械加工對(duì)數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用具有一定的差距。相關(guān)人員要對(duì)數(shù)控技術(shù)加強(qiáng)重視程度，并對(duì)數(shù)控技術(shù)在機(jī)械加工領(lǐng)域中的應(yīng)用展開深入分析。在對(duì)現(xiàn)有資源進(jìn)行全面整合的基礎(chǔ)上，助力普通機(jī)床和數(shù)控加工組裝的全面結(jié)合，并對(duì)加工等級(jí)實(shí)施科學(xué)合理地制定。這樣不僅可以推動(dòng)數(shù)控機(jī)床的發(fā)展，還能夠助力數(shù)控機(jī)床技術(shù)的持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展。數(shù)控機(jī)床在精準(zhǔn)度以及工藝等方面具有較高的要求，將數(shù)控機(jī)床技術(shù)引入到機(jī)械加工領(lǐng)域之中，既能夠提高機(jī)械加工的生產(chǎn)效率，又能夠精細(xì)化管控機(jī)械產(chǎn)品，從而使機(jī)械產(chǎn)品符合市場(chǎng)需求，進(jìn)而大幅度提升加工企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。

6.2 數(shù)顯技術(shù)在機(jī)床中的應(yīng)用

數(shù)顯技術(shù)是一種高精準(zhǔn)度、高效率且具有數(shù)字顯示的一種測(cè)量技術(shù)。將該技術(shù)運(yùn)用到機(jī)械加工中，不單單能夠精準(zhǔn)測(cè)量各種機(jī)床的位置，還能夠完成相關(guān)工件的尺寸測(cè)量，甚至能夠在劃線以及檢驗(yàn)等方面發(fā)揮作用。另外，將數(shù)顯表安裝到相對(duì)陳舊的機(jī)床之上，可以恢復(fù)機(jī)床的精準(zhǔn)度，保證陳舊機(jī)床可以重新投入到加工生產(chǎn)之中，為企業(yè)節(jié)約一定的費(fèi)用。與此同時(shí)，數(shù)顯表的安裝，能夠直觀顯示機(jī)械位移，確保人為操作誤差問題得到有效降低。這樣可以使加工測(cè)量次數(shù)得到減少，進(jìn)而保證產(chǎn)品加工精準(zhǔn)度以及提高相關(guān)工作效率。

7 結(jié)語(yǔ)

從文章的論述中可知，微電子技術(shù)是在當(dāng)前的時(shí)代背景中所產(chǎn)生的一種新興技術(shù)，將該技術(shù)運(yùn)用到機(jī)械加工領(lǐng)域中，可以大幅度提高加工零部件的精準(zhǔn)度，并為工業(yè)企業(yè)的規(guī)范化和健康化發(fā)展提供助力。因此，將該技術(shù)的運(yùn)用當(dāng)成重點(diǎn)來深入探究，確保該技術(shù)在機(jī)械加工中最大化呈現(xiàn)自身價(jià)值。