镀铬活塞环表面椭圆微坑织构激光制备工艺研究

为优化激光制备表面微坑织构工艺参数,提高缸套-活塞环摩擦副的摩擦学性能,使用纳秒脉冲激光器在镀铬活塞环表面制备椭圆形微坑织构,探究激光功率、加工次数、扫描速度与填充线间距对微坑形貌及尺寸的影响.结果 表明:增大激光功率与重复加工次数、降低扫描速度与填充线间距可有效提高微坑深度;微坑长径长度随激光功率增大而减小,随加工次...     

YAG激光参量对刻蚀微坑形貌的影响

为了增加单次激光脉冲刻蚀微坑的深度,提高加工效率,利用双声光调制技术,通过对比不同能量密度的脉冲激光刻蚀微坑深度,及对比两种激光器输出的激光脉冲刻蚀微坑形貌,研究了激光参量对刻蚀微坑形貌的影响。结果表明,脉冲能量密度为20.21J/cm2时,刻蚀微坑深度达到最大值,继续增加能量密度时,微坑深度将随之减小;相比于单腔激光器,双腔激光器刻蚀微坑深度从5μm增加至10μm,微坑直径从161μm降至134μm。     

MEMS加工误差对微弹簧力学特性的影响分析

S型微弹簧是一种在微机电系统中应用广泛的微弹性元件,利用力学分析法,首次推导出S型微弹簧在空间3个方向上的弹性系数计算公式,ANSYS仿真验证了公式推导的正确性.采用LIGA工艺,设计加工了一种金属镍S型微弹簧.用精密微小型计算机显微测量仪测量得到微弹簧的线宽,长度和厚度与设计值的误差分别为4 μm、50 μm和24 μm.分析了微弹簧各个结构参数的加工误差对微机电系统(MEMS)微弹簧力学特性的影响,指出微弹簧线宽的加工误差对其力学特性影响最大,Tytron250微小力拉伸实验机实验验证了结论的正确性.     

微凸起及微坑结构的放电加工基础性研究

机械零件表面形成微凸起及微坑结构在摩擦学、仿生制造等领域具有重要意义.微细电火花加工是一种重要的精密微细加工技术,已经成为微三维实体制造的有效手段之一.通过选用合适的切割轨迹和电参数,能以电火花线切割微精加工多种形状的微凸起电极,继而以电火花成形加工出微坑结构;或者直接用电火花线切割加工微凸起结构.分析了加工电参数对电极制备精度的影响及加工前后电极形状尺寸的变化,研究了所获微坑的几何参数及表面形貌特性,并对微凸起、微坑以及平面结构的摩擦磨损性能进行了初步分析比较.     

飞秒激光烧蚀加工恒弹性合金的规律研究

恒弹性合金的加工对表面质量和加工精度的要求越来越高,为了实现对恒弹合金的精密定量去除,本文探索了采用飞秒激光烧蚀的加工新方法。首先,分析计算了在高强度飞秒激光辐照加工下,恒弹性合金材料的烧蚀阈值;其次,实验研究了飞秒激光脉冲能量和脉冲个数对该材料上烧蚀加工微坑的直径和深度的影响,结果表明：恒弹性合金的飞秒激光烧蚀阈值为0.167 J/cm2;可以通过增大脉冲能量来增大烧蚀坑直径,通过增大脉冲数来增大烧蚀坑深度。脉冲烧蚀坑直径上限为150.64 μm,运用飞秒激光旋切加工方法,可获得直径为500 μm的微孔,提高了飞秒激光烧蚀加工的能力。     

碳化硅晶片表面质量差异影响因素研究

分析了金刚石线锯多线切割150 mm SiC晶片的表面形貌及质量,通过测试SiC片Si面和C面的表面粗糙度(Ra),发现C面Ra值约为Si面的2倍。在切割过程中晶片向Si面弯曲,使锯丝侧向磨粒对Si面磨削修整作用更强,从而使晶片Si面更加光滑。此外,通过显微截面法测试了SiC晶片两面的损伤层深度。结果表明,Si面损伤层深度约为7.89 μm,明显低于C面的13.8 μm,显微镜下观察到截面边缘更加平整。该方法进一步证明了多线切割时晶片向Si面弯曲,使锯丝侧向磨粒对Si面的磨削效果更强,从而造成SiC晶片两面表面形貌和质量存在差异。     

固结磨料研磨硫化锌的亚表面损伤预测分析

研磨抛光后产生的工件亚表面损伤是评价工艺优劣及确定加工余量的主要参考,因此对亚表面损伤准确的预测有助于提高加工效率。采用离散元法对典型的软脆材料硫化锌固结磨料研磨过程中产生的亚表面损伤进行模拟,预测不同粒径金刚石加工工件后的亚表面微裂纹层深度。利用角度抛光法将工件抛光出一个斜面,作为亚表面损伤观测平面,通过盐酸的腐蚀使亚表面微裂纹显现,在金相显微镜下寻找微裂纹消失的终点位置并转换成亚表面微裂纹层深度,对仿真结果进行实验验证。结果表明:粒径为5、15、25、30 μm的磨粒造成的亚表面微裂纹层深度预测值分别为2.28、3.62、5.93、7.82 μm,角度抛光法实测值分别为2.02、3.98、6.27、8.27 μm。以上结果表明磨粒粒径对硫化锌亚表面损伤情况有很大的影响,随着磨粒粒径的增大,亚表面微裂纹深度增加,微裂纹数量增多。离散元法预测值与实测值偏差范围处在5%~15%之间,利用离散元法能有较为准确的预测软脆材料硫化锌加工后的亚表面损伤情况,为其研抛工艺的制定提供参考。     

基于玻璃衬底的三维电感器件的仿真与实现

为了实现射频电子系统中对高品质因数电感的迫切需求,首先基于玻璃衬底建立了三维电感的电磁仿真模型,并从槽深度、线宽、线间距、电感线圈内径和匝数等方面对电感的电感值及其品质因数Q进行了参数化的仿真研究.仿真结果表明,玻璃衬底上三维电感的最优参数组合为槽深度120～150 μm、线宽30～40 μm、线间距30～60 μm、...     

飞秒激光刻蚀FR-4覆铜板成形微细线路研究

随着微电子技术飞速发展,电路板集成度的不断提高,产品研发周期的持续缩短,对于微细导电线路以及快速样板制作提出更迫切的需求。针对以上问题,本文采用飞秒激光进行覆铜板直接刻蚀的工艺研究,探索不同激光工艺参量(平均功率、扫描速度、扫描次数、离焦量、线间距)对刻蚀深度和底面粗糙度的影响规律。通过正交试验,探究各工艺参数对刻蚀深度和底面粗糙度的影响大小。结果表明:无论是以刻蚀深度还是以刻蚀粗糙度为加工质量的衡量指标,都是扫描次数的影响最大,扫描速度的影响最小。此外,通过综合平衡法得到最优工艺参数。利用飞秒激光冷加工和选择性刻蚀的特性,实现FR-4覆铜板表面线宽50 μm、线间距20 μm的微细线路高质量刻蚀加工。     

基于图像的激光微尺度烧蚀质量估算方法

激光微尺度烧蚀下的烧蚀质量是激光微推进系统中评估比冲等性能参数的重要物理量,文中在利用扫描电镜得到的烧蚀坑图像的基础上,基于灰度表面重构形貌方法,建立了微尺度烧蚀坑形貌三维模型重构算法;针对图像噪声影响,对图像进行分段平滑,有效地解决了量化误差和灰度模糊对重构形貌的影响,实现了烧蚀坑体积估算.结果 表明:所提出的方法能够快速有效地重构激光微尺度烧蚀下烧蚀坑形貌的三维形状,进而计算其烧蚀质量.     

365～193nm曝光的亚半微米多晶硅栅控制

综述了测量越过典型有源区形貌的多晶硅栅线宽偏差 ,采用光刻模拟程序计算。采用顶层和底层抗反射涂层与否 ,对从 36 5nm曝光的 0 .40 μm到 193nm曝光的 0 .2 2 5 μm范围抗蚀剂成像中所有线宽进行了计算。     

硅片背面减薄技术研究

硅片背面磨削减薄工艺中,机械磨削使硅片背面产生损伤,导致表面粗糙,且发生翘曲变形.分别采用粗磨、精磨、精磨后抛光和精磨后湿法腐蚀等四种不同背面减薄方法对15.24cm(6英寸)硅片进行了背面减薄,采用扫描电子显微镜对减薄后的硅片表面和截面形貌进行了表征,用原子力显微镜测试了硅片表面的粗糙度,用翘曲度测试仪测试了硅片的翘曲度.结果表明,经过粗磨与精磨后的硅片存在机械损伤,表面粗糙且翘曲度大,粗糙度分别为0.15和0.016 μm,翘曲度分别为147和109 μm;经过抛光和湿法腐蚀后的样品无表面损伤,粗糙度均小于0.01 μm,硅片翘曲度低于60 μm.     

YAG激光诱导组合脉冲放电对材料表面强化的研究

为了增加激光诱导放电坑强化层深度,同时考虑降低由于表面严重气化导致能量的损耗,研究了激光诱导组合脉冲放电的技术。采用多激光诱导放电的方法,通过在脉冲放电过程中增加脉冲激光个数,来增强通道后期激光诱导的能力;采用增加放电脉冲个数的方法,通过控制加工点的温度来控制放电能量的输入方式,减少能量的集中度,来增加强化层深度。结果表明,通过增加诱导激光脉冲个数,放电坑直径从原来的690μm降为652μm,强化层深度从85μm增加到100μm,通过将1个单脉冲改为一定间隔的3个子脉冲,放电坑直径降为653μm,强化层深度增加到92μm。该方案适合机械部件的表面强化加工。     

硅微通道板像增强器的研究

微通道板作为电子倍增器件可以对电子、离子、紫外和软X射线进行探测和成像.传统微通道板制备是采用玻璃纤维拉制和氢还原等技术,提出分别采用半导体体微加工和电化学腐蚀制备硅微通道板的新技术.在干法刻蚀中采用 ICP 技术制备了孔径为 6～20 μm、间隔4～8 μm、长径比 15～30 的硅微通道板,初步试验结果为对于长径比为 16 的样品,电子增益为 102 数量级.同时,开展了湿法电化学腐蚀技术制作硅微通道板的研究,分析讨论了电化学腐蚀微通道板的机理.结果表明,干法和湿法刻蚀技术可以制备高长径比硅微通道板,与 ICP 技术型比,电化学腐蚀具有较低的成本.     

InSb晶片的机械加工损伤层研究

结合X射线衍射技术以及逐层化学 腐蚀剥离损伤层的方法,定量分析了InSb晶体 由于切割、研磨、抛光等工艺所引入的损伤层的深度,并探讨了 损伤层结构及引入因素。研究结果表明,切割加工是引入InSb晶 片表面损伤层的主要工序,其表面损伤层的深度达 到16 μm左右;双面研磨的InSb晶片表面的损伤层深度约 为12 μm;经机械化学抛光加工后的InSb晶片表面的损伤层深 度明显减小,约为2 μm。     

一种通过光刻工艺实现细线宽的厚膜布线技术

采用传统厚膜布线工艺通常可实现150 μm的线宽,而达到50 μm以下的线宽是非常困难的.文章介绍了一种利用光刻技术结合厚膜工艺实现10～50 μm线宽的技术,并给出了该项技术在实际产品中的应用实例.     

激光微熔覆法制备空芯薄膜电感的研究

采用激光微熔覆方法制备了空芯薄膜电感,着重研究了激光功率密度对电感线宽影响,以及薄膜电感的结构参数变化对电感电性能影响。结果表明,线宽随激光功率密度增大而增大;电感量随着圈数增多、中心线间距增大、线宽变大而增大。通过优化激光工艺和结构参数,制备了面积5 mm×5 mm和9 mm×9 mm,线宽100 μm和120 μm,线中心间距250 μm和500 μm,圈数8和16,厚度1 μm的空芯回字型电感,在测试频率100 kHz～1 MHz条件下,电感量为240 nH±3 nH～1.2 μH±3 nH,单位面积电感量可达14.81 nH/mm2。通过实验证明,采用激光微熔覆法制备的微电感,在同样形状和面积下,可提高电感量。     

脉冲频率对油漆漆层激光清洗作用机制的影响

针对表面涂有150 μm厚环氧基底漆涂层的2024铝合金,采用不同脉冲频率的纳秒脉冲激光进行激光清洗试验,分析了激光清洗后试样的表面形貌、表面粗糙度、清洗厚度以及清洗机理等.试验结果表明:表面粗糙度(Ra)受频率的影响较小且在3 μm左右.计算了不同脉冲频率下的清洗深度,结果发现,当频率为10 kHz时,清洗深度约为130 μm.通过数值模拟分别研究了激光清洗过程中脉冲频率对烧蚀机制中烧蚀量和剥离机制中热应力的影响.数值模拟结果表明:烧蚀量随着频率的增大而降低,在5～25 kHz范围内烧蚀量的最大降幅超过9％;通过最大热应力与脉冲能量密度的线性拟合计算得到剥离机制的触发阈值约为1.64 J/cm2;在脉冲能量密度高于1.64 J/cm2的条件下,频率越高,越难积热,从而使得烧蚀机制越弱;越大的频率使得热应力超过结合力的频次更多,剥离机制增强,能获得更好的清洗效果.     

激光加工硬质合金刀具表面微织构的试验研究

表面微织构刀具对改善刀-工摩擦接触状态、刀具磨损及抗黏附性方面具有积极作用。利用光纤激光器,在硬质合金刀具前刀面上进行了微沟槽和微圆坑织构的加工对比试验,分析了平均输出功率、脉冲频率和离焦量等不同工艺参数对微织构的形貌和质量的影响。试验结果表明:随着平均输出功率和脉冲频率的增加,微沟槽宽度和微圆坑直径分别表现出增大和减小的趋势;采用较大的脉冲频率、平均输出功率能够改善微织构的形貌和质量;当负离焦量在-1~-1.4mm范围时,在沟槽底部获得了更加均匀光滑的形貌。     

碲锌镉材料腐蚀坑及其缺陷特性研究

跟踪观察了Everson腐蚀剂在碲锌镉晶体(111)B面形成的腐蚀坑的形貌特征和空间延伸特性,并分析了各种腐蚀坑所对应的缺陷的特征.研究表明:碲锌镉材料的腐蚀坑具有三角锥型坑、平底三角坑、彗星状腐蚀坑和不规则腐蚀坑4种类型,其中三角锥型坑的坑尖又有5种不同的空间取向.彗星状腐蚀坑、三角锥型坑和不规则腐蚀坑具有定向移动特性.这表明这类腐蚀坑所对应的缺陷与材料的位错相关,但其穿越深度都不超过18μm,即缺陷同时具有局域化的特性.没有观测到平底三角坑的空间延伸特性,其所对应的缺陷可能是材料中的微沉淀缺陷.研究还发现:对于不同样品,各类腐蚀坑的数量和比例可有很大差异.而且,有些腐蚀坑所揭示的缺陷在被观察位置已经消失.因此,简单地用腐蚀坑密度(EPD)来描述碲锌镉材料表面缺陷密度和性能是不准确的.