微反應器加工工藝介紹

　　微反應器加工工藝介紹：

　　微反應器常用的加工技術(shù)大致可以分為三大類: -種是硅體微加工技術(shù)，由IC(集成電路)平面制造I藝延伸而來;二I是超精密加工技術(shù); -個復雜的微反應器通常需要多種材料和工藝結(jié)合使用。

　　1硅體微加工。

　　硅體微加工，是指采用刻蝕技術(shù)，對大塊硅進行準三維結(jié)構(gòu)的微加工，主要有濕法刻蝕技術(shù)和干法腐蝕技術(shù)。

　　1.1濕法腐蝕。

　　濕法腐蝕是利用腐蝕液對材料進行氧化。然后通過化學反應使氧化物溶解，從而達到腐蝕的目的。濕法刻蝕可分為各向同性刻蝕和各向異性刻蝕。前一種方法是從一個掩模窗[開始，向所有方向同時進行，直到將掩模窗口的下面切成半圓形。它的腐蝕液是一種以氬氟酸、 硝酸為水或醋酸稀釋的液體混合物，腐蝕機理可用*反應式表示:18HF + 4HN03+ 3Si- -3H2SiF6+ 4NO+ 8H2SiF6+ 4NO+ 8H20后者是利用硅的各向異性，使其沿不同晶面具有不同的腐蝕速率。當晶體表面被各向異性腐蝕(100)的硅基片時，表面將停止。此外,各種各向異性刻蝕方法都很多，常用的是氫氧化鉀、水和異丙醇組成的混合液體，各向同性刻蝕的優(yōu)點是速度快，但由于缺少對工件形狀的控制，在微工中往往難以達到工藝要求;各向異性刻蝕的優(yōu)點是控制硅晶片的幾何形貌，但由于缺少對工件形狀的控制，所以在腐蝕過程中溫度升高，因此影響了許多光刻膠的使用。

　　1.2干燥腐蝕。

　　干蝕是利用氣體進行腐蝕，具有濺射腐蝕、等離子刻蝕、RIE等多種實用技術(shù)。干法刻蝕與濕法刻蝕相比。不需要有毒化學試劑，無需清洗。對環(huán)境影響小，自動化程度高，便于實現(xiàn)自動化操作。臨界尺寸和腐蝕速率容易控制、精度高、深寬比大。其缺點是工藝規(guī)模難以擴大。設(shè)備成本高。干式刻蝕技術(shù)也可取代LIGA方法，實現(xiàn)高精度、大寬寬比的微結(jié)構(gòu)加工，從而降低成本。二是超精密加工。微型反應器超精密加工主要有微放電和高能束兩大類，其中微反應器又分為激光、電子束和離子束兩大類。

　　2.1放電處理。

　　微放電加工是一種利用脈沖放電對工件進行蝕除加工，具有良好的成形能力，主要用于穿孔切害，但工件加工局限于金屬等導電材料，且加工精度難以保證。為了實現(xiàn)這一一目的，人們又發(fā)展了一-種被稱為金屬絲的微放電加工方法。其工具電極是金屬絲?？裳貙к夁\動，從而不受外力作用，對工件進行高精度加工。用此方法可靈活加工各種形狀的工件。先用WEDG方法加工非常的金屬型芯，并涂上隔離材料。然后在絕緣材料上鍍一層金屬，然后用!WEDG法對其進行電鍍加工。后將型芯拔出，留下高精度的噴嘴。

　　2.2高能雖束加工。

　　高能量光東通過聚焦可以使光束的直徑變小至納米級，并且在聚焦過程中具有高強度，可以應用于超微加工。高能顯束的加工可以分為激光束加工、電子束加工和離子束加工。激光加工是利用聚焦激光束照射工件，使材料在被材料吸收后轉(zhuǎn)化為熱能。使材料熔化氣化,從而達到對材料進行脫除的目的。相對于電子束加工和離子束加工，它不需要抽真空，因此成本更低。電子束加工是在真空條件下使聚焦后的電子束以*的速度撞擊工件。被撞擊部位可以在極短的時間內(nèi)加熱至數(shù)千攝氏度，從而使材料熔化氣化以達到去除的目的。離子束加工就是。利用電場對聚焦后的離子束進行加速，使其獲得較大的動能，并在工件上撞擊去除材料。其加工精度可達納米級，是目前高能束加工的方法。離子束和電子束均在真空環(huán)境下進行，有利于易氧化材料的加工。高能量束加工不需要刀具，是非接觸式的，因此沒有變形，幾乎可以加工任何材料，因此應用范圍很廣，可以用來做鉆孔、切割、刻劃等，用激光加工成的微孔薄膜，用于萃取。另外，利用激光加工技術(shù)可實現(xiàn)微結(jié)構(gòu)的快速原型制造。具有實現(xiàn)微結(jié)構(gòu)大規(guī)模、低成本制造的前景。

　　3.3LIGA過程。

　　LIGA分為光刻、電鍍和壓模三個步驟，是德國喀爾斯魯厄核研究中心早發(fā)明的。即在導電襯底上涂上一層防蝕劑。同步輻射加速器產(chǎn)生的x射線束通過確定的圖形的掩模，將PMMA曝光， 然后用濕法腐蝕顯影，在聚臺物上刻下立體模型，然后以導電的金屬基片作為陰極，浸入電鍍液進行電鍍，電解后的金屬離子沉積在金屬基片上。逐漸填滿立體模型的空間，除去聚合物材料，所得金屬結(jié)構(gòu)的立體模型可作為所期望的微型結(jié)構(gòu)(此時模型與聚合物模型互為陰、陽模)。通過電鍍獲得的金屬結(jié)構(gòu)的立體模型，在要蓋有孔的柵板上的柵板上注入低粘滯度的聚臺物。如塑料制品，待固化后，將塑料結(jié)構(gòu)(連同柵板)從模型中拔出，形成了塑料的微型立體結(jié)構(gòu)。

　　LIGA適用于大批星生產(chǎn)，沒有限制深度，適用于多種材料的加工。缺點是需要早貴的同步輻射加速器。結(jié)果表明。LIGA作為催化劑，用LIGA制備微反應器已被廣泛地應用于催化反應。可提高反應的選擇性。
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