[發(fā)明專(zhuān)利]新型微納電火花與隧道電流復(fù)合加工裝置

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200610068851.5
• 申請(qǐng)日: 2006-09-08
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN101138799A
• 公開(kāi)（公告）日: 2008-03-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李文卓;陳義保;柴永生;于云霞
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 煙臺(tái)大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): B23H5/00
• 分類(lèi)號(hào): B23H5/00;B23H7/14;B23H7/26;B23Q1/25;B81C5/00;B82B3/00
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• 代理人: 暫無(wú)信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種微細(xì)加工技術(shù)裝置，尤其是一種微米及納米尺度的微細(xì)加工裝置，屬于微細(xì)加工技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

微機(jī)電系統(tǒng)與納米技術(shù)是目前最富有活力的科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域，是許多技術(shù)領(lǐng)域發(fā)生重大革新支撐技術(shù)，有著重要的工業(yè)前景，將在航空、航天、電子、信息、生物等學(xué)科有著廣闊應(yīng)用，因此受到世界各國(guó)高度重視。

微納制造裝備是這一前沿科技中非常重要一環(huán)。但微納制造任務(wù)不是由某一項(xiàng)技術(shù)獨(dú)自完成的，而是由許多方法和技術(shù)共同承擔(dān)。微納制造技術(shù)領(lǐng)域還存在著許多未知，它涉及到許多新原理和新技術(shù)，是高度交叉的綜合性學(xué)科。

構(gòu)成微納制造技術(shù)體系的方法可以分為兩大類(lèi)，一類(lèi)是通過(guò)原子、分子或微納材料的移動(dòng)、搬遷、重組來(lái)構(gòu)成微納尺度的器件，即所謂的自下而上或由小到大(Bottom-up)的方法，另一類(lèi)是將大的原材料加工變小，逐步形成所需要的微納器件，這就是通常據(jù)說(shuō)的自上而下或由大變小(Top-down)方式。目前，微納制造技術(shù)主要有基于掃描隧道顯微鏡(ScanningTunneling?Microscope，STM)，以及由其派生出來(lái)的SPM(Scanning?Probe?Microscope)納米加工、微細(xì)切削加工和超精加工、Lithographie?Galvaformung?Abformung(LIGA)和準(zhǔn)LIGA技術(shù)、以及微細(xì)特種加工技術(shù)等。這些方法相輔相成，各具所長(zhǎng)，構(gòu)成了微納制造技術(shù)群，承擔(dān)著豐富多樣的微納制造任務(wù)。但每種方法又都有其局限性，如STM及SPM加工技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)原子、分子移動(dòng)、搬遷、重組技術(shù)研究，納米尺度去除加工和沉積。但其加工尺度很小，加工效率低下，最大尺寸受到掃描距離限制，僅能進(jìn)行面微加工。微細(xì)切削加工和超精加工的加工效率很高，也可以進(jìn)行體微加工，但受切削力的影響，其加工的極限尺度有限。LIGA技術(shù)可以進(jìn)行具有廣泛的材料選擇性和較好的深寬比，但其所需的深層X(jué)射線輻射源價(jià)格極其昂貴，因而制造成本非常高，微細(xì)特種加工技術(shù)是一項(xiàng)極具發(fā)展?jié)摿Φ奈⒓{尺度加工技術(shù)，尤其是微細(xì)電火花加工技術(shù)，目前其已經(jīng)可以實(shí)現(xiàn)微米尺度的微細(xì)軸、孔的加工，并且可以在亞微米尺度進(jìn)行去除(Top-down)與沉積(Bottom-up)的加工。

基于微細(xì)電火花加工技術(shù)的設(shè)備已經(jīng)在微細(xì)加工領(lǐng)域中得到一定推廣應(yīng)用，并取得了很好的使用效果。中國(guó)專(zhuān)利CN02256340.7微細(xì)電火花加工機(jī)床已經(jīng)在柴油機(jī)微細(xì)噴孔加工方面取得較好的應(yīng)用效果。中國(guó)專(zhuān)利CN200510025944.5蠕動(dòng)式微細(xì)電火花加工裝置對(duì)提高微細(xì)電極的動(dòng)態(tài)頻響有很好的效果。美國(guó)專(zhuān)利5976347則給出了微細(xì)電火花加工與微細(xì)電解復(fù)合加工的一種微細(xì)加工方法。

但對(duì)于采用微納電火花加工與隧道電流掃描復(fù)合加工目前尚未見(jiàn)報(bào)道，亦無(wú)相關(guān)專(zhuān)利申請(qǐng)和定型產(chǎn)品問(wèn)世。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服以上技術(shù)的不足，提供一種采用微納電火花加工與隧道電流掃描復(fù)合加工的裝置，使得大范圍和大材料去除或沉積采用微納電火花加工方法，小范圍的材料去除、沉積，甚至單個(gè)原子的遷移則使用STM方法。兩者相輔相成，就可能開(kāi)辟出新的加工天地，即有望實(shí)現(xiàn)材料從毫米級(jí)到納級(jí)的高深寬比的體微加工。

本發(fā)明的目的是通過(guò)如下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的：

本發(fā)明的技術(shù)裝置包括機(jī)械部分和電氣部分，機(jī)械部分由基座、減震工作臺(tái)、工件粗調(diào)工作臺(tái)、工件精調(diào)工作臺(tái)、電極(或探針)、電極三向微調(diào)機(jī)構(gòu)及顯微鏡組成。減震工作臺(tái)由鋼板、橡膠柱和氣墊組成。

基座為整個(gè)裝置機(jī)械部分的基礎(chǔ)。減震工作臺(tái)用來(lái)減少外界震動(dòng)對(duì)加工過(guò)程的干擾與影響。減震工作臺(tái)由鋼板、橡膠柱和氣墊組成。工件安裝在工件精調(diào)工作臺(tái)上，工件精調(diào)工作臺(tái)安裝在工件粗調(diào)工作臺(tái)上。工件粗調(diào)工作臺(tái)可實(shí)現(xiàn)工件在XYZ三個(gè)方向的粗調(diào)，精調(diào)工作臺(tái)可實(shí)現(xiàn)工件在XYZ三個(gè)方向的精調(diào)。電極(或探針)安裝在電極三向微調(diào)機(jī)構(gòu)上，電極三向微調(diào)機(jī)構(gòu)可以實(shí)現(xiàn)電極在XYZ三個(gè)方向的微調(diào)。電極(或探針)與工件相對(duì)，用來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)工件的電火花加工或隧道電流加工。顯微鏡用來(lái)觀測(cè)加工過(guò)程。