微機械加工技術及其在傳感器中的應用

摘 要：微機械加工技術是在集成電路技術基礎上研發出來的新興技術，其在人們的生活和工作的不同領域中都發揮了非常重要的作用，因此受到了學術界和社會的普遍推崇與認可。不僅如此，其他發達國家也對微機械加工技術投入了大量的研究資金，由此看出微機械加工技術的確受到了大眾的關注與歡迎。本文主要以微機械加工技術在傳感器中的應用為研究重點，分析了其中存在的問題，希望為這一技術的應用提供借鑒信息。

關鍵詞：微機械加工技術；傳感器；應用

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.06.025

0 引言

微機械加工技術的興起要追溯到上世紀末，其快速發展的原因主要是因為微機械加工技術的使用涵蓋了多個學科，這也是它能夠廣泛被公眾關注的原因。其中有物理學、光學、力學以及生物學等等，這些學科都為微機械加工技術提供了一定的理論支持，使其在成熟發展后能夠運用于各個領域，如汽車制造、航天技術、生物化學工程等。作為本世紀初的新興技術，微機械加工技術由于其特有的特殊性，也逐漸體現出它在各個領域的重要性，因此收到了社會的廣泛關注和重視。不僅是我國，其他發達國家也對微機械加工的研究投入了大量了人力和物力，但在研究過程中也難免存在一些問題，通過本文對此技術的分析和研究，希望為這一技術的應用和發展提供一定的借鑒意義。

1 微機械加工的基礎技術

1.1 LIGA技術

LIGA技術在過去的幾十年中始終是人們熟知和青睞的重要技術，它能夠對金融材料進行加工，也能夠對陶瓷、塑料等非金屬材料進行加工。由此看出，LIGA技術是新興的三維加工技術，并且其加工特點主要以“高深”而聞名，加工的深度能夠達到數百微米。LIGA技術主要以加速器作為加工基礎，將其產生的X射線刻在光敏聚合物層之上，形成部件的圖形，再通過電場把金屬遷移到已經形成的模型中，從而完成金屬結構。

1.2 微放電加工技術

微放電加工技術也有其獨有的特點，即加工阻力與其他技術相比都要小，不但能夠加工導電性材料，還能夠加工半導體材料。因此，微放電加工技術經常應用于微機械構件的制造。不僅如此，微放電加工技術還能夠解決銀鎢絲在機床上成形的關鍵問題，并且隨著多年的研究和發展，微放電技術在加工的精度和微細程度方面都實現了較大的突破。

1.3 腐蝕技術

腐蝕技術主要涉及到三個方面：第一，濕法腐蝕技術。這一技術以電化學為基礎，能夠精準地控制腐蝕深度，主要用途于制作硅結構。第二，干法腐蝕技術。其特點是具有較高的分辨率和精準度，主要涉及到等離子體腐蝕。第三，各向異性腐蝕技術。通過腐蝕液在硅各個晶向上產生的有差異的腐蝕速度，并以此作為基礎，制作微結構或者微型零件。

2 微機械加工技術在傳感器當中的應用

2.1 石英加速度傳感器

石英加速度傳感器，最早生產與法國，這種傳感器是由法國的LET1制造的，該傳感器有效的利用了微機械的加工技術，使得石英加速度傳感器除了有典型的尺寸之外，還有典型的設計外觀。在石英加速度傳感器當中，傳感器的厚度一般為124um，傳感器自身的梁寬與梁長分別能夠達到5-8um以及2mm，在石英加速度傳感器當中，質量塊為2mm*2mm，探測器的間隙則為50um，線圈的厚度一般為3.5um，對于電機的制造，則利用機械掩膜蒸發來制造。在石英加速度傳感器當中，其輸出方程一般用V0/V1=K0+K1ax+K2a2x+K3a3x+Kyay+Kzaz+e來進行表示，在本公式當中，K1用來表示比例因子，而偏置則用K0來進行表示，而本公式當中的ax、ay、az則分別用來表示加速度分量。

2.2 熱紅外位傳感器

在熱紅外傳感器的制作過程當中，我們能夠看到這種傳感器對于微機械加工技術進行了集中的使用，這種傳感器的陣列通過在一種懸臂上面來進行構成，這種懸臂的長、厚、寬應支持3mm、10um、440um。在懸臂的自由端，應設置膜層，并確保該膜層有一定的吸收性能，而在懸臂的另一端，則應設置熱電偶。當紅外位傳感器被放在輻射下面時，懸臂的自由端能夠吸收熱量，而熱量則通過懸臂來進行傳到，從而被熱電偶陣列檢測出來。

2.3 角度傳感器

本傳感器的敏感部分，是由兩個扭轉桿支撐的懸浮可動微機械擺，一般來講，角度傳感器的制作過程為：在硅片上通過LPCVD的方法來沉積多晶硅作下電機，在沉積完成之后，還需要再沉積一層S1O2來作為犧牲層，此后，將沉積的較厚的多晶硅作為懸浮結構，將犧牲層腐蝕掉，利用這種方法來得到想要的結構。但是，如果存在一定水平的磁場，或者是存在恒定磁場的時候，懸浮的多晶硅結構往往會轉出特殊的角度，這樣就能夠有效的測出電壓的傳輸形式。

3 結束語

如今，隨著時代的進步以及科技的不斷發展，微機械加工技術已經在各個行業當中得到了充分的應用，其涉足之廣，包含傳感器、微電子機械制作、微機械結構加工等等，作為一種新興技術，微機械在硅平面的基礎上得到了長足的發展，微機械加工技術與傳感技術的結合，也得到了廣泛的應用。本文從實際出發，并將微機械加工技術與傳感技術的結合作為視角，闡述了微機械加工技術在傳感技術的應用，并對這些應用進行了一些研究，在此基礎上得到了些許結論，希望能夠在日后起到指導實踐的效果。

參考文獻：

[1]彭思平，徐家文，李穎，楊倩.微細電解加工機理探討[J].電加工與模具，2015（02）.

[2]王振龍，趙萬生.微制造系統中的微細電火花加工技術[J].制造技術與機床，2013（09）.

[3]胡明，馬家志，鄒俊，張之圣.微機械加工技術在微傳感器中的應用[J].壓電與聲光，2012（04）.

[4]虞承端.微機械加工技術與微傳感器[J].電子元器件應用，2011（05）.

[5]張巧云，呂志清.微機械加工技術在傳感器制作中的應用[J]. 壓電與聲光，2008（02）.

作者簡介：魏喜雯（1988-），女，黑龍江雞西人，碩士，助教，研究方向：壓電傳感器執行器一體化。