在抛光机机械工程领域,提高加工精度,研制精密机械,一直是一个主要的研究方向,但是抛光机被自身的微小化未曾得到重视。这与科学技术的发展水平有关,一方面尚未有对微小型化的迫切需求,另一方面利用传统的机械加工在技术上也很难实现。在工业技术方面,手表中的零部件是人类利用传统的机械加工方法实现的***小型机械,其尺度在毫米量级。人类制作、使用的尺寸在1mm以下的工具、机槭还几乎不曾存在。
抛光机械只有当其部件具有互换性、可能大批量和多种类地生产时我们才称之为机械。而利用传统的机械加工、顺序组装工艺,即使得到尺寸1mm以下的部件,这些部件的加工精度也可能达到1mm,但是装配后的机械尺寸都不在1mm以下。微型机械的实现有赖于新的加工和组装概念。
在徽电子技术领域,从&T贝尔研究所***初开发的晶体管开始,经过约50年日渐成熟的以硅为主要材料的半导体徽细加工技术,成功地提高了电路的集成度,使计算机、信息领域取得了惊人的进展。80年代后期,正是由于半导体微细加工技术的日臻成熟使微米级尺寸的可动机械构件的制作成为可能。vLS等的批量制作( Batch fabrication)工艺及其中的预组装( Preassembly)方式,以及生物中分子级的自组装(ef-amy)等为微型机械的实现提示出可行的途径。
可以说,正是制造技术的进步及相关基础技术的成熟,导致了微型机电系统/微型机被技术领域的崛起。而同时微型机电系统/微型机械技术领域的发展,又促进了硅微细加工、LGA工艺、微细电火花加工以及光成形等微细加工技术的进一步研究开发。
微型抛光机械研究的兴起源于微电子技术顿域。由于这种历史原因,迄今硅微细加工技术在微型机械制造中占据主要位置。硅微细加工的***点在于适合传感器的制作及与电路集成,而其缺点为成形结构形状有限、不利于致动器的制作。LCA工艺在对各种材料和深度加工方面比硅微细加工有明显的***势,但其明显缺点是X射线曝光及X射线掩膜版等的加工费用昂贵。位于现行机械加工延伸线上的微徽细加工技术也在迅速向着微米级发展,作为适合微小机械部件的加工技术,微细电火花加工、激光加工以及离子束加工等亦显现出各自的特点。结合硅微细加工技术批量制作及与电路集成的思想,进一步的研究开发有可能产生微型机械制造技术的新概念和新途径。
硅基半导体加工技术、IGA工艺、微细电火花加工以及澈型立体激光成形是当今具有代表性的微型机械制造技术。同时人们亦在积极尝试其他特种微细机被加工及集束加工技术等应用于微型机被制造。
