光刻技术的基本原理

前言：想要写出一篇令人眼前一亮的文章吗？我们特意为您整理了5篇光刻技术的基本原理范文，相信会为您的写作带来帮助，发现更多的写作思路和灵感。

光刻技术的基本原理范文第1篇

 

1CDIO工程教育理念

 

CDIO工程教育模式，是由美国麻省理工学院、瑞典皇家工学院等四所大学共同创立的工程教育改革模式。是近年来国际工程教育改革的最新成果，CDIO是构思(Conceive)、设计(Design)、实施(Implement)、运作(Operate)4个英文单词的缩写，以产品从研发到运行的生命周期为载体让学生以主动的、实践的、与课程之间有机联系的方式学习掌握知识&-4。迄今已有几十所世界著名大学加入了CDIO国际组织，这些学校采用CDIO工程教育理念和教学大纲开展教学实践，取得了良好的效果。

 

2存在的问题与课程建设思想

 

微电子技术研究的中心问题是集成电路的设计与制造,将数以亿计的晶体管集成在一个芯片上。微电子技术是信息技术的基础和支柱，是21世纪发展最活跃和技术增长最快的高新科技，其产业已超过汽车工业，成为全球第一大产业。微电子工艺课程主要介绍微电子器件和集成电路制造的工艺流程，平面工艺中各种工艺技术的基本原理、方法和主要特点。其课程建设思想是使学生对半导体器件和半导体集成电路制造工艺及原理有一个较为完整和系统的概念，掌握当前微电子芯片制作的工艺流程、主要设备、检测方法及其发展趋势^7]。

 

但目前该课程教学中存在较多问题，教学效果不佳，主要有如下几点：(1)教材陈旧，没有较适合的双语教材，难以适应跨国际的微电子制造工艺新技术的快速发展;(2)教学内容信息量大，在教学时间短、内容多的情况下，教师难以合理安排教学进度;(3)在课程设置上重理论轻实践，技术性和实践性的内容较少，与迅速发展的工业实际脱节;(4)教学方法单一,理论联系实际不紧密，不利于学生课堂积极性的提高与创造性的发挥“5)实践教学环境较差，由于微电子工艺设备十分昂贵，有待加强高校精密贵重仪器设备和优质实验教学资源共享平台和运行机制的建设;(6)教评形式单一，忽略了实践教学与考核，致使大多数学生只是死记硬背书本知识的学习方式来应付考试。

 

3微电子工艺的课程建设

 

3.1教材选取及教学内容改革

 

本课程教材选用经历了《芯片制造一半导体工艺制程实用教程》、《现代集成电路制造工艺原理》到目前的首选教材：国外电子与通信教材系列中，美国MichaelQiurk和JulianSerda著《半导体制造技术》韩郑生的中文翻译本。该书不仅详细介绍芯片制造中的每一关键工艺，而且介绍了支持这些工艺的设备以及每一道工艺的质量检测和故障排除;并吸收了当今最新技术资料，如用于亚0.25pm工艺的最新技术:化学机械抛光、浅槽隔离以及双大马士革等工艺;内容丰富、全面、深入浅出、直观形象、思考习题量大，并附有大量的结构示意图、设备图和SEM图片，学生很容易理解，最主要的相对前两本教材,它更加突出实际工艺，弱化了较抽象的原理。

 

教学内容上采取调整部分章节，突出教学重点，并适当增减部分教学内容。本课程的目的是使学生掌握半导体芯片制造的工艺和基本原理，并具有一定的工艺设计和分析能力,课程仅32学时，而教材分20章,600页，所以教师需要精选课堂授课内容。从衬底制备、薄膜淀积、掺杂技术到图形加工光刻技术以及布线与组装,所涉及的概念比较多，要突出重点：薄膜淀积(氧化、蒸发、溅射、MOCVD和外延等)，光刻与刻蚀技术、掺杂技术，需章节调整系统整合;对非关键工艺的5~8章(介绍半导体制造中的化学药品、污染及缺陷等内容)只作为学生课后自学阅读。第2章的半导体材料特性已在“固体物理”课程中详细介绍，第3章的器件技术已在‘‘半导体物理“晶体管原理”课程中介绍，第20章装配与封装会在“集成电路封装与测试”课程中介绍，故无需重复讲解。将第9章集成电路制造工艺概况放在后面串通整过工艺讲解，即通过联系单项工艺流程,具体分析讲解典型的CMOS芯片制造工艺流程,如由n-MOS和p-MOS两个晶体管构成的CMOS反相器，这样能够加深对离子注入、化学气相淀积、光刻关键技术、集成电路的隔离技术以及VLSI的接触与互连技术等内容的理解。

 

另一方面，指导学生查阅相关资料，对教材内容作必要的补充，微电子工艺技术的发展迅速，因此需要随时跟踪微电子工艺的发展动态、技术前沿以及遇到的挑战。特征尺寸为45nm的集成电路已批量生产，高K介质/金属栅层叠结构、应变硅技术已采用。而现有的集成电路工艺教材很少能涉及到这些新技术，为了防止知识陈旧，应多关注集成电路工艺的最新进展，尤其是已经投入批量生产的工艺技术，及时将目前主流的工艺技术融入课程教学中。

 

3.2教学方法的改革

 

(1)开发多媒体工艺教学软件，利用多媒体技术，将动画、声音、图形、图像、文字、视频等进行合理的处理，利用大量二维和三维的多媒体图片、视频来展示和讲解复杂的工艺构造过程。开发图文声像并茂的微电子工艺多媒体计算机辅助教学软件，给学生以直观、清楚的认识，有助于提高教学质量。

 

(2)微电子工艺综合共享实验平台建设，集成电路的制造设备价格昂贵，环境条件要求苛刻，运转与维护费用很大，国内仅部分高校拥有集成电路工艺试验线或部分实验分析设备。按照有偿服务或互惠互利原则共享设备仪器资源，创建各院校之间和与企业之间的“微电子工艺综合共享实验平台”可极大的提高集成电路工艺及其实验课程教学效果，即解决了一些院校资金短缺问题，同时也部分补偿了大型设备的日常使用和维护费用问题。其综合共享实验平台包括金属有机化合物MOCVD沉积技术、分子束外延、RF射频磁控溅射、XPS、XRD及AFM分析测试、光刻、离子注入等涉及投资巨大的仪器设备实验项目。

 

(3)拓展实践能力的校企合作，让学生带着理论知识走进企业的真实工程环境，探索利用企业先进的工艺线资源进行工艺实验教学与参观实习6-9]。参观实习能够使学生对集成电路的生产场地,超净环境要求具有深刻的感性认识，对单晶硅制造流程、芯片制造工艺过程以及芯片的测试和封装的了解也更加系统和全面。同时利用假期安排学生去企业实习，让学生参与企业的部分生产环节，亲身感受实际工艺生产过程，增加学生对企业的了解，也利于企业选拔优秀学生。

 

(4)工艺视频与工艺实验辅助教学，由于微电子工艺内容与生产密切结合，不能单靠抽象的书本知识教学，对于学生无法了解到的一些工艺实验与设备，可通过录像教学来补充。本学院购置了清华大学微电子所的集成电路工艺设备录像与多媒体教学系统，结合国外英文原版的工艺流程视频,通过工艺视频把实际工艺流程、设备和设备操作等形象地展示在课堂。多媒体教学系统提供了氧化、扩散和离子注入三项工艺设备操作模拟，可使学生身临其境地对所学的基本工艺进行简单的模拟。同时结合课堂教学开设半导体平面工艺实验，主要包括以：氧化、光刻、扩散、蒸铝、反刻、划片、装架、烧结、封装。实验以教师讲解与学生动手相结合，既培养了学生的实际动手能力，又使学生掌握了科学分析问题的方法，激发了学生的学习兴趣,加深学生对课堂理论知识的理解。

 

3.3多元化的考核评价体系

 

对学生的考核是对其具体学习成果的度量，也是检验教学改革成效的重要手段，为了更科学合理的考核学生，我们建立了多元化的更加注重过程参与的考试评价体系，降低了期末考试在总成绩中所占比例，最大限度避免学生靠死记硬背来应付考试和学生创新思维被抑制、高分低能现象产生。这种多元化、过程性的成绩评定方法，强调知识的积累与构建过程，消除了学生重理论轻实践,考前死记硬背应付考试的弊病。总评成绩由平时成绩和期末考试成绩两部分构成。但加大平时成绩的权重,平时成绩即包括了作业与考勤，还包括综合性实验成绩、设计仿真、国外工艺视频翻译、专题小论文和专题PPT论坛团队成绩等。同时在期末考题中增加openanswerquestion型、工艺过程设计型题目110-11。

 

4结语

光刻技术的基本原理范文第2篇

关键词： 快速成形 模具制造 CAD/CAM 快速模具制造

随着全球市场一体化的形成，制造业的竞争十分激烈，产品的开发速度日益成为市场竞争的主要矛盾。在这种情况下，自主快速产品开发（快速设计和快速工模具制造）的能力（成本和周期），成为制造业全球竞争的实力基础。同时，制造业为满足日益个性化的市场需求，又要求制造技术有较强的灵活性，能够在不增加产品的成本的前提下，以小批量甚至单件组织生产。因此，产品开发的速度和制造技术的柔性就变得十分关键了。正是在这种社会背景下，快速成形制造技术（RPM－Rapid Prototyping Manufacturing）于20世纪80年代后期产生于美国，并迅速扩展到欧洲及日本，被认为是近年来制造技术领域的一项重大突破。

1.概述

1.1快速成形制造技术的产生与发展。

快速成形（Rapid Prototyping，RP）技术作为一种先进制造技术，是用材料逐层或逐点堆积出零件的一种快速制造方法，又称为快速出样件技术或快速原型法。它与虚拟制造技术（Virtual Manufacturing）一起，被称为未来制造业的两大支柱技术。快速成形技术对缩短新产品开发周期、降低开发费用具有极其重要的意义，有人称快速成形技术是继NC技术后制造业的又一次革命。RP技术现今迅速地向快速成形制造（Rapid Prototyping Manufacturing，RPM）方向发展。

快速成形技术作为一门多学科交叉的专业技术，其本身的发展也将推动相关技术、产业的发展。目前，比较成熟的制造工艺有数十种。典型的有SLA立体光刻、LOM分层实体制造、SLS选区激光烧结、FDM熔融沉积制造和3DP三维印刷等。快速成形制造技术是采用分层的思想来制作三维物体，根据构成物体的方式不同，有以下几种成形方式：添加成形、去除成形、受迫成形。

1.2快速成形制造技术的基本原理与特点。

1.2.1 RPM的基本原理

RPM技术是综合CAD技术、数控技术、材料科学、机械工程、电子技术和激光技术等于一体的技术，是实现从零件设计到三维实体成形制造的一体化系统技术，采用软件离散-材料堆积的原理实现零件的成形过程，其原理如图1所示。

RPM是由CAD模型直接驱动的快速制造复杂形状三维物理实体的技术总称，即利用三维CAD的数据，通过快速成形机，将一层层的材料堆积成实体原型。在计算机控制下，基于离散/堆积原理采用不同方法堆积材料，最终完成零件的成形与制造的技术。从成形角度看，零件可视为逐点、线、面的叠加而成，从CAD模型中离散得到点、线、面的几何信息，再与快速成形的工艺参数信息结合，控制材料有规律地、精确地由点、线到面，由面到体地逐步堆积成零件。从制造角度看，它根据CAD造型生成零件三维几何信息，控制三维的自动化成形设备，通过激光束或其他方法将材料逐层堆积而形成成形或零件，其工艺流程如图2所示。

1.2.2 RPM的特点

RPM技术的特点主要有：高速柔性化，技术高度集成化，产品开发快速化，设计制造一体化，制造自由成形化，材料使用广泛性。

1.3快速成形制造技术的分类与工艺方法。

1.3.1 RPM的分类

RPM技术在“分层制造”思想基础上，根据分类的方法通常可分为按采用的原材料进行分类和按制造工艺原理进行分类。

1.3.1.1按成形所采用的原材料分类

①液体的光、热聚合与固化。液体聚合物的特性使其在激光、紫外光或其他热源的照射线能迅速从液态转为固态。采用这种方式的快速成形制造技术有立体印刷、全息干涉固化、光催化固化与光刻、激光束相干固化、热聚合等。

②固态膜、片材的熔化。采用固体的膜或片材，用粘结剂或其他方法将切割下来的材料粘结而成形。常用的工艺方法有层合实体制造、膜聚合等。

③固体粉末的烧结与粘结。通过激光烧结或用粘结剂粘结将固体粉末联接起来，未被照射的区域仍是粉末。采用这种制造工艺的有选择性激光烧结、三维喷涂粘结等。

④固态丝、线材的熔化。采用固态的线材或丝材，通过加热使其熔化成半流动状，同时喷头按要求的轨迹运动，将材料沉积下来，堆积成所需的形状，冷却后凝固成固体而成形。常见的工艺方法有熔融沉积造型、焊接成形等。

1.3.1.2按制造工艺原理分类

①层合实体造型（LOM）。LOM工艺采用薄片材料，用激光束在刚粘结的新层上切割出零件截面轮廓。

②立体光刻（SLA）。SLA工艺是基于液态光敏树脂的光聚合原理工作的。

③选择性激光烧结（SLS）。SLS工艺是采用粉末状材料成形的。

④三维喷涂粘结（3DPG）。3DPG工艺采用粉末材料成形。其原理类似于喷墨打印机，因此又称3D印刷。

⑤熔融沉积造型（FDM）。FDM工艺一般采用热塑性材料。

1.3.2 RPM的工艺方法

1.3.2.1纸层叠法――薄形材料选择性切割（LOM法）

计算机控制的CO2激光束按三维实体模型每个截面轮廓线对薄形材料（如底面涂胶的卷状纸、或正在研制的金属薄形材料等）进行切割，逐步得到各个轮廓，并将其粘结形成快速原型。用此法可以制作铸造母模或用于“失纸精密铸造”。

1.3.2.2激光立体制模法――液态光敏树脂选择性固化（SLA法）

液槽盛满液态光敏树脂，它在计算机控制的激光束（按照三维模型每个截面的轮廓线）照射下会很快固化形成一层轮廓，新固化的一层牢固地粘结在前一层上，如此重复直至成形完毕，即形成快速原型。而新推出的光照成形机（如3D Systems公司出产的SLA-300成形机）采用了Zephyr再涂层技术，最上面待成形树脂用真空吸附式刮板结构涂布供给，不需要沉入液态树脂中，提高了速度，在制作的原型中不再有液态树脂。用来制作塑料模、在熔模精密铸造中替代蜡模。

1.3.2.3烧结法――粉末材料选择性激光烧结（SLS法）

粉末材料可以是塑料、蜡、陶瓷、金属或它们复合物的粉体、覆膜砂等。粉末材料薄薄地铺一层在工作台上，按截面轮廓的信息，CO2激光束扫过之处，粉末烧结成一定厚度的实体片层，逐层扫描烧结最终形成快速原型。用此法可以直接制作精铸蜡模、实型铸造用消失模、用陶瓷制作铸造型壳和型芯、用覆膜砂制作铸型及铸造用母模等。

2.快速模具制造技术（RT，Rapid Tooling）

目前，快速成形制造技术在模具制造方面的应用可分为RP成形间接制模（Indirect Rapid Tooling，IRT）和RP成形直接制模（Direct Rapid Tooling，DRT），主要用于制造注塑类模具、冲压类模具和铸造类模具等。通过将精密铸造、中间软模过渡法以及金属喷涂、电火花加工、研磨等先进模具制造技术与快速成形制造相结合，就可以快速地制造出各种金属型模具来。如图3所示为各种基于快速成形的RT工艺路线。

2.1直接制模技术DRT。

较好地解决模具加工成本高、周期长的方法就是采用快速成形直接制造模具。直接制模技术DRT是指利用RP技术直接制造出最终的零件或模具，然后对其进行一些必要的后处理即可达到所要求的力学性能、尺寸精度和表面质量。直接制模具有制造周期短、节省资源、发挥材料性能、提高精度、降低成本的特点。但它在模具精度和性能控制等方面比较困难，特殊的后处理设备与工艺使成形尺寸受到较大的限制。

2.2间接制模技术IRT。

间接指模技术IRT是指利用RPM技术首先制造模芯，然后用此模芯复制软质模具，或制作金属硬模具，或者制作加工硬模具的工具。它通常以非金属型为主，大多数情况下，非金属成形无法直接作为模具使用，需要以RP成形作母模，通过各种工艺转换来制造金属模具。相对于直接制模来说，间接制模技术比较成熟。目前，制造业多数采用金属模具间接制造工艺。

3.基于RPM的快速模具制造方法

3.1用快速成形件作母模，复制软模具（Soft tooling）。

用快速成形件作母模，可浇注蜡、硅橡胶、环氧树脂、聚氨脂等软材料，构成软模具，或先浇注硅橡胶、环氧树脂模（即蜡模的压型），再浇注蜡模。其中，蜡模可用于熔模铸造，而硅橡胶模、环氧树脂模等可用作试制用注塑模或低熔点合金铸造模。

3.2用快速成形件作母模，复制硬模具（Iron tooling）。

用快速成形件作母模，或根据其复制的软模具，可浇注（或涂覆）石膏、陶瓷、金属基合成材料、金属，构成硬模具（如各种铸造模、注塑模、蜡模的压型、拉伸模），从而批量生产塑料件或金属件。这种模具有良好的机械加工性能，可进行局部切削加工，以便获得更高的精度，或镶入嵌块、冷却系统、浇注系统等。用金属基合成材料浇注成的蜡模的压型，其模具寿命可达1000―10000件。

3.3用快速成形系统制作电脉冲机床用电极。

用快速成型件作母体，通过喷镀或涂覆金属、粉末冶金、精密铸造、浇注石墨粉或特殊研磨，可制作金属电极或石墨电极。

4.结语

快速成形制造技术及其为基础的快速制造技术在企业新产品开发中起着重要作用。它可以极大缩短新产品的开发周期，降低开发阶段的成本，避免开发风险。它开创了模具快速制造的新时代，发展前景广阔。

参考文献：

［1］陈子银.模具数控加工技术.北京：人民邮电出版社，2006.

［2］朱晓春.先进制造技术.北京：机械工业出版社，2004.

光刻技术的基本原理范文第3篇

关键词：电子材料；工艺学；实验研究；本科教学.

【中图分类号】G642

本论文受济南大学教学研究项目（JZC12002）支持。

一、前言

电子材料是材料科学与电子科学与技术、半导体材料和新能源材料相融合的交叉边缘学科，其课程体系设计的背景是基于电子和微电子器件、光电子器件以及新能源器件产业的现实功能需求和未来巨大发展潜力[1]。随着电子科学技术的飞速发展，对电子工艺学业提出了越来越高的要求，人们在实践中不断探索新的工艺方法，寻找新的工艺材料，使电子工艺学的内涵及外延迅速扩展。可以说，电子工艺学是一门充满蓬勃生机的技术学科。电子工艺技术虽然在生产实践中一直被广泛应用，但作为一门学科而被系统研究的时间却不长。系统论述电子工艺的书刊资料不多。基于目前国内外电子材料工艺技术为背景，本学院在拓展本科教学专业方面，设置《电子材料工艺学》作为一门重要的课程之一，本教学团队拟开展一系列针对该工艺学的一系列课程实验。该实验一方面要求学生通过实验，使学生深入理解传统电子材料工艺在材料性能中的作用。另一方面，结合目前半导体与微电子应用领域制造工艺，让同学们熟悉先进的电子材料工艺，掌握关键实验参数。《电子材料工艺学》匹配系列环节实验，有助于完善新版电子材料专业方向实验的教学文件，初步建设科学合理的实验体系，通过加强教学实践过程中教学与实验信息的互相反馈，为科学合理的培养目标电子材料专业方向专业人才奠定基础。

二、《电子材料工艺学》课程匹配实验设置

在该《电子材料工艺学》课程内容设置中，通过对电子信息产业各领域的介绍，让学生初步了解各类电子材料的基本概念，掌握电子陶瓷材料的界定和分类，初步掌握典型电子陶瓷的组成、制备工艺、性能，同时了解电子薄膜材料与纳米晶体的应用和相关工艺。在内容上为了突出材料性能在器件中的应用和熟悉电子材料专业方向的材料结构和工艺内容，额外增加了半导体、微电子、光电子和能源电子方面的知识内容。同时，为了更好地让同学们认识电子材料工艺过程，拟在该课程中设置系列匹配实验，让同学们更好掌握本门课程。基于《电子材料工艺学》课程内容拟增设如下配套实验，以保证教学效果。在电子陶瓷成型工艺实验方面，侧重突出陶瓷原料球磨、混料、煅烧、二次球磨、造粒、成型、烧结等重要工艺环节的工艺；重点掌握球磨时间、混料时间、成型压力、烧结温度及保温时间等关键参数影响情况；通过相关实验，让学生能够更好更全面的掌握所学知识。

1.在薄膜制备工艺实验上，考虑到气相法制备薄膜工艺需要昂贵的实验设备，而液相法成本相对较低。因此在实验中，首选以溶胶凝胶工艺为基础的液相薄膜制备工艺。溶胶凝胶（Sol-gel）法是制备材料方法中新兴起的一种湿化学方法。它的基本原理是：以金属醇盐或其它金属无机盐的溶液作为前躯体溶液，在低温下通过溶液中的水解、聚合等化学反应，首先生成均一稳定的溶胶；然后根据溶胶凝胶制备薄膜工艺的原理，可分为以下几个过程：1溶胶在基片旋涂形成湿膜；2基片烘干形成干膜；3基片快速热处理形成薄膜结晶相；4薄膜表征。设计该实验可以让同学们重点掌握上述几个工艺环节的工艺参数，熟悉陶瓷薄膜制备液相工艺。

2.在纳米粉体制备实验上，侧重突出利用湿化学工艺制备纳米粉体工艺。液相反应法作为一种制备超细粉体的方法成为各国材料科学家研究的热点。常用的液相反应法有共沉淀法、水解法、溶胶凝胶法、微乳液反应法等。实验设计上，重点以溶胶凝胶工艺作为主要内容，首先生成溶胶，进而生成具有一定空间结构的凝胶，然后经过热处理或减压干燥，在较低温度下制备出各种无机材料或复合材料的方法。可见根据溶胶凝胶法的原理，可将溶胶-凝胶法分为以下几个过程：1溶胶制备过程；2凝胶形成过程；3陈化过程；4干燥过程；5热处理过程。实验设计上从前驱体溶液的制备到后续纳米粉体煅烧与表征形成一系列标准工艺，让同学们有深刻了解并掌握相关工艺参数。

3.基于光刻工艺的应用背景而言，在开设《电子材料工艺学》课程过程中，设计半导体制造工艺中光刻实验对于同学们掌握课程知识有很大帮助，同样也利于后续就业。以介质陶瓷单层电容（SLC）的制备为例，整个实验过程包括：1MN陶瓷基片准备；2设计掩模板；3陶瓷基片匀胶及烘干；4曝光显影及后烘；5陶瓷基片蒸电极；6lift-off工艺，剥离电极；7切割与性能测试。通过上述工艺过程，可以继续采用划片机根据SLC电容的分布，沿着分割线进行线切割，形成单个的电容或电容阵列；利用探针台与测试仪器配套搭建测试系统，进行电学性能测试，进行评估。

三、结论

基于上述考虑，《电子材料工艺学》课程实验设置一方面可以培养学生掌握电子材料工艺操作的基本技能，充分理解工艺工作在材料制造过程中的重要地位，从更高的层面了解现代化电子材料工艺的全过程，了解目前我国电子材料工艺中最先进的技术和设备。另一方面掌握电子材料制备工艺；借助于相关工艺实验有助于同学们掌握相关行业背景知识，熟悉材料工艺过程，使学生成为将来掌握相应工艺技能和工艺技术管理知识、能指导电子产品现场工艺、能解决实际技术问题的专业技术骨干奠定基础。

参考文献

光刻技术的基本原理范文第4篇

微电机作为支撑我国国民经济高速发展与技术产业不断进步的重要支柱，在我国已经经历了六十多年的发展，在上个世纪五十年代，为了满足我国军工企业与自动化产业的发展要求，我国的微电机发展经历了国外引进、模仿制造、自主开发等关键环节，已经形成了包括产品开发、关键部件生产、专用制造等相互配套的完整的工业体系，是我国经济技术现代化发展历程的缩影。与传统的静电微电机不同，电磁微电机具有转换力矩大、转换效率高、工作寿命长，便于维修管理等优点，大有逐渐淘汰旧式微电机的趋势。但是电磁微电机也具有许多缺点，如制造工艺复杂、直流损耗、IC工艺兼容性差等缺点都在一定程度上阻碍了电磁微电机的发展。

2微电机简介

微电机全称为“微型电动机”，一般指转轴直径小于160mm或者输出功率小于750W的电机，常用于控制系统或传动负载系统中。微电机种类繁多，大体可分为直流电动机、交流电动机、步进电动机、旋转变压器等十三个大类别，微电机学科是一门综合了多种学科的科学，尤其是材料学科的大发展以及先进的计算机自动化技术的运用大大加速了微电机科技的发展。从结构上来说，大体可以将微电机分为三大类，即电磁式、组合式和非电磁式。电磁式与普通的电机相类似，包括定子，转子，电刷等部件，唯一的区别就是内部空间紧凑，体积较小。组合式微电机即为微电机与电子线路的组合，是一种相对较复杂的电机系统。非电磁式微电机内部结构与电磁式微电机相似，但不同功能的微电机之间内部结构相差很大。总而言之，微电机是技术密集型与劳动密集型的高新技术产业，在现代工业体系中具有非常广泛的运用。

3电磁微电机设计技术

上海交通大学在电磁微电机的设计研发领域一直走在全国的前列，在1995年，相关专家首先设计出了一种单定子-单转子的电磁微电机原理样机，这是一种由直流电供能的，由本体与电子转换器组成的微电机，开创了我国电磁微电机技术研发的先河。经过不断改进，各种设计参数不断得到优化，使得电磁为电机的总体性能不断改善。其主要的设计特点是：磁路的结构设计与转子选取的磁性材料有利于实现高力矩的输出；定子绕组为平面无槽式的多层集中结构，可微细加工。实验数据表明，永磁转子的选取与实际磁路设计最终会影响电机的输出力矩，进而影响总体的输出功率。转子一般采用永磁性的钐钴材料，将其切割成扇形片，按照N、S相互交错的规律拼装而成，也可以用专用的充磁装置一次写入相互交错的磁极，这种方式的特点就是可以使磁极的剩余磁化率达到最大值。同时在转子上部铺设一层FeNi导磁层可以减少磁阻损失，提高气隙磁通密度。气隙磁通是关乎微电机性能的重要参数，主要包括定子与转子之间犹豫计算误差或者制作仪器误差所产生的气隙空间与定子绕组所占用的空间。为了增加输出力矩和减少功耗，定子绕组通常被设计成多层结构且厚度相对较厚，通常会大于气隙的宽度，因此经过实际的计算与分析，气隙中的磁通密度与气隙宽度往往会呈反比关系，即气隙跨度越大，磁通密度越小，这就会导致转子各层之间的磁通密度不同，这就给微电机的定子与转子的实际设计带来障碍，因此必须在设计之初必须考虑气隙与定子层数之间的关系，做好相互之间的平衡。经过上几代科学家的不断努力，开发出了双定子-单转子电磁微电机模式。不同于单定子-单转子结构的微电机模式，这种微电机性能更加完善，双定子绕组数倍增，大大提升了输出的功率，且由于上下两个转子与中间的定子静磁作用相互抵消，减小了定子与转子之间的磁阻作用，减少了能量的损耗，增加了输出力矩。

4控制电路设计

当今的步进电机技术虽然已经趋向于成熟，但是在一些精度要求十分高的工业领域中，传统的步进电机仍然无法出色地完成对步进电机的性能要求，当电磁微电机用于步进驱动时，采用恒力矩细分控制方法控制步进电机的转动是一种十分有效的控制步进电机转动精度的方法。其基本原理就是利用对绕组中的电流的控制，通过一系列的电磁转换合成幅值恒定、变化规律的合成磁场矢量，主要做法是通过单片机原件实现对精确电流的控制。单片机具有控制精度高，受外界干扰小的特点，用单片机作为主要的控制元件可是实现稳定的电流的输出。一般情况下采用Intel80C196单片机、晶振电路、地址锁存器、译码器等原件组成整个系统的控制系统，利用单片机将E2ROM中存储的电流信号输送到D\A转换器中，再调节D\A转换器中的参考电压得到我们需要的电流幅值。这个系统可以利用计算机系统，将计算机键盘作为控制单片机的工作状态、D\A转换器的电压值、运转频率、正\烦转等的输入设备，并在LCD显示器上显示出当前的相电流大小、运行步数、起\停状态等相应的状态。

5定子微细加工工艺

定子是电磁微电机中不可或缺的一部分，对定子的微细加工可以大大提高输出力矩，在输出功率一定的情况下减少能源损耗，进而提升整个电机的工作效率。Φ1mm电磁微电机4层6绕组型号的定子微细加工工艺流程如下：在铁氧体衬底上溅射一层厚度为80nm的铬-铜合金，用来作为电镀基底；在电镀基层上旋涂光刻胶，利用计算机控制的激光进行光刻，雕刻出铜线圈的电镀模型；利用掩膜技术电镀上一层铜金属，并严格控制电镀的速率，一般在一分钟50纳米的速度，厚度控制在10-12米的范围内；旋涂8米的光刻胶，再利用激光技术光刻成铜线圈层间过孔引线的电镀胶膜；电镀形成6米的过孔引线；去胶并溅射刻蚀去除种子层；再在表面溅射16-18米的铝的氧化物三氧化二铝，作为整个定子的防氧化层，此外应该严格控制溅射频率、溅射室内的压强、最大溅射速率等，确保建设的三氧化二铝能够均匀的分布在定子上；再经过精细的研磨与抛光，直到露出层间互连线。以上介绍的就是一套完整的定子平面线圈的制造过程，在实际操作过程中应该严格按照以上的操作步骤进行加工整理，要想制作多层线圈可以重复以上的步骤。“嵌入式”定子绕组的制作工艺与以上的4相6组定子制作工艺有所不同，在整个工艺中加入了镍-铁合金贴心的制作工艺。采用掩膜电镀的工艺可以实现镍-铁合金的电镀，具体电镀条件是在硫酸镍、氯化镍和硫酸铁按1:1:1的比例制成的混合液中，加入一些其他的催化剂，并将PH值控制在5-6之间，温度控制在四十度，且误差不能超过两度，相对磁导率控制在8000-9000之间。

6结语

光刻技术的基本原理范文第5篇

关键词： ic卡； 封装和测试； ic卡制造业未来发展

中图分类号： th16 文献标识码： a 文章编号： 1009-8631（2013）01-0065-02

1 理论基础

1.1先进制造技术范围以及微电子技术应用对社会的影响。先进制造技术（advanced manufacturing technology），人们往往用amt来概括由于微电子技术、自动化技术、信息技术等给传统制造技术带来的种种变化与新型系统，其中微电子技术是建立在以集成电路为核心的各种半导体器件基础上的高新电子技术，特点是体积小、重量轻、可靠性高、工作速度快，微电子技术对信息时代具有巨大的影响。当然，ic卡的大范围应用也改变了世界。

1.2 ic卡简要介绍和基本工作原理。ic卡是继磁卡之后出现的又一种新型信息工具。ic卡指的是集成电路卡，一般常见的ic卡采用射频技术与ic卡的读卡器进行通讯。ic卡与磁卡是有区别的，ic卡是通过卡里的集成电路存储信息，而磁卡是通过卡内的磁力记录信息。ic卡的成本相对一般磁卡要高，但保密性更好。

ic卡工作的基本原理是：射频读写器向ic卡发一组固定频率的电磁波，卡片内有一个lc串联谐振电路，其频率与读写器发射的频率相同，在电磁波激励下，lc谐振电路产生共振，从而使电容内有了电荷；在这个电容的另一端，接有一个单向导通的电子泵，将电容内的电荷送到另一个电容内存储，当所积累的电荷达到一定额度时（2v）时，此电容可作为电源为其它电路提供工作电压，将卡内数据发射出去或接受读写器的数据。

1.3 ic卡应用的现状。ic卡的开发、研制与应用是一项系统工程，涉及到计算机、通讯、网络、软件、卡的读写设备、应用机具等多种产品领域的多种技术学科。因此，全球ic卡产业在技术、市场及应用的竞争中迅速发展起来。ic卡已是当今国际电子信息产业的热点产品之一，除了在商业、医疗、交通、能源、通讯、安全管理、身份识别等非金融领域得到广泛应用外，在金融领域的应用也日益广泛，影响十分深远。

ic卡虽然进入中国较晚，但在政府的大力支持下，发展迅速。 20世纪末，国家金卡办为统筹规划全国ic卡的应用，组织拟定了 （金卡工程非银行卡应用总体规划）。为保证ic卡的健康发展，在国务院金卡办的领导下，信息产业部、公安部、卫生部、国家工商管理局等各个部委纷纷制定了 ic卡在本行业的发展规划。

中国发展金卡的方针是“两卡并用，磁卡过渡，发展ic卡为主”。未来的发展趋势必将是ic卡逐步取代磁卡。ic卡既可以由银行独自发行，又可以与各企事业单位合作发行联名卡。这种联名卡形成银行ic卡的专用钱包账户。当前，联名卡主要有保险卡、财税卡、交通卡、校园卡等多种。由于ic卡既方便又快捷，因此在发达国家已相当流行。

2 ic卡制造业与先进制造技术的融合和发展

ic卡制造业包含芯片（设计）流片，封装与测试，成卡等一系列步骤，下面具体表述一下各步骤与先进制造技术的融合与发展。

2.1芯片（设计）流片。对于计算机产品而言，芯片可以说是其精髓所在，毕竟芯片的等级也就决定了产品的性能表现以及功耗、发热量等额外因素，作为芯片的前身，晶圆的品质和制程就成为消费者以及厂商所共同关心的。

晶圆是指硅半导体集成电路制作所用的硅晶片，由于其形状为圆形，故称为晶圆；在硅晶片上可加工制作成各种电路元件结构，而成为有特定电性功能之ic产品。晶圆的原始材料是硅，而地壳表面有用之不竭的二氧化硅。二氧化硅矿石经由电弧炉提炼，盐酸氯化，并经蒸馏后，制成了高纯度的多晶硅，其纯度高达99.999%。晶圆制造厂再把此多晶硅融解，再于融液里种入籽晶，然后将其慢慢拉出，以形成圆柱状的单晶硅晶棒，由于硅晶棒是由一

颗晶面取向确定的籽晶在熔融态的硅原料中逐渐生成，此过程称为“长晶”。硅晶棒再经过切段，滚磨，切片，倒角，抛光，激光刻，包装后，即成为积体电路工厂的基本原料——硅晶圆片，这就是“晶圆”。其中，各项工艺操作远非人工能力可以达到的，而是由融入先进制造技术的高精度和可靠性工艺的设备按照规定动作进行操作和完成。以提高良品率。

2.2封装与测试。芯片的封装与测试作为ic卡的中间环节，起着重要作用。同时，封装和测试的费用占整体成本的三分之一。模块加工设备从法国、德国和瑞士引进，设备厂家对设备的运行提供保障，生产设备的技术软件在设备进口时同时引进。加工该产品的技术要求相对较高，主要体现在设备和工艺两个方面。但生产流程较简单，如下：

在这一环节，先进制造技术所产生的巨大优势在于精细化，高速度，高质量的连续加工，同时完全解决了稳定性的问题。其别是光电传感器，步进传感器，高速机械手臂按照既定程序24小时持续运行等，给批量生产提供了便捷和稳定。

2.3成卡。成卡方面与前面的封装与测试类似，均使用精细化、全自动、高速度高质量的稳定设备进行定向加工，具有先进制造技术的特点和优势。

3 ic卡制造业未来发展的意义和展望

ic卡在电信领域的应用长期以来都占据主流地位，占整个市场的70%左右，据国际电信联盟统计，到2009年底，全球手机注册用户达到46 亿，即全球平均每3个人就有2个手机用户，同时无线固话、上网本、具备通讯功能的gps终端应用的普及，以及移动支付的蓄势待发都将推动电信领域智能卡应用的持续增长。

ic卡在金融及零售领域的市场份额约为15%，在欧洲非接触式支付卡正逐步普及；ic卡在政府及公用领域的市场份额约为12%左右，主要用于身份证、城市卡、交通卡、医疗卡、社保卡、校园卡、税务卡等方面。ic卡在安全性、互操作性及兼容性方面的优势也愈发明显，未来的需求量必将十分可观。

2009年，在全球金融危机的负面影响下，智能卡依然保持着平稳的增长势头，09年全球需求为56亿片，其中在中国加工量占80%左右。随着各行业ic卡的不断推广普及，ic卡应用领域不断扩大，特别是以“物联网”为代表的新型信息技术产业的迅猛发展，使ic卡的需求量进一步扩大，市场前景非常广阔。

在结合先进制造技术的应用ic卡制造业一定会走出一条科技含量高、经济效益好、环境污染少、人力资源优势得到充分发挥的新型工业化之路。

4 结语

技术是制造业企业取得竞争优势的必要条件之一，而在ic卡制造业市场蓬勃发展的今天，在整个产业链条中使用和拓展先进制造技术，即会对ic卡制造业起到一个推动和支持。虽然先进制造技术具有人工无法比拟的优势，但同时还有赖于能充分发挥技术威力的组织管理，有赖于技术、管理和人力资源的有机协调和融合。相信在结合先进制造技术的情况下，我国ic卡制造业未来的发展会更上一个台阶。

参考文献：

[1] 智能卡技术（第三版）-ic卡与rfid标签.清华大学出版社.

[2] 高级电子封装 （原书第2版）.机械工业出版社.

[3] mems/moems封装技术 –概念、设计、材料及工艺.化学工业出版社.

[4] 芯片制造-半导体工艺制程使用教程（第五版）.电子工业出版社.

[5] 先进制造工艺.百度百科.