現(xiàn)代加工技術(shù)第7章 電子束離子束加工ppt課件

1、7. 電子束離子束加工7.1.電子束加工1電子束加工原理和特點(diǎn)在真空條件下，利用聚焦后能量密度極高的電子束，以極高的速度沖擊到工件外表極小的面積上，在極短時間內(nèi)，其能量大部分轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?，使被沖擊部分的工件資料到達(dá)幾千攝氏度以上的高溫，從而引起資料的部分熔化或氣化；加工原理I控制電子束能量密度的大小和能量注入時間，就可以到達(dá)不同的加工目的；7.1.電子束加工1電子束加工原理和特點(diǎn)i電子束可以極其細(xì)微的聚焦，可以加工微孔、窄縫和半導(dǎo)體集成電路等；加工特點(diǎn)IIii去除資料主要靠瞬時蒸發(fā)，非接觸式加工，不易產(chǎn)生宏觀應(yīng)力和變形，加工資料范圍廣；iii經(jīng)過磁場或電場對電子束的強(qiáng)度、位置和聚焦等進(jìn)展控制，便

2、于實(shí)現(xiàn)自動化；iv真空加工污染小，工件外表不易氧化；v加工較貴，消費(fèi)運(yùn)用有局限性；7.1.電子束加工2電子束加工的設(shè)備i獲得電子束的安裝；電子槍Iii發(fā)射陰極普通由純鎢或鉭做成絲狀陰極；iii控制柵極較陰極為負(fù)的偏壓，既能控制電子束的強(qiáng)弱，又初步聚焦；iv加速陽極通常接地，陰極加以很高的負(fù)電壓以驅(qū)使電子加速；包括電子發(fā)射陰極、控制柵極和加速陽極等；7.1.電子束加工2電子束加工的設(shè)備i維持一定的真空度，保證電子高速運(yùn)動；真空系統(tǒng)IIii由機(jī)械旋轉(zhuǎn)泵和油分散泵或渦輪分子泵兩級組成；先用機(jī)械旋轉(zhuǎn)泵把真空室抽至初步真空度1.40.14Pa，再由油分散泵或渦輪分子泵抽至高真空度0.0140.00014

3、Pa；7.1.電子束加工2電子束加工的設(shè)備i束流聚焦控制：控制系統(tǒng)和電源III提高電子束能量密度；ii束流強(qiáng)度控制：聚焦方式：高壓靜電場或“電磁透鏡；提高電子束運(yùn)動速度；間隙性加速電壓，使電子束脈沖性運(yùn)動；7.1.電子束加工2電子束加工的設(shè)備iii束流位置控制：控制系統(tǒng)和電源IIIiv任務(wù)臺位移控制：改動電子束的方向；v電源：電磁偏轉(zhuǎn)來控制，使偏轉(zhuǎn)電壓按一定規(guī)律變化；要求電源電壓穩(wěn)定；配合電子束偏轉(zhuǎn)，擴(kuò)展加工范圍和外形；7.1.電子束加工3電子束加工的運(yùn)用高速打孔I孔徑小，可達(dá)0.003；可在工件運(yùn)動中打孔；能加工深孔；加工玻璃、陶瓷、寶石等脆性資料時，需用電阻爐或電子束預(yù)熱，防止應(yīng)加工溫差大

4、資料破碎；7.1.電子束加工3電子束加工的運(yùn)用加工型孔或特殊外表II切割復(fù)雜型面，切口寬度63 m ，邊緣粗糙度可控制在0.5m ；不僅可以加工直孔也可以加工彎孔和立體曲面；7.1.電子束加工3電子束加工的運(yùn)用刻蝕III在微電子器件消費(fèi)中，為了制造多層固體組件，利用電子束對陶瓷或半導(dǎo)體資料可出許多微細(xì)溝槽和孔 ；制版；7.1.電子束加工3電子束加工的運(yùn)用可以焊接難熔金屬和化學(xué)活性高的金屬；可以焊接不同資料；焊接IV當(dāng)高能量密度的電子束轟擊焊件外表時，使焊件接頭處的金屬熔融，在電子束不斷轟擊下，構(gòu)成一個被熔融金屬環(huán)繞的毛細(xì)管狀的蒸氣管，假設(shè)焊件按一定速度沿接縫與電子束作相對運(yùn)動，那么接縫上的蒸氣

5、管由于電子束的分開而重新凝固，構(gòu)成焊縫 ；焊接速度快，焊縫窄、強(qiáng)度好，熱影響區(qū)小，變形?。?.1.電子束加工3電子束加工的運(yùn)用熱處置V電子束熱處置與激光熱處置類似，是利用電子束作為熱源，經(jīng)過控制電子束的功率和功率密度大小使金屬外表加熱，到達(dá)熱處置的目的；電子束熔化金屬外表后，參與添加元素可使外表改性；7.1.電子束加工3電子束加工的運(yùn)用光刻VI利用低能量密度的電子束照射高分子資料，由于入射電子和高分子相碰撞，使分子的鏈被切斷或重新聚合而引起相對分子量的變化，按規(guī)定圖形進(jìn)展照射就會構(gòu)成潛像，再將其浸入適當(dāng)?shù)娜軇┲校敲从捎谙鄬Ψ肿恿坎煌芙馑俣炔灰粯?，就會使?jié)撓耧@影；7.2.離子束加工1離子束

6、加工原理、分類和特點(diǎn)在真空條件下，將離子束經(jīng)過加速聚焦后打到工件外表，依托微觀的機(jī)械撞擊能量來加工i加工原理離子束加工的原理和物理根底I撞擊效應(yīng)和濺射效應(yīng)：具有一定動能的離子斜射到工件外表時，可將外表的原子撞擊出來；ii物理根底注入效應(yīng)：能量足夠大的離子垂直撞擊工件外表時，離子會鉆進(jìn)工件外表；7.2.離子束加工1離子束加工原理、分類和特點(diǎn)氬離子轟擊工件將其外表的原子逐個剝離；i離子蝕刻離子束加工分類II氬離子轟擊靶材，將靶材原子擊出堆積在靶材附近的工件上，使工件外表構(gòu)成鍍膜；ii離子濺射堆積7.2.離子束加工1離子束加工原理、分類和特點(diǎn)氬離子同時轟擊工件和靶材外表，其目的在于加強(qiáng)膜材和工件基材

7、之間的結(jié)合力；iii離子鍍離子濺射輔助堆積離子束加工分類II根據(jù)不同的目的選用不同的注入離子；iv離子注入7.2.離子束加工1離子束加工原理、分類和特點(diǎn)i加工精度高；離子束加工特點(diǎn)IIIii污染少，工件不易氧化；iii加工應(yīng)力和熱變形小，適宜各種資料和低剛度零件；iv設(shè)備費(fèi)用貴、加工效率低；7.2.離子束加工2離子束加工安裝離子源I與電子束加工安裝類似，包括離子源、真空系統(tǒng)、控制系統(tǒng)和電源把要電離的氣態(tài)原子注入電離室，經(jīng)高頻放電、電弧放電、等離子體放電或電子轟擊，是氣態(tài)原子電離成等離子體，用一個相對于等離子體為負(fù)電位的電極，就可以從等離子體中引出離子束；7.2.離子束加工2離子束加工安裝i考夫

8、曼型離子源；離子源I7.2.離子束加工2離子束加工安裝離子源Iii雙等離子體型離子源；7.2.離子束加工3離子束加工的運(yùn)用蝕刻加工Ii蝕刻加工原理：濺射效應(yīng)；ii蝕刻加工時，對離子入射能量、束流大小、離子入射到工件上的角度以及任務(wù)室氣壓等分別控制；iii氬氣離子蝕刻效率取決于離子能量和入射角度；入射能量增大蝕刻效率添加；入射角度添加蝕刻效率添加，但角度過大使有效束流減小，4060效率最高；7.2.離子束加工3離子束加工的運(yùn)用鍍膜加工IIi鍍膜加工有濺射堆積和離子鍍兩種；ii離子鍍膜附著力強(qiáng)、膜層不易零落；同時接受離子轟擊和靶材濺射來的原子；鍍膜前離子沖擊基體外表，清洗掉外表的油污和氧化物，提高了外表的附著力；鍍膜開場時，構(gòu)成膜材原子與基材原子的共混膜層；隨后逐漸過渡到膜材原子構(gòu)成的膜層；7.2.離子束加工3離子束加工的運(yùn)用鍍膜加工IIiii繞射性好，基材一切暴露外表均能被覆鍍；iv可鍍資料廣泛；v用于鍍制耐熱膜、