微反应器加工工艺介绍

　　微反应器加工工艺介绍：

　　微反应器常用的加工技术大致可以分为三大类: -种是硅体微加工技术，由IC(集成电路)平面制造I艺延伸而来;二I是超精密加工技术; -个复杂的微反应器通常需要多种材料和工艺结合使用。

　　1硅体微加工。

　　硅体微加工，是指采用刻蚀技术，对大块硅进行准三维结构的微加工，主要有湿法刻蚀技术和干法腐蚀技术。

　　1.1湿法腐蚀。

　　湿法腐蚀是利用腐蚀液对材料进行氧化。然后通过化学反应使氧化物溶解，从而达到腐蚀的目的。湿法刻蚀可分为各向同性刻蚀和各向异性刻蚀。前一种方法是从一个掩模窗[开始，向所有方向同时进行，直到将掩模窗口的下面切成半圆形。它的腐蚀液是一种以氬氟酸、 硝酸为水或醋酸稀释的液体混合物，腐蚀机理可用*反应式表示:18HF + 4HN03+ 3Si- -3H2SiF6+ 4NO+ 8H2SiF6+ 4NO+ 8H20后者是利用硅的各向异性，使其沿不同晶面具有不同的腐蚀速率。当晶体表面被各向异性腐蚀(100)的硅基片时，表面将停止。此外,各种各向异性刻蚀方法都很多，常用的是氢氧化钾、水和异丙醇组成的混合液体，各向同性刻蚀的优点是速度快，但由于缺少对工件形状的控制，在微工中往往难以达到工艺要求;各向异性刻蚀的优点是控制硅晶片的几何形貌，但由于缺少对工件形状的控制，所以在腐蚀过程中温度升高，因此影响了许多光刻胶的使用。

　　1.2干燥腐蚀。

　　干蚀是利用气体进行腐蚀，具有溅射腐蚀、等离子刻蚀、RIE等多种实用技术。干法刻蚀与湿法刻蚀相比。不需要有毒化学试剂，无需清洗。对环境影响小，自动化程度高，便于实现自动化操作。临界尺寸和腐蚀速率容易控制、精度高、深宽比大。其缺点是工艺规模难以扩大。设备成本高。干式刻蚀技术也可取代LIGA方法，实现高精度、大宽宽比的微结构加工，从而降低成本。二是超精密加工。微型反应器超精密加工主要有微放电和高能束两大类，其中微反应器又分为激光、电子束和离子束两大类。

　　2.1放电处理。

　　微放电加工是一种利用脉冲放电对工件进行蚀除加工，具有良好的成形能力，主要用于穿孔切害，但工件加工局限于金属等导电材料，且加工精度难以保证。为了实现这一一目的，人们又发展了一-种被称为金属丝的微放电加工方法。其工具电极是金属丝。可沿导轨运动，从而不受外力作用，对工件进行高精度加工。用此方法可灵活加工各种形状的工件。先用WEDG方法加工非常的金属型芯，并涂上隔离材料。然后在绝缘材料上镀一层金属，然后用!WEDG法对其进行电镀加工。后将型芯拔出，留下高精度的喷嘴。

　　2.2高能虽束加工。

　　高能量光東通过聚焦可以使光束的直径变小至纳米级，并且在聚焦过程中具有高强度，可以应用于超微加工。高能显束的加工可以分为激光束加工、电子束加工和离子束加工。激光加工是利用聚焦激光束照射工件，使材料在被材料吸收后转化为热能。使材料熔化气化,从而达到对材料进行脱除的目的。相对于电子束加工和离子束加工，它不需要抽真空，因此成本更低。电子束加工是在真空条件下使聚焦后的电子束以*的速度撞击工件。被撞击部位可以在极短的时间内加热至数千摄氏度，从而使材料熔化气化以达到去除的目的。离子束加工就是。利用电场对聚焦后的离子束进行加速，使其获得较大的动能，并在工件上撞击去除材料。其加工精度可达纳米级，是目前高能束加工的方法。离子束和电子束均在真空环境下进行，有利于易氧化材料的加工。高能量束加工不需要刀具，是非接触式的，因此没有变形，几乎可以加工任何材料，因此应用范围很广，可以用来做钻孔、切割、刻划等，用激光加工成的微孔薄膜，用于萃取。另外，利用激光加工技术可实现微结构的快速原型制造。具有实现微结构大规模、低成本制造的前景。

　　3.3LIGA过程。

　　LIGA分为光刻、电镀和压模三个步骤，是德国喀尔斯鲁厄核研究中心早发明的。即在导电衬底上涂上一层防蚀剂。同步辐射加速器产生的x射线束通过确定的图形的掩模，将PMMA曝光， 然后用湿法腐蚀显影，在聚台物上刻下立体模型，然后以导电的金属基片作为阴极，浸入电镀液进行电镀，电解后的金属离子沉积在金属基片上。逐渐填满立体模型的空间，除去聚合物材料，所得金属结构的立体模型可作为所期望的微型结构(此时模型与聚合物模型互为阴、阳模)。通过电镀获得的金属结构的立体模型，在要盖有孔的栅板上的栅板上注入低粘滞度的聚台物。如塑料制品，待固化后，将塑料结构(连同栅板)从模型中拔出，形成了塑料的微型立体结构。

　　LIGA适用于大批星生产，没有限制深度，适用于多种材料的加工。缺点是需要早贵的同步辐射加速器。结果表明。LIGA作为催化剂，用LIGA制备微反应器已被广泛地应用于催化反应。可提高反应的选择性。
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