本發(fā)明涉及一種微機(jī)電器件的拆卸方法，特指一種利用激光沖擊產(chǎn)生的等離子體的膨脹及沖擊波的力學(xué)效應(yīng)來(lái)實(shí)現(xiàn)已配合微機(jī)電器件間的分離，適用于微機(jī)電器件的拆卸和分離。

背景技術(shù)：

微機(jī)電系統(tǒng)具有微型化、多樣化、微電子化的特點(diǎn)，具有傳統(tǒng)機(jī)電系統(tǒng)無(wú)法比擬的優(yōu)點(diǎn)，按外形尺寸大小劃分，微機(jī)電系統(tǒng)可分為：1-10mm的微小機(jī)械、1μm-1mm的微機(jī)械以及1nm-1μm的納米機(jī)械；在當(dāng)前微機(jī)電系統(tǒng)所能達(dá)到的尺度下，宏觀物理世界的基本規(guī)律仍然在起作用，但隨著器件或結(jié)構(gòu)的不斷縮小，集成度越來(lái)越高，宏觀方面可以忽略的干擾因素如加工缺陷、摩擦的作用將越來(lái)越明顯；微機(jī)電系統(tǒng)的拆卸有其特殊之處，隨著三維尺寸的減小，操作對(duì)象變得更輕、更富有彈性、更容易損壞，結(jié)構(gòu)剛度也相應(yīng)降低；同時(shí)芯片類器件具有尺寸微小、重量輕、易劃傷的特點(diǎn)，因此在傳統(tǒng)的操作過(guò)程中要保證對(duì)作業(yè)工具的作用力的控制來(lái)控制作業(yè)工具與器件的接觸力。

激光誘導(dǎo)的沖擊波是利用激光誘導(dǎo)的高幅沖擊波產(chǎn)生的高功率密(GW/cm²級(jí))、短脈沖(幾十ns)的強(qiáng)激光照射到靶材表面與表面的涂層材料相互作用使靶材表面部分涂層氣化、電離形成等離子體，等離子體在約束層和靶材之間的狹小區(qū)域內(nèi)爆炸產(chǎn)生沖擊波，激光沖擊波具有超快、高壓和高能等鮮明的特點(diǎn)；目前，激光沖擊強(qiáng)化技術(shù)、激光沖擊成形等技術(shù)都是利用激光誘導(dǎo)的沖擊波進(jìn)行的各種工程技術(shù)應(yīng)用；利用激光沖擊輔助拆卸可實(shí)現(xiàn)非接觸力的拆卸過(guò)程，而且可以通過(guò)調(diào)節(jié)脈沖激光的工藝參數(shù)，如脈沖能量、光斑大小、脈沖次數(shù)等來(lái)調(diào)節(jié)沖擊力的大小。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明針對(duì)微機(jī)電器件拆卸過(guò)程中存在的傳統(tǒng)操作過(guò)程容易對(duì)器件造成劃傷損壞以及微納尺度下難拆卸的問(wèn)題，提出了一種激光沖擊波輔助微機(jī)電器件拆卸的方法。

為了實(shí)現(xiàn)以上目的，本發(fā)明采取的激光沖擊輔助微機(jī)電器件的拆卸方法，包括以下步驟：

(1)首先用酒精或丙酮清洗微機(jī)電器件表面；

(2)把吸收層預(yù)涂到微機(jī)電器件表面，所述吸收層厚度為0.1-0.15 mm；

(3)利用吸收層的粘性把微機(jī)電系統(tǒng)粘附到金屬玻璃表面，吸收層的粘接強(qiáng)度大于激光沖擊微機(jī)電器件背面產(chǎn)生的壓力，使未被激光沖擊的微機(jī)電器件不會(huì)從玻璃表面脫落；金屬玻璃作為承載微機(jī)電器件的載體及激光沖擊的約束層，應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度不至被激光沖擊波產(chǎn)生的瞬時(shí)高壓沖破；

(4)將載有微機(jī)電系統(tǒng)的金屬玻璃定位于回收箱頂端，并且采用固定夾具將微機(jī)電器件與金屬玻璃固定，使得激光沖擊過(guò)程中微機(jī)電器件部分與金屬玻璃不分離；

(5)將激光束對(duì)準(zhǔn)需要拆卸的微機(jī)電器件的背面，發(fā)射高能短脈沖激光沖擊涂有吸收層的的微機(jī)電器件背面，在沖擊過(guò)程中可采用單束或者多束激光同時(shí)沖擊要拆除的微機(jī)電器件背面，使得沖擊區(qū)域小于要拆除的微機(jī)電器件背面的面積；

(6)利用激光沖擊波產(chǎn)生的高壓將需拆裝的微機(jī)電器件噴射到回收箱中，把沖擊卸下的微機(jī)電器件置于丙酮中浸泡，然后用超聲清洗除去微機(jī)電器件表面的吸收層。

所述的一種激光沖擊輔助微機(jī)電器件拆卸的方法，其特征在于：所述金屬玻璃為(Gd-Tb)-Co-Al多元合金合成的塊體非晶；金屬玻璃的厚度應(yīng)使得玻璃能承受不小于500MPa的壓力。

所述的一種激光沖擊輔助微機(jī)電器件拆卸的方法，其特征在于：吸收層的制備方法如下：將作為粘結(jié)劑的聚乙烯醇、直徑為4~6微米的碳粉、醋酸乙酯、聚乙烯醇照質(zhì)量比6:2:1:1的比例置于容器中，將涂料攪拌調(diào)勻，然后采用質(zhì)量百分濃度為30%的氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)涂層涂料的PH值為7，即可得到吸收層；由于粘結(jié)劑含量大具有高粘性，可以牢固的使微機(jī)電系統(tǒng)附著在金屬玻璃表面；吸收層在激光照射過(guò)程中全部汽化，不會(huì)殘留在微機(jī)電器件表面，微機(jī)電器件表面清潔無(wú)污染；涂料的酸堿性呈中性，不會(huì)由于其偏酸(堿)性對(duì)微部件表面產(chǎn)生腐蝕損傷；自干稀料采用醋酸乙酯，不含苯基化合物，無(wú)毒無(wú)副作用。

所述的一種激光沖擊輔助微機(jī)電器件拆卸的方法，其特征在于：進(jìn)行拆卸的微機(jī)電器件形狀有如下要求：沿激光束輻射方向微機(jī)電器件的尺寸不可呈減小趨勢(shì)，能夠確保微機(jī)電器件可以沿激光束方向順利拆除。

所述的一種激光沖擊輔助微機(jī)電器件拆卸的方法，其特征在于：所述的激光脈寬為10-20ns，激光沖擊時(shí)間為60-120ns；能量為1-12焦耳。

本發(fā)明原理的創(chuàng)新在于利用激光沖擊波即作為拆卸微機(jī)電器件的力源，使得微機(jī)電器件從激光輻射方向彈射到事先準(zhǔn)備好的回收箱中；由于是涂在微機(jī)電器件背面的吸收層吸收激光能量，確保了微機(jī)電器件的無(wú)損性。

本發(fā)明一種激光沖擊輔助拆卸微機(jī)電器件工藝方法的創(chuàng)新，利用激光沖擊波的力學(xué)效應(yīng)，通過(guò)沖擊波產(chǎn)生的非接觸力實(shí)現(xiàn)對(duì)微機(jī)電系統(tǒng)內(nèi)部的微機(jī)電器件的拆卸，避免了常規(guī)操作對(duì)部件的接觸劃傷及損壞以及微納尺度下難拆卸問(wèn)題，充分利用激光沖擊波的沖擊壓力在激光輻射方向彈射出微機(jī)電器件，是一種全新的微機(jī)電器件拆卸方法。

本發(fā)明采用激光沖擊波作為微機(jī)電器件拆卸的力源，具有以下優(yōu)勢(shì)：

1.本發(fā)明基于高能短脈沖激光的沖擊波效應(yīng)，通過(guò)沖擊波產(chǎn)生及等離子體在型腔內(nèi)的膨脹產(chǎn)生的非接觸力實(shí)現(xiàn)對(duì)微機(jī)電系統(tǒng)內(nèi)部微機(jī)電器件的非接觸拆卸，避免了常規(guī)拆卸操作對(duì)部件的接觸劃傷、損壞以及微納尺度下的拆卸問(wèn)題，是一種全新的微機(jī)電器件拆卸方法。

2.由于本發(fā)明所用激光脈寬為10-20ns，因此拆卸過(guò)程具有超快的特點(diǎn)，可實(shí)現(xiàn)微部件瞬間分離，沖擊力作用時(shí)間極短，僅為60-120ns。

3.由于本發(fā)明激光只是照射到吸收層而不直接照射到微器件表面，在極短時(shí)間內(nèi)激光能量都被吸收層吸收，形成等離子體、膨脹產(chǎn)生沖擊波，不會(huì)對(duì)微機(jī)電器件造成燒蝕等傷害。

4.本發(fā)明所用吸收層可以牢固的使微機(jī)電系統(tǒng)附著在金屬玻璃表面；吸收層在激光照射過(guò)程中全部汽化，不會(huì)殘留在微機(jī)電器件表面，微機(jī)電器件表面清潔無(wú)污染。

5.本發(fā)明還可根據(jù)需要，通過(guò)計(jì)算機(jī)控制來(lái)調(diào)節(jié)激光脈沖能量、激光束數(shù)量以及光斑大小來(lái)調(diào)節(jié)沖擊力的大小，便于調(diào)節(jié)和控制。

綜上所述，本發(fā)明把激光沖擊的力學(xué)效應(yīng)應(yīng)用于微機(jī)電器件拆卸，可避免拆卸過(guò)程對(duì)微部件的損壞，同時(shí)可實(shí)現(xiàn)微器件的瞬間分離，拆卸過(guò)程的作用力大小通過(guò)計(jì)算機(jī)便于調(diào)節(jié)，在微機(jī)電系統(tǒng)組裝領(lǐng)域有廣闊的應(yīng)用前景。

附圖說(shuō)明

圖1是微機(jī)電系統(tǒng)示意圖及系統(tǒng)中的微機(jī)電器件(如微齒輪與軸、微軸承與軸)之間過(guò)盈配合示意圖；

圖2是微機(jī)電系統(tǒng)的微機(jī)電器件表面覆蓋高粘性涂層示意圖；

圖3是微機(jī)電系統(tǒng)粘附到金屬玻璃表面示意圖；

圖4是激光沖擊輔助微機(jī)電器件拆卸示意圖；

圖5是微機(jī)電器件II與微機(jī)電器件I分離示意圖；

圖6是微機(jī)電器件II與金屬玻璃分離示意圖；

1、微機(jī)電系統(tǒng)；2、微機(jī)電器件I；3、微機(jī)電器件II；4、微機(jī)電系統(tǒng)載體晶片；5、吸收層；6、金屬玻璃；7、固定夾具；8、脈沖激光；9、等離子體；

圖7是激光輔助微機(jī)電器件拆卸裝置的示意圖

10、計(jì)算機(jī)控制裝置；11、納秒激光發(fā)生器；12、 45^o全反鏡；13、調(diào)節(jié)光斑光學(xué)鏡片；14、掩膜裝置；15、基片；16、壓塊；17、回收箱；18、三軸工作臺(tái)；19、監(jiān)測(cè)裝置。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明提出的具體裝置的細(xì)節(jié)和工作情況。

微機(jī)電器件I2附著于微機(jī)電系統(tǒng)載體晶片4，微機(jī)電器件II3與微機(jī)電器件I2過(guò)盈連接，組成微機(jī)電系統(tǒng)1。

用酒精或丙酮洗微機(jī)電器件I2和機(jī)電器件II3表面，把吸收層5預(yù)涂到微機(jī)電器件I2和微機(jī)電器件II3背面，吸收層5厚度為0.1-0.15 mm，并且有足夠的粘性，使微機(jī)電系統(tǒng)1不會(huì)從金屬玻璃6表面脫落；利用吸收層5的粘性把微機(jī)電系統(tǒng)1粘附到高強(qiáng)度金屬玻璃6表面，金屬玻璃6作為承載微機(jī)電系統(tǒng)1的載體及激光沖擊的約束層；將載有微機(jī)電系統(tǒng)1的金屬玻璃6定位于回收箱17頂端并用壓塊16壓緊；利用固定夾具7將微機(jī)電器件I2夾緊；將激光束8先對(duì)準(zhǔn)微機(jī)電器件II3的背面，發(fā)射高能短脈沖激光8先沖擊涂有吸收層5的微機(jī)電器件II3的背面，在沖擊過(guò)程中可采用單束或者多束激光同時(shí)沖擊微機(jī)電器件II3背面，使得沖擊區(qū)域小于微機(jī)電器件II3背面的面積；激光輻射吸收層產(chǎn)生的高壓等離子體9膨脹，在極短時(shí)間內(nèi)對(duì)微機(jī)電器件II3發(fā)生高壓沖擊力，使得微機(jī)電器件II3沿著脈沖激光8輻射方向彈出到回收箱17中；去除固定夾具7，再將激光束8對(duì)準(zhǔn)并沖擊涂有吸收層5的微機(jī)電器件I2的背面，微機(jī)電器件I2會(huì)沿著脈沖激光束8輻射方向彈出到回收箱17中。

把沖擊卸下的微機(jī)電器件I2和機(jī)電器件II3置于丙酮中浸泡，然后用超聲波清洗除掉微機(jī)電器件I2和機(jī)電器件II3表面的吸收層。

用本發(fā)明進(jìn)行激光沖擊輔助微機(jī)電器件拆卸裝置包括依次相連的計(jì)算機(jī)控制裝置10、納秒激光發(fā)生器11、45^o全反鏡12、光斑調(diào)節(jié)光學(xué)鏡片13、掩膜裝置14、基片15、金屬玻璃6、壓塊16、微機(jī)電系統(tǒng)1、回收箱17、三軸工作臺(tái)18、監(jiān)測(cè)裝置19。

納秒激光發(fā)生器11發(fā)出能量在1-12焦耳、持續(xù)時(shí)間為10-20納秒的激光脈沖，激光束)的模式可以是基模、多模等多種模式，其由計(jì)算機(jī)控制裝置10調(diào)節(jié)和控制；由納秒激光發(fā)生器11產(chǎn)生的激光束8通過(guò)45^o全反鏡12改變激光束8的方向，通過(guò)光斑調(diào)節(jié)光學(xué)鏡片13精確控制光斑空間能量分布，經(jīng)過(guò)掩膜裝置14控制輸出激光的光斑形狀，透明的基片15用來(lái)托住光斑調(diào)節(jié)光學(xué)鏡片13和掩膜裝置14；激光束8繼續(xù)穿透金屬玻璃6，吸收層吸收激光束8的能量汽化、電離形成沖擊波，將微機(jī)電器件彈射到回收箱17中；監(jiān)測(cè)裝置19用來(lái)監(jiān)測(cè)激光束8照射吸收層的位置以及沖擊效果，監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)返回計(jì)算機(jī)控制裝置10，作為用來(lái)控制三軸工作臺(tái)18和調(diào)節(jié)納秒激光發(fā)生器11的工藝參數(shù)的依據(jù)；計(jì)算機(jī)控制裝置10控制三軸工作臺(tái)18控制回收箱17移動(dòng)，金屬玻璃6定位于回收箱17的頂端并通過(guò)壓塊16壓緊固定。