微悬臂梁的制备方法、装置、电子设备及存储介质与流程

1.本发明涉及微悬臂梁加工技术领域，尤其涉及一种微悬臂梁的制备方法、装置、电子设备及存储介质。


背景技术：

2.微机电系统(microelectromechanical systems，mems)是指由微型传感器、微型机械结构和高性能电子集成器件等于一体的微型器件或系统。微悬臂梁作为mems器件中常用的微结构，是机电耦合的关键元件，广泛应用于微调制器、微制动器、微能量采集器、微机械开关等各类微小型器件及设备，并在物理量探测、化学量探测、生物分子检测及环境监测等诸多领域都具有广泛的应用。
3.微悬臂梁一般是指长度、宽度尺寸在微米级，厚度在亚微米级，一端固定而另一端悬空的梁体。目前，常用的微悬臂梁制备方法有：硅微细加工技术、liga(lithographie、galvanoformung、abformung)技术、微细电火花加工技术、微细电化学加工技术、微细高能束流(high energy density beam)加工技术等。然而，现有各类微悬臂梁制备方法均存在一定的局限性。其中，硅微细加工技术生产成本高、工艺复杂、制备过程中使用的腐蚀剂等对环境有污染、腐蚀精度不易控制；liga技术需采用昂贵的同步x射线光源、掩模板制作复杂、与集成电路制作工艺兼容性较差；微细电火花加工技术微细工具电极制备困难、放电间隙小易形成短路、加工稳定性较差；微细高能束流加工因加工过程中导热性差、热应力高，易引起陶瓷、玻璃这一类材料破碎；电子束加工整机复杂度高、成本高、x射线辐射对人体有伤害；离子束加工成本高，而水射流加工及磨料流加工能力受水流束或磨料流束压力的影响。
4.可见，传统微悬臂梁的制备方法多采用基于硅的微细加工技术，普遍存在生产成本高、工艺复杂、制备过程中使用的腐蚀剂等对环境有污染、腐蚀精度不易控制等问题。


技术实现要素：

5.本发明提供一种微悬臂梁的制备方法、装置、电子设备及存储介质，用以解决现有技术中采用基于硅的微细加工技术进行微悬臂梁制备，所造成的生产成本高、工艺复杂、污染环境、腐蚀精度不易控制等的缺陷，实现高精度3d打印技术在微悬臂梁制备中的应用，使得制备成本低、工艺简单、对环境友好，且精度高。
6.本发明提供一种微悬臂梁的制备方法，包括：
7.基于待加工微悬臂梁的结构参数，确定制备所述待加工微悬臂梁的原材料的信息和牺牲材料的信息；
8.基于所述结构参数和所述原材料的信息，确定利用所述牺牲材料制备的牺牲区的成型形状；
9.基于所述成型形状、所述原材料的信息和所述结构参数，确定制备所述待加工微悬臂梁的实际加工路径；
10.基于所述实际加工路径，控制打印部件在利用所述牺牲材料在基板上打印出所述牺牲区后，利用所述原材料打印出所述待加工微悬臂梁本体；
11.触发对所述待加工微悬臂梁本体进行烧结，以及清除所述牺牲区的操作执行后，得到所述待加工微悬臂梁的成品。
12.根据本发明所述的微悬臂梁的制备方法，所述结构参数包括：所述待加工微悬臂梁的长度、厚度以及宽度；
13.所述原材料的信息包括：原材料的种类、用量、烧结方式，以及在所述烧结方式下的收缩率；
14.所述牺牲材料的信息包括：牺牲材料的种类、用量以及清除手段。
15.根据本发明所述的微悬臂梁的制备方法，所述基于所述结构参数和所述原材料的信息，确定利用所述牺牲材料制备的牺牲区的成型形状，包括：
16.基于所述原材料在所述烧结方式下的收缩率，结合所述待加工微悬臂梁的长度、厚度以及宽度，确定对所述待加工微悬臂梁本体进行烧结的烧结收缩量；
17.基于所述烧结收缩量，确定所述成型形状。
18.根据本发明所述的微悬臂梁的制备方法，所述成型形状为与所述基板和所述待加工微悬臂梁的支脚围成的形状适配，且靠近所述待加工微悬臂梁的表面为弧面的形状；组成所述弧面的圆弧的弧长与所述圆弧的两点间的直线的长度间的差值，适配于所述烧结收缩量。
19.根据本发明所述的微悬臂梁的制备方法，所述基于所述成型形状、所述原材料的信息和所述结构参数，确定制备所述待加工微悬臂梁的实际加工路径，包括：
20.基于所述成型形状、所述原材料在所述烧结方式下的收缩率和所述待加工微悬臂梁的长度、厚度以及宽度，仿真获得模拟打印路径；
21.基于所述模拟打印路径和打印部件距所述基板加工点位的高度数据，拟合获得制备所述待加工微悬臂梁的实际加工路径。
22.本发明还提供另一种微悬臂梁的制备方法，包括：
23.基于待加工微悬臂梁的结构参数，确定制备所述待加工微悬臂梁的原材料的信息和牺牲材料的信息；
24.基于所述结构参数和所述原材料的信息，确定制备所述待加工微悬臂梁的实际加工路径；
25.基于所述实际加工路径，控制打印部件利用所述原材料，在完全嵌入所述牺牲材料中的基板上打印所述待加工微悬臂梁本体；
26.触发对所述待加工微悬臂梁本体进行烧结，以及清除所述牺牲区的操作执行后，得到所述待加工微悬臂梁的成品。
27.根据本发明所述的微悬臂梁的制备方法，所述基于所述结构参数和所述原材料的信息，确定制备所述待加工微悬臂梁的实际加工路径，包括：
28.基于所述原材料在所述待加工微悬臂梁本体进行烧结的烧结方式下的收缩率和所述待加工微悬臂梁的长度、厚度以及宽度，仿真获得模拟打印路径；
29.基于所述模拟打印路径和打印部件距所述基板加工点位的高度数据，拟合获得制备所述待加工微悬臂梁的实际加工路径。
30.本发明还提供再一种微悬臂梁的制备方法，包括：
31.基于待加工微悬臂梁的结构参数以及预期达到的性能指标参数，确定制备所述待加工微悬臂梁的原材料的信息；
32.基于所述结构参数、预期达到的所述性能指标参数和所述原材料的信息，确定制备所述待加工微悬臂梁的实际加工路径；
33.基于所述实际加工路径，控制打印部件利用所述原材料在基板上打印所述待加工微悬臂梁本体；
34.触发对所述待加工微悬臂梁本体进行实时烧结的操作执行，直至打印的所述待加工微悬臂梁本体烧结完成，得到所述待加工微悬臂梁的成品。
35.根据本发明所述的微悬臂梁的制备方法，所述基于所述结构参数和所述原材料的信息，确定制备所述待加工微悬臂梁的实际加工路径，包括：
36.基于所述原材料在所述待加工微悬臂梁本体进行实时烧结的烧结方式下的收缩率和所述待加工微悬臂梁的长度、厚度以及宽度，仿真获得模拟打印路径；
37.基于所述模拟打印路径和打印部件距所述基板加工点位的高度数据，拟合获得制备所述待加工微悬臂梁的实际加工路径。
38.根据本发明所述的微悬臂梁的制备方法，所述基于所述模拟打印路径和打印部件距所述基板加工点位的高度数据，拟合获得制备所述待加工微悬臂梁的实际加工路径前，还包括：
39.控制所述打印部件与所述基板加工点位对准；
40.基于视觉抓取，调整所述打印部件与所述基板加工点位间的距离，并将所述距离作为所述高度数据。
41.本发明还提供一种微悬臂梁的制备系统，包括：第一分析模块、牺牲区确定模块、第一获取模块、第一执行模块以及第一处理模块；或者包括：第二分析模块、第二获取模块、第二执行模块以及第二处理模块；或者包括：第三分析模块、第三获取模块、第三执行模块以及第三处理模块；其中，
42.所述第一分析模块用于基于待加工微悬臂梁的结构参数，确定制备所述待加工微悬臂梁的原材料的信息和牺牲材料的信息；
43.所述牺牲区确定模块用于基于所述结构参数和所述原材料的信息，确定利用所述牺牲材料制备的牺牲区的成型形状；
44.所述第一获取模块用于基于所述成型形状、所述原材料的信息和所述结构参数，确定制备所述待加工微悬臂梁的实际加工路径；
45.所述第一执行模块用于基于所述实际加工路径，控制打印部件在利用所述牺牲材料在基板上打印出所述牺牲区后，利用所述原材料打印出所述待加工微悬臂梁本体；
46.所述第一处理模块用于触发对所述待加工微悬臂梁本体进行烧结，以及清除所述牺牲区的操作执行后，得到所述待加工微悬臂梁的成品；
47.所述第二分析模块用于基于待加工微悬臂梁的结构参数，确定制备所述待加工微悬臂梁的原材料的信息和牺牲材料的信息；
48.所述第二获取模块用于基于所述结构参数和所述原材料的信息，确定制备所述待加工微悬臂梁的实际加工路径；
49.所述第二执行模块用于基于所述实际加工路径，控制打印部件利用所述原材料，在完全嵌入所述牺牲材料中的基板上打印所述待加工微悬臂梁本体；
50.所述第二处理模块用于触发对所述待加工微悬臂梁本体进行烧结，以及清除所述牺牲区的操作执行后，得到所述待加工微悬臂梁的成品；
51.所述第三分析模块用于基于待加工微悬臂梁的结构参数以及预期达到的性能指标参数，确定制备所述待加工微悬臂梁的原材料的信息；
52.所述第三获取模块用于基于所述结构参数、预期达到的所述性能指标参数和所述原材料的信息，确定制备所述待加工微悬臂梁的实际加工路径；
53.所述第三执行模块用于基于所述实际加工路径，控制打印部件利用所述原材料在基板上打印所述待加工微悬臂梁本体；
54.所述第三处理模块用于触发对所述待加工微悬臂梁本体进行实时烧结的操作执行，直至打印的所述待加工微悬臂梁本体烧结完成，得到所述待加工微悬臂梁的成品。
55.本发明还提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如上述任一种所述微悬臂梁的制备方法。
56.本发明还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上述任一种所述微悬臂梁的制备方法。
57.本发明提供的微悬臂梁的制备方法、装置、电子设备及存储介质，首先基于待加工微悬臂梁的结构参数，确定制备所述待加工微悬臂梁所需的原材料，然后在考虑待加工微悬臂梁的结构和原材料的信息的情况下确定实际加工路径，并沿实际加工路径在基板上打印待加工微悬臂梁本体后，完成固化烧结，得到待加工微悬臂梁的成品，利用3d打印工艺实现了微悬臂梁的制备，工艺简单，成本低且生产效率高，同时，对环境友好，不会造成原材料的浪费。
附图说明
58.为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
59.图1是本发明提供的微悬臂梁的制备方法的流程示意图之一；
60.图2a-f是常见的几种微悬臂梁的结构示意图；
61.图3是矩形桥式结构的微悬臂梁的结构示意图；
62.图4是矩形结构的微悬臂梁的结构示意图；
63.图5是本发明提供的制备微悬臂梁的往返路径的示意图；
64.图6是本发明提供的一种牺牲区的成型形状的结构示意图；
65.图7是本发明提供的另一种牺牲区的成型形状的结构示意图；
66.图8时本发明提供的另一种微悬臂梁的制备方法的流程示意图；
67.图9是应用本发明提供的微悬臂梁的制备方法的在牺牲材料内制备矩形桥式结构和矩形结构的微悬臂梁的示意图；
68.图10是本发明提供的再一种微悬臂梁的制备方法的流程示意图；
69.图11是本发明提供的在打印微悬臂梁时实时跟随烧结的制备方法的示意图；
70.图12是采用本发明提供的微悬臂梁的制备方法进行微悬臂梁制备的一个实例的流程示意图；
71.图13是本发明提供的一种微悬臂梁的制备系统的结构示意图；
72.图14是本发明提供的另一种微悬臂梁的制备系统的结构示意图；
73.图15是本发明提供的再一种微悬臂梁的制备系统的结构示意图；
74.图16是应用本发明提供的微悬臂梁的制备系统进行打印时，针面距与出料速率、打印速度的关系的原理示意图；
75.图17是应用本发明提供的微悬臂梁的制备系统的打印装置的结构示意图；
76.图18是本发明提供的电子设备的结构示意图；
77.附图说明：
78.1：基板；2：支脚；3：微悬臂梁本体；4：往返路径；5：牺牲材料；6：打印部件；7：激光或红外；8：打印针头。
具体实施方式
79.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
80.可以了解的是，微悬臂梁制备目前多采用基于硅的微细加工技术，存在工艺复杂、生产成本高且效率低下；腐蚀精度不易控制(过程需要谨慎控制刻蚀的时间)；加工制造手段单一，且不适合加工三维立体结构；需要用到较多的大型设备，且大部分是超高真空设备，设备价格以及使用价格都非常昂贵，对使用环境有较高要求，且操作流程异常复杂，需要相当经验的从业人员才可熟练掌握；需要多个昂贵的掩膜；制备过程中使用的腐蚀剂等对环境有污染，且受限于工艺特征，制备过程中使用的一些贵金属材料易造成较大浪费等问题。
81.基于此，为了解决现有制备工艺在制备微悬臂梁上存在的这些问题，本发明将超高精度3d打印技术引入半导体后端封装行业，开发了一种基于超高精度3d打印的亚微米级微悬臂梁的快速、稳定制备的方法，不仅成本低，制备效率高，且适用于各种类型的微悬臂梁的制备，并具有无掩膜制备的优势。
82.下面结合图1至图12描述本发明的微悬臂梁的制备方法，通过3d打印机的控制器或其中的软件和/或硬件的组合执行；如图1所示，所述制备方法包括以下步骤：
83.101、基于待加工微悬臂梁的结构参数，确定制备所述待加工微悬臂梁的原材料的信息和牺牲材料的信息；
84.需要说明的是，如图2中a至f所示，常见的微悬臂梁有矩形结构、t形结构、u形结构、三角梁式结构、音叉式结构、矩形桥式结构等，目前用途最广的微悬臂梁结构是如图3和图4所示的矩形桥式结构和矩形结构，均由基板1、支脚2和微悬臂梁本体3组成，其中，在应用本发明实施例所述的微悬臂梁的制备方法制备微悬臂梁时，支脚可以通过打印形成，也
可以是通过其他工艺预先制备在基板上。通过图3和图4的微悬臂梁结构可以看出，微悬臂梁包括部分悬空的梁体，所以在制备时，所以在制备时需要对悬空的部分进行支撑，而在制备成功，并固结后，再将支撑物去除，从而避免微悬臂梁在制备过程中的变形，其中支撑物即由牺牲材料制成。
85.进一步地，牺牲材料可以是石蜡油、普朗尼克、聚苯乙烯(ps)、聚乙烯吡咯烷酮(pvp)、聚氧化乙烯(peo)、聚乙烯亚胺(pei)、聚乙二醇(peg)等中的一种或多种，同时，针对不同的牺牲材料，后处理过程中，将有不同的牺牲材料去除手段。
86.具体地，对待加工微悬臂梁的结构要求，直接决定了制备该种结构的原材料的种类，所以能够基于待加工微悬臂梁的结构参数，确定制备待加工微悬臂梁的原材料。
87.更具体地，针对不同的原材料，需要确定能够匹配相应原材料的牺牲材料，其中至少要保证：牺牲材料和原材料不能互溶，以保证后续能将牺牲材料去除；牺牲材料的玻璃化转变温度tg点应该在原材料的烧结温度之上，以保证烧结过程中不会因为牺牲材料发生结构形变；牺牲材料的最小可打印精度应当与原材料的最小可打印精度不超过一个数量级，以便于打印部件对利用牺牲材料和原材料打印的兼容。
88.102、基于所述结构参数和所述原材料的信息，确定利用所述牺牲材料制备的牺牲区的成型形状；
89.可以理解的是，微悬臂梁的长度越长、宽度越窄，或厚度越小，越易发生形变，这些均与待加工微悬臂梁的结构参数有关，而在基于3d打印技术来制备微悬臂梁时，需要对打印完成的微悬臂梁进行烧结，以使其固化定型，在烧结时，原材料会不可避免的发生收缩，而收缩率因原材料的不同而不同。
90.具体地，通过基于结构参数和原材料的信息确定利用所述牺牲材料制备的牺牲区的成型形状，将在制备过程中所产生的形变也考虑到了待加工微悬臂梁的制备过程中，通过牺牲区的成型形状来达到减少甚至避免微悬臂梁制备过程中的形变的目的，从而提高了制备的待加工微悬臂梁成品的精度。
91.103、基于所述成型形状、所述原材料的信息和所述结构参数，确定制备所述待加工微悬臂梁的实际加工路径；
92.具体地，在基于3d打印技术进行待加工微悬臂梁的制备过程中，需要现在基板上打印出牺牲区，然后再打印待加工微悬臂梁本体，同时，不同的原材料因粘稠度等的不同，由打印部件流出的速度也具有不同，因而基于牺牲区的成型形状、原材料的信息和待加工微悬臂梁的结构参数来确定制备所述待加工微悬臂梁的实际加工路径，保证了确定的实际加工路径的准确度，进而提高了所述待加工微悬臂梁的加工精度。
93.更具体地，为了提高通过3d打印制备的待加工微悬臂梁的精度，还可以先针对所要打印的微悬臂梁的种类，形状结构及尺寸特征选取适配的打印部件，然后再基于选取的打印部件以及成型形状、所述原材料的信息和所述结构参数，确定制备所述待加工微悬臂梁的实际加工路径，其中，实际加工路径主要包括能够一笔完成制备的单线路径，以及需要打印部件来回的往返路径，对于单线路径不需考虑打印部件的路径间隔d，而对于如图5所示的往返路径4，为了保证所打印的线条融合成一个长条形的平面，即构成所述待加工微悬臂梁，则需要考虑路径间隔d，我们一般使d的数值保持在相应打印部件的喷嘴外径尺寸的正负20％以内，优选d等于相应打印部件的外径尺寸。
94.104、基于所述实际加工路径，控制打印部件在利用所述牺牲材料在基板上打印出所述牺牲区后，利用所述原材料打印出所述待加工微悬臂梁本体；
95.105、触发对所述待加工微悬臂梁本体进行烧结，以及清除所述牺牲区的操作执行后，得到所述待加工微悬臂梁的成品。
96.具体地，本发明实施例所述的微悬臂梁的制备方法，通过将3d打印技术引入半导体后端封装行业，开发的是一种基于3d打印的微悬臂梁的制备方法，其中，3d打印技术可以基于挤出直写式3d打印、电场辅助直写式3d打印、气溶胶喷射、激光辅助直写等。基于3d打印技术的精度，使得采用本发明实施例所述的制备方法制备微悬臂梁，能够实现亚微米级微悬臂梁的快速和稳定制备，同时，制备工艺中仅需保证实际加工路径的准确，就能实现对牺牲材料以及原材料的准确控制，从而完成微悬臂梁的制备，制备过程仅需要打印、烧结和牺牲区去除三个流程，工艺简单，易于实施，并对环境友好，避免了掩膜的使用，成本低效率高；且适用于基于多种原材料进行微悬臂梁的制备，例如：金、银、铜、锡、镍、铝等金属导电墨水，以及其他半导体、超导体、介电墨水等，也可采用微纳米金属粉末或线材配合加热挤出打印部件进行微悬臂梁的制备。
97.作为本发明的一种实施例，所述结构参数包括：所述待加工微悬臂梁的长度、厚度以及宽度；
98.所述原材料的信息包括：原材料的种类、用量、烧结方式，以及在所述烧结方式下的收缩率；
99.所述牺牲材料的信息包括：牺牲材料的种类、用量以及清除手段。
100.具体地，针对不同的结构参数，能够确定原材料的种类、用量、烧结方式、针对不同的原材料以及结构参数又能确定牺牲材料的种类、用量以及清除手段。
101.例如：原材料可以是银、金、铜、铁、镍、铝、锌、镓、铟、铊、锡、锑、铋等金属中的一种或多种；牺牲材料可以是石蜡油、普朗尼克、聚苯乙烯(ps)、聚乙烯吡咯烷酮(pvp)、聚氧化乙烯(peo)、聚乙烯亚胺(pei)、聚乙二醇(peg)等中的一种或多种；烧结方式可以是红外烧结、光子烧结、感应烧结、化学烧结、电化学烧结、电烧结等；对牺牲材料的清除手段可以是短链石蜡油在微悬臂梁固化烧结过程中自行受热分解，长链石蜡油通过后期使用有机溶剂清洗去除等。
102.作为本发明的一种实施例，所述基于所述结构参数和所述原材料的信息，确定利用所述牺牲材料制备的牺牲区的成型形状，包括：
103.基于所述原材料在所述烧结方式下的收缩率，结合所述待加工微悬臂梁的长度、厚度以及宽度，确定对所述待加工微悬臂梁本体进行烧结的烧结收缩量；
104.基于所述烧结收缩量，确定所述成型形状。
105.具体地，原材料在不同的烧结方式下具有不同的收缩率，而这些收缩率是已知的参数，所以在明确了待加工微悬臂梁的长度、厚度以及宽度时，结合原材料本身的收缩率，就能计算得到采用该种原材料制备的待加工微悬臂梁在烧结时的收缩量，之后通过确定的烧结收缩量，就能确定用于牺牲区的成型形状，以使烧结前的待加工微悬臂梁本体能够在牺牲区的支撑下，为烧结时的收缩量形成预留，进而在烧结后使成品与目标待加工微悬臂梁结构适配，即通过控制牺牲区的成型形状解决了制备所述待加工微悬臂梁的原材料在烧结过程中由于收缩变形以及热应力等因素所造成的断裂、畸变等问题。
106.作为本发明的一种实施例，所述成型形状为与所述基板和所述待加工微悬臂梁的支脚围成的形状适配，且靠近所述待加工微悬臂梁的表面为弧面的形状；组成所述弧面的圆弧的弧长与所述圆弧的两点间的直线的长度间的差值，适配于所述烧结收缩量。
107.具体地，以桥式微悬臂梁为例，在基板1和两个支脚2围成的形状内，填充了牺牲材料5，如图6所示，为根据原材料在特定烧结方式下的收缩率，结合微悬臂梁的长度(l)、厚度(t)、宽度(w)等因素，将牺牲材料5的成型形状做成上凸的形状，其中，凸起的弧长比拉直的直线长出来的部分即为预留的烧结收缩量；同理，如图7所示，也可以将牺牲材料5的形状做成下凹的形状，而凹陷的弧长比拉直的直线长出来的部分即为预留的烧结收缩量。
108.作为本发明的一种实施例，所述基于所述成型形状、所述原材料的信息和所述结构参数，确定制备所述待加工微悬臂梁的实际加工路径，包括：
109.基于所述成型形状、所述原材料在所述烧结方式下的收缩率和所述待加工微悬臂梁的长度、厚度以及宽度，仿真获得模拟打印路径；
110.基于所述模拟打印路径和打印部件距所述基板加工点位的高度数据，拟合获得制备所述待加工微悬臂梁的实际加工路径。
111.具体地，通过牺牲区的成型形状，原材料的收缩率以及待加工微悬臂梁的长度、厚度和宽度能够仿真获得的是打印部件在基板各个位置移动，以及在各个位置的出料量的模拟打印路径，而打印部件与基板间的高度差，也会影响打印部件的出料速度，以及打印的线条的形貌，所以，通过模拟打印路径和打印部件距所述基板加工点位的高度数据，进一步拟合获得的制备所述待加工微悬臂梁的实际加工路径能够进一步提高打印的待加工微悬臂梁的精度。
112.作为本发明的一种实施例，如图8所示，本发明还提供另一种微悬臂梁的制备方法，同样通过3d打印机的控制器或其中的软件和/或硬件的组合执行，所述制备方法包括如下步骤：
113.801、基于待加工微悬臂梁的结构参数，确定制备所述待加工微悬臂梁的原材料的信息和牺牲材料的信息；
114.802、基于所述结构参数和所述原材料的信息，确定制备所述待加工微悬臂梁的实际加工路径；
115.803、基于所述实际加工路径，控制打印部件利用所述原材料，在完全嵌入所述牺牲材料中的基板上打印所述待加工微悬臂梁本体；
116.804、触发对所述待加工微悬臂梁本体进行烧结，以及清除所述牺牲区的操作执行后，得到所述待加工微悬臂梁的成品。
117.具体地，确定原材料的信息、牺牲材料的信息的方式与本发明前述实施例所述的方法相同。
118.更具体地，在确定了制备所述待加工微悬臂梁的原材料的信息、牺牲材料的信息、以及实际加工路径后，如图9所示，通过控制打印部件在完全嵌入牺牲材料5中的基板1上打印待加工微悬臂梁本体3，使得在打印前不需要控制牺牲材料5的用量以及形状，而仅通过控制打印部件在打印过程的行走路径，就能实现待加工微悬臂梁的制备，即实现“自主支撑”功能，在牺牲材料中打印任意结构，都可以实现有支撑制备，使得所述待加工微悬臂梁的制备工艺更加简单便捷，适合大规模的量产。
119.作为本发明的一种实施例，所述基于所述结构参数和所述原材料的信息，确定制备所述待加工微悬臂梁的实际加工路径，包括：
120.基于所述原材料在所述待加工微悬臂梁本体进行烧结的烧结方式下的收缩率和所述待加工微悬臂梁的长度、厚度以及宽度，仿真获得模拟打印路径；
121.基于所述模拟打印路径和打印部件距所述基板加工点位的高度数据，拟合获得制备所述待加工微悬臂梁的实际加工路径。
122.具体地，通过基于原材料在所述待加工微悬臂梁本体进行烧结的烧结方式下的收缩率和所述待加工微悬臂梁的长度、厚度以及宽度，仿真获得模拟打印路径，然后基于所述模拟打印路径和打印部件距所述基板加工点位的高度数据，拟合获得制备所述待加工微悬臂梁的实际加工路径，将待加工微悬臂梁在烧结过程中的收缩量也考虑进了待加工微悬臂梁的实际加工路径中，实现了在牺牲材料中对待加工微悬臂梁进行打印时，将待加工微悬臂梁悬空部分打印为上凸或下凹的形状，从而为烧结时的形变预留烧结收缩量，保证了采用整体溶胶浴方式制备微悬臂梁的精度。
123.作为本发明的一种实施例，如图10所示，本发明还提供另一种微悬臂梁的制备方法，同样通过3d打印机的控制器或其中的软件和/或硬件的组合执行，所述制备方法包括如下步骤：
124.110、基于待加工微悬臂梁的结构参数以及预期达到的性能指标参数，确定制备所述待加工微悬臂梁的原材料的信息；
125.111、基于所述结构参数、预期达到的所述性能指标参数和所述原材料的信息，确定制备所述待加工微悬臂梁的实际加工路径；
126.112、基于所述实际加工路径，控制打印部件利用所述原材料在基板上打印所述待加工微悬臂梁本体；
127.113、触发对所述待加工微悬臂梁本体进行实时烧结的操作执行，直至打印的所述待加工微悬臂梁本体烧结完成，得到所述待加工微悬臂梁的成品。
128.具体地，本发明上述实施例所述的微悬臂梁的制备方法与前述实施例所述的微悬臂梁的制备方法在确定制备所述待加工微悬臂梁的原材料的信息、确定制备所述待加工微悬臂梁的实际加工路径，以及控制打印部件在基板上打印所述待加工微悬臂梁本体的步骤上类似，其中，预期达到的性能指标参数主要包括电导率和韧性。区别在于，如图11所示，在利用打印部件6打印待加工微悬臂梁本体3的同时，利用激光或红外7实时跟随烧结，从而避免牺牲材料的使用，不仅简化了制备工艺，还减少了外部试剂的引入，大大降低了芯片及相关器件受到污染的可能性。
129.作为本发明的一种实施例，所述基于所述结构参数和所述原材料的信息，确定制备所述待加工微悬臂梁的实际加工路径，包括：
130.基于所述原材料在所述待加工微悬臂梁本体进行实时烧结的烧结方式下的收缩率和所述待加工微悬臂梁的长度、厚度以及宽度，仿真获得模拟打印路径；
131.基于所述模拟打印路径和打印部件距所述基板加工点位的高度数据，拟合获得制备所述待加工微悬臂梁的实际加工路径。
132.具体地，通过基于原材料在所述待加工微悬臂梁本体进行实时烧结的烧结方式下的收缩率和所述待加工微悬臂梁的长度、厚度以及宽度，仿真获得模拟打印路径，然后基于
所述模拟打印路径和打印部件距所述基板加工点位的高度数据，拟合获得制备所述待加工微悬臂梁的实际加工路径，将待加工微悬臂梁本体在实时烧结时的收缩量也考虑进了待加工微悬臂梁的实际加工路径中，从而提高了基于实时烧结方式制备待加工微悬臂梁的精度。
133.作为本发明的一种实施例，所述基于所述模拟打印路径和打印部件距所述基板加工点位的高度数据，拟合获得制备所述待加工微悬臂梁的实际加工路径前，还包括：
134.控制所述打印部件与所述基板加工点位对准；
135.基于视觉抓取，调整所述打印部件与所述基板加工点位间的距离，并将所述距离作为所述高度数据。
136.具体地，通过将打印部件与所述基板的加工点位对准；然后基于视觉抓取，调整所述打印部件与所述基本加工点位间的距离，并将所述距离作为所述高度数据，进一步保证了打印路径执行的精准度，且间距的调整能够控制打印的线条的形貌等，从而使得打印的待加工微悬臂梁满足结构参数的要求。其中，所述高度数据主要由待打印的微悬臂梁的结构尺寸以及打印部件的尺寸来决定，以打印部件为打印针头为例，一般高度数据确定为打印针头口径的60％为宜，具体也可以针对不同的情况扩大范围。如口径为2um的打印针头，高度数据可以确定在500nm-5um之间，具体再结合待打印的微悬臂梁的结构尺寸进行进一步地确定。
137.更具体地，在控制打印部件与基板加工点位对准前，还应控制基板夹具将基板夹装固定，从而使得定位更加准确。
138.下面以需要确定牺牲区的成型形状的微悬臂梁的制备方法为例，可以理解的是，在清除了牺牲区后，还需进行成品的检测，在检测无误后，才能确定获得了成品，因而本发明上述实施例所述的微悬臂梁的制备方法的完成流程如图12所示，包括如下步骤：
139.120、获取待加工微悬臂梁的结构参数；
140.121、基于待加工微悬臂梁的结构参数，确定制备所述待加工微悬臂梁的原材料的信息；
141.122、基于原材料的信息，确定匹配的牺牲材料的信息；
142.123、基于结构参数和原材料的信息，确定牺牲区的成型形状；
143.124、基于成型形状、原材料的收缩率和待加工微悬臂梁的长度、厚度以及宽度，仿真获得模拟打印路径；
144.125、控制基板夹具将所述基板夹装固定；
145.126、控制打印部件与基板加工点位对准；
146.127、基于视觉抓取，调整打印部件与基板加工点位间的距离，作为所述高度数据；
147.128、基于模拟打印路径和高度数据，拟合获得制备待加工微悬臂梁的实际加工路径；
148.129、牺牲区制备；
149.130、微悬臂梁本体制备；
150.131、固化烧结处理；
151.132、牺牲区清理；
152.133、成品检测；
153.134、检测无误获得成品，若有问题重新制备。
154.下面结合图13-16对本发明提供的一种微悬臂梁的制备系统进行描述，下文描述的微悬臂梁的制备系统与上文描述的微悬臂梁的制备方法可相互对应参照。
155.如图13-图15所示，本发明实施例所述的微悬臂梁的制备系统，包括：第一分析模块31、牺牲区确定模块32、第一获取模块33、第一执行模块34，以及第一处理模块35；或者包括：第二分析模块41、第二获取模块42、第二执行模块43，以及第二处理模块44；或者包括：第三分析模块51、第三获取模块52、第三执行模块53，以及第三处理模块54；其中，
156.所述第一分析模块31用于基于待加工微悬臂梁的结构参数，确定制备所述待加工微悬臂梁的原材料的信息和牺牲材料的信息；
157.所述牺牲区确定模块32用于基于所述结构参数和所述原材料的信息，确定利用所述牺牲材料制备的牺牲区的成型形状；
158.所述第一获取模块33用于基于所述成型形状、所述原材料的信息和所述结构参数，确定制备所述待加工微悬臂梁的实际加工路径；
159.所述第一执行模块34用于基于所述实际加工路径，控制打印部件在利用所述牺牲材料在基板上打印出所述牺牲区后，利用所述原材料打印出所述待加工微悬臂梁本体；
160.所述第一处理模块35用于触发对所述待加工微悬臂梁本体进行烧结，以及清除所述牺牲区的操作执行后，得到所述待加工微悬臂梁的成品；
161.所述第二分析模块41用于基于待加工微悬臂梁的结构参数，确定制备所述待加工微悬臂梁的原材料的信息和牺牲材料的信息；
162.所述第二获取模块42用于基于所述结构参数和所述原材料的信息，确定制备所述待加工微悬臂梁的实际加工路径；
163.所述第二执行模块43用于基于所述实际加工路径，控制打印部件利用所述原材料，在完全嵌入所述牺牲材料中的基板上打印所述待加工微悬臂梁本体；
164.所述第二处理模块44用于触发对所述待加工微悬臂梁本体进行烧结，以及清除所述牺牲区的操作执行后，得到所述待加工微悬臂梁的成品；
165.所述第三分析模块51用于基于待加工微悬臂梁的结构参数以及预期达到的性能指标参数，确定制备所述待加工微悬臂梁的原材料的信息；
166.所述第三获取模块52用于基于所述结构参数、预期达到的性能指标参数和所述原材料的信息，确定制备所述待加工微悬臂梁的实际加工路径；
167.所述第三执行模块53用于基于所述实际加工路径，控制打印部件利用所述原材料在基板上打印所述待加工微悬臂梁本体；
168.所述第三处理模块54用于触发对所述待加工微悬臂梁本体进行实时烧结的操作执行，直至打印的所述待加工微悬臂梁本体烧结完成，得到所述待加工微悬臂梁的成品。
169.本发明上述实施例提供了三种不同结构的微悬臂梁的制备系统，三种制备系统各有优势。
170.具体地，包括第一分析模块、牺牲区确定模块、第一获取模块、第一执行模块以及第一处理模块的制备系统，通过控制打印部件基于实际加工路径在基板上先后打印牺牲区和待加工微悬臂梁本体，最后在完成烧结和牺牲区的清除后，得到待加工微悬臂梁的成品，利用3d打印工艺实现了微悬臂梁的制备，工艺简单，成本低且生产效率高，同时，对环境友
好，不会造成原材料的浪费。对于包括第二分析模块、第二获取模块、第二执行模块以及第二处理模块的制备系统，则通过控制打印部件基于实际加工路径利用所述原材料，在完全嵌入所述牺牲材料中的基板上打印所述待加工微悬臂梁本体，避免了牺牲材料的用量和形状的确定，使得待加工微悬臂梁的加工工艺更加简单，便于大规模推广应用。对于包括第三分析模块、第三获取模块、第三执行模块以及第三处理模块的制备系统，则通过控制打印部件基于实际加工路径打印待加工微悬臂梁本体的同时，实时跟随烧结，避免了制备过程中牺牲材料的使用，不仅简化了制备工艺，还减少了外部试剂的引入，大大降低了芯片及相关器件受到污染的可能。
171.更具体地，对于包括第三分析模块、第三获取模块、第三执行模块以及第三处理模块的制备系统，可以采用点激光进行实时跟随烧结，也可以采用红外进行实时跟随烧结。
172.进一步地，打印部件可以为一个或多个打印针头或喷射阀，并使多个打印针头或喷射阀阵列化布置，从而通过阵列化的打印针头或喷射阀的设计，配合精密气压、螺杆推进或其他可以实现精密推进的方式控制出料，满足晶圆级封装的效率要求，且在多轴运动平台或多自由度机械手等驱动模块的驱动下多方向的调节，能够适应不同产品、不同加工表面的加工需求，使得应用范围更加广泛。
173.更进一步地，如图16所示，以打印部件为打印针头8为例，在本发明实施例所述的微悬臂梁的制备系统中，通过控制打印过程中的针面距h2，即打印针头8距基板1加工点位的高度、出料速率以及打印速度，能够实现对打印的线条的形貌的控制。例如：在实现悬臂梁厚度的控制上，既可以选用出口处孔径较小的打印针头，也可以选用出口处孔径相对较大的打印针头，然后通过协调控制h2、出料速率以及打印速度来实现不同厚度悬臂梁的制备，且通过大口径打印针头制备较薄悬臂梁样品时，还具有制备效率较高的优势。
174.综上，以采用高精度直写3d打印装置70为例，应用本发明上述实施例所述的微悬臂梁的制备系统的打印装置如图17所示，应该包括：用于打印的打印模块71、用于固定基板的装夹模块72、用于打印模块与所述基板加工点位对准，以及距离调整的传感成像模块73、用于带动打印模块71动作的运动模块74、用于打印完成后烧结和/或牺牲区清除的后处理模块75，以及控制上述各个模块动作的控制模块76。
175.图18示例了一种电子设备的实体结构示意图，如图18所示，该电子设备可以包括：处理器(processor)181、通信接口(communications interface)182、存储器(memory)183和通信总线184，其中，处理器181，通信接口182，存储器183通过通信总线184完成相互间的通信。处理器181可以调用存储器183中的逻辑指令，以执行微悬臂梁的制备方法，该方法包括：基于待加工微悬臂梁的结构参数，确定制备所述待加工微悬臂梁的原材料的信息和牺牲材料的信息；基于所述结构参数和所述原材料的信息，确定利用所述牺牲材料制备的牺牲区的成型形状；基于所述成型形状、所述原材料的信息和所述结构参数，确定制备所述待加工微悬臂梁的实际加工路径；基于所述实际加工路径，控制打印部件在利用所述牺牲材料在基板上打印出所述牺牲区后，利用所述原材料打印出所述待加工微悬臂梁本体；触发对所述待加工微悬臂梁本体进行烧结，以及清除所述牺牲区的操作执行后，得到所述待加工微悬臂梁的成品。
176.此外，上述的存储器183中的逻辑指令可以通过软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本
发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、移动硬盘、只读存储器(rom，read-only memory)、随机存取存储器(ram，random access memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
177.另一方面，本发明还提供一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括计算机程序，计算机程序可存储在非暂态计算机可读存储介质上，所述计算机程序被处理器执行时，计算机能够执行上述各方法所提供的微悬臂梁的制备方法，该方法包括：基于待加工微悬臂梁的结构参数，确定制备所述待加工微悬臂梁的原材料的信息和牺牲材料的信息；基于所述结构参数和所述原材料的信息，确定利用所述牺牲材料制备的牺牲区的成型形状；基于所述成型形状、所述原材料的信息和所述结构参数，确定制备所述待加工微悬臂梁的实际加工路径；基于所述实际加工路径，控制打印部件在利用所述牺牲材料在基板上打印出所述牺牲区后，利用所述原材料打印出所述待加工微悬臂梁本体；触发对所述待加工微悬臂梁本体进行烧结，以及清除所述牺牲区的操作执行后，得到所述待加工微悬臂梁的成品。
178.又一方面，本发明还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现以执行上述各方法提供的微悬臂梁的制备方法，该方法包括：基于待加工微悬臂梁的结构参数，确定制备所述待加工微悬臂梁的原材料的信息和牺牲材料的信息；基于所述结构参数和所述原材料的信息，确定利用所述牺牲材料制备的牺牲区的成型形状；基于所述成型形状、所述原材料的信息和所述结构参数，确定制备所述待加工微悬臂梁的实际加工路径；基于所述实际加工路径，控制打印部件在利用所述牺牲材料在基板上打印出所述牺牲区后，利用所述原材料打印出所述待加工微悬臂梁本体；触发对所述待加工微悬臂梁本体进行烧结，以及清除所述牺牲区的操作执行后，得到所述待加工微悬臂梁的成品。
179.以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。
180.通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如rom/ram、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。
181.最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；
而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。