專利名稱：金屬微構(gòu)件批量加工方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是一種微機(jī)電技術(shù)領(lǐng)域的加工方法，具體地說，是一種金屬微構(gòu)件批量加工方法。
背景技術(shù)：
微機(jī)電系統(tǒng)(MEMSMicro Electro Mechanical Systems)器件的廣泛應(yīng)用使得多種微加工技術(shù)蓬勃發(fā)展。目前國際上用于制造微型機(jī)電系統(tǒng)的微機(jī)械加工技術(shù)主要有兩種一種是基于微電子技術(shù)發(fā)展起來的表面硅微加工技術(shù)和體硅微加工技術(shù)。利用該技術(shù)已成功研制出部分硅微機(jī)械，如微加速度計(jì)、微壓力傳感器、微馬達(dá)、微型泵，但是該技術(shù)只能對硅材料進(jìn)行微加工，極大的限制了其應(yīng)用范圍。第二種工藝是采用LIGA技術(shù)(德文Lithografie，Galvanoformung，Abformung，代表三個主要工藝X光深層光刻工藝、微電鑄工藝和微復(fù)制技術(shù))，該技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是它能制造三維的金屬或塑料微機(jī)械器件，獲得的器件具有較大的高深寬比和精細(xì)的結(jié)構(gòu)，側(cè)壁陡峭、表面平整，是X光深層光刻、微電鑄和微復(fù)制工藝的完美結(jié)合，但其需要昂貴的同步輻射X光光源和X光掩模板，而且加工周期較長，因此其應(yīng)用也受到限制。近幾年開發(fā)出了多種替代工藝，其中基于UV-LIGA的SU-8膠技術(shù)發(fā)展迅速，該技術(shù)采用超厚SU-8負(fù)膠光刻膠，利用紫外光源(UVUltraviolet)代替LIGA技術(shù)中的同步輻射X光源進(jìn)行曝光，再經(jīng)過微電鑄、微復(fù)制等工藝，可以批量制備各種材質(zhì)的器件。
經(jīng)對現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)的檢索發(fā)現(xiàn)，H.Lorenz等人在《Sensors and ActuatorsAPhysical》，NO.64(1998)pp33-39頁上撰文“High-aspect-ratio，ultrathick，negative-tone near-UV photoresist and its application forMEMS”(“高深寬比、超厚、近紫外負(fù)性光刻膠及其在MEMS中的應(yīng)用，《傳感器及執(zhí)行器A物理版》)。其中所討論的是基于UV-LIGA的SU-8膠技術(shù)及其應(yīng)用(制備微齒輪、微線圈等)首先在備好導(dǎo)電層的基片上甩SU-8膠，再經(jīng)過紫外光曝光，顯影后得到SU-8膠模具，然后進(jìn)行微電鑄，之后去除SU-8膠以及基片即得到所需的金屬構(gòu)件。存在的缺點(diǎn)是SU-8膠工藝過程較復(fù)雜，周期比較長，而且每次的去膠是比較困難的一道工序，因此在批量生產(chǎn)時，用制得的金屬構(gòu)件作為模具，采用模壓成型技術(shù)、微電鑄技術(shù)進(jìn)行微復(fù)制，即先準(zhǔn)備一塊導(dǎo)電基板，然后在上面涂覆一層塑料，通過模壓工藝在基片上獲得塑料模具，然后對該樣品進(jìn)行微電鑄，去除導(dǎo)電基板及塑料后即可獲得金屬產(chǎn)品。該技術(shù)的缺點(diǎn)是微復(fù)制工藝繁瑣，每次需要準(zhǔn)備導(dǎo)電基板，再涂覆流體狀態(tài)的塑料；還要根據(jù)金屬器件的高度來準(zhǔn)確控制所涂覆塑料的厚度；而且模壓后塑料微結(jié)構(gòu)空隙會形成塑料殘留層，電鑄的部分不能完全導(dǎo)電，需要將殘留層刻蝕掉，其工藝比較復(fù)雜、成本高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足和缺陷，提供一種金屬微構(gòu)件批量加工方法，使其通過制備模具、微復(fù)制技術(shù)、微電鑄工藝，在高分子聚合物基片上制備所需的金屬微構(gòu)件，加工方法具有工藝簡單、靈活性好、一致性好、成本低、適于大批量生產(chǎn)等特點(diǎn)。
本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的，本發(fā)明首先根據(jù)待制備微構(gòu)件的形狀制備模具，然后利用模具在高分子聚合物基片上批量壓印出高分子聚合物模具，接著高分子聚合物表面導(dǎo)電處理，再對表面導(dǎo)電的高分子聚合物模具進(jìn)行微電鑄，再磨平電鑄后表面多余金屬，最后去除高分子聚合物基片得到所需要的金屬微構(gòu)件。
以下對本發(fā)明作出進(jìn)一步的限定，具體步驟如下(1)根據(jù)待制備微構(gòu)件的形狀制備模具根據(jù)待制備微構(gòu)件的形狀制備掩膜板，通過UV-LIGA技術(shù)制備模具，即采用在導(dǎo)電基底上光刻和電鑄的方法制備模具。待制備微構(gòu)件的模具材料可為金屬、硅、聚合物、陶瓷。優(yōu)選采用金屬模具。所述的待制備微構(gòu)件的深寬比為0.001-2，厚度5微米-1000微米。所述的制備模具的深度比待制備微構(gòu)件深度大5-50微米。
所述的光刻，其方法為對硅片或玻璃片(厚度大于1毫米)進(jìn)行清洗，并在180℃烘4個小時以上以去除表面水分子；硅片一面濺射2微米厚的金屬鈦薄膜并進(jìn)行濕法氧化發(fā)黑處理；再次對其進(jìn)行清洗并180℃烘4個小時；利用厚膠甩膠機(jī)在基片表面旋涂所需要厚度的SU-8膠，厚度5微米-1000微米；利用程控烘箱或者熱板對SU8膠進(jìn)行前烘處理，前烘65℃、時間30分鐘和前烘95℃、時間20-300分鐘；利用光學(xué)掩模，在SUSS MA6紫外光刻機(jī)上進(jìn)行接觸式曝光，曝光時間5-1000秒，曝光強(qiáng)度8mJ/cm2；對曝光后的SU-8膠進(jìn)行后烘熱處理，后烘65℃、時間30分鐘和后烘95℃、時間10-90分鐘；顯影時間5-30分鐘，得到光刻膠圖形。
所述的電鑄，其工藝條件為①微電鑄鎳電解液類型，瓦特鎳鍍液體系；鍍液工作條件，溫度50-60℃；PH值4.5-5.0；鍍速0.15-1μm/min。②微電鑄鎳鐵合金電解液類型，硫酸鹽型稀溶液；鍍液工作條件，溫度50-60℃，PH值4.5-5.0；鍍速0.05-0.8μm/min。
(2)利用制備的模具，采用真空模壓或注塑成形技術(shù)批量復(fù)制出高分子聚合物模具?？捎玫母叻肿泳酆衔镉芯勐纫蚁?PVC)、聚苯乙烯(PS)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚碳酸酯(PC)、聚對苯二甲酸乙二醇酯(PETG)、聚二甲基硅氧烷(PDMS)。
所述的真空模壓，其方法為將模具固定在真空熱壓機(jī)上，底部放上待模壓的塑料片，如PMMA、PC、PS、PVC、PETG；關(guān)閉模腔并抽真空到10-1Pa；加接觸力200N；上下熱板加熱至所需溫度，溫度范圍100-200℃，并等待30秒；在一定的速度下加壓力1000-5000N，并保持30-60秒；降溫至脫模溫度30-60℃；脫模；打開模腔，取出塑料樣品。
所述的注塑成形技術(shù)，其方法為首先將聚二甲基硅氧烷預(yù)聚體和對應(yīng)的固化劑按10∶1混和攪拌，接著放入真空箱脫氣30分鐘，然后將聚二甲基硅氧烷澆注在模具上。放入烘箱65℃烘烤固化1小時。最后從模具上揭開聚二甲基硅氧烷，得到批量的聚二甲基硅氧烷高分子聚合物模具。
(3)高分子聚合物表面導(dǎo)電處理為實(shí)現(xiàn)對高分子聚合物模具進(jìn)行微電鑄，其表面需要導(dǎo)電。可在制備得到的高分子聚合物上濺射金屬薄膜，以形成電鑄所需的導(dǎo)電層。
所述的濺射，其工藝條件為直流濺射，本底真空2*10-6mbar，直流最大功率1kW；沉積速率20-60nm/分鐘。
(4)對表面導(dǎo)電的高分子聚合物模具進(jìn)行電鑄。
根據(jù)需要，金屬微構(gòu)件可以選擇電鑄鎳(Ni)、鐵鎳(Fe-Ni)材質(zhì)。
所述的電鑄，其工藝條件為微電鑄鎳電解液類型，瓦特鎳鍍液體系；鍍液工作條件，溫度50-60℃；PH值4.5-5.0；鍍速0.15-1μm/min。微電鑄鎳鐵合金電解液類型，硫酸鹽型稀溶液；鍍液工作條件，溫度50-60℃，PH值4.5-5.0；鍍速0.05-0.8μm/min。
(5)采用研磨機(jī)磨平電鑄后表面多余金屬并拋光。
根據(jù)金屬微構(gòu)件的要求，磨平電鑄后表面多余金屬達(dá)到要求尺寸。
(6)采用高分子聚合物相應(yīng)的溶劑去除高分子聚合物基片，得到所需要的金屬微構(gòu)件。
本發(fā)明利用模具在高分子聚合物上低成本批量壓印出高分子聚合物模具，并對表面導(dǎo)電的高分子聚合物模具進(jìn)行微電鑄，而不是通過重復(fù)高成本的光刻、電鑄及去膠，從而減少金屬微構(gòu)件在批量生產(chǎn)時的工藝復(fù)雜性，加快其工藝流程，解決了低成本和批量生產(chǎn)金屬微器件的問題；本發(fā)明采用表面導(dǎo)電的高分子聚合物模具進(jìn)行微電鑄，而不是采用導(dǎo)電的基底進(jìn)行微電鑄，解決了復(fù)制后高分子聚合物微結(jié)構(gòu)空隙因形成高分子聚合物殘留層，使導(dǎo)電的基底不能完全露出，需要將殘留層刻蝕掉這個問題，無須刻蝕殘留層。本加工方法具有工藝簡單、靈活性好、一致性好、成本低、適于大批量生產(chǎn)等特點(diǎn)。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例1制備5微米厚、直徑5000微米、深寬比0.001的Ni金屬圓盤(1)根據(jù)待制備微構(gòu)件的形狀制備模具根據(jù)待制備微構(gòu)件的形狀制備掩膜板，通過UV-LIGA技術(shù)制備模具，即采用在導(dǎo)電基底上光刻和電鑄的方法制備模具。待制備微構(gòu)件的金屬鎳模具。所述的制備模具的深度比待制備微構(gòu)件深度大5微米。
所述的光刻，其方法為對硅片或玻璃片(厚度大于1毫米)進(jìn)行清洗，并在180℃烘4個小時以上以去除表面水分子；硅片一面濺射2微米左右厚的金屬鈦薄膜并進(jìn)行濕法氧化發(fā)黑處理；再次對其進(jìn)行清洗并180℃烘4個小時；利用厚膠甩膠機(jī)在基片表面旋涂所需要厚度的SU-8膠，厚度10微米；利用程控烘箱或者熱板對SU8膠進(jìn)行前烘處理，前烘65℃時間30分鐘和95℃時間20分鐘；利用光學(xué)掩模，在SUSS MA6紫外光刻機(jī)上進(jìn)行接觸式曝光，曝光時間5秒，曝光強(qiáng)度8mJ/cm2；對曝光后的SU-8膠進(jìn)行后烘熱處理，后烘65℃時間30分鐘和95℃時間10分鐘；顯影時間5分鐘，得到光刻膠圖形。
所述的電鑄，其工藝條件為微電鑄鎳電解液類型，瓦特鎳鍍液體系；鍍液工作條件，溫度60℃；PH值5.0；鍍速1μm/min。
(2)利用制備的模具，采用真空模壓在聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)批量復(fù)制出高分子聚合物模具。
所述的真空模壓，其方法為將金屬模具固定在真空熱壓機(jī)上，底部放上待模壓的PMMA塑料片；關(guān)閉模腔并抽真空到10-1Pa；加接觸力200N；上下熱板加熱至所需溫度，溫度范圍160℃，并等待30秒；在一定的速度下加壓力1000N，并保持30秒；降溫至脫模溫度40℃；脫模；打開模腔，取出塑料樣品。
(3)高分子聚合物表面導(dǎo)電處理為實(shí)現(xiàn)對高分子聚合物模具PMMA進(jìn)行微電鑄，其表面需要導(dǎo)電?？稍谥苽涞玫降母叻肿泳酆衔锷蠟R射金屬薄膜，以形成電鑄所需的導(dǎo)電層。
所述的濺射，其工藝條件為直流濺射，本底真空2*10-6mbar，直流最大功率1kW；沉積速率20-60nm/分鐘。濺射一層鉻銅膜，形成下一步電鑄所需的導(dǎo)電層，鉻層厚800埃、銅層厚3000埃。
(4)對表面導(dǎo)電的高分子聚合物模具進(jìn)行鎳電鑄。
所述的電鑄，其工藝條件為微電鑄鎳電解液類型，瓦特鎳鍍液體系；鍍液工作條件，溫度60℃；PH值5.0；鍍速1μm/min。
(5)采用研磨機(jī)磨平電鑄后表面多余金屬并拋光。
根據(jù)金屬微構(gòu)件的要求，磨平電鑄后表面多余金屬達(dá)到要求尺寸5微米厚。
(6)采用乙酸乙酯去除PMMA塑料模具，得到所需要的金屬微構(gòu)件。
本發(fā)明減少金屬微構(gòu)件在批量生產(chǎn)時的工藝復(fù)雜性，加快其工藝流程，解決了低成本和批量生產(chǎn)金屬微器件的問題，解決了復(fù)制后高分子聚合物微結(jié)構(gòu)空隙因形成高分子聚合物殘留層，使導(dǎo)電的基底不能完全露出，需要將殘留層刻蝕掉這個問題，無須刻蝕殘留層。本發(fā)明具有工藝簡單、靈活性好、一致性好、成本低、適于大批量生產(chǎn)等特點(diǎn)。
實(shí)施例2制備500微米厚、直徑500微米、深寬比1的Ni金屬圓盤(1)根據(jù)待制備微構(gòu)件的形狀制備模具根據(jù)待制備微構(gòu)件的形狀制備掩膜板，通過UV-LIGA技術(shù)制備模具，即采用在導(dǎo)電基底上光刻和電鑄的方法制備模具。待制備微構(gòu)件的金屬鎳模具。所述的制備模具的深度比待制備微構(gòu)件深度大30微米。
所述的光刻，其方法為對硅片或玻璃片(厚度大于1毫米)進(jìn)行清洗，并在180℃烘4個小時以上以去除表面水分子；硅片一面濺射2微米左右厚的金屬鈦薄膜并進(jìn)行濕法氧化發(fā)黑處理；再次對其進(jìn)行清洗并180℃烘4個小時；利用厚膠甩膠機(jī)在基片表面旋涂所需要厚度的SU-8膠，厚度530微米；利用程控烘箱或者熱板對SU8膠進(jìn)行前烘處理，前烘65℃時間30分鐘和95℃時間150分鐘；利用光學(xué)掩模，在SUSS MA6紫外光刻機(jī)上進(jìn)行接觸式曝光，曝光時間450秒，曝光強(qiáng)度8mJ/cm2；；對曝光后的SU-8膠進(jìn)行后烘熱處理，后烘65℃時間30分鐘和95℃時間60分鐘；顯影時間20分鐘，得到光刻膠圖形。
所述的電鑄，其工藝條件為微電鑄鎳電解液類型，瓦特鎳鍍液體系；鍍液工作條件，溫度60℃；PH值5.0；鍍速1μm/min。
(2)利用制備的模具，采用真空模壓在聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)批量復(fù)制出高分子聚合物模具。
所述的真空模壓，其方法為將金屬模具固定在真空熱壓機(jī)上，底部放上待模壓的PMMA塑料片；關(guān)閉模腔并抽真空到10-1Pa；加接觸力200N；上下熱板加熱至所需溫度，溫度范圍160℃，并等待30秒；在一定的速度下加壓力3000N，并保持30秒；降溫至脫模溫度40℃；脫模；打開模腔，取出塑料樣品。
(3)高分子聚合物表面導(dǎo)電處理為實(shí)現(xiàn)對高分子聚合物模具PMMA進(jìn)行微電鑄，其表面需要導(dǎo)電?？稍谥苽涞玫降母叻肿泳酆衔锷蠟R射金屬薄膜，以形成電鑄所需的導(dǎo)電層。
所述的濺射，其工藝條件為直流濺射，本底真空2*10-6mbar，直流最大功率1kW；沉積速率20-60nm/分鐘。濺射一層鉻銅膜，形成下一步電鑄所需的導(dǎo)電層，鉻層厚800埃、銅層厚3000埃。
(4)對表面導(dǎo)電的高分子聚合物模具進(jìn)行鎳電鑄。
所述的電鑄，其工藝條件為微電鑄鎳電解液類型，瓦特鎳鍍液體系；鍍液工作條件，溫度60℃；PH值5.0；鍍速1μm/min。
(5)采用研磨機(jī)磨平電鑄后表面多余金屬并拋光。
根據(jù)金屬微構(gòu)件的要求，磨平電鑄后表面多余金屬達(dá)到要求尺寸500微米厚。
(6)采用乙酸乙酯去除PMMA塑料模具，得到所需要的金屬微構(gòu)件。
本發(fā)明減少金屬微構(gòu)件在批量生產(chǎn)時的工藝復(fù)雜性，加快其工藝流程，解決了低成本和批量生產(chǎn)金屬微器件的問題，解決了復(fù)制后高分子聚合物微結(jié)構(gòu)空隙因形成高分子聚合物殘留層，使導(dǎo)電的基底不能完全露出，需要將殘留層刻蝕掉這個問題，無須刻蝕殘留層。本發(fā)明具有工藝簡單、靈活性好、一致性好、成本低、適于大批量生產(chǎn)等特點(diǎn)。
實(shí)施例3制備1000微米厚、直徑500微米、深寬比2的Ni金屬圓盤(1)根據(jù)待制備微構(gòu)件的形狀制備模具根據(jù)待制備微構(gòu)件的形狀制備掩膜板，通過UV-LIGA技術(shù)制備模具，即采用在導(dǎo)電基底上光刻和電鑄的方法制備模具。待制備微構(gòu)件的金屬鎳模具。所述的制備模具的深度比待制備微構(gòu)件深度大30微米。
所述的光刻，其方法為對硅片或玻璃片(厚度大于1毫米)進(jìn)行清洗，并在180℃烘4個小時以上以去除表面水分子；硅片一面濺射2微米左右厚的金屬鈦薄膜并進(jìn)行濕法氧化發(fā)黑處理；再次對其進(jìn)行清洗并180℃烘4個小時；利用厚膠甩膠機(jī)在基片表面旋涂所需要厚度的SU-8膠，厚度1050微米；利用程控烘箱或者熱板對SU8膠進(jìn)行前烘處理，前烘65℃時間30分鐘和95℃時間300分鐘；利用光學(xué)掩模，在SUSS MA6紫外光刻機(jī)上進(jìn)行接觸式曝光，曝光時間1000秒，曝光強(qiáng)度8mJ/cm2；；對曝光后的SU-8膠進(jìn)行后烘熱處理，后烘65℃時間30分鐘和95℃時間90分鐘；顯影時間30分鐘，得到光刻膠圖形。
所述的電鑄，其工藝條件為微電鑄鎳電解液類型，瓦特鎳鍍液體系；鍍液工作條件，溫度60℃；PH值5.0；鍍速1μm/min。
(2)利用制備的模具，采用真空模壓在聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)批量復(fù)制出高分子聚合物模具。
所述的真空模壓，其方法為將金屬模具固定在真空熱壓機(jī)上，底部放上待模壓的PMMA塑料片；關(guān)閉模腔并抽真空到10-1Pa；加接觸力200N；上下熱板加熱至所需溫度，溫度范圍160℃，并等待30秒；在一定的速度下加壓力5000N，并保持60秒；降溫至脫模溫度40℃；脫模；打開模腔，取出塑料樣品。
(3)高分子聚合物表面導(dǎo)電處理為實(shí)現(xiàn)對高分子聚合物模具PMMA進(jìn)行微電鑄，其表面需要導(dǎo)電。可在制備得到的高分子聚合物上濺射金屬薄膜，以形成電鑄所需的導(dǎo)電層。
所述的濺射，其工藝條件為直流濺射，本底真空2*10-6mbar，直流最大功率1kW；沉積速率20-60nm/分鐘。濺射一層鉻銅膜，形成下一步電鑄所需的導(dǎo)電層，鉻層厚800埃、銅層厚3000埃。
(4)對表面導(dǎo)電的高分子聚合物模具進(jìn)行鎳電鑄。
所述的電鑄，其工藝條件為微電鑄鎳電解液類型，瓦特鎳鍍液體系；鍍液工作條件，溫度60℃；PH值5.0；鍍速1μm/min。
(5)采用研磨機(jī)磨平電鑄后表面多余金屬并拋光。
根據(jù)金屬微構(gòu)件的要求，磨平電鑄后表面多余金屬達(dá)到要求尺寸1000微米厚。
(6)采用乙酸乙酯去除PMMA塑料模具，得到所需要的金屬微構(gòu)件。
本發(fā)明減少金屬微構(gòu)件在批量生產(chǎn)時的工藝復(fù)雜性，加快其工藝流程，解決了低成本和批量生產(chǎn)金屬微器件的問題，解決了復(fù)制后高分子聚合物微結(jié)構(gòu)空隙因形成高分子聚合物殘留層，使導(dǎo)電的基底不能完全露出，需要將殘留層刻蝕掉這個問題，無須刻蝕殘留層。本發(fā)明具有工藝簡單、靈活性好、一致性好、成本低、適于大批量生產(chǎn)等特點(diǎn)。
權(quán)利要求
1.一種金屬微構(gòu)件批量加工方法，其特征在于，首先根據(jù)待制備微構(gòu)件的形狀制備模具，然后利用模具在高分子聚合物基片上批量壓印出高分子聚合物模具，接著高分子聚合物表面導(dǎo)電處理，再對表面導(dǎo)電的高分子聚合物模具進(jìn)行微電鑄，再磨平電鑄后表面多余金屬，最后去除高分子聚合物基片得到所需要的金屬微構(gòu)件。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的金屬微構(gòu)件批量加工方法，其特征是，所述的根據(jù)待制備微構(gòu)件的形狀制備模具，是指采用在導(dǎo)電基底上光刻和電鑄的方法制備模具，待制備微構(gòu)件的模具材料為金屬、硅、聚合物、陶瓷，待制備微構(gòu)件的深寬比為0.001-2，厚度5微米-1000微米，制備模具的深度比待制備微構(gòu)件深度大5-50微米。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的金屬微構(gòu)件批量加工方法，其特征是，所述的光刻，其方法為對厚度大于1毫米的硅片或玻璃片進(jìn)行清洗，并在180℃烘4個小時以上以去除表面水分子；硅片一面濺射2微米厚的金屬鈦薄膜并進(jìn)行濕法氧化發(fā)黑處理；再次對其進(jìn)行清洗并180℃烘4個小時；利用厚膠甩膠機(jī)在基片表面旋涂所需要厚度的SU-8膠，厚度5微米-1000微米；利用程控烘箱或者熱板對SU8膠進(jìn)行前烘處理，前烘65℃、時間30分鐘和前烘95℃、時間20-300分鐘；利用光學(xué)掩模，在SUSS MA6紫外光刻機(jī)上進(jìn)行接觸式曝光，曝光時間5-1000秒，曝光強(qiáng)度8mJ/cm2；對曝光后的SU-8膠進(jìn)行后烘熱處理，后烘65℃、時間30分鐘和后烘95℃、時間10-90分鐘；顯影時間5-30分鐘，得到光刻膠圖形。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的金屬微構(gòu)件批量加工方法，其特征是，所述的電鑄，其工藝條件為①微電鑄鎳電解液類型為瓦特鎳鍍液體系，鍍液工作條件為溫度50-60℃，PH值4.5-5.0，鍍速0.15-1μm/min；②微電鑄鎳鐵合金電解液類型為硫酸鹽型稀溶液，鍍液工作條件為溫度50-60℃，PH值4.5-5.0，鍍速0.05-0.8μm/min。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的金屬微構(gòu)件批量加工方法，其特征是，所述的利用模具在高分子聚合物基片上批量壓印出高分子聚合物模具，其方法是采用真空模壓或注塑成形技術(shù)批量復(fù)制出高分子聚合物模具，高分子聚合物有聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯、聚對苯二甲酸乙二醇酯、聚二甲基硅氧烷。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的金屬微構(gòu)件批量加工方法，其特征是，所述的真空模壓，其方法為將模具固定在真空熱壓機(jī)上，底部放上待模壓的塑料片，如PMMA、PC、PS、PVC、PETG；關(guān)閉模腔并抽真空到10-1Pa；加接觸力200N；上下熱板加熱至所需溫度，溫度范圍100-200℃，并等待30秒；在一定的速度下加壓力1000-5000N，并保持30-60秒；降溫至脫模溫度30-60℃；脫模；打開模腔，取出塑料樣品。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的金屬微構(gòu)件批量加工方法，其特征是，所述的注塑成形技術(shù)，其方法為首先將聚二甲基硅氧烷預(yù)聚體和對應(yīng)的固化劑按10∶1混和攪拌，接著放入真空箱脫氣30分鐘，然后將聚二甲基硅氧烷澆注在模具上，放入烘箱65℃烘烤固化1小時，最后從模具上揭開聚二甲基硅氧烷，得到批量的聚二甲基硅氧烷高分子聚合物模具。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的金屬微構(gòu)件批量加工方法，其特征是，所述的高分子聚合物表面導(dǎo)電處理，是指在制備得到的高分子聚合物上濺射金屬薄膜，以形成電鑄所需的導(dǎo)電層。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的金屬微構(gòu)件批量加工方法，其特征是，所述的濺射，其工藝條件為直流濺射，本底真空2*10-6mbar，直流最大功率1kW，沉積速率20-60nm/分鐘。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的金屬微構(gòu)件批量加工方法，其特征是，所述的微電鑄，其工藝條件為①微電鑄鎳電解液類型為瓦特鎳鍍液體系，鍍液工作條件為溫度50-60℃，PH值4.5-5.0，鍍速0.15-1μm/min；②微電鑄鎳鐵合金電解液類型為硫酸鹽型稀溶液，鍍液工作條件，溫度50-60℃，PH值4.5-5.0，鍍速0.05-0.8μm/min。
全文摘要
一種金屬微構(gòu)件批量加工方法，屬于微機(jī)電系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明首先根據(jù)待制備微構(gòu)件的形狀制備模具，然后利用模具在高分子聚合物基片上批量壓印出高分子聚合物模具，接著高分子聚合物表面導(dǎo)電處理，再對表面導(dǎo)電的高分子聚合物模具進(jìn)行微電鑄，再磨平電鑄后表面多余金屬，最后去除高分子聚合物基片得到所需要的金屬微構(gòu)件。本發(fā)明利用模具在高分子聚合物基片上低成本批量壓印出高分子聚合物模具，并對表面導(dǎo)電的高分子聚合物模具進(jìn)行微電鑄，減少金屬微構(gòu)件在批量生產(chǎn)時的工藝復(fù)雜性，加快其工藝流程，解決了低成本和批量生產(chǎn)金屬微器件的問題。本加工方法具有工藝簡單、靈活性好、一致性好、成本低、適于大批量生產(chǎn)等特點(diǎn)。
文檔編號B81C1/00GK1736851SQ200510028219
公開日2006年2月22日 申請日期2005年7月28日 優(yōu)先權(quán)日2005年7月28日
發(fā)明者劉景全, 方華斌, 陳迪, 趙小林 申請人:上海交通大學(xué)