一种移动掩膜微细电解加工装置及方法.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN114515874A(43)申请公布日2022.05.20(21)申请号202210307523.5(22)申请日2022.03.25(71)申请人燕山大学地址066004河北省秦皇岛市海港区河北大街西段438号(72)发明人赵传军许立忠王冀鹏(74)专利代理机构大连东方专利代理有限责任公司21212专利代理师何圣斐李洪福(51)Int.Cl.B23H3/00(2006.01)B23H11/00(2006.01)权利要求书1页说明书4页附图1页(54)发明名称一种移动掩膜微细电解加工装置及方法(57)摘要本发明涉及一种移动掩膜微细电解加工装置及方法，包括电极丝、电极帽、电极座、支架、电解液进/出口和掩膜板；电极丝固定在电极帽上，电极帽通过螺纹联接固定在电极座上，电极座安装在支架上，支架固定在加工机床上，电极座可以在支架内上下滑动；掩膜板固定在电极座下端面，靠电极帽和电极座的重力作用将掩膜板压紧贴合在所加工工件表面，通过电解液进/出口完成电解液循环，排出电解加工产物。本发明能够通过单孔掩膜实现复杂微结构图案的刻蚀加工，通用性高、成本低、结构简单、装配使用方便，解决了加工不同微结构需要制备大量掩膜板的难题，尤其在掩膜微细电解加工中具有重要应用价值。CN114515874ACN114515874A权利要求书1/1页1.一种移动掩膜微细电解加工装置，其特征在于：所述装置包括电极丝、电极帽、电极座、支架、电解液进口、电解液出口和掩膜板；所述电极丝固定在电极帽上；所述电极帽通过螺纹联接固定在电极座上；所述电极座安装在支架内；所述支架固定在加工机床上；所述电极座可在支架内上下滑动；所述掩膜板固定在电极座下端面；所述电极座下端靠近掩膜板处设有电解液进口，电解液进口对侧靠上位置设有电解液出口；加工时，工件接电源正极为阳极，电极丝接电源负极为阴极，电极丝下端浸没在电解液中，完成对掩膜板上裸露工件的微细电解加工；通过阳极工件在水平面内的移动，实现特定尺寸、形状微结构的移动掩膜微细电解加工。2.根据权利要求1所述的一种移动掩膜微细电解加工装置，其特征在于：所述电极丝为钨或石墨等惰性材料制成的惰性电极；所述电极丝直径尺寸为0.1‑0.5mm；在进行微细尺寸工件加工时，电极丝靠近掩膜板的一端加工成阶梯状电极，其尖端尺寸小于5μm，距掩膜板距离小于0.1mm。3.根据权利要求1所述的一种移动掩膜微细电解加工装置，其特征在于：所述电极帽由金属材料制成，中心设有通孔用于穿过电极丝，侧边加工径向螺纹孔，通过顶丝将电极丝固定在电极帽上，便于调整电极丝伸入长度；所述电极帽的下端通过螺纹与电极座上端联接。4.根据权利要求1所述的一种移动掩膜微细电解加工装置，其特征在于：所述电极座为塑料或纤维制成的固体绝缘材料；电极座上端通过螺纹与电极帽联接，下端固定连接掩膜板。5.根据权利要求1所述的一种移动掩膜微细电解加工装置，其特征在于：所述支架外侧固定在电解加工机床上，内侧与电极座外侧采用小间隙配合，配合长度不小于电极座长度的一半；所述电极座可在支架内上下滑动，支架下移时，支架上端与电极座上端分离，掩膜板靠电极帽和电极座的重力作用压紧贴合在所加工工件表面；支架抬起时，支架上端与电极座上端贴合，带动掩膜板上移，实现掩膜板与工件的分离。6.根据权利要求1所述的一种移动掩膜微细电解加工装置，其特征在于：所述掩膜板由半导体或绝缘材料制成，其厚度为5‑10μm。7.一种利用权利要求2所述装置的移动掩膜微细电解加工方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：S1、截取直径尺寸为0.1‑0.5mm的电极丝，并将其尖端尺寸加工至小于5μm；S2、电极丝安装在电极帽中心通孔处，并将电极帽装配在电极座上，通过电极帽上的顶丝调整电极丝尖端位置；S3、将掩膜板粘贴在电极座下端面，完成电极装置的安装；S4、安装工件阳极，并将支架固定在加工机床Z轴上；S5、连接电解液进出口，Z轴下移，将掩膜板贴合在阳极表面，完成加工对刀；S6、调整工艺参数，打开电解液循环系统，接通电源，通过机床对阳极的运动控制，完成特定微结构图案的掩膜电解加工。2CN114515874A说明书1/4页一种移动掩膜微细电解加工装置及方法技术领域[0001]本发明涉及掩膜电解加工技术领域，尤其涉及一种移动掩膜微细电解加工装置及方法。背景技术[0002]高科技电子机械器件的微型化和智能化是当今机电产品发展的两大主要趋势，随着机械系统向微型机器和微观领域的发展，对加工零件的尺寸、精度、表面结构和性能有了更高的要求。金属表面微细结构能够增强散热、减摩降阻、隐形降噪以及控光调色等作用，是微纳制造的主要对象之一。对金属表面微细结构的加工主要有机械微加工、光刻加工、电解微加工、激光微加工、电火