基于LIGA技术微细电火花加工研究.pdfVIP

特种加工技术 l 基于LGA技术的微细电火花力n-r-研究 彭良强‘伊福廷1张院春2邹丽芸2张菊芳。韩勇1 (1中国科学院高能物理研究所2北京市机电研究院) 摘要：实验探讨了采用LIGA技术制备工具电极的微细电火花加工技术。通过同步 辐射深度光刻得到具有微细结构的胶模具，使用电铸技术得到镶嵌在胶结构中的铜工具电 极，击胶后利用该电板进行微细电火花加工实验，在不锈钢上加工出异形微细孔。 关键词：微细加工LIGA技术电火花加工 ，。， (2)显影，得到导电基板上的光刻胶微结 1刖莓 构； 随着微型机电系统(MEMS)的崛起和工程 (3)在光刻胶微结构中电铸金属铜； 技术领域对微型机械的迫切要求．微细加工技术 (4)表面磨抛后去胶，得到铜工具电极； 的研究成为整个微机械领域的一个重要发展方向 (5)利用工具电极，在电火花机床上加工， …。微细电火花加工由于适应范围广和非接触加 得到不锈钢等材料上的微结构。 工等特点，使其日益成为～种有前途的微型机械 制造方法，但目前所用的线放电磨削工艺制备电 极的方法只能加工简单形状的小孔，限制了其加 工的范围，因此迫切需要新的电极制各方法n]。 LIGA技术由同步辐射深度光刻、电铸和塑 铸工艺构成，来自德语Lithographie(光刻)、 Galvanoformung(电铸)、Abformung(塑铸)的字头 缩写，是由德国KarlsnIhe原子核研究中心创立 J。由于 的，并于1986年首次进行了公开报道。3 该技术在发明伊始就以工业应用为方向，鉴于其 广阔的应用领域和巨大的市场发展潜力，发达国 家和许多新兴国家如新加坡对此高度重视，现已 图1加工工艺流程 开发和制造出多种微结构器件，正向商业化的应 在北京同步辐射装置的3WIA柬线上进行同步 用方向发展。LIGA技术自提出咀来发展迅速． 辐射深度曝光，x光波长在0．2rim附近，储存环 己成为与硅加工技术、微细电火花加工技术并驾 中电子束流强度为50—100mA，PMMA光刻胶厚 齐驱的微细加工领域的三大主流技术之一，但在 度为0．5mm时。曝光时间约1小时。曝光后显 加工材料种类上受到一定限制．不能制各不锈 影得到光刻胶微结构。图2为米字结构光刻胶的 钢、硬质合金等。 电镜照片，厚度4309m，右边线条30¨m，左边 我们提出采用LIGA技术制备工具电极的微线条10)xm，深宽比大于40。 细电火花加工技术[41，本文实验探讨了将二者相 171前光刻出的最细线条为5微米，深宽比高 结合的新方法。 达100。采用多次曝光、显影的方法，光刻出的 2 LlGA技术制备工具电极 胶结竺要害笔毒亨羹甬通常的硫酸铜电铸液和自 采用基于LIGA技术制各工具电极的微细电制的脉冲换向电源．光刻胶厚度为0．5mm时， 火花加工工艺如下： 电铸时间为十几个小时。表面磨抛后去胶，得到 (1)利用具有所需图形的掩模，对光刻胶 铜工具电极，图3为丫字结构铜工具电极的电镜 进行同步辐射深度曝光； 照片，厚度7309m-线条909m，深宽比为8， 电火花成形加工 可见侧壁陡直，表面光洁度高。 图4利用工具电极加工的不锈钢工件 4小结