一種蝕刻輔助的微細(xì)超聲加工裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型涉及一種超聲加工裝置，尤其是一種蝕刻輔助的微細(xì)超聲加工裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 化學(xué)蝕刻法的原理是利用金屬與蝕刻劑進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)形成可溶物體而進(jìn)行去除 反應(yīng)部分，通過控制希望被去除部分和被保護(hù)部分來達(dá)到加工的目的。蝕刻方法加工出的 結(jié)構(gòu)，存在表面開口大，內(nèi)部開口小的問題，其斷面如梯形。造成這種結(jié)構(gòu)的原因，主要是由 于開口是上下面接觸蝕刻液的時(shí)間差，加上蝕刻速率，造成側(cè)蝕量大。
[0003] 單獨(dú)的蝕刻加工，效率不高，工藝復(fù)雜，且蝕刻具有各向異性，即蝕刻的方向是不 確定的，成型的表面結(jié)構(gòu)不符合預(yù)期。 【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004] 本實(shí)用新型的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足之處而提供一種蝕刻速度低、側(cè) 蝕量小、加工效率高的蝕刻輔助微細(xì)超聲加工的裝置。
[0005] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采取的技術(shù)方案為：一種蝕刻輔助的微細(xì)超聲加工 裝置，所述微細(xì)超聲加工裝置通過蝕刻液的輔助實(shí)施微細(xì)超聲加工，所述微細(xì)超聲加工裝 置包括立式滑臺(tái)、超聲主軸、夾頭、工具頭、工作臺(tái)、超聲電源、工作槽、蝕刻液，所述工具頭 通過夾頭固定在超聲主軸上，超聲主軸固定在立式滑臺(tái)上，所述的立式滑臺(tái)驅(qū)動(dòng)超聲主軸 上下運(yùn)動(dòng)，所述的超聲電源與超聲主軸相連；所述工作槽固定在工作臺(tái)上，所述超聲主軸包 括前匹配塊、壓電陶瓷片與后匹配塊，通過調(diào)節(jié)螺栓將前匹配塊、壓電陶瓷片與后匹配塊連 接；所述蝕刻液混合磨粒后，浸泡工件或噴淋工件；所述蝕刻液由以下質(zhì)量百分含量的組 分組成：氯化鐵5~15%、酸3~5%、苯并三唑2~4%、乙二胺1~2%、十二烷基磺酸鈉 2~3%，余量為水；所述酸由高氯酸、次氯酸和磺酸組成，而且所述高氯酸、次氯酸和磺酸 的質(zhì)量比為（1~3) : (6~14) : (15~26)。
[0006] 本申請(qǐng)實(shí)用新型人經(jīng)過大量研究發(fā)現(xiàn)，在所述蝕刻液中加入由所述質(zhì)量比的高氯 酸、次氯酸和磺酸組成的酸時(shí)，使得蝕刻液的蝕刻速度較低，由于通過超聲的加工，可提高 加工效率，可減小工件表面開口和內(nèi)部開口分別與蝕刻液接觸的時(shí)間差，有效減小工件開 口上下面結(jié)構(gòu)的尺寸差。而且在所述蝕刻液中加入所述重量含量的苯并三唑、乙二胺和 十二烷基磺酸鈉，能夠有效減小蝕刻液的側(cè)蝕量，使得蝕刻所得結(jié)構(gòu)更趨于圓柱形，形狀可 控。
[0007] 作為本實(shí)用新型所述蝕刻輔助的微細(xì)超聲加工裝置的優(yōu)選實(shí)施方式，所述苯并三 唑和乙二胺的質(zhì)量和與十二烷基磺酸鈉的質(zhì)量比為（苯并三唑+乙二胺）：十二烷基磺酸 鈉=(1~2): 1，且苯并三唑與乙二胺的質(zhì)量比為2:1。作為本實(shí)用新型所述用于輔助微 細(xì)超聲加工的蝕刻液的更優(yōu)選實(shí)施方式，所述苯并三唑和乙二胺的質(zhì)量和與十二烷基磺酸 鈉的質(zhì)量比為（苯并三唑+乙二胺）：十二烷基磺酸鈉=1.5:1。當(dāng)所述苯并三唑和乙二 胺的質(zhì)量和與十二烷基磺酸鈉的質(zhì)量比為（苯并三唑+乙二胺）：十二烷基磺酸鈉=(1~ 2) :1，且苯并三唑與乙二胺的質(zhì)量比為2:1時(shí)，所得蝕刻液的側(cè)蝕量更小，尤其是當(dāng)所述苯 并三唑和乙二胺的質(zhì)量和與十二烷基磺酸鈉的質(zhì)量比為（苯并三唑+乙二胺）：十二烷基 磺酸鈉=1. 5:1時(shí)，所得蝕刻液的側(cè)蝕量最小。
[0008] 作為本實(shí)用新型所述用于輔助微細(xì)超聲加工的蝕刻液的優(yōu)選實(shí)施方式，所述酸中 高氯酸、次氯酸和磺酸的質(zhì)量比為（1~2) : (7~12) : (18~25)。作為本實(shí)用新型所述用 于輔助微細(xì)超聲加工的蝕刻液的更優(yōu)選實(shí)施方式，所述酸中高氯酸、次氯酸和磺酸的質(zhì)量 比為1 :10 :20。當(dāng)所述酸中高氯酸、次氯酸和磺酸的質(zhì)量比為（1~2) : (7~12) : (18~ 25)時(shí)，所得蝕刻液的蝕刻速度加快，尤其是當(dāng)所述酸中高氯酸、次氯酸和磺酸的質(zhì)量比為 1 :10 :20時(shí)，所得蝕刻液的蝕刻速度比較快。
[0009] 作為本實(shí)用新型所述蝕刻輔助的微細(xì)超聲加工裝置的優(yōu)選實(shí)施方式，所述蝕刻液 由以下質(zhì)量百分含量的組分組成：氯化鐵8~12%、酸4%、苯并三唑2%、乙二胺1%、 十二烷基磺酸鈉3%，余量為水；所述酸由高氯酸、次氯酸和磺酸組成，而且所述高氯酸、次 氯酸和磺酸的質(zhì)量比為（1~2) : (7~12) : (18~25)。
[0010] 作為本實(shí)用新型所述蝕刻輔助的微細(xì)超聲加工裝置的優(yōu)選實(shí)施方式，所述蝕刻液 由以下質(zhì)量百分含量的組分組成：氯化鐵10%、酸4%、苯并三唑3%、乙二胺1.5%、十二烷 基磺酸鈉3%，余量為水。
[0011] 所述酸由高氯酸、次氯酸和磺酸組成，而且所述高氯酸、次氯酸和磺酸的質(zhì)量比為 1 :10 :20。當(dāng)所述蝕刻液采用此配方時(shí)，所述蝕刻液蝕刻所得結(jié)構(gòu)最趨于圓柱形，效果最 好，除了超聲加工縮短了上下表面的時(shí)間差，蝕刻液成份的不同對(duì)縮短時(shí)間差也有一定的 輔助作用。
[0012] 作為本實(shí)用新型所述蝕刻輔助的微細(xì)超聲加工裝置的優(yōu)選實(shí)施方式，所述蝕刻液 由以下質(zhì)量百分含量的組分組成：氯化鐵12%、酸5%、苯并三唑4%、乙二胺2%、十二烷基 磺酸鈉3%，余量為水；所述酸由高氯酸、次氯酸和磺酸組成，而且所述高氯酸、次氯酸和磺 酸的質(zhì)量比為1 :1〇 :20。
[0013] 同時(shí)，本實(shí)用新型還提供一種操作簡(jiǎn)單、易于實(shí)現(xiàn)、針對(duì)上述所述蝕刻輔助的微細(xì) 超聲加工裝置實(shí)施的蝕刻輔助的微細(xì)超聲加工方法，包括以下步驟：
[0014] (1)對(duì)工件進(jìn)行掩膜處理，然后將掩膜后的工件固定安裝在工作槽上；
[0015] (2)打開超聲電源，蝕刻液摻雜磨粒浸泡工件或噴淋工件；
[0016] (3)立式滑臺(tái)驅(qū)動(dòng)超聲主軸上下運(yùn)動(dòng)，工具通過工具夾頭安裝在超聲主軸上，對(duì)工 件實(shí)施蝕刻輔助超聲加工。
[0017] 作為本實(shí)用新型利用所述蝕刻輔助的微細(xì)超聲加工裝置實(shí)施的蝕刻輔助的微細(xì) 超聲加工方法的優(yōu)選實(shí)施方式，所述磨粒為剛玉、碳化硅、碳化硼、金剛石粉末。
[0018] 本實(shí)用新型所提供的蝕刻液的制備方法，操作簡(jiǎn)單，所制備得到的蝕刻液各成分 之間能夠充分混合、相互作用，制備得到的蝕刻液質(zhì)量穩(wěn)定，便于工業(yè)化推廣。
[0019] 本實(shí)用新型首次提出將專用的蝕刻液與微細(xì)超聲加工結(jié)合，專門研制出一種輔助 微細(xì)超聲加工的蝕刻液，將蝕刻和超聲兩項(xiàng)技術(shù)有機(jī)結(jié)合，微細(xì)超聲的振動(dòng)加工在工件表 面形成微裂紋，而蝕刻液可以快速有效的進(jìn)入微裂紋中，進(jìn)一步擴(kuò)大裂紋間隙，有助于微細(xì) 超聲的去除加工；加工效率的提高，縮短了開口上下面接觸蝕刻液的時(shí)間，相應(yīng)的減少了側(cè) 蝕量；另外將微細(xì)超聲和蝕刻結(jié)合在一起，超聲可以引導(dǎo)蝕刻液的流向，進(jìn)一步有助于保證 加工成型的精度。
[0020] 本實(shí)用新型所公開的蝕刻液，是針對(duì)微細(xì)超聲加工專門研制出的可輔助微細(xì)超聲 加工的蝕刻液配方。本實(shí)用新型的蝕刻液中氯化鐵與現(xiàn)有常用蝕刻液相比，含量較低，本實(shí) 用新型的蝕刻液與現(xiàn)有常用普通蝕刻液相比，蝕刻速度較慢，但本實(shí)用新型的蝕刻液中加 入了所述特定組成的酸及所述特定含量比例的苯并三唑、乙二胺和十二烷基磺酸鈉，使得 本實(shí)用新型所述蝕刻液具有較慢的蝕刻速度，而且側(cè)蝕量較小，蝕刻所得結(jié)構(gòu)趨于圓柱形， 能夠較好的配合輔助微細(xì)超聲加工。
【附圖說明】
[0021] 圖1為蝕刻輔助的微細(xì)超聲加工裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0022] 1為工作臺(tái)、2為工作槽、3為工具頭、4為夾頭、5為前匹配塊、6為壓電陶瓷片、7為 后匹配塊、8為調(diào)節(jié)螺栓。
【具體實(shí)施方式】
[0023] 為更好的說明本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)，下面將結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本 實(shí)用新型作進(jìn)一步說明。
[0024] 如圖1所示一種蝕刻輔助的超聲加工裝置，一種蝕刻輔助的微細(xì)超聲加工裝置， 所述微細(xì)超聲加工裝置通過蝕刻液的輔助實(shí)施微細(xì)超聲加工，所述微細(xì)超聲加工裝置包括 立式滑臺(tái)、超聲主軸、夾頭4、工具頭3、工作臺(tái)1、超聲電源、工作槽2、蝕刻液，所述工具頭3 通過夾4頭固定在超聲主軸上，超聲主軸固定在立式滑臺(tái)上，所述的立式滑臺(tái)驅(qū)動(dòng)超聲主 軸上下運(yùn)動(dòng)，所述的超聲電源與超聲主軸相連；所述工作槽2固定在工作臺(tái)1上，所述超聲 主軸包括前匹配塊5、壓電陶瓷片6與后匹配塊7,通過調(diào)節(jié)螺栓8將前匹配塊5、壓電陶瓷 片6與后匹配塊7連接；利用蝕刻輔助的微細(xì)超聲加工裝置實(shí)施的蝕刻輔助的微細(xì)超聲加 工方法，包括以下步驟：首先，對(duì)工件進(jìn)行掩膜處理，然后將掩膜后的工件固定安裝在工作 槽上；工作槽固定在工作臺(tái)上；打開超聲電源，蝕刻液摻雜磨粒浸泡