[发明专利]负压下高速冲液精密电铸装置及方法

说明书

本发明公开了一种负压条件下高速冲液精密电铸的装置及其方法,属于精密电铸技术领域。本发明包括电铸模块、加热模块、循环及过滤模块、储液模块及抽负压模块。所述电铸模块、循环及过滤模块、储液模块通过管道连接。所述加热模块用于加热电铸模块内电铸液，抽负压模块用于保持电铸模块处于负压状态。使用本装置不仅可用于常压下高速冲液电铸，还可以实现负压条件下循环加热溶液并冲液电铸，有利于提高高深宽比结构的传质速率和气泡排出速率，从而提高微细电铸质量。

技术领域

本发明设计一种循环、过滤及加热液体的装置及其方法，尤其涉及一种负压条件下高速冲液精密电铸的装置及其方法。

背景技术

电沉积是一种基于电化学原理的增材制造技术，具有复制精度高、工艺可控性好、设备简单可行等特点，常用的电沉积方法有电铸、电镀、电刷镀等。但是电铸本身具有一些固有缺陷，比如随着沉积过程的进行，大量吸氢或夹杂在铸层内部，或发展成为气泡使得铸层出现针孔、麻点等缺陷。对于高深宽比结构，往往存在传质困难、析氢排出不易等问题，极大地影响铸层质量。随着MEMS器件的迅速发展，微细电铸得到了广泛应用，如何减少结瘤、真空、麻点等缺陷，降低铸层因吸氢夹杂产生的内应力，成为亟需解决的问题。

围绕这一问题，国内外科研人员提出了多种解决方案。较为常见的是向电铸液中加入光亮剂、润湿剂等，以抑制气泡产生和吸附，降低内应力。在负压环境下电铸也是一种有效去除气泡夹杂、吸附的方法，原理为通过负压使气泡迅速长大、脱离而破裂。中国的明平美等人提出利用交变压力梯度变化的方法（辅助交变低气压—温度梯度微细电铸技术，兵工学报，2008，29（6）：746-751.）和电解液真空沸腾电沉积的方法（中国专利号：CN101871108 A），使得沉积区域表面的气泡迅速长大、破碎，达到去除气泡和加速传质的目的。但是目前提出的负压电铸技术常常是在无循环或间歇性循环的情况下进行的，这就导致传质的进行很大程度上依赖浓度梯度传质，同时气泡和杂质的排出仅仅依靠浓差对流和气泡破碎产生的搅拌作用。对于微细电铸零件，尤其是高深宽比微细结构，依然存在气泡夹杂吸附和晶粒粗大、铸层松散等问题。

发明内容

本发明目的在于提供一种可以改善微细电铸件的表面质量，提高电铸件的机械性能的负压下高速冲液精密电铸装置及方法。

本发明提供一种负压下高速冲液精密电铸装置，该装置包括电铸模块，电铸模块包括电铸槽、阴极板、阳极板；电铸槽下端设置主出口，一侧上方设置有主入口，另一侧上方设置辅助入口、下方设置辅助出口；该装置还包括储液模块，储液模块其包括密闭的储液槽及位于槽体上的液面高度计；储液槽一侧下方设置主出口，上方设置有主入口和辅助入口；

所述电铸模块和储液模块通过第一循环及过滤模块相连接；第一循环及过滤模块包括第一过滤器、第一磁力旋片泵、溢流球阀、第一真空球阀、第二真空球阀；所述储液槽位于电铸槽下方；储液槽的主出口经过所述第一过滤器与所述第一磁力旋片泵入口相连，所述第一磁力旋片泵出口分成两路，第一路经过所述第一真空球阀与电铸槽上方的主入口相连；第二路经过所述溢流球阀与储液槽辅助入口相连；电铸槽下方的主出口经过第二真空球阀与储液槽主入口相连；还包括加热模块，加热模块与电铸模块相连；还包括抽负压模块，所述抽负压模块与电铸模块相连；包括真空泵和气体干燥器；所述电铸槽还安装有泄压阀和压力表；上述真空泵及压力表还连接有用于控制所述真空泵在电铸槽内压力高于设定压力时启动，低于设定压力时停止的压力控制装置；

其特征在于：

该装置还包括第二循环及过滤模块，第二循环及过滤模块包括缓冲槽、第二磁力旋片泵、第二过滤器、第三真空球阀、第四真空球阀；上述电铸槽的辅助出口依次经过所述第二过滤器、所述第二磁力旋片泵、第四真空球阀后与所述缓冲槽的入口相连；缓冲槽的出口经过所述第三真空球阀与电铸槽的辅助入口相连；