[发明专利]一种兆声掩膜电解加工高深宽比微结构的装置及方法

权利要求书

1.一种兆声掩膜电解加工高深宽比微结构的装置，其特征在于，所述的装置包括上盖板(1)、侧围板(2)、下底板(3)、紧固螺栓组(4)、兆声阳极(5)、刻蚀工件(6)、阴极板(7)；所述的上盖板(1)、侧围板(2)、下底板(3)组成电解液腔，并通过紧固螺栓组(4)固接，侧围板(2)上设有进、出液孔(20)、(21)；兆声阳极(5)安装于上盖板(1)，阴极板(7)固定于下底板(3)；刻蚀工件(6)为阳极工件，固定在兆声阳极(5)上，与兆声阳极(5)紧密接触固定为一弹性体；

所述的兆声阳极(5)包括兆声阳极工具头(50)、密封板(51)、紧定螺钉(52)、圆管(53)、位置调节旋钮(54)；所述的兆声阳极工具头(50)与密封板(51)通过紧定螺钉(52)固接，密封板(51)中心通孔与圆管(53)配合，圆管(53)管壁开有外螺纹，位置调节旋钮(54)与圆管(53)通过螺纹配合，通过位置调节旋钮(54)调整阴阳极间距；所述的兆声阳极工具头(50)包括压电陶瓷(500)、陶瓷引线(501)、阳极导线(502)，压电陶瓷(500)粘贴于兆声阳极(5)内部，陶瓷引线(501)与阳极导线(502)穿过圆管(53)引出接电；圆管(53)的外螺纹与上盖板(1)上的螺纹孔(10)组成螺旋传动副。

2.根据权利要求1所述的一种兆声掩膜电解加工高深宽比微结构的装置，其特征在于，所述的兆声阳极(5)的兆声频率在1MHz以上。

3.根据权利要求1或2所述的一种兆声掩膜电解加工高深宽比微结构的装置，其特征在于，所述的阴极板(7)为圆盘结构，阴极板(7)上开有导电螺纹孔(70)、紧固螺纹孔(71)，下底板(3)上设有阴极安装孔(30)、螺栓孔(31)、底部螺纹孔(32)；阴极板(7)置于阴极安装孔(30)内，螺栓孔(31)用于通过紧固螺栓组(4)，螺钉(80)穿过底部螺纹孔(32)紧固于紧固螺纹孔(71)上，导电螺钉(8)安装在导电螺纹孔(70)上。

4.一种采用1-3任一所述的装置进行兆声掩膜电解加工高深宽比微结构的方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)在基板上制作光刻胶微结构，基板研磨、抛光、匀胶，光刻胶曝光、显影等标准工艺，实现胶膜图形化，露出导电基底；

2)将图形化的待加工基板固定于兆声阳极(5)上，使刻蚀工件(6)背面紧贴兆声阳极(5)的端面，并做相应密封处理；

3)装配电解装置，将带有刻蚀工件(6)的兆声阳极(5)装入上盖板(1)，阴极板(7)装入下底板(3)，并在上盖板(1)、下底板(3)之间安装侧围板，三者通过紧固螺栓组(4)紧固形成电解装置腔，通过调节阴阳极间距至目标尺寸；

4)将电解液由进液孔(20)泵入装配好的兆声电解装置，从出液孔(21)流出并循环；

5)通过陶瓷引线(501)为压电陶瓷(500)通入兆声波信号，压电陶瓷(500)产生兆声振动，并激励阳极工件振动，阳极工件作为兆声源向电解液中辐射兆声波；

6)通过阳极导线(502)、导电螺钉(8)分别为刻蚀工件(6)、阴极板(7)接入直流电作为刻蚀电流，实现阳极的电解加工，在电解液(9)中形成以刻蚀区为声源的声流扰动，将刻蚀区产物排除。