【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及工件微細加工，具體為一種抑制微納結(jié)構(gòu)加工毛刺產(chǎn)生的工藝方法。
技術(shù)介紹
1、切削加工是形貌復(fù)雜微納結(jié)構(gòu)的最佳制造技術(shù)。近年來，為適應(yīng)半導(dǎo)體與其他產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，切削工藝正朝向著微納尺度進行發(fā)展。而毛刺是工件表面出現(xiàn)的材料殘留，其產(chǎn)生源于加工過程刀具擠壓材料產(chǎn)生的塑性形變和流動。毛刺會降低工件的表面質(zhì)量，減弱微納結(jié)構(gòu)表面的性能，因此抑制毛刺產(chǎn)生或者消除微納結(jié)構(gòu)的毛刺顯得極為重要。在消除毛刺方面，目前存在手工去除、機械去除、化學(xué)去除、熱處理、氣動工具去除和激光去除等方法，但上述方法會破壞微納結(jié)構(gòu)，因此不適用于微納結(jié)構(gòu)毛刺消除。在微納結(jié)構(gòu)加工過程中，還可以通過優(yōu)化工藝參數(shù)、改善刀具質(zhì)量等方法盡可能減少毛刺產(chǎn)生，但是這些方法效果有限，不能從根本上防止毛刺的生成。
2、在切削加工過程中，對于鋁、銅、聚丙烯塑料等塑性材料，工件材料會受到刀具切削力作用發(fā)生塑性變形，被切削部分發(fā)生斷裂成為切屑被去除，而其中部分邊界材料會由于擠壓流動至側(cè)面工件表面從而形成毛刺。為解決這一問題，可以在工件表面制備保護層，通過保護層將工件表面掩蓋在加工面之下，使得切削加工過程中原邊界材料的側(cè)向塑性流動受阻，只有保護層材料會在表面形成毛刺，從而達到抑制工件表面毛刺生成的目的。待加工完成后，通過后續(xù)處理去除保護層即可獲取無毛刺的光潔表面結(jié)構(gòu)。
3、但現(xiàn)有的涂敷保護層切削技術(shù)采用的是聚甲基丙烯酸甲酯(pmma)、石蠟等材料作為保護層。首先，保護層厚度應(yīng)當(dāng)與材料的塑性流動特性、保護層的硬度以及理論毛刺的大小相關(guān)，pmma和石蠟保護層涂覆厚度
4、因此，為實現(xiàn)各種材料微納結(jié)構(gòu)加工毛刺抑制，既需要制備厚度和硬度可調(diào)的保護層，同時也需對保護層進行高效清洗和處理。
技術(shù)實現(xiàn)思路
1、針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本專利技術(shù)提供了一種抑制微納結(jié)構(gòu)加工毛刺產(chǎn)生的工藝方法，解決了現(xiàn)有加工工藝毛刺產(chǎn)生以及毛刺后處理工藝繁冗且適應(yīng)性差的問題。
2、為實現(xiàn)以上目的，本專利技術(shù)通過以下技術(shù)方案予以實現(xiàn)：一種抑制微納結(jié)構(gòu)加工毛刺產(chǎn)生的工藝方法，包括以下步驟：
3、s1.表面預(yù)處理
4、首先對塑性材料工件的表面進行清洗和干燥處理；
5、s2.旋涂uv膠保護層
6、通過勻膠機將uv膠旋涂至待加工件表面形成uv光固保護層，通過控制旋涂速度與時間使得uv光固保護層厚度在2-30μm；
7、s3.紫外光固化和熱烘
8、將旋涂好的工件置于uv固化機中，通過紫外光作用固化uv光固保護層，固化時間在10-40s，然后進行熱烘，溫度控制在150-200℃，時間在5-10min，對光刻膠保護層的硬度進行調(diào)控；
9、s4.機械加工
10、對處理好的待加工件進行機械加工，加工方法包括但不限于單點車削、銑削、高速飛切和超聲振動輔助切削，加工結(jié)構(gòu)須是包含凸臺的非鄰接結(jié)構(gòu)；
11、s5.溶液浸泡處理
12、將加工完成后的工件于光刻膠清洗劑中浸泡10min；
13、s6.等離子體處理
14、使用氧氣等離子體設(shè)備對溶液浸泡后的工件進行處理；
15、s7.表面最終處理
16、對上述處理后的工件進行清洗完全去除uv光固保護層后干燥，即可得到無毛刺的成品光潔工件。
17、優(yōu)選的，所述s2步驟中，當(dāng)待加工工件為與uv膠粘附性較差的材料時，在旋涂前先對工件表面進行增附處理，增附處理包括但不限于電鍍、熱噴涂和氣相沉積；所述uv光固保護層包括但不限于用于光刻工藝的uv光刻膠、用于粘接和封裝的uv膠。
18、優(yōu)選的，所述s4步驟中的加工結(jié)構(gòu)包括但不限于孔、梯形槽和蛇形槽。
19、優(yōu)選的，所述s5步驟中，光刻膠清洗劑包括但不限于有機溶劑、酸性或堿性的光刻膠清洗劑。
20、優(yōu)選的，所述s6步驟，等離子體設(shè)備包括但不限于等離子體射流、等離子體腔室，處理氛圍可為大氣或真空狀態(tài)。
21、優(yōu)選的，所述s6步驟具體如下：
22、將浸泡處理后的工件放置于真空等離子體腔中，激發(fā)o2等離子體，以高能粒子通過化學(xué)反應(yīng)與uv光固保護層生成氣體反應(yīng)物，以去除保護層，使用射頻電源頻率為13.56mhz，輸入功率600w，以02和cf4作為反應(yīng)氣體，流量為200sccm?o2+100sccm?cf4，處理時間15min。
23、本專利技術(shù)提供了一種抑制微納結(jié)構(gòu)加工毛刺產(chǎn)生的工藝方法。具備以下有益效果：
24、1、本專利技術(shù)通過控制uv膠的旋涂速度和時間控制保護層的厚度，通過控制光固化和熱烘時間，控制保護層的硬度，進而制備出硬度可控的保護層來防止微納結(jié)構(gòu)加工過程中邊界材料側(cè)向塑性流動形成毛刺，可適用于多種被加工材料。
25、2、本專利技術(shù)通過利用溶劑結(jié)合等離子體的兩步高效清洗工藝，先通過溶液浸泡去除大部分uv光固化保護層，大大節(jié)約了后續(xù)等離子體處理的成本和時間，再利用氧氣等離子體進一步增強了清洗能力，清洗效果更為顯著。相較于利用酸性、堿性溶液清洗時可能對表面造成腐蝕，等離子體清洗不會破壞已加工結(jié)構(gòu)，表面質(zhì)量更高，實現(xiàn)殘留保護層的高效潔凈清洗。
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1.一種抑制微納結(jié)構(gòu)加工毛刺產(chǎn)生的工藝方法，其特征在于：包括以下步驟：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種抑制微納結(jié)構(gòu)加工毛刺產(chǎn)生的工藝方法，其特征在于：所述S2步驟中，當(dāng)待加工工件為與UV膠粘附性較差的材料時，在旋涂前先對工件表面進行增附處理，增附處理包括但不限于電鍍、熱噴涂和氣相沉積；所述UV光固保護層包括但不限于用于光刻工藝的UV光刻膠、用于粘接和封裝的UV膠。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種抑制微納結(jié)構(gòu)加工毛刺產(chǎn)生的工藝方法，其特征在于：所述S4步驟中的加工結(jié)構(gòu)包括但不限于孔、梯形槽和蛇形槽。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種抑制微納結(jié)構(gòu)加工毛刺產(chǎn)生的工藝方法，其特征在于：所述S5步驟中，光刻膠清洗劑包括但不限于有機溶劑、酸性或堿性的光刻膠清洗劑。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種抑制微納結(jié)構(gòu)加工毛刺產(chǎn)生的工藝方法，其特征在于：所述S6步驟，等離子體設(shè)備包括但不限于等離子體射流、等離子體腔室，處理氛圍可為大氣或真空狀態(tài)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種抑制微納結(jié)構(gòu)加工毛刺產(chǎn)生的工藝方法，其特征在于：所述S6步驟具體如下：
【技術(shù)特征摘要】
1.一種抑制微納結(jié)構(gòu)加工毛刺產(chǎn)生的工藝方法，其特征在于：包括以下步驟：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種抑制微納結(jié)構(gòu)加工毛刺產(chǎn)生的工藝方法，其特征在于：所述s2步驟中，當(dāng)待加工工件為與uv膠粘附性較差的材料時，在旋涂前先對工件表面進行增附處理，增附處理包括但不限于電鍍、熱噴涂和氣相沉積；所述uv光固保護層包括但不限于用于光刻工藝的uv光刻膠、用于粘接和封裝的uv膠。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種抑制微納結(jié)構(gòu)加工毛刺產(chǎn)生的工藝方法，其特征在于：所述s4步驟中的加工結(jié)構(gòu)包...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：賀裕鵬，黃杰華，余德平，張鵬，劉進偉，
申請(專利權(quán))人：四川大學(xué)，
類型：發(fā)明
國別省市：
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