【摘要】：采用線切割和真空壓力熱擴(kuò)散焊組合工藝制備了高深寬比的三維微結(jié)構(gòu)。分別研究了線切割與熱擴(kuò)散焊工藝并獲得了較好的工藝參數(shù)用于制備微模具。首先,在脈沖寬度為10μs,脈沖間隔為40μs,線切割電流為0.28A,電壓為60V的條件下,對(duì)100μm厚的銅箔進(jìn)行線切割,獲得了多層二維微結(jié)構(gòu)。然后,在熱擴(kuò)散溫度為850℃,熱擴(kuò)散時(shí)間為10h,壓力為1.0μPa的工藝參數(shù)作用下,對(duì)多層銅箔二維微結(jié)構(gòu)進(jìn)行真空壓力熱擴(kuò)散焊接,通過(guò)多層二維微結(jié)構(gòu)的疊加形成微模具,并制備了六棱臺(tái)微型腔模具及微型級(jí)聯(lián)齒輪模具。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:三維微模具表面形貌較好,制作結(jié)果較理想,與設(shè)計(jì)模型基本相符。最后,通過(guò)超聲模壓成型分別獲得了二階和三階的塑料級(jí)聯(lián)齒輪。這些微塑件質(zhì)量良好,驗(yàn)證了該工藝方法的可行性。
【圖文】：

切割可以切割不同厚度的銅箔，所以該方法可以制作有相當(dāng)深度的微模具。這里之所以選擇銅箔作為原材料，是因?yàn)槠涓邷責(zé)釘U(kuò)散性好，易于保證真空壓力熱擴(kuò)散焊的質(zhì)量；當(dāng)然，如果焊接質(zhì)量控制適當(dāng)，也可以采用不銹鋼箔等其它原材料。２制備工藝Ｍｉｃｒｏ－ＤＬＯＭ制備三維微模具以及注塑的工藝過(guò)程包括：（１）采用電火花線切割工藝對(duì)銅箔進(jìn)行切割獲得二維微結(jié)構(gòu)；（２）通過(guò)真空壓力熱擴(kuò)散焊連接多層二維微結(jié)構(gòu)從而疊加擬合出三維微模具。用于制備三維疊層微模具的Ｍｉｃｒｏ－ＤＬＯＭ工藝路線如圖１所示。圖１三維疊層微模具的制備以及模壓工藝Ｆｉｇ．１Ｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎｐｒｏｃｅｓｓｏｆ３Ｄｌａｍｉｎａｔｅｄｍｉｃｒｏｍｏｌｄｓａｎｄｍｉｃｒｏ－ＵＰＭｐｒｏｃｅｓｓ首先，通過(guò)ＣＡＤ切片軟件將微模具設(shè)計(jì)模型進(jìn)行離散切片從而獲得疊層微模具模型。切片軟件還需對(duì)疊層微模具模型進(jìn)行后處理，從而獲得銅箔層數(shù)、層厚及每層銅箔二維微結(jié)構(gòu)軌跡等數(shù)據(jù)。然后將已確定的各層銅箔的一端夾緊固定。銅箔分已加工銅箔、正加工銅箔和待加工銅箔（見(jiàn)圖２）。待加工銅箔的另一端需要向上彈性彎曲并用擋塊擋住，正加工銅箔的另一端通過(guò)鋼塊與磁鐵夾具固定，并由線切割加工該層的二維微結(jié)構(gòu)，，已加工銅箔需要向下彈性彎曲并用擋塊擋祝重復(fù)上述過(guò)程，直至完成各層二維微結(jié)構(gòu)的線切割加工，從而獲得初步疊層的三維微模具。然而初步疊層的三維微模具的各層二維微結(jié)構(gòu)并沒(méi)有真正連接，因此需其一端仍保持夾緊狀態(tài)并放入真空爐中進(jìn)行真空壓力熱擴(kuò)散焊，從而完成各層銅箔二維微結(jié)構(gòu)的完全連接，形成整體式微模具。最后，運(yùn)用超聲模壓粉末成型方法（Ｍｉｃｒｏ－ＵＰＭ）［１９

Ｍｉｃｒｏ－ＤＬＯＭ工藝路線如圖１所示。圖１三維疊層微模具的制備以及模壓工藝Ｆｉｇ．１Ｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎｐｒｏｃｅｓｓｏｆ３Ｄｌａｍｉｎａｔｅｄｍｉｃｒｏｍｏｌｄｓａｎｄｍｉｃｒｏ－ＵＰＭｐｒｏｃｅｓｓ首先，通過(guò)ＣＡＤ切片軟件將微模具設(shè)計(jì)模型進(jìn)行離散切片從而獲得疊層微模具模型。切片軟件還需對(duì)疊層微模具模型進(jìn)行后處理，從而獲得銅箔層數(shù)、層厚及每層銅箔二維微結(jié)構(gòu)軌跡等數(shù)據(jù)。然后將已確定的各層銅箔的一端夾緊固定。銅箔分已加工銅箔、正加工銅箔和待加工銅箔（見(jiàn)圖２）。待加工銅箔的另一端需要向上彈性彎曲并用擋塊擋住，正加工銅箔的另一端通過(guò)鋼塊與磁鐵夾具固定，并由線切割加工該層的二維微結(jié)構(gòu)，已加工銅箔需要向下彈性彎曲并用擋塊擋祝重復(fù)上述過(guò)程，直至完成各層二維微結(jié)構(gòu)的線切割加工，從而獲得初步疊層的三維微模具。然而初步疊層的三維微模具的各層二維微結(jié)構(gòu)并沒(méi)有真正連接，因此需其一端仍保持夾緊狀態(tài)并放入真空爐中進(jìn)行真空壓力熱擴(kuò)散焊，從而完成各層銅箔二維微結(jié)構(gòu)的完全連接，形成整體式微模具。最后，運(yùn)用超聲模壓粉末成型方法（Ｍｉｃｒｏ－ＵＰＭ）［１９］就可獲得三維微結(jié)構(gòu)零件。圖２線切割加工各層二維微結(jié)構(gòu)Ｆｉｇ．２Ｗｉｒｅｃｕｔｔｉｎｇｏｆｍｕｌｔｉ－ｌａｙｅｒ２Ｄｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ３實(shí)驗(yàn)材料與設(shè)備制備三維微模具的材料為１００μｍ厚的銅箔，線切割機(jī)為深圳聯(lián)高精密機(jī)械有限公司生產(chǎn)的中走絲線切割機(jī)Ｈ－ＣＵＴ３２Ｆ，真空爐為深圳中達(dá)強(qiáng)電爐廠生產(chǎn)的真空熱處理爐（ＺＫ１－１２－１２００）。采用日本ＫＥＹＥＮＣＥ公司生產(chǎn)的大景深體式顯微鏡ＶＨＸ－１０００，

【參考文獻(xiàn)】

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2 張朝陽(yáng);李中洋;王耀民;毛衛(wèi)平;;激光沖擊效應(yīng)下的力學(xué)電化學(xué)微細(xì)刻蝕加工[J];光學(xué)精密工程;2012年06期

3 徐斌;伍曉宇;凌世全;吳世云;羅烽;杜晨林;孫秀泉;;飛秒激光切割與微細(xì)電阻滑焊組合制備三維金屬微結(jié)構(gòu)[J];光學(xué)精密工程;2012年08期

4 馬雅麗;劉文開(kāi);劉沖;杜立群;;UV-LIGA技術(shù)在制作細(xì)胞培養(yǎng)器微注塑模具型腔中的應(yīng)用[J];光學(xué)精密工程;2013年05期

5 宋滿倉(cāng);解廷利;杜立群;王敏杰;劉沖;;薄鎳板上Meso尺度結(jié)構(gòu)的電火花線切割[J];光學(xué)精密工程;2013年07期

6 徐斌;伍曉宇;雷建國(guó);羅烽;龔峰;杜晨林;阮雙琛;王振龍;;逐層微細(xì)電阻滑焊工藝制備三維微結(jié)構(gòu)[J];光學(xué)精密工程;2014年05期

7 于同敏,宮德海;微型模具制造技術(shù)研究與發(fā)展[J];中國(guó)機(jī)械工程;2005年02期

【共引文獻(xiàn)】

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1 俞建超;姜峰;融亦鳴;;AISI D2鋼力學(xué)性能尺寸效應(yīng)實(shí)驗(yàn)研究[J];材料科學(xué)與工藝;2012年03期

2 劉志兵;王西彬;解麗靜;蔣放;;微小型結(jié)構(gòu)件的微細(xì)切削技術(shù)[J];工具技術(shù);2008年03期

3 徐斌;伍曉宇;凌世全;吳世云;羅烽;杜晨林;孫秀泉;;飛秒激光切割與微細(xì)電阻滑焊組合制備三維金屬微結(jié)構(gòu)[J];光學(xué)精密工程;2012年08期

4 馬雅麗;劉文開(kāi);劉沖;杜立群;;UV-LIGA技術(shù)在制作細(xì)胞培養(yǎng)器微注塑模具型腔中的應(yīng)用[J];光學(xué)精密工程;2013年05期

5 梁雄;伍曉宇;李兵;王亞濤;凌世全;羅烽;杜晨林;阮雙琛;;微型塑料雙聯(lián)齒輪的超聲波焊接工藝[J];高分子材料科學(xué)與工程;2013年07期

6 宋滿倉(cāng);解廷利;杜立群;王敏杰;劉沖;;薄鎳板上Meso尺度結(jié)構(gòu)的電火花線切割[J];光學(xué)精密工程;2013年07期

7 吳修娟;曲寧松;曾永彬;王玉峰;朱荻;;亞微米電解加工的試驗(yàn)研究[J];東南大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2013年04期

8 楊其;李光憲;;聚合物及其復(fù)合材料的微成型加工研究進(jìn)展[J];高分子通報(bào);2013年09期

9 程萍;位迪;吳本科;高峰;陳向東;;可降解心臟支架的飛秒激光精密加工[J];光學(xué)精密工程;2014年01期

10 吳修娟;曾永彬;曲寧松;王玉峰;朱荻;;基于Ag納米線的微納電解加工研究[J];電加工與模具;2014年01期

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2 張勇斌;何建國(guó);李尚政;劉廣民;尹青峰;李凡;;微細(xì)組合電加工樣機(jī)研制及實(shí)驗(yàn)研究[A];2014年全國(guó)電化學(xué)加工技術(shù)研討會(huì)論文集[C];2014年

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3 楊鐸;聚合物熔體表面效應(yīng)與平板微器件的注塑成型研究[D];大連理工大學(xué);2011年

4 鮑懷謙;超純水微細(xì)電解加工的基礎(chǔ)研究[D];南京航空航天大學(xué);2006年

5 王棟;Zr基非晶合金超塑性微成形工藝研究[D];華中科技大學(xué);2010年

6 劉瑩;基于微流控芯片的微結(jié)構(gòu)制品注塑成型工藝技術(shù)研究[D];大連理工大學(xué);2012年

7 李世保;微結(jié)構(gòu)聚合物漫反射材料的設(shè)計(jì)及成型基礎(chǔ)研究[D];北京化工大學(xué);2013年

8 常銀霞;基于介電潤(rùn)濕的數(shù)字微流控系統(tǒng)中液滴運(yùn)動(dòng)性能研究[D];河北工業(yè)大學(xué);2012年

9 員征文;多輥軋機(jī)板形控制理論及實(shí)驗(yàn)研究[D];燕山大學(xué);2014年

10 耿雪松;集成式微細(xì)電火花加工系統(tǒng)及其應(yīng)用研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2014年

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2 徐亮;面向微流控芯片的壓電無(wú)閥微泵的研究[D];浙江大學(xué);2011年

3 金方進(jìn);微細(xì)電火花銑削加工電極補(bǔ)償算法及實(shí)驗(yàn)研究[D];上海交通大學(xué);2012年

4 蘇紅娟;Zr基大塊非晶合金本構(gòu)關(guān)系及微齒輪擠壓成形工藝研究[D];上海交通大學(xué);2012年

5 白萬(wàn)青;基于移動(dòng)LIGA光刻技術(shù)的微針研究[D];上海交通大學(xué);2011年

6 吳智明;微流道注塑成型充填過(guò)程的理論和實(shí)驗(yàn)研究[D];北京化工大學(xué);2011年

7 魏玉新;微注塑成型充模流動(dòng)中粘性耗散與對(duì)流傳熱研究[D];大連理工大學(xué);2006年

8 席慶標(biāo);微拉深工藝的實(shí)驗(yàn)研究及計(jì)算機(jī)模擬[D];上海交通大學(xué);2007年

9 張凱;微型溫?cái)D壓溫度分布機(jī)制及結(jié)構(gòu)優(yōu)化研究[D];江蘇大學(xué);2008年

10 衛(wèi)定;H62微塑性成形尺度效應(yīng)及數(shù)值模擬研究[D];合肥工業(yè)大學(xué);2008年

【二級(jí)參考文獻(xiàn)】

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1 張永華,丁桂甫,彭軍,蔡炳初;LIGA相關(guān)技術(shù)及應(yīng)用[J];傳感器技術(shù);2003年03期

2 賈寶賢,王振龍,趙萬(wàn)生;基于特種加工的微細(xì)制造技術(shù)[J];電加工與模具;2003年04期

3 鄒麗蕓,張?jiān)捍?彭良強(qiáng),黃軍容,伊福廷,張菊芳,韓勇;基于LIGA技術(shù)的微細(xì)電火花加工優(yōu)化研究[J];電加工與模具;2004年S1期

4 任忠輝;宋博巖;韓榮第;劉明宇;;電火花微能脈沖電源研究現(xiàn)狀[J];電加工與模具;2006年03期

5 齊文春;麻長(zhǎng)平;高堅(jiān)強(qiáng);;基于多次切割工藝的第一次切割參數(shù)優(yōu)化策略研究[J];電加工與模具;2012年03期

6 胡洋洋;朱荻;李寒松;曾永彬;明平美;;UV-LIGA與微細(xì)電火花加工組合制造微細(xì)電解陣列電極[J];東南大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2010年01期

7 黃文浩;朱蘭芳;陳宇航;言峰;周明;王翔;;基于原子力顯微鏡的PMMA飛秒激光納米加工[J];光學(xué)精密工程;2007年12期

8 杜立群;朱神渺;喻立川;;后烘溫度對(duì)SU-8光刻膠熱溶脹性及內(nèi)應(yīng)力的影響[J];光學(xué)精密工程;2008年03期

9 明平美;朱荻;周鋒;胡洋洋;曾永彬;;用UV-LIGA技術(shù)制造大通孔率精細(xì)鎳網(wǎng)(英文)[J];光學(xué)精密工程;2009年06期

10 賈振元;任小濤;劉巍;鄭新毅;;大深徑比微小孔快速電火花加工系統(tǒng)[J];光學(xué)精密工程;2009年12期

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3 鐘原;羅天勇;;單軸擴(kuò)散焊接中管道變形的初步仿真分析[J];核聚變與等離子體物理;2013年01期

4 徐慶鴻;張志謙;李慕勤;孫東臣;端木廣昌;;涂保護(hù)劑非真空擴(kuò)散焊研究[J];金屬科學(xué)與工藝;1988年04期

5 王文■;;真空擴(kuò)散焊(上)[J];電焊機(jī);1989年05期

6 鄒茉蓮;;液相過(guò)渡擴(kuò)散焊[J];航空精密制造技術(shù);1993年04期

7 馮勝利;不銹鋼復(fù)合濾網(wǎng)的真空擴(kuò)散焊[J];航空精密制造技術(shù);1994年06期

8 梁燦興;復(fù)膜溶解擴(kuò)散焊[J];重型汽車;1994年02期

9 李曉泉,于治水,吳銘方,王宇,謝春生;CuAlBe/Ni/1Cr18Ni9Ti固相擴(kuò)散焊[J];華東船舶工業(yè)學(xué)院學(xué)報(bào);1999年06期

10 郭健,楊建民;擴(kuò)散焊應(yīng)用研究[J];江蘇冶金;2003年05期

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1 崔巖;陳有權(quán);朱曉剛;;擴(kuò)散焊在坦克修理中的應(yīng)用探討[A];第四屆全國(guó)表面工程學(xué)術(shù)交流大會(huì)論文集[C];2001年

2 李海濤;阮存軍;田寧;王樹(shù)忠;高海潮;;用于精密連接的真空擴(kuò)散焊和過(guò)渡液相連接實(shí)驗(yàn)研究[A];中國(guó)電子學(xué)會(huì)真空電子學(xué)分會(huì)第十九屆學(xué)術(shù)年會(huì)論文集（下冊(cè)）[C];2013年

3 侯金保;董寶明;;鈦合金整體葉盤擴(kuò)散焊[A];第十次全國(guó)焊接會(huì)議論文集（第1冊(cè)）[C];2001年

4 張賦升;熊江濤;李京龍;孫福;;多層薄壁零件的擴(kuò)散焊實(shí)體制造[A];第十一次全國(guó)焊接會(huì)議論文集（第1冊(cè)）[C];2005年

5 候金保;董寶明;王凱;;錫青銅-合金銅擴(kuò)散焊技術(shù)研究[A];第九次全國(guó)焊接會(huì)議論文集（第1冊(cè)）[C];1999年

6 薛松柏;錢乙余;;21世紀(jì)針焊、擴(kuò)散焊及特種連接技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展趨勢(shì)[A];2002年黑龍江省機(jī)械工程學(xué)會(huì)年會(huì)論文集[C];2002年

7 王艷芳;張賦升;熊江濤;李京龍;;硬質(zhì)合金與鈦合金真空擴(kuò)散焊工藝研究[A];陜西省焊接學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2006年

8 李寧;黎德育;周德瑞;倉(cāng)知三夫;;真空擴(kuò)散焊法制備鉛錫合金陽(yáng)極的組織與性能[A];2001年全國(guó)電子電鍍年會(huì)論文集[C];2001年

9 羅乃林;汪宗科;韓永杰;;液膜溶解擴(kuò)散焊技術(shù)在焊補(bǔ)F泵曲軸縮裂缺陷方面的應(yīng)用[A];2012(第22屆)重慶市鑄造年會(huì)論文集[C];2012年

10 程耀永;;鈦合金的釬焊與擴(kuò)散焊[A];中國(guó)電子學(xué)會(huì)焊接專業(yè)委員會(huì)第五屆學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];1995年

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1 吳銘方;鋁合金與不銹鋼低溫?cái)U(kuò)散焊及界面主組元擴(kuò)散行為研究[D];江蘇大學(xué);2011年

2 張鵬程;鈹/HR-1不銹鋼擴(kuò)散焊和釬焊及其界面特性研究[D];中國(guó)工程物理研究院北京研究生部;2003年

3 欒亦琳;TiAl/40Cr擴(kuò)散焊界面超聲信號(hào)特征分析與缺陷智能識(shí)別研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2008年

4 劉鵬;Mg/Al活性異種金屬焊接界面微觀結(jié)構(gòu)及元素?cái)U(kuò)散的研究[D];山東大學(xué);2006年

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1 葉佳龍;304不銹鋼擴(kuò)散焊界面超聲信號(hào)的非線性行為研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2011年

2 浦娟;采用中間過(guò)渡層雙溫?cái)U(kuò)散焊連接鋁合金和不銹鋼[D];江蘇科技大學(xué);2009年

3 李旭東;異種金屬鋁、銅和鎢的真空擴(kuò)散焊研究[D];燕山大學(xué);2013年

4 于前;AZ91鎂合金/7075鋁合金異種金屬擴(kuò)散焊的研究[D];太原理工大學(xué);2011年

5 焦雅麗;大尺寸無(wú)氧銅軟導(dǎo)體分子擴(kuò)散焊原理及工藝研究[D];江蘇科技大學(xué);2012年

6 柳萌;幾種擴(kuò)散焊用材料擴(kuò)散動(dòng)力學(xué)的實(shí)驗(yàn)研究與計(jì)算機(jī)模擬[D];中南大學(xué);2014年

7 王中曉;SiC顆粒增強(qiáng)LD2復(fù)合材料的真空擴(kuò)散焊[D];山東大學(xué);2008年

8 田昊;原位自生TiB_2/Al復(fù)合材料的焊接[D];鄭州大學(xué);2010年

9 徐杰;鎂合金活性TIG焊和真空擴(kuò)散焊的研究[D];南京航空航天大學(xué);2006年

10 李曉慧;磁制冷材料Gd與Cu、Al的真空擴(kuò)散焊工藝研究[D];西華大學(xué);2007年

本文編號(hào)：2581746