CN105696093B - 超细异形喷丝孔的制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种超细异形喷丝孔的制造方法，其主要是利用UV－LIGA技术、微电铸技术、电沉积技术和刻蚀技术而实现的。进一步的，所述制造方法可包括如下步骤：光刻版版图设计；导孔光刻胶模具制备；导孔层的微电铸加工；导孔层的平坦化处理；喷丝孔层的电铸加工；后处理；喷丝头异形孔刻蚀掩膜的制备；喷丝头异形孔的刻蚀加工。藉由本发明可实现超细异型喷丝孔的一次加工成型，工艺简单、效率高、成本低，而且制备的喷丝头结构形式多样化、精度高、均一性好，易于批量化生产。

Description

超细异形喷丝孔的制造方法
技术领域
本发明涉及一种微细异形孔喷丝头的制造方法，特别涉及一种超细异形喷丝孔的制造方法，属于微细加工技术领域。
背景技术
喷丝头是化纤行业关键性的精密零件,其作用是将精确计量过的纺丝溶液通过其上无数喷丝孔喷挤出具有一定粗细和质地细密的纤维束,因此,它的质量是保证纤维成品质量和良好纺丝工艺的重要条件,而喷丝头的质量主要取决于喷丝孔的加工质量，且在纺丝工艺处理条件接近最大允许条件的过程中，最重要的是喷丝头微孔的排布、截面形状。研究表明:圆形横截面的化学纤维大都存在着表面光滑、粘附能力差、易起球、不吸水、覆盖性小的缺点。纤维截面异形化可以改善织物的光泽性、弹性、手感等；纤维截面相同的情况下，异形截面纤维比圆形截面纤维具有更大的抗弯强度，故纤维的抗起球性能优良，弹性好；而截面微细化使织物具有吸湿排汗、手感柔软等优良性能。另外，异形截面纤维由于表面纵向凸凹不平，在吸湿性、轻量化方面性能优良。因此，微细异形孔喷丝头的研制对纺织行业具有重要的意义。
同时，细旦纤维在纺织加工中，同样的纱支则相应增加纱线中纤维的截面根数，从而大幅度的提高成纱的均匀度及强度，并有利于提高纱线支数；由于细旦化纤的纤度细，抗弯刚度小，因而其织物表观细洁精致、手感柔软细腻滑糯且悬垂性极好。而细旦、超旦细纤维的生产取决于喷丝头微细孔的加工精度，尤其是加工超细、微细孔的能力。
传统的喷丝头受限于加工技术，其异形孔的形状、尺寸及精度都有局限性。例如，喷丝头毛细管出口具有毛边、锐角、集中的凹陷口等造形上的错误，而高质量的纺丝要求，喷丝头毛细管出口及管道内,不应有细小纵向刻缝、微细针孔状等缺点。目前,异形孔喷丝头多采用电火花法加工,电火花法虽然能实现传统的机械加工法不能制作的异形孔,但需使用的异形工具电极必须尺寸精确、表面十分光滑，因此工具电极难以制作且损耗大,所以,电火花法加工的异形孔形状有限且成本高昂,且难以实现喷丝孔形状多元化加工。此外,电火花法同传统机械法一样,对喷丝孔的加工都只是重复性的单个加工法,对于高密度、超细孔的加工,其效率很低且毛细孔公差大。因此，传统喷丝头的加工方法满足不了超细异形化市场的追求。
针对传统技术的缺陷，研究人员提出了多种喷丝头结构设计的改进方案，例如可参考CN104342771A、CN103874791A等，但目前对于高精度喷丝头制造和改进方法尚鲜有报道。CN1279224C提出了一种钽喷丝头的表面处理方法，其获得的钽喷丝头虽然抗划伤性及其使用寿命明显提高，且喷丝头可纺性优良，可用以取代贵金属喷丝头，但由于钽喷丝头是用钽板加工而成，只能加工成圆形等简单形状，难以实现喷嘴超细异形化。
前述的一些术语在本技术领域的定义如下：
微旦纤维/超细纤维：指细度小于1或1.3旦或分特/线的合成纤维。
超微旦纤维：指外径为0.37dpf(旦每丝)的合成纤维。
旦尼尔(Denier，简称旦或D):在公定回潮率下，9000米长的纤维的重量克数。当纤维的密度一定时，旦数越大，纤维越重。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种超细异形喷丝孔的制造方法，以克服现有技术中的不足。
为实现前述发明目的，本发明采用的技术方案包括：
本发明实施例提供的一种超细异形喷丝孔的制造方法包括如下步骤：
(1)提供第一次光刻版和第二次光刻版，所述第一次光刻版包含喷丝头导孔的形状和排布版图，所述第二次光刻版包含喷丝头毛细孔的形状和排布版图；
(2)在基片上溅射金属薄层并作氧化处理，之后在经氧化处理的金属薄层上甩第一光刻胶，并利用所述第一次光刻版，依次进行前烘、曝光、显影、后烘处理，实现光刻胶结构的图形化，制备出作为喷丝头导孔电铸模具的光刻胶微柱体阵列；
(3)于所述光刻胶微柱体阵列的表面及空隙中溅射金属导电层，之后采用电沉积技术在所述金属导电层上进行喷丝头导孔层的沉积，形成喷丝头导孔层电铸件；
(4)以平面加工技术对所述喷丝头导孔层电铸件进行平坦化加工，使所述电铸件表面与光刻胶微柱体表面齐平，制得表面平整光滑的喷丝头导孔层；
(5)采用电沉积技术在所述喷丝头导孔层上沉积形成出丝面层；
(6)将步骤(5)所获的电铸件去负胶、残留基片和金属薄层后，制得支撑面层含对准标记的喷丝头导孔层-出丝面层一体化结构；
(7)在所述一体化结构的出丝面层上，利用所述第二次光刻版，采用UV-LIGA技术进行第二次光刻，实现异形喷丝孔掩膜的图形化，以及利用双面光刻技术实现待加工的异形喷丝孔与导孔的对准；
(8)采用干法刻蚀技术刻蚀图形化的出丝面层，并根据刻蚀选择比及光刻胶掩膜的厚度控制刻蚀时间；
(9)重复步骤(7)～步骤(8)一次以上，直至异形喷丝孔与喷丝头导孔层内的相应导孔贯通。
进一步的，所述超细异形喷丝孔的异形截面外径最小为5μm，线宽最小为3μm，且线宽变化小于±1μm，同时孔壁表面粗糙度小于0.1μm。
较为优选的，所述喷丝头导孔层由金属Ni组成。
较为优选的，所述喷丝头导孔层电铸件的厚度为400～800μm。
较为优选的，所述出丝面层的厚度为20～50μm，并由抗腐蚀材料组成，所述抗腐蚀材料包括金属Au等，但不限于此。
较为优选的，所述出丝面层的厚度为15～25μm，并由高硬度材料组成，所述高硬度材料包括二元或三元合金等，但不限于此。
在一些实施方案中，步骤(7)包括：将包含相配合的对准标记的第一次光刻版和第二次光刻版分别装入光刻机的上、下版位置，而将喷丝头导孔层-出丝面层一体化结构置于第一次光刻版和第二次光刻版之间，利用双面光刻技术实现第二次光刻版上对准标记与所述喷丝头导孔层上对准标记的对准，进而实现待加工的异形喷丝孔与导孔的对准。
与现有技术相比，本发明的优点至少在于：通过采用微电铸技术、UV－LIGA制备超细异形喷丝头导孔，无需如LIGA(光刻、电镀和压膜)技术那样采用昂贵的同步辐射光源，而只需使用普通紫外光源，借助负性光刻胶优异的高深宽比结构成型能力，使用普通的掩模版，就可以获得包含导孔层支撑结构的制备，再结合电沉积技术、双面光刻技术、干法刻蚀技术实现决定最终纺丝截面形状的异形喷丝孔的制备，提供普通钻孔技术无法实现的异形孔成型能力和比电火花加工、激光加工更细缝的加工能力和更高的线宽控制精度，同时，通过改变掩模版的设计，可以获得各种形状的超细微喷丝头结构。总之，本发明可实现超细异型喷丝孔的一次加工成型，工艺简单、效率高、成本低，而且制备的喷丝头结构形式多样化、精度高、均一性好，易于批量化加工。
附图说明
图1是本发明一典型实施方案中一种超细异形孔喷丝头的结构示意图；
附图标记说明：1-出丝面层，2-毛细孔(异形喷丝孔)、3-喷丝头导孔层、4-导孔。
具体实施方式
如前所述，鉴于现有技术中的不足，本案发明人经长期研究和大量实践，得以提出了本发明的技术方案，如下将予以详细解释说明。
本发明的一个方面提供了一种超细异形喷丝孔的制造方法，其主要是通过UV-LIGA技术、电化学沉积技术，制备喷丝头导孔及高硬度支撑结构，再借助电化学沉积技术、双面光刻技术和干法刻蚀技术等，实现与导孔对准的超细异形喷丝孔层的制备，进而实现喷丝头导孔与异形喷丝孔的一体化制备。该制造方法工艺简单、可实现微细及超细旦异形喷丝孔的一次成型、效率高、精度高，喷丝孔侧壁光滑，无需打磨，适用于制备微细/超细旦异形孔喷丝头。
在本发明的一典型实施方案中，一种超细异形喷丝孔的制造方法包括如下步骤：
(1)光刻版版图设计：设计喷丝头导孔的形状和排布版图，即第一次光刻版，设计喷丝头毛细孔(即，喷丝孔)的形状和排布版图，即第二次光刻版。
其中，所述喷丝头导孔、喷丝头毛细孔的形状、排布可根据纺丝需要进行相应的光刻掩模版微单元的形状、排布设计，根据版图设计，可得到不同密度、不同排布方式、不同截面形状的喷丝孔及不同口径的喷丝头。例如，所述喷丝头导孔可以是圆形孔或异形孔，其可以根据实际需要而选择。例如，所述喷丝头毛细孔为异形孔，可以为“Y”形、“工形”、“米形”等多种形状，其可以根据实际需要而选择。
优选的，所述第一光刻版与第二次光刻版分别设计有对准标记，用以保证喷丝头导孔图案与喷丝头毛细孔图案对准。
(2)喷丝头导孔光刻胶模具制备：在基片(例如玻璃基片)上溅射金属薄层(如Ti、Cr、Cu或Ni等材质)，并作氧化处理，之后在经氧化处理的金属薄层上甩第一光刻胶，并依次进行前烘、曝光、显影、后烘处理，实现光刻胶结构的图形化，制备光刻胶微柱体阵列作为喷丝头导孔电铸模具。
其中对于所述金属薄层的氧化处理，可以提升其与光刻胶的结合力。
较为优选的，所述金属薄层的厚度为50～500nm。
较为优选的，所述第一光刻胶的厚度为400～800μm。
(3)喷丝头导孔层(亦称喷丝头支撑层，或简称支撑层、导孔层)的微电铸加工：在制备光刻胶微柱体阵列表面及空隙间溅射金属导电层(如Ti-Cu，Cr-Cu等材质的)，之后在所述金属导电层上，采用电沉积技术进行支撑层的沉积，形成喷丝头导孔层电铸件。
其中，所述电铸件的厚度与第一光刻胶的厚度相同。
其中，所述支撑层的材质优选为金属镍，并可由氨基磺酸镍溶液电铸Ni完成。Ni具有较低的应力、良好的机械强度以及镀厚能力，易于实现微喷嘴阵列的成型加工。
(4)支撑层的平坦化处理：以平面加工技术，对所述喷丝头导孔层电铸件进行平坦化加工，使电铸件表面与光刻胶微柱体表面齐平，获得表面平整光滑的喷丝头导孔层(包含光刻胶微柱体)；
(5)喷丝孔层(即，出丝面层)的电铸加工：采用电沉积技术在所述支撑层上沉积至少一层抗腐蚀材料或高硬度材料作为出丝面层，所述支撑层与出丝面层形成一个完整的电铸件。
其中，所述抗腐蚀材料优选为贵金属Au，厚度优选为20～50μm。
其中，所述高硬度材料优选为二元或三元合金，例如，所述二元合金包括Ni-W、Ni-P或Co-W，所述三元合金包括Ni-Co-W、Fe-Co-W或Ni-W-P，但不限于此，且其厚度优选为15～25μm。
在一些实施方案中，该步骤(5)采用的电沉积高硬度金属体系包括：金属离子0.6mol/l～0.8mol/l、钨酸钠0.6mol/l～1.0mol/l、次亚磷酸0.2mol/l～0.3mol/l、柠檬酸胺0.9mol/l～1.1mol/l、HEDP(羟基亚乙基二膦酸)0.6mol/l～0.8mol/l及苯磺酸类应力消除剂0.1g/l～0.4g/l，上述的金属离子为镍离子、钴离子、亚铁离子中的一种或几种的组合，且不限于此。
(6)去衬底处理：将所述电铸件去负胶、去残留玻璃、Ti溅射层后，得到支撑面层含对准标记的支撑层-出丝面层一体化结构。
(7)喷丝头异形孔刻蚀掩膜的制备：在所述一体化结构的出丝面层上，采用UV-LIGA技术进行第二次光刻，包括依次进行的甩胶、曝光、显影处理，实现异形喷丝孔掩膜的图形化，以及借助于双面光刻技术，实现两次光刻的对准，即实现即将加工的异形喷丝孔与导孔的对准。
在一些实施方案中，所述的“借助于双面光刻技术”是指：将包含对准标记的第一次光刻版、第二次光刻版分别装入光刻机上、下版位置，将不透明的所述一体化结构放在第一次光刻版与第二次光刻版之间，利用双面光刻技术实现第二次光刻版上对准标记与反面的支撑层上对准标记的对准，进而实现喷丝头异形孔与导孔的对准。
(8)喷丝头异形孔刻蚀加工：采用干法刻蚀技术刻蚀图形化的出丝面层，并根据刻蚀选择比及光刻胶掩膜的厚度控制刻蚀时间。
重复步骤(7)、(8)，进行一次或多次掩膜制备-刻蚀循环操作，直至异形喷丝孔与喷丝头支撑层的导孔贯通，即获得与喷丝头导孔贯通的高精度异形喷丝孔。
其中，所述的干法刻蚀包括:氩离子刻蚀、反应离子刻蚀(RIE)或感应耦合等离子刻蚀(ICP)，但不限于此。
其中，所述超细异形孔具有如下特征：异形截面外径最小可达5μm、最小线宽可达3μm、线宽变化小于±1μm的异形喷丝孔，孔壁表面粗糙度小于0.1μm。
本发明的另一个方面提供了一种包含前述超细异形喷丝孔的喷丝头。
请参阅图1，在本发明的一典型实施例中，一种超细异形孔喷丝头可包括出丝面层1和喷丝头导孔层3，其中喷丝头导孔层3包含若干导孔4，出丝面层1包含若干毛细孔(异形喷丝孔)2，每一导孔4与其对应的毛细孔2对准并贯通。
下面对本发明的实施例作详细说明：本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
实施例1：本实施例是在以下实施条件和技术要求条件下实施的：
(1)设计光刻版版图：设计喷丝头导孔4的形状和排布版图，即第一次光刻所用的掩膜版；设计喷丝头毛细孔2的形状和排布版图，即第二次光刻所用的掩膜版(参阅图1)。其中喷丝头异形孔形状为“Y形”，截面外径约5μm、最小线宽约3μm。
(2)喷丝头导孔4光刻胶模具制备。在直径约3英寸的玻璃基片上，溅射厚约的金属Ti薄层，并在约65℃的温度下，在浓度约2wt％NaOH和1wt％H2O2的混合溶液中氧化处理约3分钟，形成均匀、致密的黑色氧化钛薄膜层，以保证与光刻胶之间具有良好的结合力；在溅射、氧化处理的玻璃片上，甩约400μm厚的SU-8负性光刻胶，并依次进行前烘、曝光、显影、后烘处理，实现光刻胶结构的图形化，制备光刻胶微柱体阵列作为喷丝头导孔电铸模具；
(3)喷丝头导孔层3(支撑层)的微电铸加工。在图形化的异形光刻胶结构表面溅射一层约Ti、Cu的Ti-Cu电沉积导电层；在上述Ti-Cu导电层上，电铸一层约400μm厚的金属Ni作为喷丝头支撑层；电镀液采用高度分散氨基磺酸镍溶液(各组分浓度如下：Ni[NH2SO3]2)500g/L，氯化镍(NiCl2·6H2O)5g/L，硼酸(HBO3)25g/L，pH值5.0，温度约40℃)。
(4)导孔层3(支撑层)的平坦化处理。以平面加工技术，将上述模具电铸件进行平坦化加工，使电铸件表面与光刻胶微柱体表面齐平，获得表面平整光滑的喷丝头导孔层(包含光刻胶微柱体)；
(5)出丝面层1电铸加工。采用电沉积技术，在所述的喷丝头支撑层上沉积一层贵金属Au作为抗腐蚀的出丝面层，沉积厚度约20μm，该金属Au层附着于导孔层的表面，与导孔层形成一体化结构。电沉积过程中采用的金电镀液组分如下：氰化金钾[KAu(CN)2]20g/L，柠檬酸10g/L，柠檬酸钾30g/L。电沉积工作温度约40℃，pH值约4.8～5.8，阴极电流密度0.05～0.1A/dm2，中等磁力搅拌，脉冲电镀。
(6)去衬底处理。将上述模具电铸件去负胶、去残留玻璃、Ti溅射层后，得到支撑面层含对准标记的支撑层-出丝面层一体化结构。
(7)喷丝头异形孔刻蚀掩膜制备。在所述的一体化结构的出丝面层上，采用UV-LIGA技术进行第二次光刻，包括：甩正性光刻胶厚度10μm,并依次进行曝光、显影处理，实现异形喷丝孔掩膜的图形化，借助于双面光刻技术，实现第二次光刻版与支撑层光刻标记的对准，即实现即将加工的异形喷丝孔与导孔的对准；
(8)喷丝头异形孔刻蚀加工：采用氩离子刻蚀技术刻蚀图形化的出丝面层，刻蚀条件为：束流密度0.3mA/cm2、离子能量300eV、离子速流50mA、刻蚀时间为2h。之后，去除刻蚀残留的光刻胶掩膜，重复步骤(7)及步骤(8)，进行多次掩膜制备-刻蚀循环操作，直至异形喷丝孔与喷丝头支撑层的导孔贯通，即获得与喷丝头导孔贯通的高精度异形喷丝孔。
实施例2：本实施例是在以下实施条件和技术要求条件下实施的：
(1)设计光刻版版图。设计喷丝头导孔4的形状和排布版图，即第一次光刻所用的掩膜版。设计喷丝头毛细孔2的形状和排布版图，即第二次光刻所用的掩膜版(参阅图1)。其中喷丝头异形孔形状为“H形”，截面外径约10μm、最小线宽4μm。
(2)喷丝头导孔光刻胶模具制备。在直径约4英寸的玻璃基片上，溅射厚度约金属Ti薄层，并在65℃温度下，在2wt％NaOH和1wt％H2O2的混合溶液中氧化处理约3分钟，形成均匀、致密的黑色氧化钛薄膜层，以保证与光刻胶之间具有良好的结合力；在氧化钛薄膜层上甩约600μm厚的SU-8负性光刻胶，并依次进行前烘、曝光、显影、后烘处理，实现光刻胶结构的图形化，制备光刻胶微柱体阵列作为喷丝头导孔电铸模具；
(3)喷丝头导孔层(支撑层)的微电铸加工。在图形化的异形光刻胶结构表面溅射一层厚约的Ti和厚约Cu的Ti-Cu导电层。在该Ti-Cu导电层上，电铸一层约600μm厚的金属Ni作为喷丝头支撑层。Ni电镀液成分及电沉积条件可参照实施例1。
(4)支撑层的平坦化处理：以平面加工技术，将上述模具电铸件进行平坦化加工，使电铸件表面与光刻胶微柱体表面齐平，获得表面平整光滑的喷丝头导孔层(包含光刻胶微柱体)；
(5)出丝面层1的电铸加工。采用电沉积技术，在所述的喷丝头支撑层上沉积一层贵金属Au作为作为抗腐蚀的出丝面层，沉积厚度约为30μm，该层金属Au附着于导孔层的表面，与导孔层形成一体化结构，Au电镀液成分及电沉积条件可参照实施例1。
(6)去衬底处理。将上述模具电铸件去负胶、去残留玻璃、Ti溅射层后，得到支撑面层含对准标记的支撑层-出丝面层一体化结构。
(7)喷丝头异形孔刻蚀掩膜的制备。在所述的一体化结构的出丝面层上，采用UV-LIGA技术进行第二次光刻，包括：甩厚度约10μm的正性光刻胶，并依次进行曝光、显影处理，实现异形喷丝孔掩膜的图形化，借助于双面光刻技术，实现第二次光刻版与支撑层光刻标记的对准，即实现即将加工的异形喷丝孔与导孔的对准。
(8)喷丝头异形孔的刻蚀加工。采用ICP刻蚀技术刻蚀图形化的出丝面层，刻蚀条件如下：气体：Ar/He＝60sccm/10sccm；ICP功率：350W；RF功率：200W；压强：10mT；刻蚀时间为1h。之后，去除刻蚀残留的光刻胶掩膜，重复步骤(7)、(8)，进行多次掩膜制备-刻蚀循环操作，直至异形喷丝孔与喷丝头支撑层的导孔贯通，即获得与喷丝头导孔贯通的高精度异形喷丝孔。
实施例3本实施例是在以下实施条件和技术要求条件下实施的：
(1)设计光刻版版图。设计喷丝头导孔的形状和排布版图，即第一次光刻所用的掩膜版，设计喷丝头毛细孔的形状和排布版图，即第二次光刻所用的掩膜版(参阅图1)。其中喷丝头异形孔形状为“s形”，截面外径约10μm、最小线宽约5μm。
(2)喷丝头导孔光刻胶模具的制备。在直径约3英寸的玻璃基片上，溅射厚约的金属Ti薄层，并在65℃温度下，在2wt％NaOH和1wt％H2O2的混合溶液中氧化处理3分钟，形成均匀、致密的黑色氧化钛薄层，以保证与光刻胶之间具有良好的结合力；在氧化钛薄层上甩800μm厚的SU-8负性光刻胶，并依次进行前烘、曝光、显影、后烘处理，实现光刻胶结构的图形化，制备光刻胶微柱体阵列作为喷丝头导孔电铸模具。
(3)喷丝头导孔层3(支撑层)的微电铸加工。在图形化的异形光刻胶结构表面溅射一层厚约Ti、厚约Cu的Ti-Cu电沉积导电层；在上述Ti-Cu导电层上，电铸一层800μm厚的金属Ni作为喷丝头支撑层；Ni电镀液成分及条件可参照实施例1。
(4)导孔层3(支撑层)的平坦化处理。以平面加工技术，将上述模具电铸件进行平坦化加工，使电铸件表面与光刻胶微柱体表面齐平，获得表面平整光滑的喷丝头导孔层(包含光刻胶微柱体)。
(5)出丝面层1电铸加工。采用电沉积技术在所述的喷丝头支撑层上沉积一层Ni-Co-W三元合金材料作为高硬度出丝面层，沉积厚度为20μm，该三元合金孔层附着于导孔层的表面，与导孔层形成一体化结构。其中采用的电沉积高硬度金属体系包括：金属离子0.6mol/l～0.8mol/l、钨酸钠0.6mol/l～1.0mol/l、次亚磷酸0.2mol/l～0.3mol/l、柠檬酸胺0.9mol/l～1.1mol/l、HEDP0.6mol/l～0.8mol/l及苯磺酸类应力消除剂0.1g/l～0.4g/l，上述的金属离子为镍离子、钴离子、亚铁离子中的一种或几种的组合。
(6)去衬底处理。将上述模具电铸件去负胶、去残留玻璃、Ti溅射层后，得到支撑面层含对准标记的支撑层-出丝面层一体化结构。
(7)喷丝头异形孔刻蚀掩膜的制备。在所述的贵金属出丝面层的表面上，采用UV-LIGA技术进行第二次光刻：甩正性光刻胶厚度10μm,并依次进行曝光、显影处理，实现异形喷丝孔掩膜的图形化，借助于双面光刻技术，实现第二次光刻版与支撑层光刻标记的对准，即实现即将加工的异形喷丝孔与导孔的对准；
(8)喷丝头异形孔的刻蚀加工。采用氩离子刻蚀技术刻蚀图形化的出丝面层，刻蚀条件为：束流密度0.5mA/cm2、离子能量400eV、离子速流60mA、刻蚀时间为2h。之后，去除刻蚀残留的光刻胶掩膜，重复步骤(7)、(8)，进行多次掩膜制备-刻蚀循环操作，直至异形喷丝孔与喷丝头支撑层的导孔贯通，即获得与喷丝头导孔贯通的高精度异形喷丝孔。
应当理解，以上所述仅是本发明的具体实施方式，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种超细异形喷丝孔的制造方法，其特征在于包括如下步骤：
(1)提供第一次光刻版和第二次光刻版，所述第一次光刻版包含喷丝头导孔的形状和排布版图，所述第二次光刻版包含喷丝头毛细孔的形状和排布版图；
(2)在基片上溅射金属薄层并作氧化处理，之后在经氧化处理的金属薄层上甩第一光刻胶，并利用所述第一次光刻版，依次进行前烘、曝光、显影、后烘处理，实现光刻胶结构的图形化，制备出作为喷丝头导孔电铸模具的光刻胶微柱体阵列；
(3)于所述光刻胶微柱体阵列的表面及空隙中溅射金属导电层，之后采用电沉积技术在所述金属导电层上进行喷丝头导孔层的沉积，形成喷丝头导孔层电铸件；
(4)以平面加工技术对所述喷丝头导孔层电铸件进行平坦化加工，使所述电铸件表面与光刻胶微柱体表面齐平，制得表面平整光滑的喷丝头导孔层；
(5)采用电沉积技术在所述喷丝头导孔层上沉积形成出丝面层；
(6)将步骤(5)所获的电铸件去负胶、残留基片和金属薄层后，制得支撑面层含对准标记的喷丝头导孔层-出丝面层一体化结构；
(7)在所述一体化结构的出丝面层上，利用所述第二次光刻版，采用UV-LIGA技术进行第二次光刻，实现异形喷丝孔掩膜的图形化，以及利用双面光刻技术实现待加工的异形喷丝孔与导孔的对准；
(8)采用干法刻蚀技术刻蚀图形化的出丝面层，并根据刻蚀选择比及光刻胶掩膜的厚度控制刻蚀时间；
(9)重复步骤(7)～步骤(8)一次以上，直至异形喷丝孔与喷丝头导孔层内的相应导孔贯通。
2.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于：所述超细异形喷丝孔的异形截面外径最小为5μm，线宽最小为3μm，且线宽变化小于±1μm，同时孔壁表面粗糙度小于0.1μm。
3.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于：所述金属薄层的组成材料包括Ti、Cr、Cu或Ni，且所述金属薄层的厚度为50～500nm。
4.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于：所述金属导电层的材质包括Ti-Cu或Cr-Cu复合金属层。
5.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于：所述喷丝头导孔层由金属Ni组成，且所述喷丝头导孔层电铸件的厚度为400～800μm。
6.根据权利要求5所述的制造方法，其特征在于：所述喷丝头导孔层由氨基磺酸镍溶液电铸Ni形成。
7.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于：所述出丝面层的厚度为20～50μm，并由抗腐蚀材料组成，所述抗腐蚀材料包括金属Au；或者，所述出丝面层的厚度为15～25μm，并由高硬度材料组成，所述高硬度材料包括二元或三元合金，所述二元合金包括Ni-W、Ni-P或Co-W合金，所述三元合金包括Ni-Co-W、Fe-Co-W或Ni-W-P合金。
8.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于步骤(5)中采用的电沉积金属体系包括：金属离子0.6mol/l～0.8mol/l、钨酸钠0.6mol/l～1.0mol/l、次亚磷酸0.2mol/l～0.3mol/l、柠檬酸胺0.9mol/l～1.1mol/l、HEDP 0.6mol/l～0.8mol/l及苯磺酸类应力消除剂0.1g/l～0.4g/l；所述金属离子包括镍离子、钴离子、亚铁离子中的一种或两种以上的组合。
9.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于步骤(7)包括：将包含相配合的对准标记的第一次光刻版和第二次光刻版分别装入光刻机的上、下版位置，而将喷丝头导孔层-出丝面层一体化结构置于第一次光刻版和第二次光刻版之间，利用双面光刻技术实现第二次光刻版上对准标记与所述喷丝头导孔层上对准标记的对准，进而实现待加工的异形喷丝孔与导孔的对准。
10.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于步骤(8)采用的干法刻蚀技术包括氩离子刻蚀、反应离子刻蚀或者感应耦合等离子刻蚀。
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