CN108971674B - 一种电解加工微沟槽的装置及电解加工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电解加工微沟槽的装置，包括与外部电源正极电连接的工件；位于工件第一表面的第一掩膜板；第一掩膜板包括第一绝缘层、与外部电源负电极电连接的第一导电层和第二绝缘层；第一绝缘层和第二绝缘层分别位于第一导电层相对的两个表面，第一绝缘层与工件的第一表面相接触；第一掩膜板设置有至少一条沿第一掩膜板厚度方向贯穿第一掩膜板的第一流道沟槽；位于第二绝缘层背向工件一侧表面，且电连接负极的第一辅助阴极，第一辅助阴极覆盖第一流道沟槽。第一导电层、第一辅助阴极以及工件之间会形成分布更均匀的电场，从而可以有效避免孤岛现象的发生。本发明还提供了一种微沟槽的电解加工方法，同样具有上述有益效果。

Description

一种电解加工微沟槽的装置及电解加工方法

技术领域

本发明涉及电化学加工技术领域，特别是涉及一种电解加工微沟槽的装置及电解加工方法。

背景技术

随着近年来科技不断的进步，由于各个领域的需要，越来越多带有功能表面结构的零部件不断被研究出来并加以利用。而功能表面结构的实现与工件表面的微沟槽的结构具有很大的关联性。

在现阶段，微沟槽加工方法主要有机械加工、激光加工、电火花加工、电解加工等等。其中，机械加工由于作用力的存在，在加工过程中极易使得工件变形，同时微沟槽通常会具有毛刺等缺陷；激光加工由于会产生大量的热量，存在重铸层的问题，同时沟槽同样会具有毛刺等缺陷；电火花加工同样具有重铸层的问题，同时由于电火花加工需要对工件进行穿丝等，会对工件造成损耗。

从原理上来讲，微细电解加工具有非接触、与材料硬度强度无关、无切削力等优点，从可以保证加工后工件无应力变形，所以电解加工技术为工件中微沟槽结构的高质量以及低成本加工提供了有效的途径。

在现有技术中，通常使用掩膜电解加工或者是使用具有镂空结构的活动模板电解加工。在使用掩膜电解加工时，会在工件需要被刻蚀的区域产生均匀的电场，但是该方法要求每个工件表面都需要进行掩模制备，限制了效率和灵活性；在使用活动模板电解加工时，则会在工件需要被刻蚀的区域产生非均匀的电场分布，使沟槽边缘区域的电流密度明显大于其中间区域的电流密度，从而可能会引起沟槽横截面呈“两边低、中间高”的所谓孤岛现象，影响沟槽加工的形状精度。

发明内容

本发明的目的是提供一种电解加工微沟槽的装置，可以在保证加工速度的同时，避免孤岛现象的发生；本发明的另一目的在于提供一种微沟槽的电解加工方法，可以在保证加工速度的同时，避免孤岛现象的发生。

为解决上述技术问题，本发明提供一种电解加工微沟槽的装置，其特征在于，包括：

与外部电源正极电连接的工件；

位于所述工件第一表面的第一掩膜板；其中，所述第一掩膜板包括第一绝缘层、与所述外部电源负极电连接的第一导电层和第二绝缘层；所述第一绝缘层和所述第二绝缘层分别位于所述第一导电层相对的两个表面，所述第一绝缘层与所述工件的第一表面相接触；所述第一掩膜板设置有至少一条沿所述第一掩膜板厚度方向贯穿所述第一掩膜板的第一流道沟槽；

位于所述第二绝缘层背向所述工件一侧表面的第一辅助阴极；其中，所述第一辅助阴极与所述外部电源的所述负极电连接，所述第一辅助阴极覆盖所述第一流道沟槽；

所述第一辅助阴极裸露所述第一流道沟槽的一端部以形成第一流道入液口；所述第一辅助阴极裸露所述第一流道沟槽的另一端部以形成第一流道出液口；

所述装置还包括：

可拆卸安装的夹具盖和夹具底座；所述夹具盖与所述夹具底座之间形成一内腔，所述工件、所述第一掩膜板和所述第一辅助阴极均设置于所述内腔内；所述工件的侧壁与所述第一掩膜板的侧壁均与所述内腔的侧壁密封连接；

所述夹具盖设置有使电解液从外界流入所述第一流道入液口的第一通孔，以及使电解液从所述第一流道出液口流入外界的第二通孔。

可选的，所述外部电源为脉冲电源。

可选的，所述夹具盖与所述夹具底座之间设置有密封圈。

可选的，所述装置还包括：

位于所述工件与所述第一表面相对的第二表面的第二掩膜板；其中，所述第二掩膜板包括第三绝缘层、与所述外部电源负极电连接的第二导电层和第四绝缘层；所述第三绝缘层和所述第四绝缘层分别位于所述第二导电层相对的两个表面，所述第三绝缘层与所述工件的第二表面相接触；所述第二掩膜板设置有至少一条沿所述第二掩膜板厚度方向贯穿所述第二掩膜板的第二流道沟槽；

位于所述第四绝缘层背向所述工件一侧表面的第二辅助阴极；其中，所述第二辅助阴极与所述外部电源的所述负极电连接，所述第二辅助阴极覆盖所述第二流道沟槽。

可选的，所述第一流道沟槽与所述第二流道沟槽相对设置。

可选的，所述第二辅助阴极裸露所述第二流道沟槽的一端部以形成第二流道入液口；所述第二辅助阴极裸露所述第二流道沟槽的另一端部以形成第二流道出液口。

可选的，所述装置还包括：

可拆卸安装的夹具盖和夹具底座；所述夹具盖与所述夹具底座之间形成一内腔，所述工件、所述第一掩膜板、所述第二掩膜板、所述第一辅助阴极和所述第二辅助阴极均设置于所述内腔内；所述工件的侧壁、所述第一掩膜板的侧壁和所述第二掩膜板的侧壁均与所述内腔的侧壁密封连接；

所述夹具盖设置有使电解液从外界流入所述第一流道入液口的第一通孔，以及使电解液从所述第一流道出液口流入外界的第二通孔；

所述夹具底座设置有使电解液从外界流入所述第二流道入液口的第三通孔，以及使电解液从所述第二流道出液口流入外界的第四通孔。

本发明还提供了一种微沟槽的电解加工方法，所述方法包括：

向位于工件第一表面的第一掩膜板的第一流道沟槽注入电解液；其中，所述工件与外部电源正极电连接，所述第一掩膜板包括第一绝缘层、与所述外部电源负极电连接的第一导电层和第二绝缘层；所述第一绝缘层和所述第二绝缘层分别位于所述第一导电层相对的两个表面，所述第一绝缘层与所述工件的第一表面相接触；所述第一流道沟槽沿所述第一掩膜板厚度方向贯穿所述第一掩膜板；所述第二绝缘层背向所述工件一侧表面设置有第一辅助阴极；所述第一辅助阴极与所述外部电源的所述负极电连接，所述第一辅助阴极覆盖所述第一流道沟槽；所述第一辅助阴极裸露于所述第一流道沟槽的一端部以形成第一流道入液口；所述第一辅助阴极裸露于所述第一流道沟槽的另一端部以形成第一流道出液口；夹具盖与夹具底座可拆卸安装，所述夹具盖与所述夹具底座之间形成一内腔，所述工件、所述第一掩膜板和所述第一辅助阴极均设置于所述内腔内；所述工件的侧壁与所述第一掩膜板的侧壁均与所述内腔的侧壁密封连接；所述夹具盖设置有使电解液从外界流入所述第一流道入液口的所述第一通孔，以及使电解液从所述第一流道出液口流入外界的第二通孔；

通过所述外部电源向所述工件、所述第一辅助阴极和所述第一导电层供电，以使所述电解液刻蚀所述工件；

将所述电解液抽离所述第一流道沟槽。

本发明所提供的一种电解加工微沟槽的装置，其中工件会与外部电源正极电连接；而位于工件第一表面的第一掩膜板中的第一导电层以及位于第一掩膜板背向工件一侧表面的第一辅助阴极会同时与外部电源负极电连接。由于第一导电层是镂空结构，第一导电层会与工件需要被刻蚀的部位形成非均匀电场；第一辅助阴极会与工件需要被刻蚀的部位形成均匀电场。同时上述均匀电场以及非均匀电场会叠加成一新的电场，使得工件需要被刻蚀的部位中边缘处电流密度与中心处的电流密度差值减小，从而可以有效避免流道沟槽横截面形状呈中间高两端低的孤岛现象，提高流道沟槽的形状精度。

本发明还提供了一种微沟槽的电解加工方法，同样具有上述有益效果，在此不再进行赘述。

附图说明

为了更清楚的说明本发明实施例或现有技术的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为现有技术中掩膜电解加工时的电场分布图；

图2为图1中加工时电流密度模分布示意图；

图3为现有技术中活动模板电解加工时的电场分布图；

图4为图3中加工时电流密度模分布示意图；

图5为本发明实施例所提供的一种电解加工微沟槽装置的正视图；

图6为本发明实施例所提供的一种电解加工微沟槽装置的俯视图；

图7为图5中第一掩膜板的结构示意图；

图8为图5中电解加工时的电场分布图；

图9为图8中加工时电流密度模分布示意图；

图10为本发明实施例所提供的另一种电解加工微沟槽装置的正视图；

图11为本发明实施例所提供的另一种电解加工微沟槽装置的仰视图；

图12为加工时图10中电解加工微沟槽装置的结构示意图；

图13为加工后图10中电解加工装置的结构示意图；

图14为本发明实施例所提供的另一种具体的电解加工微沟槽装置的结构示意图；

图15为图14中A区域的结构示意图；

图16为本发明实施例所提供的一种微沟槽电解加工方法的流程图。

图中：1.工件、2.掩膜、3.阴极、4.活动模板、5.第一掩膜板、51.第一绝缘层、52.第一导电层、53.第二绝缘层、6.第一流道沟槽、61.第一流道入液口、62.第一流道出液口、7.第一辅助阴极、8.第二掩膜板、81.第三绝缘层、82.第二导电层、83.第四绝缘层、9.第二流道沟槽、91.第二流道入液口、92.第二流道出液口、10.第二辅助阴极、11.夹具盖、111.第一通孔、112.第二通孔、12.夹具底座、121.第三通孔、122.第四通孔。

具体实施方式

本发明的核心是提供一种电解加工微沟槽的装置。在现有技术中，参见图1与图2，在使用掩膜2电解加工时，由于阴极3会覆盖设置在工件1表面的掩膜2中的流道沟槽，从而会在流道沟槽中产生均匀电场；但是该方法要求每个工件表面都需要进行掩模制备，限制了效率和灵活性；参见图3与图4，使用活动模板4电解加工时，由于活动模板4具有镂空的导电层，该导电层会作为阴极3与工件1在流道沟槽中形成电场。在加工过程中，位于活动模板4中流道沟槽内的电场分布更加集中在靠近流道沟槽内壁的边缘区域，从而使流道沟槽边缘区域的电流密度比位于流道沟槽中心区域的电流密度大，在电解加工时极易出现孤岛现象，即在该流道沟槽中，位于工件1的边缘区域已被刻蚀，但是位于工件1的中心区域还未被刻蚀。

而本发明所提供的一种电解加工微沟槽的装置，其中工件1会与外部电源正极电连接；而位于工件1第一表面的第一掩膜板中的第一导电层以及位于第一掩膜板背向工件1一侧表面的第一辅助阴极会同时与外部电源负极电连接。由于第一导电层是镂空结构，第一导电层会与工件1需要被刻蚀的部位形成非均匀电场；第一辅助阴极会与工件1需要被刻蚀的部位形成均匀电场。同时上述均匀电场以及非均匀电场会叠加成一新的电场，使得工件需要被刻蚀的部位中边缘处电流密度与中心处的电流密度差值减小，从而可以有效避免流道沟槽横截面形状呈中间高两端低的孤岛现象，提高流道沟槽的形状精度。

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参考图5，图6，图7，图8，图5为本发明实施例所提供的一种电解加工微沟槽装置的正视图；图6为本发明实施例所提供的一种电解加工微沟槽装置的俯视图；图7为图5中第一掩膜板的结构示意图；图8为图5中电解加工时的电场分布图；图9为图8中加工时电流密度模分布示意图。

参见图5与图6，在本发明实施例中，电解加工微沟槽装置包括：

与外部电源正极电连接的工件1；位于所述工件1第一表面的第一掩膜板5；其中，所述第一掩膜板5包括第一绝缘层51、与所述外部电源负极电连接的第一导电层52和第二绝缘层53；所述第一绝缘层51和所述第二绝缘层53分别位于所述第一导电层52相对的两个表面，所述第一绝缘层51与所述工件1的第一表面相接触；所述第一掩膜板5设置有至少一条沿所述第一掩膜板5厚度方向贯穿所述第一掩膜板5的第一流道沟槽6；位于所述第二绝缘层53背向所述工件1一侧表面的第一辅助阴极7；其中，所述第一辅助阴极7与所述外部电源的所述负极电连接，所述第一辅助阴极7覆盖所述第一流道沟槽6。

上述工件1即为待加工的工件1，有关上述工件1的具体结构以及材质在本发明实施例中并不做具体限定。当然，通常情况下上述工件1为金属或其他材质的可以导电的工件1，以便在电解加工时形成电场。需要说明的是，在本发明实施例中，上述工件1需要与外部电源的正电极电连接。

上述第一掩膜板5位于上述工件1的第一表面。所谓第一表面，即工件1中需要被刻蚀的表面。当然，在工件1第一表面刻蚀的沟槽可以是平面型沟槽，也可以是贯穿型沟槽，有关刻蚀出的沟槽的具体形状在本发明实施例中并不做具体限定。通常情况下，在工件1第一表面加工出的沟槽的形状会与第一掩膜板5中第一流道沟槽6的形状相对应。

参见图7，上述第一掩膜板5具有至少一条沿第一掩膜板5厚度方向贯穿第一掩膜板5的第一流道沟槽6，即上述第一掩膜板5为镂空的第一掩膜板5，第一掩膜板5中被镂空的部位即形成上述第一流道沟槽6。上述流道沟槽的形状可以是直线型沟槽，也可以是曲线型沟槽，在本发明实施例中对于第一流道沟槽6的形状并不做具体限定，视具体情况而定。

上述第一掩膜板5包括第一绝缘层51、与外部电源负极电连接的第一导电层52和第二绝缘层53；其中第一绝缘层51和第二绝缘层53分别位于第一导电层52相对的两个表面，第一绝缘层51与工件1的第一表面相接触，即上述第一掩膜板5为一个类三明治型结构，沿厚度方向上，第一导电层52位于中间，第一绝缘层51以及第二绝缘层53分别位于第一导电层52的两侧，其中第一绝缘层51与工件1相接触。需要说明的是，上述第一绝缘层51、第一导电层52以及第二绝缘层53之间可以固定连接也可以不固定连接，在本发明实施例中并不做具体限定。通常情况下，在加工过程中上述第一绝缘层51、第一导电层52以及第二绝缘层53会被夹具压紧。

上述第一绝缘层51、第二绝缘层53以及第一导电层52均为镂空结构，且被镂空的部位相互对应，以形成上述第一流道沟槽6。上述第一导电层52会与外部电源的负极相互电连接。由于上述第一导电层52为镂空结构，在第一流道沟槽6中第一导电层52会与工件1形成一非均匀电场，在该非均匀电场中，位于靠近第一流道沟槽6侧壁的边缘区域的电流密度会略大于位于第一流道沟槽6中心的中心区域的电流密度。

在本发明实施例中，对于上述第一绝缘层51、第一导电层52以及第二绝缘层53的具体材质并不做具体限定，只要能使第一导电层52导电，能使第一绝缘层51以及第二绝缘层53绝缘即可。

上述第一辅助阴极7位于第二绝缘层53背向工件1一侧表面。其中，第一辅助阴极7与外部电源的负极电连接，第一辅助阴极7覆盖第一流道沟槽6。上述第一辅助阴极7通常为一整块导电块，该导电块会在工作状态时与外部电源的负极电连接。有关上述第一辅助阴极7的具体材质在本发明实施例中同样不做具体限定，视具体情况而定。

上述第一辅助阴极7会覆盖第一掩膜板5中的第一流道沟槽6，从而使得工件1与第一辅助阴极7之间在第一流道沟槽6中形成从工件1指向第一辅助阴极7的均匀的电场。该均匀电场会与上述非均匀电场叠加成一新的电场。参见图8与图9，该叠加而成的电场相比于上述非均匀电场来说，该叠加而成的电场的均匀度更高。通常情况下，上述第二绝缘层53的厚度在0.1毫米至0.3毫米之间，当然，在本发明实施例中对于第二绝缘层53的具体厚度并不做具体限定。

在电解加工的过程中，电解液会进入到上述第一流道沟槽6，并且在上述叠加电场的作用下刻蚀工件1的第一表面。为了保证电解液可以方便的进入第一流道沟槽6，并从第一流道沟槽6内流出，作为优选的，在本发明实施例中，所述第一辅助阴极7裸露所述第一流道沟槽6的一端部以形成第一流道入液口61；所述第一辅助阴极7裸露所述第一流道沟槽6的另一端部以形成第一流道出液口62。

通常情况下，上述第一流道沟槽6具有相对的两个端部，在本优选方案中，第一辅助阴极7并不完全覆盖任一整个第一流道沟槽6，而是会裸露出第一流道沟槽6的两个端部，从而分别形成第一流道入液口61与第一流道出液口62；其中电解液会从第一流道入液口61进入第一流道沟槽6，该电解液会从第一流道出液口62流出第一流道沟槽6。

,为了便于在电解加工过程中，加紧上述工件1、上述第一掩膜板5和上述第一辅助阴极7，作为优选的，在本发明实施例中，电解加工微沟槽装置还可以包括可拆卸安装的夹具盖11和夹具底座12；所述夹具盖11与所述夹具底座12之间形成一内腔，所述工件1、所述第一掩膜板5和所述第一辅助阴极7均设置于所述内腔内；所述工件1的侧壁与所述第一掩膜板5的侧壁均与所述内腔的侧壁密封连接；所述夹具盖11设置有使电解液从外界流入所述第一流道入液口61的第一通孔111，以及使电解液从所述第一流道出液口62流入外界的第二通孔112。

上述夹具盖11与夹具底座12之间形成有一个内腔，夹具盖11与夹具底座12之间需要可拆卸的安装在一起以便在内腔中安装上述第一辅助阴极7、第一掩膜板5以及上述工件1。上述工件1、第一掩膜板5和第一辅助阴极7均设置于所述内腔内，通常情况下第一辅助阴极7会更贴近夹具盖11，而工件1会更贴近夹具底座12。

为了便于将电解液从外界灌入上述第一流道沟槽6，上述夹具盖11中通常设置有两个连接夹具盖11外部与上述内腔的通孔，其中一个通孔为使电解液从外界流入所述第一流道入液口61的第一通孔111，另一个通孔为使电解液从所述第一流道出液口62流入外界的第二通孔112。有关上述第一通孔111以及第二通孔112的具体形状在本发明实施例中并不做具体限定，视具体情况而定。

需要说明的是，为了保证外部的电解液只会通过第一流道沟槽6与工件1发生反应，通常情况下需要保证上述夹具盖11与夹具底座12之间的内腔的侧壁可以与上述工件1的侧壁以及第一掩膜板5的侧壁密封连接。

为了保证上述内腔具有良好的密封性，在本发明实施例中，作为优选的，上述夹具盖11与夹具底座12之间可以设置有密封圈，以保证夹具盖11与夹具底座12之间形成的内腔具有良好的密封性。

在本发明实施例中，对于上述外部电源的数量并不做具体限定，上述第一导电层52、第一辅助阴极7可以连接同一个电源的阴极，也可以连接不同电源的不同阴极，视具体情况而定，在本发明实施例中并不做具体限定，只要能在上述工件1、第一导电层52以及第一辅助阴极7之间产生需要的电场即可。通常情况下，在本发明实施例中会选用脉冲电源作为外部电源。

本发明实施例所提供的一种电解加工微沟槽的装置，其中工件1会与外部电源正极电连接；而位于工件1第一表面的第一掩膜板5中的第一导电层52以及位于第一掩膜板5背向工件1一侧表面的第一辅助阴极7会同时与外部电源负极电连接。由于第一导电层52是镂空结构，第一导电层52会与工件1需要被刻蚀的部位形成非均匀电场；第一辅助阴极7会与工件1需要被刻蚀的部位形成均匀电场。同时上述均匀电场以及非均匀电场会叠加成一新的电场，使得工件1需要被刻蚀的部位中边缘处电流密度与中心处的电流密度差值减小，从而可以有效避免流道沟槽横截面形状呈中间高两端低的孤岛现象，提高流道沟槽的形状精度。

针对需要在工件1中设置贯穿型沟槽这一情况，为了保证工件1的刻蚀速度，在本发明中可以同时从工件1两个相对的表面同时刻蚀工件1，详细内容将在下述发明实施例中做详细介绍。

请参考图10，图11，图12，图13，图14以及图15，图10为本发明实施例所提供的另一种电解加工微沟槽装置的正视图；图11为本发明实施例所提供的另一种电解加工微沟槽装置的仰视图；图12为加工时图10中电解加工微沟槽装置的结构示意图；图13为加工后图10中电解加工装置的结构示意图；图14为本发明实施例所提供的另一种具体的电解加工微沟槽装置的结构示意图；图15为图14中A区域的结构示意图。

区别于上述发明实施例，本发明实施例是在上述发明实施例的基础上，进一步的在工件1与第一表面相对的第二表面设置第二掩膜版，以便在工件1的两个表面同时加工工件1。其余内容已在上述发明实施例中进行了详细介绍，在此不再进行赘述。

参见图10以及图11，在本发明实施例中，除了上述发明实施例中所介绍的电解加工微沟槽装置的各个部件之外，还可以包括位于所述工件1与所述第一表面相对的第二表面的第二掩膜板8；其中，所述第二掩膜板8包括第三绝缘层81、与所述外部电源负极电连接的第二导电层82和第四绝缘层83；所述第三绝缘层81和所述第四绝缘层83分别位于所述第二导电层82相对的两个表面，所述第三绝缘层81与所述工件1的第二表面相接触；所述第二掩膜板8设置有至少一条沿所述第二掩膜板8厚度方向贯穿所述第二掩膜板8的第二流道沟槽9；位于所述第四绝缘层83背向所述工件1一侧表面的第二辅助阴极10；其中，所述第二辅助阴极10与所述外部电源的所述负极电连接，所述第二辅助阴极10覆盖所述第二流道沟槽9。

本发明实施例中第二掩膜板8位于上述工件1的第二表面。所谓第二表面，即工件1中与第一表面相对的第二表面，例如工件1的上表面与下表面就可以分别为工件1的第一表面与第二表面。当然，在本发明实施例中，对于工件1第一表面以及第二表面的具体位置并不做具体限定。

上述第二掩膜板8与第一掩膜板5相类似，第二掩膜板8具有至少一条沿第二掩膜板8厚度方向贯穿第二掩膜板8的第二流道沟槽9，即上述第二掩膜板8为镂空的第二掩膜板8，第二掩膜板8中被镂空的部位即形成上述第二流道沟槽9，在本发明实施例中对于第二流道沟槽9的形状并不做具体限定，视具体情况而定。上述第一流道槽与第二流道沟槽9之间具体的位置关系将在后续内容中做详细描述。

上述第一掩膜板5包括第三绝缘层81、与外部电源负极电连接的第二导电层82以及第四绝缘层83。上述第二掩膜板8同样为一个类三明治型结构，其厚度方向上，第二导电层82位于中间，第三绝缘层81以及第四绝缘层83分别位于第二导电层82的两侧，其中第三绝缘层81与工件1的第二表面相接触。通常情况下，在加工过程中上述第三绝缘层81、第二导电层82以及第四绝缘层83会被夹具依次压紧在工件1的第二表面。

上述第三绝缘层81、第四绝缘层83以及第二导电层82均为镂空结构，且被镂空的部位相互对应，以形成上述第二流道沟槽9。上述第二导电层82会与外部电源的负极相互电连接。由于上述第二导电层82为镂空结构，在第二流道沟槽9中第二导电层82会与工件1形成一非均匀电场，在该非均匀电场中，位于靠近第二流道沟槽9侧壁的边缘区域的电流密度会略大于位于第二流道沟槽9中心的中心区域的电流密度。

在本发明实施例中，对于上述第三绝缘层81、第二导电层82以及第四绝缘层83的具体材质并不做具体限定，只要能使第二导电层82导电，能使第三绝缘层81以及第四绝缘层83绝缘即可。通常情况下，上述第四绝缘层83的厚度在0.1毫米至0.3毫米之间，当然，在本发明实施例中对于第四绝缘层83的具体厚度并不做具体限定。

与第一辅助阴极7相类似，上述第二辅助阴极10位于第四绝缘层83背向工件1一侧表面。其中，第二辅助阴极10同样与外部电源的负极电连接，第二辅助阴极10覆盖第二流道沟槽9，从而使得工件1与第二辅助阴极10之间在第二流道沟槽9中形成从工件1指向第二辅助阴极10的均匀的电场。该位于工件1第二表面的均匀电场会与上述位于工件1第二表面的非均匀电场叠加成一新的电场。该叠加而成的电场相比于上述非均匀电场来说，该叠加而成的电场的均匀度更高。

在电解加工的过程中，电解液会进入到上述第二流道沟槽9，并且在上述叠加电场的作用下刻蚀工件1的第二表面。为了保证电解液可以方便的进入第二流道沟槽9，并从第二流道沟槽9内流出，作为优选的，在本发明实施例中，所述第二辅助阴极10裸露所述第二流道沟槽9的一端部以形成第二流道入液口91；所述第二辅助阴极10裸露所述第二流道沟槽9的另一端部以形成第二流道出液口92。

通常情况下，上述第二流道沟槽9具有相对的两个端部，在本优选方案中，第二辅助阴极10并不完全覆盖任一整个第二流道沟槽9，而是会裸露出第二流道沟槽9的两个端部，从而分别形成第二流道入液口91与第二流道出液口92；其中电解液会从第二流道入液口91进入第二流道沟槽9，该电解液会从第二流道出液口92流出第二流道沟槽9。

本发明实施例所提供的电解加工微沟槽装置尤其适合在工件1中加工出沿厚度方向贯穿工件1的贯穿型沟槽。上述分别位于工件1两个相对表面的第一掩膜板5和第二掩膜板8会与工件1之间形成两个相对独立的加工区域，具体的，参见图12以及图13，当上述第一沟槽与第二沟槽相对的设置时，可以从相对的两个方向同时刻蚀工件1，在工件1中刻蚀的沟槽通常会在工件1的中部相遇，从而在工件1中刻蚀出沿厚度方向的贯穿性沟槽。由于从工件1两个相对的表面同时刻蚀工件1，可以极大的增加工件1加工的速度，同时减少工件1中刻蚀出的沟槽的锥度。

当上述第一流道沟槽6与第二流道沟槽9相错的设置时，可以在工件1中刻蚀出分布更加集中的沟槽。由于上述第一掩膜板5中的第一流道沟槽6以及第二掩膜板8中的第二流道沟槽9通常仅仅是通过机械加工所制备出来的流道沟槽，这将使得通常情况下在第一掩膜板5中第一流道沟槽6分布的较为稀疏，同理在第二掩膜板8中第二流道沟槽9分布的同样较为稀疏。二通过上述相错设置的第一流道沟槽6与第二流道沟槽9同时在工件1中刻蚀出贯穿型沟槽时，相比于第一流道沟槽6以及第二流道沟槽9来说，可以在工件1中刻蚀出密度更大的沟槽。

当然，根据不同的上述第一流道沟槽6以及第二流道沟槽9的形状以及上述第一流道沟槽6和第二流道沟槽9之间不同的位置，可以在工件1中加工出不同形状的沟槽，有关上述第一流道沟槽6和第二流道沟槽9之间具体的位置在本发明实施例中并不做具体限定。

参见图14与图15，为了便于在电解加工过程中，加紧上述工件1、第一掩膜板5、第二掩膜板8、第一辅助阴极7以及第二辅助阴极10，作为优选的，在本发明实施例中，电解加工微沟槽装置还可以包括可拆卸安装的夹具盖11和夹具底座12；所述夹具盖11与所述夹具底座12之间形成一内腔，所述工件1、第一掩膜板5、第二掩膜板8、第一辅助阴极7和第二辅助阴极10均设置于所述内腔内；所述工件1的侧壁、第一掩膜板5的侧壁和第二掩膜板8的侧壁均与所述内腔的侧壁密封连接；所述夹具盖11设置有使电解液从外界流入所述第一流道入液口61的第一通孔111，以及使电解液从所述第一流道出液口62流入外界的第二通孔112；同时所述夹具底座12设置有使电解液从外界流入所述第二流道入液口91的第三通孔121，以及使电解液从所述第二流道出液口92流入外界的第四通孔122。

本发明实施例所提供的夹具盖11和夹具底座12与上述发明实施例中所提供的夹具盖11以及夹具底座12基本类似，在本发明实施例中，工件1、第一掩膜板5、第二掩膜板8、第一辅助阴极7以及第二辅助阴极10均会设置在夹具盖11和夹具底座12之间形成的内腔中，同时内腔的侧壁会同时与第一掩膜板5、工件1以及第二掩膜板8的侧壁同时密封连接，以防止电解液会从侧边腐蚀工件1。

除了在夹具盖11中设置上述第一通孔111以及第二通孔112之外，在本发明实施例中，会在夹具底座12中设置有两个连接夹具底座12与上述内腔的通孔，其中一个通孔为使电解液从外界流入所述第二流道入液口91的第三通孔121，另一个通孔为使电解液从所述第二流道出液口92流入外界的第四通孔122。有关上述第三通孔121以及第四通孔122的具体形状在本发明实施例中并不做具体限定，视具体情况而定。

本发明实施例所提供的一种电解加工微沟槽的装置，可以同时从工件1的两个相对的表面对工件1进行加工，从而可以使得在工件1中所加工出的贯穿型沟槽具有更小的锥度，或者是使得工件1中的贯穿型沟槽分布的更加集中。

下面对本发明所提供的一种微沟槽的电解加工方法进行介绍，本发明实施例所提供的电解加工方法主要用于使用上述电解加工微沟槽装置，有关电解加工微沟槽装置的具体结构已在上述发明实施例中做详细介绍，在此不再进行赘述。下文描述的电解加工方法与上述描述的电解加工微沟槽装置的结构可以相互对应参照。

请参考图16，图16为本发明实施例所提供的一种微沟槽电解加工方法的流程图。

参见图16，在本发明实施例中，微沟槽电解加工的方法包括：

S101：向位于工件第一表面的第一掩膜板的第一流道沟槽注入电解液。

在本发明实施例中，所述工件与外部电源正极电连接，所述第一掩膜板包括第一绝缘层、与所述外部电源负极电连接的第一导电层和第二绝缘层；所述第一绝缘层和所述第二绝缘层分别位于所述第一导电层相对的两个表面，所述第一绝缘层与所述工件的第一表面相接触；所述第一流道沟槽沿所述第一掩膜板厚度方向贯穿所述第一掩膜板。所述第二绝缘层背向所述工件一侧表面设置有第一辅助阴极；所述第一辅助阴极与所述外部电源的所述负极电连接，所述第一辅助阴极覆盖所述第一流道沟槽；所述第一辅助阴极裸露于所述第一流道沟槽的一端部以形成第一流道入液口；所述第一辅助阴极裸露于所述第一流道沟槽的另一端部以形成第一流道出液口；夹具盖与夹具底座可拆卸安装，所述夹具盖与所述夹具底座之间形成一内腔，所述工件、所述第一掩膜板和所述第一辅助阴极均设置于所述内腔内；所述工件的侧壁与所述第一掩膜板的侧壁均与所述内腔的侧壁密封连接；所述夹具盖设置有使电解液从外界流入所述第一流道入液口的所述第一通孔，以及使电解液从所述第一流道出液口流入外界的第二通孔。

在本步骤中，会向第一流道沟槽中注入电解液。通常情况下，会通过设置在夹具盖的第一通孔以及第一流道入液口向第一流道沟槽注入电解液。若需要同时加工工件两个相对的表面，需要同时向第二流道沟槽中注入电解液，通常情况下是通过设置在夹具底座的第三通孔121以及第二流道入液口向第二流道沟槽注入电解液。

有关电解液的具体组分可以参照现有技术，在本发明实施例中并不做具体限定。

S102：通过外部电源向工件、第一辅助阴极和第一导电层供电，以使电解液刻蚀工件。

在本步骤中，会通过外部电源向工件，第一辅助阴极以及第一导电层供电，以在第一流道沟槽中形成电场，以加工工件的第一表面。当需要同时加工工件的两个相对的表面时，在本步骤中还需要通过外部电源同时向第二导电层以及第二辅助阴极供电，以在第二流道沟槽中形成电场，以加工工件的第二表面。

S103：将电解液抽离第一流道沟槽。

在本步骤中，会将电解液抽离第一流道沟槽；当需要同时加工工件的两个相对的表面时，在本步骤中会同时将电解液抽离第二流道沟槽。通常情况下，为了保证在电解加工过程中，电解液中电解质的浓度不变，通常情况下在加工过程中需要一边从第一流道沟槽以及第二流道沟槽中抽离电解液，同时一边向第一流道沟槽以及第二流道沟槽中补充电解液，从而保证第一流道沟槽以及第二流道沟槽中电解液的浓度不变。当然，在加工完成之后，会将第一流道沟槽以及第二流道沟槽中的电解液抽离。

本发明实施例所提供的一种微沟槽电解加工的方法，可以有效避免孤岛情况的发生，从而提高流道沟槽的形状精度。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其它实施例的不同之处，各个实施例之间相同或相似部分互相参见即可。

最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上对本发明所提供的一种电解加工微沟槽的装置及电解加工方法进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，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，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (8)

1.一种电解加工微沟槽的装置，其特征在于，包括：

与外部电源正极电连接的工件；

位于所述工件第一表面的第一掩膜板；其中，所述第一掩膜板包括第一绝缘层、与所述外部电源负极电连接的第一导电层和第二绝缘层；所述第一绝缘层和所述第二绝缘层分别位于所述第一导电层相对的两个表面，所述第一绝缘层与所述工件的第一表面相接触；所述第一掩膜板设置有至少一条沿所述第一掩膜板厚度方向贯穿所述第一掩膜板的第一流道沟槽；

位于所述第二绝缘层背向所述工件一侧表面的第一辅助阴极；其中，所述第一辅助阴极与所述外部电源的所述负极电连接，所述第一辅助阴极覆盖所述第一流道沟槽；

所述第一辅助阴极裸露于所述第一流道沟槽的一端部以形成第一流道入液口；所述第一辅助阴极裸露于所述第一流道沟槽的另一端部以形成第一流道出液口；

所述装置还包括：

可拆卸安装的夹具盖和夹具底座；所述夹具盖与所述夹具底座之间形成一内腔，所述工件、所述第一掩膜板和所述第一辅助阴极均设置于所述内腔内；所述工件的侧壁与所述第一掩膜板的侧壁均与所述内腔的侧壁密封连接；

所述夹具盖设置有使电解液从外界流入所述第一流道入液口的第一通孔，以及使电解液从所述第一流道出液口流入外界的第二通孔。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述外部电源为脉冲电源。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述夹具盖与所述夹具底座之间设置有密封圈。

4.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：

位于所述工件与所述第一表面相对的第二表面的第二掩膜板；其中，所述第二掩膜板包括第三绝缘层、与所述外部电源负极电连接的第二导电层和第四绝缘层；所述第三绝缘层和所述第四绝缘层分别位于所述第二导电层相对的两个表面，所述第三绝缘层与所述工件的第二表面相接触；所述第二掩膜板设置有至少一条沿所述第二掩膜板厚度方向贯穿所述第二掩膜板的第二流道沟槽；

位于所述第四绝缘层背向所述工件一侧表面的第二辅助阴极；其中，所述第二辅助阴极与所述外部电源的所述负极电连接，所述第二辅助阴极覆盖所述第二流道沟槽。

5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述第一流道沟槽与所述第二流道沟槽相对设置。

6.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述第二辅助阴极裸露于所述第二流道沟槽的一端部以形成第二流道入液口；所述第二辅助阴极裸露于所述第二流道沟槽的另一端部以形成第二流道出液口。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：

可拆卸安装的夹具盖和夹具底座；所述夹具盖与所述夹具底座之间形成一内腔，所述工件、所述第一掩膜板、所述第二掩膜板、所述第一辅助阴极和所述第二辅助阴极均设置于所述内腔内；所述工件的侧壁、所述第一掩膜板的侧壁和所述第二掩膜板的侧壁均与所述内腔的侧壁密封连接；

所述夹具盖设置有使电解液从外界流入所述第一流道入液口的第一通孔，以及使电解液从所述第一流道出液口流入外界的第二通孔；

所述夹具底座设置有使电解液从外界流入所述第二流道入液口的第三通孔，以及使电解液从所述第二流道出液口流入外界的第四通孔。

8.一种微沟槽的电解加工方法，其特征在于，所述方法包括：

向位于工件第一表面的第一掩膜板的第一流道沟槽注入电解液；其中，所述工件与外部电源正极电连接，所述第一掩膜板包括第一绝缘层、与所述外部电源负极电连接的第一导电层和第二绝缘层；所述第一绝缘层和所述第二绝缘层分别位于所述第一导电层相对的两个表面，所述第一绝缘层与所述工件的第一表面相接触；所述第一流道沟槽沿所述第一掩膜板厚度方向贯穿所述第一掩膜板；所述第二绝缘层背向所述工件一侧表面设置有第一辅助阴极；所述第一辅助阴极与所述外部电源的所述负极电连接，所述第一辅助阴极覆盖所述第一流道沟槽；所述第一辅助阴极裸露于所述第一流道沟槽的一端部以形成第一流道入液口；所述第一辅助阴极裸露于所述第一流道沟槽的另一端部以形成第一流道出液口；所述夹具盖与夹具底座可拆卸安装，所述夹具盖与所述夹具底座之间形成一内腔，所述工件、所述第一掩膜板和所述第一辅助阴极均设置于所述内腔内；所述工件的侧壁与所述第一掩膜板的侧壁均与所述内腔的侧壁密封连接；所述夹具盖设置有使电解液从外界流入所述第一流道入液口的所述第一通孔，以及使电解液从所述第一流道出液口流入外界的第二通孔；

通过所述外部电源向所述工件、所述第一辅助阴极和所述第一导电层供电，以使所述电解液刻蚀所述工件；

将所述电解液抽离所述第一流道沟槽。

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