CN110216342B - 一种微电极制备方法及微电极 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例提供了一种微电极制备方法及微电极，其中一种微电极制备方法包括：建立三维微电极的几何模型；将所述几何模型切片分层，得到二维分层数据；采用所述二维分层数据制作菲林；采用所述菲林对涂有感光层的铜箔片进行曝光和化学蚀刻处理，得到多个层片；将多个所述层片按照预设顺序叠放并放入真空加热炉加热焊接，得到目标微电极。采用化学蚀刻的方式加工各层铜箔，可一次性蚀刻出不同形状的铜箔片，操作简便，加工效率高，成本低。
Description
技术领域
本发明涉及机械加工技术领域，特别是涉及一种微电极制备方法及微电极。
背景技术
微结构是具有亚毫米或微米级尺寸的微特征结构，利用微电极通过微细电火花成型加工制备三维微结构是目前制备三维微结构的主流加工手段之一。
微细电火花加工制备三维微结构主要是采用各种加工方法制作出不同形状的微电极，然后用微电极通过微细电火花成型加工从而获得三维微结构。但是，由于微电极尺寸极小，微电极加工通常比较困难。同时，微电极损耗严重，难以长时间正常工作。微电极加工可以采用电火花线切割机切割出各个不同形状的层片，将各层片合成一个整体电极。但该方法需要特殊装夹手段，且需要用到昂贵的高精度电火花线切割设备，逐层切割效率也很低，成本高，操作复杂。
发明内容
鉴于上述问题，提出了本发明实施例以便提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的一种微电极制备方法及微电极。
为了解决上述问题，本发明实施例公开了一种微电极制备方法，包括：
建立三维微电极的几何模型；
将所述几何模型切片分层，得到二维分层数据；
采用所述二维分层数据制作菲林；
采用所述菲林对涂有感光层的铜箔片进行曝光和化学蚀刻处理，得到多个层片；
将多个所述层片按照预设顺序叠放并放入真空加热炉加热焊接，得到目标微电极。
进一步地，所述建立三维微电极的几何模型的步骤，包括：
建立三维微结构的几何模型；
根据所述三维微结构的几何模型制作出所述三维微电极的几何模型。
进一步地，所述几何模型包括柄部和加工部，所述建立三维微电极的几何模型的步骤之后，包括：
在所述柄部增设若干定位孔。
进一步地，所述几何模型包括柄部和加工部，所述建立三维微电极的几何模型的步骤之后，包括：
在所述柄部增设两个锥度为5-10°的锥形通孔。
进一步地，所述几何模型包括柄部和加工部，所述建立三维微电极的几何模型的步骤之后，包括：
在所述柄部增设两个锥度为5°的锥形通孔。
进一步地，所述将多个所述层片按照预设顺序叠放并放入真空加热炉加热焊接，得到目标微电极的步骤，包括：
将多个所述层片按照预设顺序叠放，并用锥度与所述锥形通孔适配的销钉定位后放入真空加热炉加热焊接，得到目标微电极。
进一步地，所述二维分层数据包括多个所述层片顺序，所述将多个所述层片按照预设顺序叠放并放入真空加热炉加热焊接，得到目标微电极的步骤，包括：
将多个所述层片按照所述层片顺序叠放并放入真空加热炉加热焊接，得到目标微电极。
进一步地，所述将多个所述层片按照预设顺序叠放并放入真空加热炉加热焊接，得到目标微电极的步骤，包括：
将多个所述层片按照预设顺序叠放，并用炭块压紧放入真空加热炉加热焊接，得到目标微电极。
本发明实施例公开了一种微电极，所述微电极采用上述的微电极的制备方法制备。
本发明实施例包括以下优点：采用化学蚀刻的方式加工各层铜箔，可一次性蚀刻出不同形状的铜箔片，操作简便，加工效率高，成本低。
附图说明
图1是本发明的一种微电极制备方法实施例的步骤流程图；
图2是本发明的一种微电极实施例的结构框图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
本发明实施例的核心构思之一在于，提供一种微电极制备方法及微电极，通过建立三维微电极的几何模型；将几何模型切片分层，得到二维分层数据；采用二维分层数据制作菲林；采用菲林对涂有感光层的铜箔片进行曝光和化学蚀刻处理，得到多个层片；将多个层片按照预设顺序叠放，在定位孔3中插入销钉对齐各层片，并放入真空加热炉加热焊接，得到目标微电极。采用化学蚀刻的方式加工各层铜箔，可一次性蚀刻出不同形状的铜箔片，操作简便，加工效率高，成本低。
参照图1，示出了本发明的一种微电极制备方法实施例的步骤流程图，具体可以包括如下步骤：
S1，建立三维微电极的几何模型；
在本实施例中，根据制造的微电极所需要的形状和尺寸，在计算机上绘制出3D(三维，3Dimensions)计算机模型，上述3D计算机模型是所要建立的微电极的几何模型。
S2，将几何模型切片分层，得到二维分层数据；
在本实施例中，根据所使用的铜箔片厚度，将几何模型在计算机软件上切片分层，分层得到的每一片层片的厚度与铜箔片厚度相同，同时获取上述二维分层数据，在本实施例中的二维分层数据包括层片厚度、层片的顺序、层片的数量和形状.
S3，采用二维分层数据制作菲林；
将上述二维分层数据制作成菲林，菲林用于作为印刷的模板，将分层后的微模具形状做成菲林。
S4，采用菲林对涂有感光层的铜箔片进行曝光和化学蚀刻处理，得到多个层片；将微电极的形状输出在塑料胶片上，就像拍照一样，将图像印在铜箔片上，并对涂有感光层的铜箔片进行曝光和化学蚀刻处理，一次性制备出所需的全部层片。
S5，将多个层片按照预设顺序叠放并放入真空加热炉加热焊接，得到目标微电极。
在本实施例中，上述预设顺序是指计算机建模系统中分层离散后得到的二维分层数据，将层片按照上述顺序进行层叠，并将上述层叠后的层片放入真空加热炉加热焊接，得到目标微电极。
在本实施例中，建立三维微电极的几何模型的步骤，包括：
建立三维微结构的几何模型；
根据三维微结构的几何模型制作出三维微电极的几何模型。
在一实施例中可根据所要制造的微结构来绘制与其适配的微电极模型。
在本实施例中，几何模型包括柄部1和加工部2，建立三维微电极的几何模型的步骤之后，包括：
在柄部1增设若干定位孔3。上述定位孔3用作叠层箔层的定位，提高微电极加工部2形状的准确性。
在本实施例中，几何模型包括柄部1和加工部2，建立三维微电极的几何模型的步骤之后，包括：
在柄部1增设两个锥度为5-10°的锥形通孔，便于对微电极各层片的定位。
在本实施例中，几何模型包括柄部1和加工部2，建立三维微电极的几何模型的步骤之后，包括：
在柄部1增设两个锥度为5°的锥形通孔。
在本实施例中，将多个层片按照预设顺序叠放并放入真空加热炉加热焊接，得到目标微电极的步骤，包括：
将多个层片按照预设顺序叠放，并用锥度与锥形通孔适配的销钉定位后放入真空加热炉加热焊接，得到目标微电极。
在本实施例中，二维分层数据包括多个层片顺序，将多个层片按照预设顺序叠放并放入真空加热炉加热焊接，得到目标微电极的步骤，包括：
将多个层片按照层片顺序叠放并放入真空加热炉加热焊接，得到目标微电极。
在本实施例中，将多个层片按照预设顺序叠放并放入真空加热炉加热焊接，得到目标微电极的步骤，包括：
将多个层片按照预设顺序叠放，并用炭块压紧放入真空加热炉加热焊接，得到目标微电极。
本申请提出的一种微电极制备方法，采用化学蚀刻的方式加工各层铜箔，可一次性蚀刻出不同形状的铜箔片，操作简便，加工效率高，成本低。
依据本发明的另一方面，参照图2，还提供了一种微电极，所述微电极采用上述实施例的微电极的制备方法制备，其中，微电极包括柄部1和加工部2，上述加工部2用于电火花成型加工中制备模具微结构，上述微模具的结构与上述加工部2的结构相适配。
需要说明的是，对于方法实施例，为了简单描述，故将其都表述为一系列的动作组合，但是本领域技术人员应该知悉，本发明实施例并不受所描述的动作顺序的限制，因为依据本发明实施例，某些步骤可以采用其他顺序或者同时进行。其次，本领域技术人员也应该知悉，说明书中所描述的实施例均属于优选实施例，所涉及的动作并不一定是本发明实施例所必须的。
尽管已描述了本发明实施例的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明实施例范围的所有变更和修改。
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、物品或者终端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、物品或者终端设备所固有的要素。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、物品或者终端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微电极制备方法及微电极，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；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (9)
1.一种微电极制备方法，其特征在于，包括：
建立三维微电极的几何模型；
将所述几何模型切片分层，得到二维分层数据；具体地，根据所使用的铜箔片厚度，将所述几何模型切片分层，其中，分层得到的每一片层片的厚度与所述铜箔片厚度相同，同时获取所述二维分层数据，其中，所述二维分层数据包括层片厚度、层片的顺序、层片的数量和形状；
采用所述二维分层数据制作菲林；
采用所述菲林对涂有感光层的铜箔片进行曝光和化学蚀刻处理，得到多个层片；
将多个所述层片按照预设顺序叠放并放入真空加热炉加热焊接，得到目标微电极。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述建立三维微电极的几何模型的步骤，包括：
建立三维微结构的几何模型；
根据所述三维微结构的几何模型制作出所述三维微电极的几何模型。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述几何模型包括柄部和加工部，所述建立三维微电极的几何模型的步骤之后，包括：
在所述柄部增设若干定位孔。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述几何模型包括柄部和加工部，所述建立三维微电极的几何模型的步骤之后，包括：
在所述柄部增设两个锥度为5-10°的锥形通孔。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述几何模型包括柄部和加工部，所述建立三维微电极的几何模型的步骤之后，包括：
在所述柄部增设两个锥度为5°的锥形通孔。
6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述将多个所述层片按照预设顺序叠放并放入真空加热炉加热焊接，得到目标微电极的步骤，包括：
将多个所述层片按照预设顺序叠放，并用锥度与所述锥形通孔适配的销钉定位后放入真空加热炉加热焊接，得到目标微电极。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述二维分层数据包括多个所述层片顺序，所述将多个所述层片按照预设顺序叠放并放入真空加热炉加热焊接，得到目标微电极的步骤，包括：
将多个所述层片按照所述层片顺序叠放并放入真空加热炉加热焊接，得到目标微电极。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将多个所述层片按照预设顺序叠放并放入真空加热炉加热焊接，得到目标微电极的步骤，包括：
将多个所述层片按照预设顺序叠放，并用炭块压紧放入真空加热炉加热焊接，得到目标微电极。
9.一种微电极，其特征在于，所述微电极采用如权利要求1-8任一项所述的微电极制备方法制备。
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