CN113168852A

CN113168852A - 一种工件、工件加工方法及工件加工系统

Info

Publication number: CN113168852A
Application number: CN201980078944.1A
Authority: CN
Inventors: 张军
Original assignee: Navo Technology Pte Ltd
Current assignee: Navo Technology Pte Ltd
Priority date: 2018-11-30
Filing date: 2019-11-29
Publication date: 2021-07-23
Also published as: US20230295383A1; WO2020112028A1

Abstract

本发明公开一种工件、一种工件加工方法和一种工件加工系统。为了在工件内实现气密密封，通常希望从通道内去除污染物并密封通道。本发明的工件加工方法，包括在工件表面上施加低表面能溶液，所述低表面能溶液包括载体溶剂及溶解于载体溶剂中的填充材料；使低表面能溶液浸渍进入工件的通道内；从低表面能溶液中去除溶剂，以将填充材料保留在通道内，从而将通道气密密封。

Description

一种工件、工件加工方法及工件加工系统

技术领域

本公开涉及工件加工领域，尤其涉及一种铸件或多孔工件表面的加工方法及其系统。

背景技术

硬盘驱动器包括数片磁存储盘和具有读/写传感器的记录头，读/写传感器能够从旋转的存储盘读取数据并将数据写到旋转的磁性存储盘(磁盘)上。数据通常存储在磁盘上的同心磁道内。读/写传感器通过包括湿法/干法蚀刻、光刻及溅射的半导体工艺形成在滑块上。硬盘驱动器装配有不锈钢悬架，作为致动器组件的一部分，将磁头定位在硬盘介质上方的预定高度以满足某些记录密度要求。记录头有时可能会由于表面凹凸不平、悬空姿态、磁盘转速或硬盘驱动器内的气流而与存储磁盘的表面触碰。

由旋转盘产生的空气湍流，盘的颤动及主轴的震动、温度及高度都可能因记录密度较大且磁道变得越来越狭窄，而对读/写元件相对于磁道的对位产生不利影响。较高的盘转速还会增加盘的颤动和主轴震动，从而进一步增加磁道重合失调或隧道磁阻(TMR)。减小磁换能器与记录介质之间的距离是获得更大记录密度的关键方法之一。更紧地密定位滑块允许磁道以更窄的宽度写入数据，并减少将数据写入磁道时的错误。然而，由于磁盘以超过每分钟1万转(RPM)的速度旋转，滑块与记录介质之间的连续直接接触将在滑块与记录介质表面上造成不可接受的磨损。这将可能会导致数据丢失，读/写传感器损坏或磁盘表面划伤。

因此，硬盘驱动器内的清洁度至关重要。硬盘驱动器在无尘室中组装，以减少最终组装之前进入驱动器的污染。于是，过滤后的室内空气将最终被密封在驱动器中。因此，在磁盘驱动器内使用的密封件设计在外壳组件之间，例如在底板和顶盖之间，以防止污染物进入驱动器。这种密封件不能防止内部空气与其他气体通过密封件并从驱动器内逸出。这种方式的气体损失有可能发生，并可以通过使用过滤端口弥补以保持驱动器内部相对于驱动器外部的均衡气压。

为了在硬盘驱动器内具有比空气更低的密度以增强驱动性能，使用在相似压力和温度下具有比空气更低密度的氦气填充。较低密度的气体可减少驱动器内的磁盘旋转所产生的空气阻力，从而降低对主轴电机的功率要求。同时，低密度充气驱动器内阻力的减小，减低了驱动部件，如致动器臂、悬架及读/写头所经受的空气动力学湍流。与充有空气的驱动器相比，该设置允许主轴电机以更高的速度旋转，同时保持相同的悬置高度，从而保持相同的读/写错差范围。由于驱动器内部的湍流较少，该设置还可以通过更高的记录密度来提供更高的数据存储容量。但是，由于铸件，例如底板内存在孔隙，因此难以对硬盘驱动器进行气密密封。

发明内容

本申请公开了工件、一种工件加工方法和一种工件加工系统。

根据一个实施例，本申请的工件加工方法，包括在工件表面上施加低表面能溶液，所述低表面能溶液包括载体溶剂及溶解于载体溶剂中的填充材料；使低表面能溶液浸渍进入工件的通道内；从低表面能溶液中除去溶剂，以将填充材料保留在通道内，从而将通道气密密封。

在一个实施例中，填充材料是选自以下聚合物中的至少一种：氟化树脂、氟化硅烷、氟化丙烯酸酯及氟化单体。此外，聚合物材料不含水性树脂。

在另一个实施例中，该方法还包括，在工件表面施加低表面能溶液之前清洗工件。可选地，清洗工件包括将工件浸入液态的第一清洁溶剂中，其中所述第一清洁溶剂处于超声波搅拌中。清洁工件可以包括使用蒸气淋洗工件，通过以蒸气形式将第一清洁溶剂冷凝在工件表面上，并且还包括将工件干燥。

在工件表面上施加低表面能溶液包可以括将工件浸入低表面能溶液中。低表面能溶液可以处于室温、在大气压下及/或处于超声波搅拌中。工件可以以受控的速度从低表面能溶液中提升出。可选地，当工件浸入低表面能溶液中时，所述工件相对于竖直方向倾斜。

该方法还包括去除形成于工件表面上的低表面能涂层。从工件的表面去除低表面能溶液可以包括使用蒸气淋洗工件，以通过以蒸气形式将第二清洁溶剂冷凝在工件表面上，其中第二清洁溶剂通过重力在工件的表面上流动。

从通道内的低表面能溶液中去除载体溶剂包括使载体溶剂蒸发。此外，从通道内的低表面能溶液中去除载体溶剂包括在室温至270℃范围内的温度下执行工件的固化。可选地，工件在紫外线(UV)处理下固化。该方法可以进一步包括在固化之后清洁工件。工件可以是金属铸件。

在另一个实施例中，本申请公开一种工件加工系统。该工件加工系统包括施用槽及运输器。所述施用槽用于盛载低表面能溶液，低表面能溶液包括载体溶剂及溶解于载体溶剂中的填充材料。所述运输器可相对于施用槽移动。其中，该系统被设置为执行在工件表面上施加低表面能溶液；使低表面能溶液浸渍进入工件的通道内；从低表面能溶液中去除溶剂，以将填充材料保留在通道内，从而将通道气密密封。

施用槽可进一步包括布置于施用槽开口处的冷却盘管，所述冷却盘管设置为可冷凝蒸气形式的载体溶剂，从而防止蒸气形式的载体溶剂从施用槽逸出。可选地，施用槽还包括布置于施用槽内用于搅拌低表面能溶液的超声波发生器。真空系统连接于系统，所述真空系统降低系统中的压力，以将低表面能溶液施加到工件表面上。另外，系统可以进一步包括处理槽以及与系统流体连通的回收槽。所述处理槽盛载用于清洁工件的清洁溶剂；所述回收槽设置为接收蒸气形式的载体溶剂或清洁溶剂，以进行冷凝和再利用。可选地，回收槽可与处理槽流体连通，或者可替代地与施用槽流体连通。

该系统可以进一步包括布置于处理槽内、用于在清洁期间搅拌第一溶剂溶液的超声波发生器。冷却盘管设置为可布置于处理槽的开口处，用于冷凝蒸气形式的清洁溶剂，从而防止蒸气形式的清洁溶剂从施用槽逸出。还可以提供密度计，用于测量低表面能溶液中的填充材料的浓度。

本申请还公开诸如金属铸件的工件的实施例。工件包括主体，所述主体具有第一表面及与第一表面相对的第二表面；通道，所述通道连通第一表面和第二表面；填充材料，所述填充材料黏合于所述通道中并气密密封通道。填充材料可以选自以下聚合物中的至少一种：氟化树脂、氟化硅烷、氟化丙烯酸酯及氟化单体。此外，聚合物材料可以不含水性树脂。工件的第一表面还包括通过电泳涂漆(E涂层)涂覆的第一表面区域以及与所述第一表面区域相邻的第二表面区域，其中所述第二表面区域不含电泳涂漆(E涂层)。

本发明的上述以及其他特征及优点，通过参考以下所示的示例性实施例及相应附图进行描述。

附图说明

图1是根据一个实施例的工件加工系统的示意图；

图2A至图2D是图1实施例中工件在每个加工步骤中的示意图；

图3是图1实施例中工件浸入施用槽及从施用槽中提升出的示意图；

图4是图1实施例中层的厚度与提升出速度之间的关系的曲线图；

图5是硬盘驱动器基盘的立体图；

图6是图5所示硬盘驱动器基盘的俯视图；

图7是图5所示硬盘驱动器基盘的仰视图；

图8是根据一个实施例的料篮及硬盘驱动器基盘的立体图；

图9是在工件加工之前及之后，硬盘驱动器的气体泄露率差异的曲线图；及

图10是根据另一实施例的工件加工系统的示意图；

图11是根据一个实施例的工件加工方法的方法流程图。

具体实施方式

本发明公开一种工件加工系统和工件加工方法。诸如铸造材料的工件用于各种工程应用中。在铸造加工之后，诸如碳氢化合物、二甲苯等的污染物会残留在工件表面及工件的通道内。通道、缝隙、间隙、凹坑、空隙、裂缝、位错等，在本文中统称为工件内的通道或工件的气渗部位。此外，工件内的通道通常会削弱机械完整性、气密性、电阻率/电导率、热性能等。作为一个示例，为了实现铸造材料的气密性，需要从通道中去除污染物，并使用密封剂或涂层密封通道，以降低铸造材料的气渗性。由于通道的尺寸小(微米尺寸)，传统的密封剂或涂层难以渗透通道及有效地密封通道。

图1示出一种工件加工系统，用于加工工件，诸如金属工件200。该工件加工系统包括封闭罩110，其内布置有施用槽120、处理槽130、固化用外罩140，诸如机械臂150的运输器、与处理槽130流体连接的回收槽160及诸如HEPA过滤系统的空气过滤系统180。本工件加工系统提供可通过机械臂150移动的料篮170，以将一个或多个工件200保持及支撑在封闭罩110内。封闭罩110可设置有工件装载点112及工件卸载点114，从而可以装载工件进行加工，并在加工后进行移除。

如图1所示，施用槽120设置为可装载诸如低表面能溶液128的流体，并且施用槽120设有用于检测低表面能溶液128的液位的流体传感器124。施用槽120设置为用于将低表面能溶液128施加到工件200上。施用槽120设有一开口，其设置为用于允许料篮170及放置于料篮170内的各个工件200下降到施用槽120内部。可选地，一个或多个冷却盘管122布置于施用槽120的开口的外围，用于冷却液位上方的区域，以防止低表面能溶液128的蒸气从施用槽120逸出。超声波发生器126布置于施用槽120的底部，用于搅拌低表面能溶液128。另外，储存槽可与施用槽120流体连通，以储存及向施用槽120供应新的低表面能溶液128。

类似地，处理槽130也被设置为可装载诸如溶剂138的流体，并且处理槽130还设有用于检测溶剂138的液位的流体传感器134。处理槽130被设置为用于在将低表面能溶液128施加到工件200上之前，对工件进行预处理，并且还用于在将低表面能溶液128施加到工件200上之后，对工件200进行后处理。此外，沸腾槽可以与处理槽130流体连通，以向处理槽供应溶剂蒸气139。可替代地，处理槽内可设有加热元件，以使处理槽内的溶剂138沸腾，产生溶剂蒸气139。处理槽130也设定有一开口，其设置为用于允许将料篮170及相应的工件200下降到处理槽130内部。一个或多个冷却盘管132布置于处理槽130开口的外围，在液位上方的区域，以防止溶剂蒸气139从处理槽130逸出。超声波发生器136布置于处理槽130的底部，用于搅拌溶剂138以更有效地预处理工件200。另外，储存槽可与处理槽130流体连通，以存储及向处理槽130供应新的溶剂。

固化用外罩140执行工件200的固化。固化用外罩140可以设置为高温环境、紫外线(UV)环境、其组合或用于固化的任何其他合适的环境。机械臂150被设置为可沿轨道152移动，并且在加工期间在不同位置上，保持或释放在封闭罩110内的料篮170及各个工件200。

在一个实施例中，本发明的工件加工系统包括与处理槽130流体连通的回收槽160，以在对工件200进行预处理或后处理之后，从处理槽130接收溶剂蒸气139。一个或多个冷却盘管162布置于回收槽160开口的外围，用于冷却及冷凝蒸气流体，从而防止流体蒸气从槽内逸出。溶剂蒸气139在回收槽160内冷凝以再利用。回收槽160及处理槽130之间可设有过滤器166，以使溶剂蒸气139被过滤以去除污染物。另外，回收槽160设置有水-溶剂分离器，可去除与溶剂蒸气139混合的水蒸气，以确保溶剂138的纯度以供利用。可替代地或附加地，回收槽160可设置为与施用槽120流体连通，以从施用槽120接收低表面能溶液128，并对低表面能溶液128进行蒸馏以再利用。类似地，施用槽120与回收槽160之间设置有过滤器，用于去除污染物。在另一替代方案中，处理槽130及施用槽120均连接于相应的回收槽。

图1至图4示出工件加工过程。在工件装载点112处，料篮170装载未加工的新工件200a。机械臂150被设置为从工件装载点112拾取料篮170，并移动至处理槽130以进行预处理。预处理可在室温及大气压下进行。此时，处理槽130内盛满第一清洗溶剂138，机械臂150将装有工件220a的料篮170浸入到第一清洗溶剂138中进行清洗。可选地，使用具有10千赫兹(KHz)至1000千赫兹(KHz)之间的振动频率的超声波发生器136，从工件200a的表面220及工件通道240内去除诸如碳氢化合物残留物、二甲苯、润滑剂等的污染物，得到如图2A所示的预处理的工件200b。可替代地，在从储存槽或回收槽将第一清洁溶剂138供应到处理槽之前，先将承载有工件220a的料篮170下降到处理槽130内。可将真空装置连接于处理槽130，以形成处理槽130与存储或回收槽之间的压差。

在下一个步骤中，利用机械臂150将预处理的工件200b移至溶剂液位正上方且邻近冷却盘管132的蒸气区131。可在蒸气区131内提供清洁溶剂蒸气139，以进一步清洁工件200b。由于清洁溶剂蒸气139的温度高于工件200b的温度，因此清洁溶剂蒸气139通过蒸气淋，冷凝并清洁工件200b。当工件浸入液体溶剂中，再从液体溶剂中移出后，会具有残留污染物。这是由于先前从工件上去除的污染物，通过含污染物的残留溶剂残留在工件表面重新沉积在工件上，而蒸气淋洗的优点则是可防止颗粒再沉积。

在一个示例中，可通过在沸腾槽内在稍微增加的压力下，将清洁溶剂138加热至沸点以产生清洁溶剂蒸气139，从而导致沸腾槽与处理槽130之间的较小压差，使得清洗剂蒸气139被推动到蒸气区131。可替代地，可直接加热处理槽130内的清洗剂138，以形成上升至蒸气区131的清洗剂蒸气139。清洗剂138/清洁溶剂蒸气139可以是低表面能溶剂，使得所述溶剂可克服表面孔的表面能量，并且移动至通道240内以进行有效清洁。在另一示例中，清洁溶剂138/清洁溶剂蒸气139可以是氟化溶剂，该氟化溶剂为不可燃且可安全使用。

然后，将工件200b移动到与冷却盘管132相邻的干燥区133进行干燥。干燥区的另一目的是防止清洁溶剂蒸气139从处理槽130逸出。通过冷却盘管132将清洁溶剂蒸气139冷却至溶剂沸点以下，清洁溶剂蒸气139被冷凝回到液态，并以液体清洁溶剂138的形式返回到处理槽130。可以将工件200b浸入处理槽130内约1至10分钟，然后在蒸气区131内进行1至3分钟的干燥工作。

预处理的工件200b随后被机械臂150拾取并移动到施用槽120，以施加低表面能溶液。施用槽120可处于室温及大气压下。此时，施用槽120盛满低表面能溶液128，其为聚合物及载体溶剂的混合物，机械臂150将带有预处理的工件200b的料篮170浸入低表面能溶液128中。在可选地使用超声波发生器126时，低表面能溶液128被施加或涂覆在工件200b表面220上。随后，如图2B所示，使低表面能溶液128浸渍进入工件200b的多个通道240。这导致工件200c的表面220及通道240被低表面能溶液涂覆或充满，从而形成表面涂层260及涂层通道242。可选地，超声波发生器126使得施加低表面能溶液128更为有效。可替代地，在将低表面能溶液从储存槽或回收槽供应到施用槽120内之前，可先将承载有工件220b的料篮170下降至施用槽120内。真空系统可被连接于施用槽120，以在施用槽120与储存槽或回收槽之间形成压差。

低表面能溶液128克服了通道240的小尺寸，并且能够渗透或浸渍通道240以进行有效密封。表面能描述了不同材料之间，例如溶液与工件之间的吸引力的强度/分子力。低表面能溶液128可以包括载体溶剂，例如低表面能溶剂，以及填充材料，例如溶解在载体溶剂中的聚合物材料。聚合物材料可以包括氟化树脂、氟化单体、氟化丙烯酸酯、氟化硅烷等。聚合物材料不含水性树脂。低表面能溶液的表面能可以在11至30达因/厘米(dynes/cm)的范围内。

足够的停留时间(例如，1至10分钟)使得低表面能溶液128克服通道240表面的表面能，并进入通道240内且与通道表面结合，从而形成涂层通道242。另外，真空系统的使用有助于聚合物材料渗透到工件200c的通道240内。

参照图3，随后以受控的提升出速度90从低表面能溶液128提升出工件200c。当工件200c从低表面能溶液128提升出时，一定量的低表面能溶液128a沿着工件200c流动并返回到施用槽120。同时，将工件200c从低表面能溶液128中提升出时，一部分的载体溶剂128b被允许从涂层通道242及涂层表面260蒸发，并如图2B所示，将填充材料保留在工件200c的表面上及保留在涂层通道242内。可替代地，载体溶剂128b可残留在涂层通道242上及涂覆表面260内，并在后续的步骤中，例如在固化过程中被去除。

此外，还可以使用冷却盘管122，以防止载体溶剂蒸气128b从施用槽120逸出。另外，冷却盘管122还可以用于减少载体溶剂128b的蒸发。

受控的提升速度决定了施加在工件200c的涂覆表面260上及涂层通道242内的低表面能溶液128或填充材料的层厚度或量。图4示出提升出速度与层厚度之间的示例性关系。低表面能溶液128中填充材料的浓度是用于控制层厚度的另一个因素。

涂覆后的工件200c随后被机械臂150拾取并再次移至处理槽130，以在室温及大气压下进行后处理。可替代地，可将涂覆后的工件200c移动至功能及结构与处理槽130相似的第二处理槽。将工件200c移至溶剂液位上方的蒸气区131内，并与冷却盘管132相邻。将第二清洁溶剂蒸气提供至蒸气区131进行蒸气淋洗约10秒至120秒。在一个示例中，第二清洁溶剂蒸气可与第一清洁溶剂蒸气139相同。沸腾槽以升高的压力提供第二清洁溶剂蒸气，或者是在处理槽130内使溶剂138沸腾而产生。当第二清洁溶剂蒸气与工件200c接触时，第二清洁溶剂蒸气在工件200c的涂覆表面260上冷凝，并在涂覆表面260上流动。填充材料可以被冷凝的第二清洁溶剂溶解，并且填充材料与其他不需要的残留物一起从涂覆表面260去除。在一个实施例中，工件200c可以在竖直方向上定向或相对于竖直方向形成角度倾斜(例如，与竖直方向形成1°至60°之间的角度)，以使第二清洁溶剂通过重力沿着工件200c的涂覆表面260流动。当填充材料涂层从涂覆表面260上去除时，通道242内的填充材料保留，从而形成如图2C所示的清洁的后处理的工件200d。可替代地，涂覆后的工件200c可由机械臂150移动至第二处理槽以进行后处理。

在蒸气淋洗后，通过机械臂150将后处理的工件200d拾取并移动到固化用外罩140进行固化。取决于低表面能溶液特性/聚合物材料，可以使用不同的固化温度或固化方法来形成交联，并将低表面能溶液/聚合物材料在固化通道246内化学键合，以生产如图2D所示的加工后的工件200f。在一个示例中，典型的固化温度是从室温至270℃，取决于聚合物材料的性能，固化过程可持续10至120分钟的时间。可替代地，可以执行紫外线(UV)固化以交联及结合填充材料。孔表面的良好清洁会形成填充材料与通道246之间的有效粘合。

固化之后，加工后的工件200f可以在处理槽130内进行另一轮蒸气淋洗及干燥，以去除先前固化及加工步骤在加工后在工件200f上残留的污染物。此后，将加工后的工件200f在室温下冷却或在冷空气流动的环境中冷却后，移动到工件卸载点214。将工件200f从料篮170卸载，并将空的料篮170移返至工件装载点212。

参照图2D，在一个实施例中，工件200包括主体，其具有第一表面220a及与第一表面220a相对的第二表面220b，连通第一表面220a和第二表面220b的通道246，以及填充材料。填充材料黏合于并气密密封通道246。填充材料可以是聚合物材料。聚合物材料可以是以下聚合物中的至少一种：氟化树脂、氟化硅烷、氟化丙烯酸酯及氟化单体。聚合物材料也可以是氟化丙烯酸酯。载体材料可不含水性树脂。工件可以是金属铸件。

在一个实施例中，低表面能溶液128包括填充材料及载体溶剂，该载体溶剂可以与在处理槽130内使用的第一/第二清洁溶剂138不同或相同。可以将密度计设置为与施用槽120流体连通，以测量低表面能溶液中填充材料的浓度。在完成一定次数的处理周期后，如果填充材料耗尽，则替换或补充低表面能溶液128。在此加工过程中，将使用过的低表面能溶液128转移到回收槽160进行蒸馏，将低表面能溶液128加热到沸腾温度以蒸馏成溶剂。将使用过的低表面能溶液128转移后，使用新的低表面能溶液冲洗施用槽，以确保施用槽的清洁。类似地，冲洗溶液被转移到回收槽内进行蒸馏。然后可将蒸馏的溶剂转移到处理槽内以重新使用。溶剂的重复使用将可以节省使用溶剂清洁及处理溶剂的费用。蒸馏后，残留的填充材料可用于制造其他涂层产品，例如用于制造对污染要求较低的疏水性表面。理想情况下，生态系统可以不排放任何化学废物或废气，并且除了零水消耗以外，还可能提供低成本的溶剂清洁。

示例–硬盘驱动器

硬盘基盘或其他硬盘驱动器组件通常是通过压力铸造或类似工艺制成。这样的工艺通常导致硬盘基盘在表面上形成有通道，且在基盘的主体部分内也形成有通道。基盘或其他硬盘驱动器组件内的气渗性，可使得诸如低密度气体(例如，氦气)之类的气体渗透穿过基盘或组件的壁。为了实现气密密封，用涂层密封剂处理硬盘底板，旨在降低硬盘底板的渗透性，从而减少从磁盘驱动器外壳逸出的气体量。

浸渍加工工艺通常用于密封或封闭压铸部件内的孔隙。在密封剂流动至大致渗透铸件的通道及裂缝之前和之后，密封剂在高压容器与储存槽之间的压力差驱动下，以相对较高的速度在高压容器和储存槽之间转移。湍流将再次导致密封剂起泡或泡沫化。由于在浸渍循环期间存在该问题，气泡也可能留存在液体中并残留在铸造部件的孔内或在缝隙内，或者阻挡密封剂将孔填充，而未密封的表面空隙最终可能导致磁盘驱动器内的气体泄漏。因此，将大大缩短硬盘驱动器的保用期，从而使得低密度充气硬盘驱动器失去所具有的优势。尽管气泡可从密封剂中除去，但其“除气”过程非常耗时，并且将降低整个磁盘驱动器制造过程的效率。

当前的硬盘驱动器使用垂直媒体记录技术。填充氦气的驱动器在节能、增加记录密度、减少磁硬盘驱动器记录声噪声方面显示出优势。热辅助磁记录(HAMR)将成为计划于2020年推出的下一代磁记录技术，其具有非常高的面积记录密度。热辅助磁记录(HAMR)技术与填充氦气的硬盘驱动器技术的结合，被认为是未来硬盘驱动器的发展趋势。防止氦气泄漏对于当前及将来的硬盘驱动器产品至关重要。此外，热辅助磁记录技术将需要更高的驱动器内部清洁度。这意味着对硬盘驱动器每个组件的清洁度要求将更高。碳氢化合物及其他有机污染物需要减少到尽可能接近零，以确保硬盘驱动器的可靠性。

与使用具有真空及高压系统的高表面能密封剂的常规浸渍技术相比，使用如以上所述的根据本发明的低表面能溶液的工件加工方法及工件加工系统是有利的。相比于本发明公开的方法及系统，常规浸渍技术具有以下缺点：1)用户必须排放处理废密封剂材料、2)高耗水量、3)化学废料处理、4)强制使用高压来渗透密封剂、5)更长的运行时间、6)强制使用真空泵来增强密封剂分子的渗透、7)由于密封剂转移过程中产生的气泡或颗粒，降低了产量、8)成本高等。

图5至图7示出具有电泳涂漆(E涂层)的典型硬盘基盘的示例。由于用为阻挡硬盘基盘内的通道的屏障的电泳涂漆(E涂层)工艺需要将此类电子部件接地，因此需机械去除螺钉孔820周围区域的涂层，从而导致螺丝孔周围区域上的通道露出。当内表面上的通道与外表面上的通道流体连通时，预先填充的氦气可能会从硬盘内部泄漏。

图8示出料篮170及置于其中的基盘800的实施例。料篮减少了低表面能溶剂的消耗。每个基盘800在料篮内相对于竖直方向的倾斜角度为θ，以在提起料篮时使低表面能溶液流回施用槽。根据一个示例，倾斜角度θ在1°至90°的范围内。具有凹入特征的底盘800的内表面一侧810优选地在料篮内面向下放置，以避免形成溶液的液体池，并在基盘800的表面上形成流痕。为了进一步最小化涂覆溶液的损失，基盘800优选地以角度α向水平方向倾斜。根据一个示例，角度α可以在1°至90°的范围内。图9示出如本文所公开的硬盘在工件在加工之前及之后，氦气泄漏率的对比。

一下表1至表4示出由本发明的系统及方法加工的硬盘驱动器的清洁度结果。

表1.清洁度测试结果：动态顶空分析法(DHS)(毫微克/份)及其它

表2.清洁度测试结果：气相色谱-质谱联用仪(GCMS)及MESA

表3.清洁度测试结果：MESA

表4.清洁度测试结果：离子色谱(IC)测试

通过利用本文公开的系统及方法，显著减少了来自铸造基盘的碳氢化合物的污染及其他有机污染。

图10示出根据另一实施例的用于工件200的工件加工系统300。工件加工系统300包括封闭罩310、与封闭罩310流体连通的施用槽320、与封闭罩310流体连通的处理槽330、与封闭罩310流体连通的回收槽360、连接于封闭罩310的固化系统340及连接于封闭罩310的真空系统350。

在该实施例中，工件200保持于料篮170内，并且被置于封闭罩内。真空系统350被启动以减低封闭罩310内的压力。一旦达到封闭罩310与处理槽330之间的预设压差，即启动耦接于处理槽330与封闭罩310之间的阀332，从而允许液体形式的清洁溶剂流入封闭罩310内，以清洁工件200。超声波发生器136可置于封闭罩310内，以帮助或提高清洁过程的效率。清洁后除去工件200上的污染物，清洁溶剂被泵输送回处理槽内进行存储。随后开启回收槽360内的阀362，将残留的蒸气形式清洁溶剂输送回回收槽360内，以进行冷凝及再利用。

此后，真空系统350再次被启动，以在封闭罩310与施加液体槽320之间形成所需的压差。在达到所需的压差后，开启耦接于施用槽320与封闭罩310之间的阀322，使得低表面能溶液流入封闭罩310，将低表面能溶液涂覆及施加于工件的表面上及工件的通道内。然后将低表面能溶液抽送回施用流体槽320内，以进行存储。可选地，低表面能溶液可以包括填充材料及载体溶剂。在将低表面能溶液沉积于工件的表面上及工件的通道内时，可使载体溶剂蒸发，以将填充材料保留在工件的表面上及工件的通道内。密度计420可布置于封闭罩310与施用槽320之间，以测量低表面能溶液中填充材料的浓度，从而允许即时地重新装满具有较高填充材料浓度的新的低表面能溶液。

此后，真空系统350再次被开启，以在封闭罩310与第二流体处理槽380之间实现所需的压差。加热器430附接于槽380以产生蒸气。为了安全起见，一个或多个冷却盘管附接于流体槽380以冷凝蒸气并降低蒸气压力。在达到所需的压差后，开启耦接于第二处理槽380与封闭罩310之间的阀382，以允许蒸气形式的第二清洁溶剂流入封闭罩内对工件进行蒸气淋洗，从而去除形成在工件表面上的低表面能溶液涂层。在另一个实施例中，第二清洁溶剂与第一清洁溶剂相同，因此可使用设置为盛载液态及蒸气形式清洁溶剂的单个处理槽340。另外，处理流体罐330可以设置有加热元件以煮沸溶剂。

然后，使用固化系统将工件200固化，从而将填充材料粘合于工件的通道。此后，可以通过使用源自各个槽的清洁溶剂对工件进行第二次清洁。

如图11所示，根据本发明的一种工件加工方法包括以下步骤：在框710中，在工件表面上施加低表面能溶液，所述低表面能溶液包括载体溶剂及溶解于载体溶剂中的填充材料。在框720中，使得低表面能溶液浸渍进入工件的通道内；在框730中，从低表面能溶液中去除溶剂，以将填充材料保留在通道内，从而将通道气密密封。

该方法可进一步包括：在框708中，清洁工件；以及在框750中，去除在工件表面上形成的低表面能溶液涂层；在框760中，固化工件以将填充材料粘合于通道。

低表面能溶液可以包括填充材料及载体溶剂。填充材料可以是选自以下聚合物中的至少一种：氟化树脂、氟化硅烷、氟化丙烯酸酯及氟化单体。聚合物材料不含水性树脂。

施加低表面能溶液可包括将工件浸入低表面能溶液中，可选地，低表面能溶液处于室温及/或大气压下。低表面能溶液可以处于超声搅拌中。工件可在受控的速度下，从低表面能溶液中提升出。另外，工件可相对于垂直方向倾斜，浸入低表面能溶液中，例如，倾斜的角度等于或小于90°。

可选地，清洁工件可包括在室温及/或大气压下，将工件浸入第一清洁溶剂。第一清洁溶剂可处于超声波搅拌中，以10千赫兹(KHz)至1000千赫兹(KHz)之间的振动频率进行。清洁工件可进一步包括通过将蒸气形式的第一清洁溶剂冷凝在工件表面上以蒸气淋洗工件，并且对工件进行干燥工作。

从工件的表面去除低表面能溶液可包括通过将蒸气形式的第二清洁溶剂冷凝在工件表面上以蒸气淋洗工件。可选地，进一步包括使第二清洁溶剂经由重力在工件表面上流动。第一清洁溶剂、第二清洁溶剂及/或载体溶剂可以是低表面能溶剂。第一清洁溶剂、第二清洁溶剂及/或载体溶剂在化学上可以是相同的。第一清洁溶剂、第二清洁溶剂及/或载体溶剂可以是不可燃的氟化溶剂。

从通道内的低表面能溶液中去除载体溶剂包括使载体溶剂蒸发。可替代地，从通道内的低表面能溶液中去除载体溶剂包括固化工件以将填充材料粘合于通道。固化可以在室温至270℃的温度下及/或在紫外线(UV)处理下进行。工件可以是金属铸件，例如是由铝制成的金属铸件。

可以理解，除了所描述的示例实施例之外，如本文附图中一般描述和示出的实施例的部件可以以各种不同的设置来布置和设计。因此，结合附图所表示的示例实施例和以下更详细的描述仅为示例实施例的代表，并不限制实施例所要求保护的范围。

本说明书中对“一个实施例”、“另一个实施例”或“实施例”(或类似术语)的引用意为结合该实施例描述的特定特征、结构或特性包括在至少一个实施例中。因此，贯穿本说明书在各个地方出现的短语“在一个实施例中”或“在实施例中”等不一定泛指相同的实施例。

此外，所描述的特征、结构或特性可以在一个或多个实施例中以任何合适的方式组合。在以下描述中，提供了许多具体细节以提供对实施例的彻底理解。然而，相关领域的技术人员将意识到可以在没有一个或多个具体细节的情况下或者利用其他方法、组件、材料等来实践各种实施例。在其他情况下，一些或所有已知结构、材料、或者操作可能不被详细显示或描述，以避免混淆。

如本文所使用，除非另有明确说明，否则单数“一”和“一个”可以解释为包括复数“一个或多个”。

本公开出于说明和描述的目的，并非为详尽无遗或为限制性。许多修改和变化对于本领域普通技术人员来说是清楚易懂的。本文所选择和描述的示例实施例是为了解释原理和实际应用，使本领域普通技术人员能够理解本公开的各种实施例所适合的各种修改，以达到预期的特定技术效果。

因此，尽管在此参考附图描述了说明性示例实施例，但是应当理解地，该描述不具限制性，本领域技术人员可以在不脱离本公开的范围或创意构思及实施方案的前提下，对其进行各种其他改变和修改。

Claims

1.一种工件加工方法，其特征在于，所述方法包括：

在工件表面施加低表面能溶液，所述低表面能溶液包括载体溶剂及溶解于载体溶剂中的填充材料；

使低表面能溶液浸渍进入工件的通道内；

从低表面能溶液中去除溶剂，以将填充材料保留在通道内，从而将通道气密密封。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述填充材料是选自以下聚合物中的至少一种：氟化树脂、氟化硅烷、氟化丙烯酸酯及氟化单体。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述聚合物材料不含水性树脂。

4.根据权利要求1所述的方法，还包括，在工件表面上施加低表面能溶液之前清洗工件。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述清洗工件包括将工件浸入液态的第一清洁溶剂中。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述第一清洁溶剂处于超声波搅拌中。

7.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，其中所述清洗工件包括使用蒸气淋洗工件，通过以蒸气形式将第一清洁溶剂冷凝于工件表面。

8.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述清洗工件包括将工件干燥。

9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，其中所述在工件表面上施加低表面能溶液包括将工件浸入低表面能溶液中。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述低表面能溶液处于室温。

11.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述低表面能溶液处于大气压下。

12.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述低表面能溶液处于超声波搅拌中。

13.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，还包括以受控的速度将工件从低表面能溶液中提升出。

14.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，当工件浸入低表面能溶液中时，所述工件相对于竖直方向倾斜。

15.根据权利要求1所述的方法，还包括去除形成于工件表面上的低表面能涂层。

16.根据权利要求15所述的方法，其特征在于，所述去除形成于工件表面上的低表面能涂层包括使用蒸气淋洗工件，以通过以蒸气形式将第二清洁溶剂冷凝在工件表面上。

17.根据权利要求16所述的方法，还包括使第二清洁溶剂在工件表面上流动。

18.根据权利要求17所述的方法，其特征在于，其中所述第二清洁溶剂经由重力在工件表面上流动。

19.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，其中所述从低表面能溶液中去除溶剂包括使载体溶剂从通道中蒸发。

20.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，其中所述从低表面能溶液中去除溶剂包括将工件固化。

21.根据权利要求20所述的方法，其特征在于，其中所述将工件固化在室温至270℃范围内进行。

22.根据权利要求20所述的方法，其特征在于，其中所述将工件固化在紫外线(UV)处理下进行。

23.根据权利要求20所述的方法，其特征在于，还包括在固化之后清洁工件。

24.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述工件是金属铸件。

25.一种工件加工系统，其特征在于，包括：

施用槽，所述施用槽用于盛载低表面能溶液，所述低表面能溶液包括载体溶剂及溶解于所述载体溶剂中的填充材料；

运输器，所述运输器可相对于所述施用槽移动；

所述系统被设置为执行以下步骤：

在工件表面施加低表面能溶液；

使低表面能溶液浸渍进入工件的通道内；

26.根据权利要求25所述的系统，其特征在于，所述施用槽还包括布置于施用槽开口处的冷却盘管，所述冷却盘管设置为可冷凝蒸气形式的载体溶剂，从而防止蒸气形式的载体溶剂从施用槽逸出。

27.根据权利要求25所述的系统，其特征在于，所述施用槽还包括布置于施用槽内用于搅拌低表面能溶液的超声波发生器。

28.根据权利要求25所述的系统，其特征在于，真空系统连接于系统，所述真空系统用于降低系统中的压力，以将低表面能溶液施加到工件表面。

29.根据权利要求25所述的系统，还包括处理槽，所述处理槽盛载用于清洁工件的清洁溶剂。

30.根据权利要求29所述的系统，还包括与系统流体连通的回收槽，所述回收槽设置为接收蒸气形式的载体溶剂或清洁溶剂，以进行冷凝和再利用。

31.根据权利要求30所述的系统，其特征在于，所述回收槽与处理槽流体连通。

32.根据权利要求30所述的系统，其特征在于，所述回收槽与施用槽流体连通。

33.根据权利要求30所述的系统，其特征在于，所述处理槽还包括布置于处理槽内、用于在清洁期间搅拌第一溶剂溶液的超声波发生器。

34.根据权利要求30所述的系统，其特征在于，所述处理槽还包括布置于处理槽的开口处的冷却盘管，所述冷却盘管设置为可冷凝蒸气形式的清洁溶剂，从而防止蒸气形式的清洁溶剂从施用槽逸出。

35.根据权利要求30所述的系统，还包括与施用槽流体连通的密度计，其用于测量低表面能溶液中的填充材料的浓度。

36.一种工件，包括：

主体，所述主体具有第一表面及与第一表面相对的第二表面；

通道，所述通道连通第一表面和第二表面；

填充材料，所述填充材料黏合于所述通道中并气密密封所述通道。

37.根据权利要求36所述的工件，其特征在于，所述填充材料是选自以下聚合物中的至少一种：氟化树脂、氟化硅烷、氟化丙烯酸酯及氟化单体。

38.根据权利要求36所述的工件，其特征在于，所述聚合物材料不含水性树脂。

39.根据权利要求36所述的工件，其特征在于，所述工件是金属铸件。

40.根据权利要求36所述的工件，其特征在于，所述第一表面还包括通过电泳涂漆(E涂层)涂覆的第一表面区域以及与所述第一表面区域相邻的第二表面区域，其中所述第二表面区域不含电泳涂漆(E涂层)。