TW201326413A - 具雙微節流層之多孔質元件之製作方法及其結構 - Google Patents

Abstract

一種具雙微節流層之多孔質元件之製作方法，其係包含提供一具有微孔隙結構之多孔性載板、對該多孔性載板進行平整以形成一待封孔面及形成一微節流結構層於該待封孔面，其中形成該微節流結構層之製作方法係包含形成一鎳/鉻合金層於該多孔性載板之該待封孔面、形成一銅金屬層於該鎳/鉻合金層、形成一具有一頂面之鎳金屬層於該銅金屬層及對該鎳/鉻金屬層、該銅金屬層及該鎳金屬層進行通道加工以形成複數個連通該微孔隙結構及該頂面之通道，藉由該微孔隙結構與該些通道所形成之雙微節流層結構，當流體通過該微孔隙結構及該些通道時所產生之節流效應及高阻尼效應能有效提升該具雙微節流層之多孔質元件本身之抗振能力。

Description

具雙微節流層之多孔質元件之製作方法及其結構

　　本發明係有關於一種多孔質元件之製作方法及其結構，特別係有關於一種具雙微節流層之多孔質元件之製作方法及其結構。

　　請參閱第3圖，習知多孔質元件200係僅具有一多孔性結構210，其係使用一流體加壓系統(圖未繪出)將工作流體送入該多孔性結構210，並利用節流之特性以承載一承載物(圖未繪出)，惟該多孔性結構210係受限於該多孔質元件200本身之材質特性，因而無法控制該多孔性結構210之孔徑及排列方式，導致流經該多孔性結構210之流量及該多孔質元件200之表面流場亦無法控制，因此其應用領域將大幅受限。

　　本發明之主要目的係在於提供一種具雙微節流層之多孔質元件之製作方法，其係包含提供一多孔性載板、對該多孔性載板進行平整以形成一待封孔面及形成一微節流結構層於該多孔性載板之該待封孔面，其中形成該微節流結構層之製作方法係包含形成一鎳/鉻合金層於該多孔性載板之該待封孔面、形成一銅金屬層於該鎳/鉻合金層、形成一鎳金屬層於該銅金屬層，該鎳金屬層係具有一頂面以及對該鎳/鉻金屬層、該銅金屬層及該鎳金屬層進行通道加工以形成複數個連通該微孔隙結構及該頂面之通道。本發明係藉由該多孔性載板之該微孔隙結構與該微節流結構層之該些通道所形成之雙微節流層結構，當流體通過該微孔隙結構及該些通道時所產生之節流效應及高阻尼效應而有效提升該具雙微節流層之多孔質元件本身之剛性、承載力及抗振能力，因此本發明能有效應用於各種超高精密度之加工設備、檢測設備及光電半導體產業設備等相關領域，另外，該具雙微節流層之多孔質元件之該些通道可經由微節流層厚度、通道尺寸及不同之排列組合控制該鎳金屬層之該頂面的表面流場分布。

　　請參閱第1圖及2A至2E圖，其係本發明之ㄧ較佳實施例，一種具雙微節流層之多孔質元件之製作方法，係包含以下步驟，首先，請參閱第1圖之步驟A及第2A圖，提供一多孔性載板110，其係具有一微孔隙結構111，該多孔性載板110之材質係可選自多孔石墨、陶瓷或銅，接著，請參閱第1圖之步驟B及第2A圖，對該多孔性載板110進行整平以形成一待封孔面112，該待封孔面112係具有一濺鍍區A1及一非濺鍍區A2，在本實施例中，其係以研磨拋光之方式整平該多孔性載板110，請參閱第1圖之步驟C，清洗該多孔性載板110之該待封孔面112，請參閱第1圖之步驟D，遮蔽該待封孔面112之該非濺鍍區A2，在本實施例中，清洗該多孔性載板110之該待封孔面112之步驟係介於對該多孔性載板110進行整平以形成該待封孔面112與形成一鎳/鉻合金層121於該多孔性載板110之該待封孔面112之間，請參閱第1圖之步驟E，清潔該待封孔面112之該濺鍍區A1，接下來，請參閱第1圖之步驟F及2B至2E圖，形成一微節流結構層120於該多孔性載板110之該待封孔面112之該濺鍍區A1，本實施例中，清潔該待封孔面112之該濺鍍區A1之步驟係介於遮蔽該待封孔面112之該非濺鍍區A2與形成該微節流結構層120於該多孔性載板110之該待封孔面112之該濺鍍區A1之間，形成該微節流結構層120之製作方法係包含下列步驟，首先，請參閱第1圖之步驟F及第2B圖，形成一鎳/鉻合金層121於該多孔性載板110之該待封孔面112之該濺鍍區A1，該鎳/鉻合金層121之製作方式係可選自真空濺鍍、真空蒸鍍或離子佈植，本實施例係以真空濺鍍方式形成該鎳/鉻合金層121，接著，請參閱第1圖之步驟F及第2C圖，形成一銅金屬層122於該鎳/鉻合金層121，並清洗該銅金屬層122表面，該銅金屬層122之製作方式係可選自真空濺鍍、真空蒸鍍或離子佈植，本實施例係以真空濺鍍方式形成該銅金屬層122，且該鎳/鉻合金層121係用以提升該多孔性載板110與該銅金屬層122之間的鍵結強度，接下來，請參閱第1圖之步驟F及第2D圖，形成一鎳金屬層123於該銅金屬層122，該鎳金屬層123係具有一頂面123a，在本實施例中，該鎳金屬層123係以化學沉積之方式製作而成，較佳地，該鎳金屬層123係可為無電解鎳(Electroless Nickel)，接著，對該多孔性載板110進行第一次充氣測試，若前述金屬層與該待封孔面112之間具有間隙或穿孔，則測試氣體將會經由該微孔隙結構111往間隙或穿孔流出而產生漏氣之情形，因此第一次充氣測試係用以檢測該鎳/鉻金屬層121、該銅金屬層122及該鎳金屬層123能否確實密封該多孔性載板110之該待封孔面112，以防止漏氣情形產生，之後，對該鎳金屬層123之該頂面123a進行修整加工，該鎳金屬層123之厚度係經由精密鑽石車削加工進行調整，較佳地，該鎳金屬層123加工後之厚度係介於0.01至0.2毫米之間，在本實施例中，對該多孔性載板110進行第一次充氣測試之步驟係介於形成該鎳金屬層123於該銅金屬層122與對該鎳金屬層123之該頂面123a進行修整加工之間，接著，對該多孔性載板110進行第二次充氣測試，在本實施例中，若前述鑽石車削之加工精度不足或人為操作失誤將使該鎳/鉻金屬層121、該銅金屬層122及該鎳金屬層123被部分或完全去除而導致漏氣，因此可藉由第二次充氣測試以確認前述之金屬層是否被部分或完全去除，請參閱第1圖之步驟F及2E圖，對該鎳/鉻金屬層121、該銅金屬層122及該鎳金屬層123進行通道加工以形成複數個連通該微孔隙結構111及該頂面123a之通道124，通道加工之製程可選自於雷射加工、放電加工或微銑削加工，本實施例係以短脈衝雷射加工形成該些通道124，該具雙微節流層之多孔質元件100之該些通道124可經由不同之排列組合控制該鎳金屬層123之該頂面123a的表面流場分布，在本實施例中，各該通道124係可為一微孔或一溝槽，且該些微孔之孔徑係介於0.001至0.8毫米之間，該些微孔或該些溝槽係可經由不同之排列組合而形成口字形、三角形、圓形、橢圓形、米字形或十字形等形狀，以有效控制該鎳金屬層123之該頂面123a工作流體的流量與表面流場分布，接著，對該多孔性載板110進行第二次充氣測試之步驟係介於對該鎳金屬層123之該頂面123a進行修整加工與對該鎳/鉻合金層121、該銅金屬層122及該鎳金屬層123進行通道加工之間，該鎳/鉻合金層121、該銅金屬層122、該鎳金屬層123及該些通道124係形成該微節流結構層120，且該多孔性載板110及該微節流結構層120係形成一具雙微節流層之多孔質元件100，請參閱第1圖之步驟G，在形成一微節流結構層120於該多孔性載板110之該待封孔面112之後，另包含有對該具雙微節流層之多孔質元件100進行功能測試之步驟，測試內容係包含工作流體通過該微孔隙結構111及該通道124之流量、進出口壓力變化、該具雙微節流層之多孔質元件100負擔承載物之承載力、靜態/動態剛性測試、流體膜厚及穩定性等。
　　請參閱第2E圖，一種雙微節流層之多孔質元件100係包含一多孔性載板110及一微節流結構層120，該多孔性載板110係具有一微孔隙結構111及一待封孔面112，該微節流結構層120係包含有一鎳/鉻合金層121、一銅金屬層122、一鎳金屬層123及複數個通道124，其中該鎳/鉻合金層121係設置於該多孔性載板110之該待封孔面112，該銅金屬層122係設置於該鎳/鉻金屬層121，該鎳金屬層123係設置於該銅金屬層122，該鎳金屬層123係具有一頂面123a，該些通道124係連通該多孔性載板110之該微孔隙結構111及該鎳金屬層123之該頂面123a，在本實施例中，該鎳/鉻合金層121之厚度係介於0.1至3微米之間，該銅金屬層122之厚度係介於0.1至3微米之間，該鎳金屬層123之厚度係介於0.001至0.3毫米之間。
　　本發明係藉由該多孔性載板110之該微孔隙結構111與該微節流結構層120之該些通道124所形成之雙微節流層結構，當高壓流體通過該微孔隙結構111及該些通道124時所產生之節流效應及高阻尼效應能有效提升該具雙微節流層之多孔質元件100本身之剛性、承載力及抗振能力等，因此本發明能有效應用於各種超高精密度之加工設備、檢測設備及光電半導體產業設備等相關領域，另外，該具雙微節流層之多孔質元件100之該些通道124可藉由微節流層厚度、通道尺寸及不同之排列組合控制該鎳金屬層123之該頂面123a的表面流場分布。
　　本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準，任何熟知此項技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內所作之任何變化與修改，均屬於本發明之保護範圍。

100．．．具雙微節流層之多孔質元件

110．．．多孔性載板

111．．．微孔隙結構

112．．．待封孔面

120．．．微節流結構層

121．．．鎳/鉻合金層

122．．．銅金屬層

123．．．鎳金屬層

123a．．．頂面

124．．．通道

200．．．多孔質元件

210．．．多孔性結構

A．．．提供一多孔性載板，其係具有一微孔隙結構

B．．．對該多孔性載板進行整平以形成一待封孔面，該待封孔面係具有一濺鍍區及一非濺鍍區

C．．．清洗該多孔性載板之該待封孔面

D．．．遮蔽該待封孔面之該非濺鍍區

E．．．清潔該待封孔面之該濺鍍區

F．．．形成一微節流結構層於該多孔性載板之該待封孔面，該微節流結構層之製作方法係包含形成一鎳/鉻合金層於該多孔性載板之待封孔面，形成一銅金屬層於該鎳/鉻合金層，形成一鎳金屬層於該銅金屬層，對該鎳/鉻合金層、該銅金屬層及該鎳金屬層進行通道加工以形成複數個連通該微孔隙結構及該頂面之通道

G．．．功能測試

第1圖：依據本發明之一較佳實施例，一種具雙微節流層之多孔質元件之製作流程。
第2A-2E圖：依據本發明之一較佳實施例，該具雙微節流層之多孔質元件之製程圖。
第3圖：習知多孔質元件之示意圖。

100．．．具雙微節流層之多孔質元件

110．．．多孔性載板

111．．．微孔隙結構

112．．．待封孔面

120．．．微節流結構層

121．．．鎳/鉻合金層

122．．．銅金屬層

123．．．鎳金屬層

123a．．．頂面

124．．．通道

Claims (13)

1. 一種具雙微節流層之多孔質元件之製作方法，其係包含：
   提供一多孔性載板，其係具有一微孔隙結構；
   對該多孔性載板進行整平以形成一待封孔面；以及
   形成一微節流結構層於該多孔性載板之該待封孔面，該微節流結構層之製作方法係包含形成一鎳/鉻合金層於該多孔性載板之該待封孔面，形成一銅金屬層於該鎳/鉻合金層，形成一鎳金屬層於該銅金屬層，該鎳金屬層係具有一頂面，對該鎳/鉻金屬層、該銅金屬層及該鎳金屬層進行通道加工以形成複數個連通該微孔隙結構及該頂面之通道。
2. 如申請專利範圍第1項所述之具雙微節流層之多孔質元件之製作方法，其中在形成該鎳金屬層於該銅金屬層與對該鎳/鉻金屬層、該銅金屬層及該鎳金屬層進行通道加工之間，另包含有一對該鎳金屬層之該頂面進行修整加工。
3. 如申請專利範圍第2項所述之具雙微節流層之多孔質元件之製作方法，其中在形成該鎳金屬層於該銅金屬層與對該鎳金屬層之該頂面進行修整加工之間，另包含有對該多孔性載板進行第一次充氣測試。
4. 如申請專利範圍第2項所述之具雙微節流層之多孔質元件之製作方法，其中在對該鎳金屬層之該頂面進行修整加工與對該鎳/鉻合金層、該銅金屬層及該鎳金屬層進行通道加工之間，另包含有對該多孔性載板進行第二次充氣測試。
5. 如申請專利範圍第1項所述之具雙微節流層之多孔質元件之製作方法，其中該待封孔面係具有一濺鍍區及一非濺鍍區，在對該多孔性載板進行平整以形成一待封孔面與形成一鎳/鉻合金層於該多孔性載板之該待封孔面之間，另包含有一遮蔽該待封孔面之該非濺鍍區。
6. 如申請專利範圍第5項所述之具雙微節流層之多孔質元件之製作方法，其中該鎳/鉻合金層係形成於該待封孔面之該濺鍍區。
7. 如申請專利範圍第1項所述之具雙微節流層之多孔質元件之製作方法，其中各該通道係可為一微孔，且該些微孔之孔徑係介於0.001至0.8毫米之間。
8. 如申請專利範圍第1項所述之具雙微節流層之多孔質元件之製作方法，其中在形成該鎳/鉻合金層於該多孔性載板之待封孔面之中，該鎳/鉻合金層之製作方式係選自真空濺鍍、真空蒸鍍或離子佈植。
9. 如申請專利範圍第1項所述之具雙微節流層之多孔質元件之製作方法，其中在形成該銅金屬層於該鎳/鉻合金層中，該銅金屬層之製作方式係選自真空濺鍍、真空蒸鍍或離子佈植。
10. 如申請專利範圍第1項所述之具雙微節流層之多孔質元件之製作方法，其中在形成該鎳金屬層於該銅金屬層之步驟中，該鎳金屬層係以化學沉積之方式製作而成。
11. 如申請專利範圍第1項所述之具雙微節流層之多孔質元件之製作方法，其中在對該鎳/鉻金屬層、該銅金屬層及該鎳金屬層進行通道加工之步驟中，通道加工之製程係選自於雷射加工、放電加工或微銑削加工。
12. 一種具雙微節流層之多孔質元件，其係包含：
    一多孔性載板，其係具有一微孔隙結構；以及
    一微節流結構層，其係包含有一設置於該多孔性載板之鎳/鉻合金層、一設置於該鎳/鉻合金層之銅金屬層、一設置於該銅金屬層之鎳金屬層及複數個通道，該鎳金屬層係具有一頂面，該些通道係連通該微孔隙結構及該頂面。
13. 如申請專利範圍第12項所述之具雙微節流層之多孔質元件，其中各該通道係可為一微孔，且該些微孔之孔徑係介於0.001至0.8毫米之間。