TW201439034A - 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，其包含提供一多孔質載板，其具有複數個微孔通道及一待封孔面，各該微孔通道的一開口顯露於該待封孔面；進行一膠封製程，在該多孔質載板之該待封孔面設置一封孔層，該封孔層密封各該微孔通道的該開口，該封孔層包含有複數個待形成通孔區域；以及進行一通孔加工，在該封孔層之該些待形成通孔區域形成複數個通孔，各該通孔貫穿該封孔層且連通位於該些待形成通孔區域下方的該些微孔通道。本發明藉由具有該些微孔通道的該多孔質載板及具有該些微孔通道的該封孔層形成雙微節流層，當流體通過該些微孔通道及該些通孔時，可有效提升剛性與穩定性。

Description

具雙微節流層之多孔質元件之製作方法及其結構

本發明有關於一種多孔質元件之製作方法，特別有關於一種具雙微節流層之多孔質元件之製作方法，其中該雙微節流層由多孔質載板及封孔層形成。

習知多孔質元件200，如第3圖所示，其具有一微孔結構210，該多孔質元件200主要應用於氣浮軸承領域，該多孔質元件200具有孔隙尺寸變異、滲透率變異及孔隙排列不均等問題，當工作流體通過該微孔結構210時，由於該微孔結構210之滲透率及表面流場無法控制，因此該多孔質元件200之承載力、剛性及穩定性將大幅受限而無法有效承載一承載物。

本發明之主要目的在於提供一種具雙微節流層之多孔質元件之製作方法。

一種具雙微節流層之多孔質元件之製作方法，其包含提供一多孔質載板，其具有複數個微孔通道及一待封孔面，各該微孔通道的一開口顯露於該待封孔面，進行一膠封製程，在該多孔質載板之該待封孔面設置一封孔層，該封孔層密封各該微孔通道之該開口，該封孔層包含有複數個待形成通孔區域，以及進行一通孔加工，在該封孔層之該些待形成通孔區域形成複數個通孔，各該通孔貫穿該封孔層且連通位於該些待形成通孔區域下方的該些微孔通道。本發明藉由具有該些微孔通道的該多孔質載板與具有該些通孔的該封孔層形成雙微節流層，當工作流體流經該些微孔通道及該些通孔時，雙微節流層所產生之節流效應及高阻尼效應能有效提升該多孔質元件本身之剛性與穩定性，並使得該多孔質元件具備最佳承載性能，此外，本發明可藉由調整該些通孔之孔徑尺寸及排列組合改變該封孔層之表面流場特性，能應用於各種超精密定位平台或超精密主軸等精密儀器。

請參閱第1圖，其為本發明之一實施例，一種具雙微節流層之多孔質元件之製作方法，其包含提供多孔質載板之步驟A、進行膠封製程之步驟B、進行通孔加工之步驟C及進行測試之步驟D。

首先，請參閱第1圖之步驟A及第2A圖，提供一多孔質載板110，其具有複數個微孔通道111及一待封孔面112，各該微孔通道111具有一開口113，各該開口113分別顯露於該待封孔面112，在本實施例中，該待封孔面112亦為該多孔質載板110的表面，該多孔質載板110的透氣率不大於 10^-11，以取得較佳之剛性與穩定性，此外，該多孔質載板110可預先進行一整平製程，以使該多孔質載板110的表面平整而形成該待封孔面112，該整平製程是以鑽石精密車削方式整平該多孔質載板110的表面，其他如研磨、飛銑、游離研磨等工藝亦可用於整平製程，在本實施例中，該多孔質載板110可選自金屬、石墨或陶瓷等多孔質材料。

接著，請參閱第1圖之步驟B及第2B圖，進行膠封製程，在該多孔質載板110之該待封孔面112設置一封孔層120，該封孔層120之材質為一膠體，以密封各該微孔通道111之該開口113，該封孔層120包含有複數個待形成通孔區域120a，在本實施例中，膠封製程中所使用之膠體可選自於高分子環氧樹脂(epoxy)，該多孔質載板110具有一第一厚度T1，該封孔層120具有一第二厚度T2，為達成透氣率不大於10^-11之功效，該第一厚度T1可介於2 mm至30 mm之間，該第二厚度T2係介於0.005 mm至0.2 mm之間。

請參閱第2B圖，在本實施例中，該封孔層120具有一滲透層121、一密封層122及一上表面123，該滲透層121經由該待封孔面112滲入該多孔質載板110，並填充於各該微孔通道111的開口113中，而該密封層122位於該待封孔面112上方以密封該待封孔面112，在本實施例中，該滲透層121之厚度與該密封層122之厚度比例介於0.2至2之間，以便控制後續所形成之各該通孔124（請參閱第2C圖）之深寬比不大於5。

較佳地，在完成膠封製程後，可對設置有封孔層120的該多孔質載板110進行充氣測試，其用以檢測該封孔層120能否確實密封該多孔質載板110之該待封孔面112，以防止該封孔層120未完全密封該多孔質載板110之該待封孔面112的情形產生。

較佳地，在完成充氣測試後，可對該封孔層120之該上表面123進行整平製程，在本實施例中，其以鑽石車削方式整平該上表面123，以使該上表面123平整，以利後續加工製程。

較佳地，在完成對該封孔層120進行整平製程之後，可對該多孔質載板110進行充氣測試，由於對該封孔層120進行整平製程中的加工精度不足或人為失誤將使該封孔層120之該密封層122被部份或完全移除，故可藉由充氣測試確認該密封層122是否被移除。

請參閱第1圖之步驟C及第2C圖，在完成膠封製程後，進行通孔加工，在該封孔層120之該些待形成通孔區域120a形成複數個通孔124，各該通孔124貫穿該封孔層120且連通位於該些待形成通孔區域120a下方的該些微孔通道111，以形成一具雙微節流層之多孔質元件100，在本實施例中，各該通孔之深寬比介於0.5至5之間，此外，總合各該通孔124之開口面積與該封孔層120的該上表面123面積比值介於0.004至0.16之間，該面積比值可依多孔質元件之承載力、剛性與穩定性需求而調整，該面積比值配合各該通孔124之幾何外型、尺寸、深寬比、分佈型態…等，便可決定此多孔質元件之氣浮特性。

請參閱第2B及2C圖，在本實例中，該封孔層120的該滲透層121滲入該多孔質載板110，該封孔層120的該密封層122位於該待封孔面112上方，因此在進行通孔加工製程時，各該通孔124依序貫穿該密封層122及該滲透層121，且連通位於該滲透層121下方的該些微孔通道111，通孔加工之製程可選自於雷射加工或微銑削加工，本發明可依據需求改變該些通孔124孔徑尺寸及該些通孔124的排列位置以改變該具雙微節流層之多孔質元件100表面流場。

本發明藉由具有該些微孔通道111的該多孔質載板110及具有該些通孔124的該封孔層120形成雙微節流層以改善習知技術中滲透率及表面流場無法控制而導致無法有效承載的問題。

請參閱第1圖之步驟D，較佳地，在進行該通孔加工以形成複數個通孔124之步驟後，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，其可測試流體通過該些通孔124及該些微孔通道111之流量、進出口壓力變化、該多孔質元件100可負載承載物之承載力、靜態/動態剛性測試、流體膜厚及抗振性等。

請再參閱第2C圖，一種具雙微節流層之多孔質元件100包含一多孔質載板110及一封孔層120，該多孔質載板110具有複數個微孔通道111及一表面，該表面即為本發明製作方法中所定義之該待封孔面112，該封孔層120設置於該多孔質載板110之該表面，各該通孔124貫穿該封孔層120且連通該多孔質載板110之該些微孔通道111，在本實施例中，該封孔層120具有一滲透層121、一密封層122及複數個通孔124，該滲透層121滲入該多孔質載板110中，該密封層122位於該多孔質載板110之該表面上方，且各該通孔124貫穿該封孔層120之該密封層122及該滲透層121並連通位於該滲透層121下方的該些微孔通道111。

本發明藉由具有該些微孔通道111的該多孔質載板110與具有該些通孔124的該封孔層120所形成之雙微節流層所產生之節流效應及高阻尼效應能有效提升該多孔質元件100本身之抗振能力，並使得該多孔質元件100具備最佳承載力及穩定性，此外，本發明可藉由調整該些通孔124之孔徑尺寸及排列組合改變該封孔層120之表面流場分布，因此本發明能應用於各種超精密定位平台或超精密主軸等精密儀器。

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．．．多孔質載板

111．．．微孔通道

112．．．待封孔面

113．．．開口

120．．．封孔層

120a．．．待形成通孔區域

121．．．滲透層

122．．．密封層

123．．．上表面

124．．．通孔

T1．．．第一厚度

T2．．．第二厚度

200．．．多孔質元件

210．．．微孔結構

A．．．提供多孔質載板

B．．．進行膠封製程

C．．．進行通孔加工

D．．．進行功能測試

第1圖：依據本發明之一實施例，一種具雙微節流層之多孔質元件之製作流程圖。第2A-2C圖：依據本發明之一實施例，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．．．多孔質載板

111．．．微孔通道

120．．．封孔層

121．．．滲透層

122．．．密封層

123．．．上表面

124．．．通孔

Claims (10)

1. 一種具雙微節流層之多孔質元件之製作方法，其包含：　　提供一多孔質載板，其具有複數個微孔通道及一待封孔面，各該微孔通道的一開口顯露於該待封孔面；　　進行一膠封製程，在該多孔質載板之該待封孔面設置一封孔層，該封孔層之材質為一膠體，以密封各該微孔通道之該開口，該封孔層包含有複數個待形成通孔區域；以及　　進行一通孔加工，在該封孔層之該些待形成通孔區域形成複數個通孔，各該通孔貫穿該封孔層，且各該通孔連通位於該些待形成通孔區域下方的該些微孔通道。
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，其中該封孔層具有一滲透層及一密封層，該滲透層經由該待封孔面滲入該多孔質載板中，該密封層位於該待封孔面上方，各該通孔依序貫穿該密封層及該滲透層，且連通位於該滲透層下方的該些微孔通道。
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，其中該滲透層的厚度與該密封層的厚度比例介於0.2至2之間。
4. 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，其中該多孔質載板具有一第一厚度，該封孔層具有一第二厚度，該第一厚度係介於2 mm至30 mm之間，該第二厚度係介於0.005 mm至0.2 mm之間。
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，其中在進行該膠封製程與進行該通孔加工之步驟間，另包含有對設置有封孔層的該多孔質載板進行充氣測試之步驟。
6. 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，其中該封孔層具有一上表面，在進行該通孔加工之前，另包含有對該封孔層之該上表面進行整平步驟。
7. 如申請專利範圍第6項所述之具雙微節流層之多孔質元件之製作方法，其中在對該封孔層之該上表面進行整平與進行該通孔加工步驟之間，另包含有對該多孔質載板進行充氣測試之步驟。
8. 一種具雙微節流層之多孔質元件，其包含：　　一多孔質載板，其具有複數個微孔通道及一表面，各該微孔通道的一開口顯露於該表面；以及　　一封孔層，設置於該多孔質載板之該表面，該封孔層之材質為一膠體，該封孔層具有複數個通孔，各該通孔貫穿該封孔層且連通該多孔質載板之該些微孔通道。
9. 如申請專利範圍第8項所述之具雙微節流層之多孔質元件，其中該封孔層另具有一滲透層及一密封層，該滲透層滲入該多孔質載板中，該密封層位於該多孔質載板之該表面上方，各該通孔貫穿該封孔層的該密封層及該滲透層並連通位於該滲透層下方的該些微孔通道。
10. 如申請專利範圍第8項所述之具雙微節流層之多孔質元件，其中該膠體係高分子環氧樹脂。