TWI603800B - Electrode processing equipment with the same type of electrodes and electrodes - Google Patents

Description

夾治具與電極採同向式設計的電化學加工裝置

本發明係有關於一種夾治具與陰極電極採同向式設計的電化學加工裝置(即加工物件與陰極電極固定於同一方向)，特別係指一種得將工件表面執行一更精確深度切削之精密性電化學加工，且其夾治具與陰極電極採同向式設計更能有效降低加工時的起始誤差值。

按，隨著半導體產業、光電、生醫產業持續蓬勃發展，使許多相關產品朝向超精密化、高密度化、智能化及微小化的趨勢發展。因此，在上述加工方法中，係以電化學加工製程最具優勢，為現有加工技術中較適合高精度量產的加工技術，其具有刀具不易損耗、加工物件不受金屬材料之硬度及強度等限制、可應用於加工硬度較高之工件上，加工速度較快、表面平滑度佳、無毛邊產生的情形以及加工稜邊為小圓角等諸多的優點。

進行電化學加工時，先將工件電性連接電源之陽極，加工電極電性連接電源之陰極，並使電解液流動於工件及加工電極間，而利用陽極溶解原理，藉由陰極產生陰離子，陰離子與工件反應以移除工件上之餘料進而達成電化學加工目的。

請參閱中華民國專利公開號第200928014號「電化學加工裝置及其電化學加工方法」，其包括一容槽、一電源供應裝置、一加工電極及一控制驅動模組，該容槽可供一加工件及一電解液容置，該加工電極包括一長度延伸的電極基體及至少一分佈於該電極基體周面的攪動結構，該電極基體包含一第一端與一第二端，並以該第二端對該加工件進行電化學加工，以形成一加工結構於其上，且該控制驅動模組與該電極基體之該第一端連動，用以帶動該電極基體位移及旋轉，使該攪動結構在旋轉時得以對該電解液加壓及擾動，以帶動該電解液進、出該加工結構，以增進該加工 結構內的該電解液之循環更新效果者。

前述創作係一款習式電化學加工裝置，其在進行電化學加工時，必須透過控制驅動模組(即進給裝置)帶動加工電極位移，進而控制加工電極對加工件進行電化學切割；惟，以進給裝置控制加工電極之電化學加工方式應用於高精密之切削作業時，則存在有下列缺點：

1.當欲對加工件進行極淺層之精密切削時，其進給裝置必須同步提升其驅動位移時的精準度，如此，容易造成機具成本之提升，且不利於大量加工之應用。

2.當進給裝置長期運作加工後，其進給精準度容易因機構元件老化而造成不符合標準之公差，容易使須精密加工之物件其成品失真，導致成品良率不佳。

續參閱第一圖所示，其係一種習式採對向式設計之簡易示意(即夾治具與陰極電極為反方向之設計)，其進行化學加工作業時得依有無Z軸進給機具影響，分別造成有如第二圖及第三圖之情況，由第二圖可知，在無Z軸進給機具且夾治具與電極採對向式設計時，容易因相對位置關係使一開始即存在有約略20μm的起始誤差，且隨著電化學加工深度呈現等比例放大；另由第三圖可知，在具有Z軸進給機具且夾治具與電極採對向式設計時，因電極是設置於Z軸而容易存在有：1.Z軸移動定位誤差。2.夾治具、電極採對向式設計的誤差。3.電化學加工作用所產生之誤差。因此，容易存在有綜合三者約略30μm的起始誤差；然而，其好處在於電極係隨Z軸移動，因此在進行較深度之加工作業時，其誤差值不會再因電化學加工深度呈等比例放大。

鑑於習式對向式設計之電化學加工具有起始誤差值難以降低之缺點，本發明人即推出一款夾治具與電極採同向式設計的電化學加工裝置，其能有效降低電化學加工起始誤差值，且本發明並非透過進給裝置控制電化學加工切削深度，因此能大幅降低機具成本，並能常態維持工件加工後之良率。

本發明係有關於一種夾治具與陰極電極採同向式設計的電 化學加工裝置，特別係指一種得將工件表面執行一更精確深度切削之精密性電化學加工，且能有效降低加工時的起始誤差值。

為達到前述創作目的，本發明「夾治具與電極採同向式設計的電化學加工裝置」係包括有一壓板、一下承座、一陽極電極、一陰極電極，該壓板及下承座係可相對夾合，且該壓板及下承座間係形成有一供加工物件擺置之作業空間，該陽極電極係設置於壓板並得與加工物件電性連結，該陰極電極係設置於下承座內部，並對應於該作業空間，該陰極電極與下承座間係設置有一避免電性導通之隔離層，另陰極電極與加工物件間係保留有一距離固定，且供電解液流通予以電化學加工之工作間隙；如此，透過陽極電極電性連結於加工物件，及陰極電極對應於加工物件欲切削部位，續加壓使電解液通過電化學加工間隙，即可將加工物件切削出陰極電極所規畫之槽型。

由前述創作內容可知，本發明「夾治具與電極採同向式設計的電化學加工裝置」無須以進給裝置控制陰極電極，即可對加工物件欲切削的部位進行電化學加工，能有效節省高精密進給裝置所帶來的高成本加工花費，且以固定之電化學加工間隙來控制加工後之切削深度，更能提供一穩定之加工良率；此外，本發明其陰極電極係設置於下承座(即夾治具)內部，並與加工物件其加工面為同向式設計，能有效降低電化學加工之起始誤差值；因此本發明可說是一種相當具有實用性及進步性之創作，相當值得產業界來推廣，並公諸於社會大眾。

1‧‧‧壓板

2‧‧‧下承座

21‧‧‧絕緣體

3‧‧‧陽極電極

4‧‧‧陰極電極

5‧‧‧作業空間

6‧‧‧加工物件

A‧‧‧工作間隙

第一圖係習式採對向式設計電化學加工治具之簡易示意圖。

第二圖係習式採對向式設計電化學加工治具，並無Z軸帶動電極款式所造成的誤差值之示意圖。

第三圖係習式採對向式設計電化學加工治具，並具有Z軸帶動電極款式所造成的誤差值之示意圖。

第四圖係本發明夾治具與電極採同向式設計的電化學加工裝置之機構示意圖。

第五圖係本發明以同向式為電化學加工治具設計的誤差值之示意圖。

本發明係有關於一種夾治具與陰極電極採同向式設計的電化學加工裝置，特別係指一種得將工件表面執行一更精確深度切削之精密性電化學加工，且能有效降低加工時的起始誤差值，請參閱第四圖與第五圖所示，本發明「夾治具與電極採同向式設計的電化學加工裝置」係包括有一壓板1、一下承座2、一陽極電極3、一陰極電極4；該壓板1及下承座2係可相對夾合，且該壓板1及下承座2間係形成有一供加工物件6擺置之作業空間5，該陽極電極3係設置於壓板1並得與加工物件6電性連結，該陰極電極4係設置於下承座2內部，並對應於該作業空間5，該陰極電極4與下承座2間係設置有一避免電性導通之隔離層21，另陰極電極2與加工物件6間係保留有一距離固定，且供電解液流通予以電化學加工之工作間隙A；如此，透過陽極電極3電性連結於加工物件6，及陰極電極4對應於加工物件6欲切削部位，續加壓使電解液通過電化學加工間隙A，即可將加工物件切削出陰極電極4所規畫之槽型。

由前述創作內容可知，本發明「夾治具與電極採同向式設計的電化學加工裝置」無須以進給裝置控制陰極電極，即可對加工物件欲切削的部位進行電化學加工，能有效節省高精密進給裝置所帶來的高成本加工花費，且以固定之電化學加工間隙來控制加工後之切削深度，更能提供一穩定之加工良率，此外，其操作上僅需將加工物件置放於壓板及下承座間之作業空間，即可進行電化學加工，其機台之操作、設定相對簡易之；再者，本發明其陰極電極係設置於下承座(即夾治具)內部，並與加工物件其加工面為同向式設計，能有效降低電化學加工之起始誤差值。

請參閱第五圖所示，本發明採用電極與夾治具為同向式設計之電化學加工，其起始誤差僅約略為2μm之內，雖誤差值會隨著加工深度等比遞增；惟，僅需應用適當之加工電壓，仍可在加工深度300μm之作業需求內，將誤差值降低於20μm以內，當加工深度小於100μm時甚至可控制在10μm之內；因此，本發明相當適合應用於高精度需求之淺層電化學加工。

由上所述者僅為用以解釋本發明之較佳實施例，並非企圖具以對本發明做任何形式上之限制，是以，凡有在相同之發明精神下所做有關本發明之任何修飾或變更者，為其他可據以實施之態樣且具有相同效果者，皆仍應包括在本發明意圖保護之範疇內。

綜上所述，本發明「夾治具與電極採同向式設計的電化學加工裝置」，於結構設計及使用實用性上，確實符合實用性，且所揭露之結構發明，亦是具有前所未有之創新構造，所以其具有「新穎性」應無疑慮，又本發明可較之習用結構更具功效之增進，因此亦具有「進步性」，其完全符合我國專利法有關發明專利申請之規定，故，爰依法向 鈞局提出專利申請，懇請 鈞局能早日賜予本案專利權，至感德便。

1‧‧‧壓板

2‧‧‧下承座

21‧‧‧絕緣體

3‧‧‧陽極電極

4‧‧‧陰極電極

5‧‧‧作業空間

6‧‧‧加工物件

A‧‧‧工作間隙

Claims (1)

1. 一種夾治具與電極採同向式設計的電化學加工裝置，係包括有一壓板、一下承座、一陽極電極、一陰極電極，其中；該壓板及下承座係可相對夾合，且該壓板及下承座間係形成有一供加工物件擺置之作業空間，該陽極電極係設置於壓板並得與加工物件電性連結，該陰極電極係設置於下承座內部，並對應於該作業空間，該陰極電極與下承座間係設置有一避免電性導通之隔離層，另陰極電極與加工物件間係保留有一距離固定，且供電解液流通予以電化學加工之工作間隙；如此，透過陽極電極電性連結於加工物件，及陰極電極對應於加工物件欲切削部位，續加壓使電解液通過預定作業空間即可進行電化學加工，將加工物件切削出陰極電極所規畫之槽型。