[发明专利]电极工具及其制造方法

说明书

技术背景

本发明涉及电化学加工(ECM)，更具体涉及如下形成的ECM电极工具：在电极坯上涂布薄膜绝缘层，然后仅去除与预定的工具导电图案对应的薄膜绝缘层部分，由此形成预定的工具导电图案。

传统的电化学加工(ECM)工具通常包括的加工电极，它们用于在工件上形成特定沟槽图案，例如硬盘存储器中所用的流体动压轴承上的动压槽图案。更具体地，在这种轴承中，将包括法兰的转轴装配在中空套筒中，在其中形成径向和止推动压槽。在以径向套筒方向取向的表面上形成径向动压槽，并在以轴向套筒方向取向的表面(例如，在套筒中形成的台阶的表面)上形成止推动压槽。润滑油填充了转轴外周面与套筒内周面之间的微小间隙。

参看图1，已知传统ECM方法在这种流体动压轴承的套筒上同时形成径向和止推动压槽，例如径向和止推动压槽1a、1b。ECM电极工具(电极工具)2从大直径侧插入套筒1的内径中。电极工具2具有小直径和大直径部分2c、2d，并与聚氨酯树脂制动器3一起上升和下降。

在小直径部分2c的外表面上，形成工具导电图案2a，其对应于并形成径向动压槽1a。在小直径部分2c和大直径部分2d之间的肩部上，形成工具导电图案2b，其对应于并形成止推动压槽1b。

当制动器3与套筒1轴向配合时，制动器3的下端紧压住套筒1的上端。电解质4的流径5由电极工具2的外表面、制动器3的内表面和套筒1的内表面之间的空隙形成。电解质4从制动器顶部供应，流经流径5，并从套筒1的底部排出。

当在套筒1和电极工具2之间存在电解质4时，通过套筒1的内表面和电极工具2的工具导电图案2a、2b的表面之间的电解质4施加脉冲直流电达指定的时间。只有对着暴露的工具导电图案2a、2b的套筒1内表面的表面位置被电化学溶解，从而在套筒1的内表面上形成径向动压槽1a和止推动压槽1b。通常，动压槽的最小宽度为40微米至50微米。

如图2中所示，通过将制动器12压向止推板10，可以类似地在流体动压轴承的止推板10上实现止推动压槽10a的ECM形成。将包括工具导电图案11a的电极工具11与止推板10轴向配合，以使工具导电图案11a对应于止推板10上要形成止推动压槽10a的位置。

由加工电极限定上述在传统ECM工具上的工具导电图案。这些电极通常如下形成：提供电极坯，然后使用小直径立铣刀深雕刻电极坯，以形成作为所需沟槽图案中的凸起部分的电极。然后将所得雕刻电极坯置于夹具中，并用绝缘树脂填充夹具。一旦夹具填满树脂且雕刻电极坯被树脂覆盖，就施加真空以从绝缘树脂中去除气泡。然后进行热固化程序以将树脂固化。在树脂固化后，移除模具，并通过粗加工去除过量的绝缘树脂。然后，通过研磨加工使沟槽图案表面暴露出来，从而完成制造过程。

但是，用于形成加工电极的上述制造过程具有某些相关限制。具体而言，深雕刻电极坯以形成电极所需的小直径立铣刀必须具有1.0毫米或更小的槽直径。因此，由于槽直径的小尺寸，必要加工时间很长。此外，小直径立铣刀由于其小直径而容易破裂，因此具有极短的相关工具寿命。这种限制造成电极工具制造法和使用这种工具的ECM法的高成本。此外，尽管现有应用需要更小和更精确的沟槽图案，但在降低槽直径方面存在限制。

此外，由于需要在树脂模具移除后去除过量绝缘树脂，增加了制造成本和时间。此外，由于电极坯加工深度与凸起部分宽度的比率可能高达25∶1，凸起部分变得太薄。因此，凸起部分易于崩塌，和/或形成加工毛边，由此产生差的导电图案质量。

此外，绝缘树脂的热固化可能导致树脂中气泡和小孔的形成，从而由于工件中动压槽的电化学加工过程中的杂散电流而引起工件缺陷。最后，由于电极工具制造中所需的步骤数，导电图案设计变更的即时实现是成问题的。

发明概要

为了克服上述限制，本发明提供了制造电极工具的方法，其提高了工具导电图案的精度和质量，并通过消除耗时的工艺(例如深雕刻、树脂填充、热固化和去除过量树脂)减少了制造工艺数。

更具体地，根据本发明的电极工具制造法，提供电极坯，并通过气相沉积或气相沉积聚合对电极坯的加工表面施用由绝缘树脂形成的薄膜绝缘涂层。然后通过蚀刻之类的方法从电极坯的部分加工表面上去除薄膜绝缘涂层，由此形成预定的导电图案表面部分，而在绝缘树脂的施用之前不需要耗时和昂贵的深雕刻机械加工。