[发明专利]一种微细电铸层填充程度在线监测装置及监测方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种微细电铸层填充程度监测装置及监测方法，尤其涉及一种微细电铸层填充程度在线监测装置及监测方法。

背景技术

在精密仪器、生物医疗、航空航天等领域，由于活动空间狭小的原因对操作精度、功能集成度要求很高，因此微小结构与零件具有广泛的应用前景，与其对应的微细制造技术一直是科学界研究的热点之一。其中，微细电铸以复制精度高、工艺柔性好且制作成本低等众多优点成为微细制造技术中的重要组成部分。

微细电铸过程中，电铸层厚度是电铸制造的重要控制参数。然而，受多种复杂因素的影响，微细电铸层的厚度难以精确控制，经常出现过电铸（即电铸层厚度超过要求厚度）或欠电铸（电铸层厚度小于要求厚度）的现象。出现过电铸时，工作人员不得不采用铣削、抛光等后续工艺进行减薄；出现欠电铸时，则会导致电铸件失效，既耗费大量人力物力，又严重地影响了工作效率。微细电铸过程中，电铸层的实时厚度通常只能依据沉积速度与沉积时间进行理论上测算，而微细电铸过程中实际沉积速度由于受到微结构形状、流场分布、电流密度分布、温度等多种因素的复合影响，与理论值相比，往往存在很大的偏差。鉴于此，实际工艺中，通常只得周期性地终止电铸进程，取出电铸件，进行离线测量或观测，费时费力，且易引发电铸层氧化、分层等缺陷。

对特定芯模而言，电铸层厚度取决于芯模微沟槽的填充程度。若能在微细电铸过程中在线监测填充程度，则可估计电铸层的实际厚度，从而对电铸进程实时调控。但是，微细电铸层填充程度的在线监测很难实现，其原因在于：(1) 电铸大多在透光性很差的深色电解液中进行，难以直接观察；(2)电铸金属的沉积空间通常十分狭小（毫米尺度以下），且浸于电解液中，常规的检测方法往往难以奏效。美国专利US 6350361 B1 Real time control device for elctroformation, plating and deplating processes提出了一种在电铸过程中采用视频系统实时观测镀层厚度的方法。但是，这种方法成本高，对视频设备要求极其苛刻，难以推广应用。

发明内容

本发明的目的是提供一种微细电铸层填充程度在线监测装置及监测方法，能够在微细电铸过程中在线监测电铸层填充程度，对电铸进程实时调控。

本发明采用下述技术方案：

一种微细电铸层填充程度在线监测装置，包括放置于电铸槽内阳极与阴极芯模之间的检测滚筒，检测滚筒连接监测电源的正极，电铸槽的阴极基板与电流表串联后连接监测电源的负极。

所述的电流表与监测电源负极之间还串联有可调电阻和熔断器。

所述的监测电源为直流电源。

所述的检测滚筒包括由惰性金属制成的导电滚筒，导电滚筒表面设置有多个贯穿孔，导电滚筒的两个圆形侧面设置有滚筒辐板，滚筒辐板上设置有滚轴。

所述的惰性金属为铂、钛或金。

所述的贯穿孔形状为圆形、正六边形或方形，孔半径或边长为50～100μm，孔间筋宽为50～100μm。

所述的导电滚筒外径为10～15mm，长为20～100mm。

一种微细电铸层填充程度在线监测方法，包括以下步骤

A:将微细电铸层填充程度在线监测装置进行安装调试；

B:根据检测滚筒所处位置的电流大小，在线判断阴极芯模相应位置处微细电铸层的填充程度。

所述的A步骤包括以下步骤

a:将检测滚筒和电流表串联在监测电源上组成调试回路，保证调试回路电流最大值不超过电流表量程；

b：断开调试回路，将检测滚筒置于电铸槽内阳极与阴极芯模之间，并使检测滚筒外表面与阴极芯模上表面轻微接触，检测滚筒连接监测电源的正极，电铸槽的阴极基板与电流表串联后连接监测电源的负极形成检测回路；

c：开启监测电源，使检测滚筒紧贴阴极芯模上表面缓慢滚动。

本发明通过将检测滚筒放置于电铸槽内阳极与阴极芯模之间，同时将检测滚筒连接到监测电源的正极，电铸槽的阴极基板与电流表串联后连接监测电源的负极，通过检测滚筒所处位置的电流大小，在线判断阴极芯模相应位置处微细电铸层的填充程度，不需中止电铸过程就可以实时检测微细电铸的填充程度，提高了电铸效率与电铸质量，操作简便，经济实用，可以广泛应用于基于平面阴极芯模的微细电铸场合。

附图说明

图1为本发明所述在线监测装置的结构示意图；

图2为本发明所述检测滚筒的结构示意图。

具体实施方式