[发明专利]一种微射流电铸喷头

说明书

技术领域

本发明涉及一种射流电铸加工用喷头，尤其涉及一种微射流电铸喷头。 

背景技术

电铸是一种基于电化学沉积原理实施金属层/件制备的特种加工技术。因具有能复制精细纹路、工艺成本低、材料选择性大、适用尺度范围大等优势，常用于精密、微细、异形等金属结构与零件的制造。电铸加工可分为有模电铸与无模电铸两种。相比而言，直接通过阴极或阳极诱导控制金属层生长的无模电铸因具有无需特制芯模、金属层可三维自由生长等特点，在制造三维复杂金属微细结构方面有很好的发展前景。典型的无模电铸有射流电铸、局部诱导电沉积(Localized Electrochemical Deposition，LECD)等。其中，射流电铸用喷头将电铸液直接喷射在阴极上来沉积金属层/件，由于具备沉积速度快、易于控制等特点，更受业界关注。目前，射流电铸所用喷头的结构大都与高压水射流喷头相同或相似，主要依靠喷头内导流部分的聚焦作用和出口孔的定(直)径定形作用，在压差驱动下把流体喷射出去。这种喷头所喷出的流速直径、有效射程与扩散程度除了与流体性质、压差等因素有关外，更主要取决于喷头内导流部分的几何结构特征(如入口直径、收缩角、收缩段长度和圆柱长度等)和出口孔的几何特征参数(如孔径等)。一般而言，导流部分圆柱段越长，孔径越小，所喷射出的射流越细，扩散程度越小。显然，基于这种喷头，无法获得比出口孔径更细的射流束。为了获得直径更细、扩散角更小的等径射流，必须加长圆柱段长度并缩小孔径，这就需要在喷嘴内形成具有超大深径比的微小孔结构。而超大深径比微小孔的加工难度极大，常常是业界无法获得稳定微细射流的主要制约因素。更何况，受微尺度效应的影响，当孔径小到一定程度时，大深径比喷孔内的流体因受巨大表面张力、粘性力等的阻滞作用，极难获得束径数微米以下且等径性好的长射程微细射流。 

从工艺效果的角度上看，射流的直径越小，等径射程越长，越有利于电铸出特征尺寸小、精度高、形貌质量好的金属微细结构与零件，且定域性（获得的最小铸斑直径与最小射流直径的比值，比值越小，定域性越好）也更好。然而，基于常规结构特征的喷头，极难获得高品质(射流直径小至极数微米，等径射程大，流速较高)的微细射流，制约了射流电铸技术的深化应用，如应用于高集成度芯片的布金属线工艺。此外，基于上述传统结构喷头所喷射的射流实施电铸时，由于沉积金属层易于与周围环境中的氧气接触，使得一些易氧化金属的电铸层常含有氧化物杂质，降低了电铸层/件的形貌质量和性能。综上，有必要提供一种能获得极微细(直径数微米)射流、大等径射程、较高流速、更好工艺质量 (形貌质量、定域性好，氧化物杂质少等)的微射流电铸喷头。 

发明内容

本发明为了解决现有技术中的不足之处，提供一种能获得束径小至数微米、大等径射程、较高流速、更好工艺质量的微射流电铸喷头。 

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种微射流电铸喷头，包括具有空腔8的喷头体3，喷头体3上设有进液接口1、进气接口2，所述喷头体3的空腔8内设有与进液接口1连接的喷管7，喷口4外可拆卸密封连接有喷头帽5，喷头帽5上开设有导流孔6，喷口4、喷管7和导流孔6的中心线重合，导流孔6的入口端面与喷管7的出口端面具有间隙，喷头体3上设有伸入到空腔8内并与喷管7连接的导电对心微调机构，所述空腔8内充满惰性压力气体。 

所述导电对心微调机构包括夹持体9、X向接线柱12-2、Y向接线柱12-5、X向连接杆12-3、Y向连接杆12-6，夹持体9夹持在喷管7外壁，X向接线柱12-2和Y向接线柱12-5分别设在喷头体3外壁上，X向连接杆12-3和Y向连接杆12-6的内端分别通过一个连接销钉12-1与夹持体9可拆卸连接，X向连接杆12-3和Y向连接杆12-6的外端穿过喷头体3分别与X向接线柱12-2和Y向接线柱12-5固定连接，X向连接杆12-3和Y向连接杆12-6垂直设置，X向连接杆12-3和Y向连接杆12-6上分别套装有一个位于夹持体9和喷管7内壁之间的压缩弹簧12-4。 

所述喷管7内径D不大于1mm。 

所述导流孔6直径d不大于1mm，导流孔6直径d小于喷管7内径D。 

所述导流孔6的深度 不大于1mm。 

所述喷管7材质为钛、铂或其他惰性金属，且喷管7除出液口端面及与夹持体9相配合的部分外其余外周壁均被电绝缘处理。 

所述喷头体3及喷头帽5的材质为电绝缘材料。 

所述接线柱12-2、连接杆12-3及夹持体9之间为电导通连接。 

所述喷头体3上设有与空腔8连通的气压计接口11。