[发明专利]一种微零件连续冲裁的方法和装置

说明书

本发明提供一种微零件连续冲裁的方法和装置。由高功率密度、纳秒级的短脉冲的激光辐照在吸收层诱导的激光冲击波，不仅作为冲裁工具，同时作为压边力作用于金属薄膜，实现了微零件的零间隙高精度冲裁；设定顶块与压块之间的距离t介于金属薄膜厚度t₂和带料的厚度t₁之间，也即t₂<t<t₁，可以保证在冲裁结束之后微零件已经与金属薄膜分离，但是受到激光冲击波作用部分的吸收层仍然未与带料分离，从而使微零件在冲裁结束后继续粘结在带料上，在传送机构的作用下，可实现微零件的连续冲裁。

技术领域

本发明涉及微制造领域，具体地是指一种微零件连续冲裁的方法和装置。

背景技术

微机电系统(MEMS,Micro-Electro-Mechanical System)，是在微电子技术基础上发展起来的，融合了光刻、腐蚀、薄膜、LIGA、硅微加工、非硅微加工和精密机械加工等技术制作的高科技电子机械器件。其中微零件是MEMS的核心，为了确保MEMS系统的高可靠性和高精度，需要组成系统的各种微零件具有力学性能好、形状和尺寸精度高等特点并且在工业应用中，微零件需要实现大批量连续生产。

中国专利ZL201010505882.9提出了一种利用激光冲击波加载飞片之后间接冲击工件材料的方法。激光冲击后飞片获得能量向下运动，在型腔内运动一段时间与工件发生碰撞，此时获得最大速度，当碰撞压力超过材料的动态屈服强度时放于模具上的工件发生微变形。但是该方法只能造成零件的微变形并不能实现生产中常需要的冲断，并且较难实现微零件的连续加工过程。中国专利ZL201510048737.5提出来一种基于激光冲击波的微冲裁装置，金属薄膜上依次放置吸收层，掩膜和水膜，掩膜孔与凹模镶块的切断模孔形状类似，激光束透过水膜分别辐照在掩膜和吸收层上，在特定轮廓冲击波和凹模镶块的切断模孔作用下，金属薄膜和顶块同时向下运动，金属薄膜被切断，同时获得一个具有特定形状的平整的微零件，但是该发明不能实现对微零件的连续冲裁。

发明内容

本发明针对以上技术的不足，提供了一种微零件连续冲裁的方法和装置，在冲裁过程中，可以通过控制顶块与压块之间的距离介于金属薄膜厚度和带料的厚度之间，即实现一次冲裁之后微零件与金属薄膜分离，但吸收层没有断裂，并且微零件仍然与吸收层粘结，从而实现连续冲裁。

一种微零件连续冲裁的方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤一，利用传送机构将通过胶水粘结在一起的吸收层和金属薄膜的带料整体传送至工作位置，然后利用压轮将带料压紧在凹模的上表面。

步骤二，高能脉冲激光透过水膜辐照在吸收层上，产生等离子爆炸，利用等离子体爆炸产生的冲击波作用于金属薄膜，在凹模的刃口以及顶块的共同作用下，金属薄膜与顶块的接触区域继续往下方运动直至与金属薄膜完全分离，获得特定形状的微零件。

步骤三，激光冲击波作用结束后，顶块在弹簧作用下复位，将微零件顶出凹模，送料机构将仍然通过胶水粘在吸收层上的微零件带离工作位置，同时送料机构也将通过胶水粘结在一起的吸收层和金属薄膜的带料传送到下一个工位；

步骤四，重复步骤二和步骤三直至整个带料完全处理完成；

步骤五，将处理完毕的带料放在丙酮溶液中进行超声清洗，使粘在吸收层上的微零件和带料分离，获得微零件。