[发明专利]一种面向微小结构件的精密制造工艺方法

权利要求书

1.一种面向微小结构件的精密制造工艺方法，其特征在于：所述方法包括前处理工序、成型固化工序和后处理工序；所述前处理工序包括微结构刻划工序、试件模板制备工序、模板预处理工序、模板镀脱模剂工序和成型材料配置工序；所述成型固化工序包括压电微喷工序和微滴沉积成型工序；所述后处理工序包括脱模工序；

所述微结构刻划工序是通过多自由度调资机构(1-1)、连接组件(1-2)和金刚石刻头(1-3)实现的；所述多自由度调资机构(1-1)与连接组件(1-2)固定连接，所述连接组件(1-2)和金刚石刻头(1-3)固定连接；所述多自由度调资机构(1-1)能够实现XY平面内的任意轨迹运动，使得多自由度调资机构(1-1)能够在XY平面内调控金刚石刻头(1-3)在试件模板上刻划运动轨迹的形状，并确定金刚石刻头(1-3)在试件模板上刻划轨迹的尺寸；所述多自由度调资机构(1-1)能够实现沿Z轴的平动，使得多自由度调资机构(1-1)能够在Z轴方向上调控金刚石刻头(1-3)在试件模板表面的刻划深度；通过多自由度调资机构(1-1)与金刚石刻头(1-3)结合能够在试件模板上实现任意形状和结构尺寸的微结构刻划；

所述压电微喷工序能够实现试剂材料的喷射，通过采用不同的微喷装置构型、工作模式和激励波形，能够实现微量流体的精准操控。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述试件模板制备工序是基于微结构刻划工序完成的，试件模板上的微结构形状为圆柱体结构或棱柱体结构；试件模板上的微结构外围尺寸参数介于1μm～1mm之间。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述模板预处理工序包括试件模板清洗和试件模板干燥；

所述试件模板清洗采用酒精或丙酮对试件模板进行手动清洗，或采用超声波对试件模板进行清洗；

所述试件模板干燥采用试件模板专用干燥设备干燥，干燥时间为5min～10min；或采用氮气吹干法进行干燥；干燥后的试件模板放置于真空密封环境中，以防止空气对试件模板的污染和腐蚀。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述模板镀脱模剂工序是在预制刻划轨迹的试件模板上采用真空蒸发镀膜技术制备厚度为50nm的脱模剂，或采用真空溅射镀膜技术制备厚度为50nm的脱模剂，或采用真空离子镀膜技术制备厚度为50nm的脱模剂，从而得到镀脱模剂的模板，模板在真空或干燥的环境中保存。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述成型材料配置工序包括试剂准备、试剂配比和试剂筛选三个环节；试剂准备完毕，进行试剂配比，试剂配比是依据成型微小结构的性能指标进行配比的；试剂配制完毕后，放置3～6个小时；试剂筛选的目的是为了对试剂中的杂质颗粒进行过滤，选择直径为20μm～30μm的精密过滤装置，防止杂质颗粒堵塞压电微喷装置。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述微喷装置构型包括剪切型压电微喷装置(6-1)、挤压型压电微喷装置(6-2)、弯曲型压电微喷装置(6-3)、推杆型压电微喷装置(6-4)和撞针型压电微喷装置(6-5)；所述工作模式包括拉推法和推拉法；所述激励波形包括正弦波、三角波、方波、梯形波、双极波、M型波和W型波。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述微滴沉积成型工序对压电微喷装置喷射至试剂模板上的试剂材料进行沉积；沉积的时间长短取决于试剂种类；为了加快试剂材料沉积固化的速度，采用冷却处理或高温处理辅助成型方式。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述脱模工序通过将沉积好的微小结构的试件模板浸入去离子水性溶液中，浸泡30s，可实现微小结构与试件模板的分离，即可得到微小结构件；

或所述脱模工序采用循环工艺，所述循环工艺包括循环单元，所述循环单元为：第一步进行超声脱模工艺，第二步进行喷淋水洗工艺，其中喷淋水洗工艺包括浸泡和喷淋工序；循环单元为5个；超声脱模的工艺参数为电压：50V～200V，频率：16kHz～40kHz，超声时间为20s～60s；喷淋水洗的工艺参数为浸泡时间：10min～20min，喷淋时间：2min～5min；脱膜剂的主要成分为可溶性碱，脱模剂的浓度为0.5mol/L～5mol/L，脱模时的温度为20℃～40℃。