专利名称：一种微细电铸层填充程度在线监测装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种微细电铸层填充程度监测装置，尤其涉及一种微细电铸层填充程度在线监测装置。
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(I)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 BI" Real timecontrol 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。
实用新型内容本实用新型的目的是提供一种微细电铸层填充程度在线监测装置，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。本实用新型采用下述技术方案—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。、[0010]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。所述的惰性金属为钼、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 lOOMffl，孔间筋宽为50 lOOMm。所述的导电滚筒外径为10 15mm,长为20 100mm。本实用新型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。
图I为本实用新型所述在线监测装置的结构示意图；图2为本实用新型所述检测滚筒的结构示意图。
具体实施方式
如图I所示，本实用新型包括监测电源3、熔断器4、电流表5、可调电阻6和检测滚筒7。监测电源3采用直流电源，检测滚筒7置于电铸槽内阳极I与阴极芯模8之间，检测滚筒7通过可调电阻6连接监测电源3的正极，电铸槽的阴极基板10与电流表5、熔断器4串联后连接监测电源3的负极。如图2所示，检测滚筒7包括由惰性金属制成的导电滚筒11，导电滚筒11外径为10 15mm,长为20 100mm,惰性金属可米用钼、钛或金。导电滚筒11表面上设置有多个贯穿孔12，以保证当检测滚7筒放到阴极芯模8上时，检测滚筒7不会堵住阴极芯模8微沟槽，从而保证反应离子(金属阳离子)的进入与反应产物的排出，保证电铸速度，贯穿孔12为圆形、正六边形或方形，孔半径或边长为50 IOOMm,孔间筋宽为50 lOOMm。导电滚筒11的两个圆形侧面设置有滚筒辐板13,滚筒辐板13上设置有滚轴14，滚轴14的轴心与两个滚筒辐板13的圆心处于同一水平线上。在使用本实用新型进行电铸层填充程度在线监测时，首先将检测滚筒7和熔断器
4、电流表5、可调电阻6串联在监测电源3上组成调试回路，接通监测电源3，调节可调电阻6，使电流表5显示值在其量程范围的2/3位置，以保证电流表5具有较好的灵敏度，设定此时的电流值为电流最大值；然后断开调试回路，将检测滚筒7通过可调电阻6连接监测电源3的正极，电铸槽的阴极基板10与电流表5串联后连接监测电源3的负极，检测滚筒7置于电铸槽内阳极I与阴极芯模8之间，并使检测滚筒7的导电滚筒11外表面与阴极芯模8上表面轻微接触，检测滚筒7、可调电阻6、电流表5、熔断器4、监测电源3与电解液、电铸层9以及阴极基板10共同组成检测回路。最后开启监测电源3，并使检测滚筒7紧贴阴极芯模8上表面缓慢滚动，观察电流表5的显示值变化，并与调试回路测得的电流最大值进行比较。 随着电铸过程的进行，电铸层9越来越厚，阴极芯模8微沟槽内参与组成检测回路的电解液越来越薄，导致检测回路中的电阻逐渐减小，从而检测回路电流随之逐渐增大，因此检测回 路的电流值与电铸层9的填充程度成单调递增关系。电流表5显示值与调试回路测得的电流最大值相差越大，表明阴极芯模8微沟槽内电铸层填充程度越小，电铸层9越薄；电流表5显示值与调试回路测得的电流最大值越接近，表明阴极芯模8微沟槽内电铸层填充的程度越大，电铸层9越厚。当电流表显示值与电流最大值相等时，表明电铸层9与检测滚筒7直接接触，即电铸层9恰好填充完全或者填充过厚。利用本实用新型进行电铸层填充程度在线监测时，根据检测滚筒所处位置的电流大小，可以在线判断阴极芯模8相应位置处微细电铸层的填充程度。
权利要求1.ー种微细电铸层填充程度在线监测装置，其特征在于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扱，电铸槽的阴极基板与电流表串联后连接监测电源的负极。
2.根据权利要求I所述的微细电铸层填充程度在线监测装置，其特征在于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。
3.根据权利要求I或2所述的微细电铸层填充程度在线监测装置，其特征在于所述的监测电源为直流电源。
4.根据权利要求3所述的微细电铸层填充程度在线监测装置，其特征在于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。
5.根据权利要求4所述的微细电铸层填充程度在线监测装置，其特征在于所述的惰性 金属为钼、钛或金。
6.根据权利要求4所述的微细电铸层填充程度在线监测装置，其特征在于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 lOOMffl，孔间筋宽为50 ΙΟΟμπι。
7.根据权利要求4所述的微细电铸层填充程度在线监测装置，其特征在于所述的导电滚筒外径为10 15_，长为20 100mm。
专利摘要本实用新型公开了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，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。
文档编号C25D1/08GK202369669SQ201120468419
公开日2012年8月8日 申请日期2011年11月23日 优先权日2011年11月23日
发明者吕文星, 商静瑜, 明平美, 李广, 李松昭, 王书卿, 王全才, 田二芳 申请人:河南理工大学