专利名称：复合结构微复制模具的制作方法
LIGA(德语Lithographie、Galvanoformung和Abformungd的缩写)技术是二十世纪八十年代出现的三维微结构立体加工技术，它包括深层X射线光刻、微电铸和微复制等三个基本工艺过程，首先通过深层X射线光刻制备PMMA微结构，然后在PMMA微结构中电铸填充金属镍并加厚以形成模具，如果需要，可以用上述金属模具通过模压或压铸批量复制塑料微结构。由于LIGA技术制备的微结构侧壁平滑陡峭、线条精细且具有极大的深宽比，可以加工厚度达2毫米的PMMA结构，是其它高深宽比微加工工艺所难以企及的，因而广受重视，发展迅速。
在现有技术中，为了使微电铸模具具有足够的机械强度以适应压铸或模压的要求，通常要将模具的支撑基座电镀加厚到5mm以上，然后再通过精密机械加工成特定的形状，与压铸机或模压机匹配。上述基座电镀加厚过程与PMMA结构填充微电铸工序必须连续进行，使微电铸工序变得十分冗长，一般要连续进行2～3星期不间断电铸，严重制约了加工效率(Fabrication ofLIGA mold inserts，W.Bacher et al，Microsystem Technilogies 4(1998)，117～119)。同时过厚的电铸镍结构极易引入应力形变，导致电铸模具整体结构走形失效。
本发明的目的在于针对现有技术的上述不足，设计提供一种复合式结构的微复制模具，使微电铸的模具支撑层厚度达到约1mm便可以正常使用，可以大幅度缩短微电铸工序的加工时间，提高生产效率。
为实现这样的目的，本发明设计的复合结构微复制模具包括两部分，其一是微电铸形成的镍结构件，另一部分是机械加工的金属基座，两部分通过高温焊锡焊接、共晶健合或激光焊接而精确结合成一体，形成一个完整的模具。
图1为本发明复合模具的结构示意图。
如图所示，复合模具由微电铸制作结构件1和机械加工的金属基座2两部分组成，其中，微电铸结构件1由电铸复制的深度光刻微结构和电铸形成的较薄支撑层构成，支撑层是在深度光刻微结构电铸完全充满之后继续加厚形成的连续镍金属薄膜。基座2采用与电铸镍热膨胀系数相近的黄铜、镍或紫铜的金属材料，用精密机械加工方法制作。选择合适的材料加工上述基座可以使电铸件与基座具有十分接近的热膨胀系数，从而避免模具使用中频繁冷热循环所造成的热失配。
复合结构的压铸模具上下两部分可以通过高温焊锡熔融健合，也可以通过金过渡层实现适当的共晶健合，或者通过激光点焊实现上下结合。
高温焊锡或纯锡健合可以保证在180℃以下正常使用，大多数聚合物的模压均可以在该温度以下进行，需要更高温度时要采用其它健合方法。一般地讲，多数共晶健合组合均可以用于实现上述两部分的结合，如Au/Cu组合，Au/Ni组合等。
如果需要，可以在健合后通过特定部位激光点焊进一步增强两部分之间的结合强度，选择合适的激光焊接部位，不会对微结构复制效果产生影响。
下面结合实施例对本发明的技术方案作进一步描述。
微电铸镍结构件支撑层厚度1mm，其上微结构深度200μm。基座采用黄铜，经机械加工制作成模压机要求的尺寸，厚度6mm。两部分以纯锡精密健合，可以满足模压机的使用要求，在工作温度180℃以下，能够适应诸如PMMA、PP、PE等塑料微结构的精确复制。
本发明提供的复合结构微复制模具，使微电铸的微结构支撑层厚度大幅度减少到约1mm便可以正常使用，大大缩短了微电铸工序的加工时间，有效提高了生产效率，同时可以减轻厚结构电铸件内应力所造成的不利影响。
权利要求
1.一种复合结构微复制模具，其特征在于由微电铸结构件(1)和金属基座(2)两部分组成。
2.一种复合结构微复制模具的制备方法，其特征在于微电铸结构件(1)的电铸支撑层厚度仅需1mm，基座(2)采用黄铜、镍或紫铜，用精密机械加工方法制作，微电铸结构件(1)和基座(2)两部分通过高温焊锡或纯锡熔融健合，也可以通过金过渡层实现共晶健合，或者通过激光点焊实现上下结合。
3.一种如权利要求2所说的复合结构微复制模具的制备方法，其特征在于在微电铸结构件(1)与金属基座(2)健合后再通过激光点焊以增加结合强度。
全文摘要
一种复合结构微复制模具,由微电铸结构件和金属基座两部分组成,微电铸结构件包括镍微结构及支撑层,基座采用黄铜、镍或紫铜等热膨胀系数与电铸镍相近的金属材料经精密机械加工而成,两部分通过高温焊锡或纯锡熔融健合,或通过金属过渡层实现共晶健合,或通过激光点焊实现上下结合。本发明的微电铸结构件支撑层厚度只需约1mm便可正常使用,大大缩短微电铸工序的加工时间,有效提高生产效率。
文档编号C25D1/00GK1269431SQ0011538
公开日2000年10月11日 申请日期2000年4月13日 优先权日2000年4月13日
发明者丁桂甫, 赵小林 申请人:上海交通大学