电极工具及其制造方法技术

本发明专利技术涉及制造电极工具的方法，该方法与传统电极工具制造方法相比，提高了工具导电图案的精度和质量，随之改进了加工后的沟槽图案的质量，延长了工具寿命并减少了制造工艺数。更具体地，提供电极坯，并通过气相沉积或气相沉积聚合对电极坯的加工表面施用薄膜绝缘树脂涂层。然后通过蚀刻之类的方法容易地从电极坯的部分加工表面上去除薄膜绝缘树脂涂层，由此形成预定的导电图案表面部分，而不需要耗时和昂贵的深雕刻机械加工和附加加工。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
技术介绍
本专利技术涉及电化 学加工(ECM)，更具体涉及如下形成的ECM电极工具在电 极坯上涂布薄膜绝缘层，然后仅去除与预定的工具导电图案对应的薄膜绝缘层部分，由 此形成预定的工具导电图案。传统的电化学加工(ECM)工具通常包括的加工电极，它们用于在工件上形成特 定沟槽图案，例如硬盘存储器中所用的流体动压轴承上的动压槽图案。更具体地，在这 种轴承中，将包括法兰的转轴装配在中空套筒中，在其中形成径向和止推动压槽。在以 径向套筒方向取向的表面上形成径向动压槽，并在以轴向套筒方向取向的表面(例如， 在套筒中形成的台阶的表面)上形成止推动压槽。润滑油填充了转轴外周面与套筒内周 面之间的微小间隙。参看附图说明图1，已知传统ECM方法在这种流体动压轴承的套筒上同时形成径向和止 推动压槽，例如径向和止推动压槽la、lb。ECM电极工具(电极工具)2从大直径侧插 入套筒1的内径中。电极工具2具有小直径和大直径部分2c、2d，并与聚氨酯树脂制动 器3—起上升和下降。在小直径部分2c的外表面上，形成工具导电图案2a，其对应于并形成径向动压 槽la。在小直径部分2c和大直径部分2d之间的肩部上，形成工具导电图案2b，其对应 于并形成止推动压槽lb。当制动器3与套筒1轴向配合时，制动器3的下端紧压住套筒1的上端。电解 质4的流径5由电极工具2的外表面、制动器3的内表面和套筒1的内表面之间的空隙形 成。电解质4从制动器顶部供应，流经流径5，并从套筒1的底部排出。当在套筒1和电极工具2之间存在电解质4时，通过套筒1的内表面和电极工具 2的工具导电图案2a、2b的表面之间的电解质4施加脉冲直流电达指定的时间。只有对 着暴露的工具导电图案2a、2b的套筒1内表面的表面位置被电化学溶解，从而在套筒1 的内表面上形成径向动压槽Ia和止推动压槽lb。通常，动压槽的最小宽度为40微米至 50微米。如图2中所示，通过将制动器12压向止推板10，可以类似地在流体动压轴承的 止推板10上实现止推动压槽IOa的ECM形成。将包括工具导电图案Ila的电极工具11 与止推板10轴向配合，以使工具导电图案Ila对应于止推板10上要形成止推动压槽IOa 的位置。由加工电极限定上述在传统ECM工具上的工具导电图案。这些电极通常如下形 成提供电极坯，然后使用小直径立铣刀深雕刻电极坯，以形成作为所需沟槽图案中的 凸起部分的电极。然后将所得雕刻电极坯置于夹具中，并用绝缘树脂填充夹具。一旦夹 具填满树脂且雕刻电极坯被树脂覆盖，就施加真空以从绝缘树脂中去除气泡。然后进行 热固化程序以将树脂固化。在树脂固化后，移除模具，并通过粗加工去除过量的绝缘树 月旨。然后，通过研磨加工使沟槽图案表面暴露出来，从而完成制造过程。但是，用于形成加工电极的上述制造过程具有某些相关限制。具体而言，深雕刻电极坯以形成电极所需的小直径立铣刀必须具有1.0毫米或更小的槽直径。因此，由于 槽直径的小尺寸，必要加工时间很长。此外，小直径立铣刀由于其小直径而容易破裂， 因此具有极短的相关工具寿命。这种限制造成电极工具制造法和使用这种工具的ECM法 的高成本。此外，尽管现有应用需要更小和更精确的沟槽图案，但在降低槽直径方面存 在限制。此外，由于需要 在树脂模具移除后去除过量绝缘树脂，增加了制造成本和时 间。此外，由于电极坯加工深度与凸起部分宽度的比率可能高达25 1，凸起部分变得 太薄。因此，凸起部分易于崩塌，和/或形成加工毛边，由此产生差的导电图案质量。此外，绝缘树脂的热固化可能导致树脂中气泡和小孔的形成，从而由于工件中 动压槽的电化学加工过程中的杂散电流而引起工件缺陷。最后，由于电极工具制造中所 需的步骤数，导电图案设计变更的即时实现是成问题的。专利技术概要为了克服上述限制，本专利技术提供了制造电极工具的方法，其提高了工具导电图 案的精度和质量，并通过消除耗时的工艺(例如深雕刻、树脂填充、热固化和去除过量 树脂)减少了制造工艺数。更具体地，根据本专利技术的电极工具制造法，提供电极坯，并通过气相沉积或气 相沉积聚合对电极坯的加工表面施用由绝缘树脂形成的薄膜绝缘涂层。然后通过蚀刻之 类的方法从电极坯的部分加工表面上去除薄膜绝缘涂层，由此形成预定的导电图案表面 部分，而在绝缘树脂的施用之前不需要耗时和昂贵的深雕刻机械加工。根据本专利技术的各种其它更具体的方面，可以从电极坯的部分加工表面上去除薄 膜绝缘涂层，从而形成加工流体动压轴承的动压槽图案的导电图案。此外，在已经从电 极坯的部分加工表面上去除了薄膜绝缘涂层后，可以对导电图案施用金属表面涂层，其 能够使电极坯具有更好的机械、电和/或化学特性，例如更好的电导率、更好的标准电 势、对电解质接触引起的腐蚀的更好耐受性、和改进的硬度和耐磨性。此外，可以在对 导电图案施用金属表面涂层之前，对导电图案施用一层或多层金属涂层，其类似地能够 使电极坯具有更好的机械、电和/或化学特性，和/或改进金属表面涂层与电极坯的粘着 性。薄膜绝缘涂层优选具有大约5微米至50微米的厚度，且金属表面涂层具有小于 或等于薄膜绝缘涂层的厚度。如果施用超过一层的金属涂层，则金属涂层的总厚度小于 或等于薄膜绝缘涂层的厚度。根据本专利技术的另一方面，电极工具包括由导电材料形成并包括加工表面的电极 坯。气相沉积或气相沉积聚合薄膜绝缘树脂涂层覆盖加工表面，但限定导电图案的加工 表面部分除外。导电图案相对于薄膜绝缘涂层是凹进的。可以包括能够使电极坯具有更 好的机械、电和/或化学特性的金属表面涂层，以覆盖导电图案。在导电图案和金属表 面涂层之间，可以有一层或多层同样类似地能够使电极坯具有更好的机械、电和/或化 学特性、和/或能够改进金属表面涂层与电极坯的粘着性的金属涂层。金属表面涂层与 所有其它金属涂层的总厚度小于或等于薄膜绝缘涂层的厚度。附图简述附图用于进一步例示各个实施方案并解释完全根据本专利技术的各个原理和优点， 其中各图中类似的参考号是指相同或功能类似的元件，且附图与下列详述一起并入说明 书，并构成说明书的一部分。图1是在轴承套筒上电化 学加工动压槽的传统方法的图解性部分截面图；图2是在止推板上电化学加工动压槽的传统方法的图解性部分截面图；图3A-3D是显示根据本专利技术的第一优选实施方案的制造电极工具的方法的依序 截面图；图4是列出在图3A-3D中所述的制造方法中施用的薄膜绝缘层的性质的表；图5是由图3A-3D中所示的方法形成的电极工具导电图案(没有施用的金属涂 层)的一部分的放大照片；图6是带有由图3A-3D中所示方法形成的所得导电图案的套筒电极工具的透视 图；图7A是带有由图3A-3D中所示方法形成的所得导电图案的止推板电极工具的透 视图；图7B是图7A中所示止推板电极上的所得导电图案的放大平面图；图8是显示对于由根据本专利技术第一优选实施方案的方法制成的电极工具和由根 据本专利技术的第二优选实施方案的方法制成的两个电极工具，动压槽加工宽度随时间而变 化的图；图9是显示对于由根据本专利技术第一优选实施方案的方法制成的电极工具和由根 据本专利技术第二优选实施方案的方法制成的两个电极工具，动压槽深度加工速度随时间而 变化的图；图10A-10E是显示根据本专利技术第三优选实施方案的制造电极工具的方法的依序 截面图；图11是施用到由本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：冈宫秋雄，臼井本基，根建昌宣，
申请(专利权)人：美蓓亚株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]