Improvement of thickness deposition uniformity in nickel electroforming for micro mold inserts

Thickness deposition is a crucial issue on the application of electroformed micro mold inserts. Edge concentration effect is the main source of the non-uniformity. The techniques of adopting a non-conducting shield, a secondary electrode and a movable cathode were explored to improve the thickness deposition uniformity during the nickel electroforming process. Regarding these techniques, a micro electroforming system with a movable cathode was particularly developed. The thickness variation of a 16 mm×16 mm electroformed sample decreased respectively from 150% to 35%, 12% and 18% by these three techniques. Combining these validated methods, anickelmold insert for microlens array was electroformed with satisfactory mechanical properties and high replication precision. It could be applied to the following injection molding process.

辅助阴极对电铸微模芯厚度均匀性的影响

用Ansys有限元软件对微透镜阵列模芯电铸过程中的电场线分布进行模拟分析,研究了辅助阴极的尺寸对电流密度分布的影响,预测了电铸模芯厚度均匀性的变化趋势。分析发现,辅助阴极能提高电铸模芯厚度的均匀性,当框形辅助阴极与母板阴极的边长之比为1.5时,模芯表面的电流密度相对偏差由无辅助阴极时的82.8%降低至10.1%。通过电铸实验对模拟结果进行验证。结果表明,所得铸层厚度偏差可降低到18.89%,与模拟分析结果较为一致。电铸成型所得1 mm厚的微透镜阵列模芯厚度均匀,微观形貌与母板一致,可应用于微注塑成型工艺。

聚合物微流控芯片模具制造关键技术研究进展

成型微通道型腔镶块的加工是聚合物微流控芯片模具制造的核心问题。介绍了国内外微流控芯片模具镶块加工技术的发展状况,分析了各种加工技术的适用范围与发展前景。研究表明,微流控芯片模具镶块制造技术对精密注射成型技术的发展具有一定的推动作用。

电流密度对微/纳结构电铸成型模芯质量的影响

利用多物理场耦合分析软件COMSOL Multiphysics,模拟微/纳结构电铸过程中阴极表面的电场分布,研究不同电流密度下微/纳结构表面的电场分布及电铸层生长前沿情况。仿真结果表明:采用较低的初始电流密度,可有效改善微/纳结构生长前沿铸层厚度的均匀性。选用纳米光阑和纳米柱阵列2种微/纳结构母板进行电铸实验,将初始电流密度从4A/dm2调至1A/dm2,纳米光阑母板成型最大误差60nm降至±20nm之内。通过合理设置初始电流密度、增强阴极表面溶液流动强度等措施,纳米柱阵列模芯特征直径尺寸误差由6.27%下降至2.49%,有效提高电铸模芯的复制质量。

屏蔽挡板对电铸微模芯厚度均匀性的影响

利用有限元分析软件Ansys对电铸系统中阴极电流密度分布进行模拟。研究了不同屏蔽挡板对阴极电流密度分布的影响,预测了电铸模芯厚度均匀性的变化趋势。结果发现:屏蔽挡板能提高电铸模芯的厚度均匀性;当屏蔽挡板的方孔与阴极等大时,模芯的厚度均匀性最佳,模芯边缘与中心的厚度比由不使用屏蔽挡板时的2.03缩减至1.15。根据仿真优化结果设置对照实验。使用厚度测量仪检测样品各点的厚度,采用影像测量仪观察微透镜阵列模芯表面形貌及截面厚度的分布情况。实验结果与仿真结果匹配,优化后的模芯边缘与中心的厚度比为1.42,形貌与母版的基本一致。