移动阴极式掩膜电解加工微沟槽阵列均匀性研究

掩膜电解加工是一种高效率、大规模加工微结构的特种加工方法。然而,由于电流分布的边缘效应,在微结构的掩膜电解加工过程中往往存在着严重的加工尺寸不一致问题。针对这一问题,本文提出了一种移动阴极式掩膜电解加工方法。首先,利用COMSOL有限元分析软件对微沟槽阵列掩膜电解加工过程中的电流分布和阳极轮廓形状进行了数值仿真。仿真结果表明,相对于常规阴极结构的掩膜电解加工,采用移动阴极结构的掩膜电解加工方法能够获得尺寸更加均匀的微沟槽阵列结构。其次,在数值仿真的基础上,开展了掩膜电解加工实验研究。实验结果表明,移动阴极式掩膜电解加工方法能够有效地改善微沟槽阵列加工的尺寸均匀性。相对于常规阴极结构的掩膜电解加工过程,移动阴极式掩膜电解加工微沟槽阵列的均匀性提高了68.3%,并且随着阴阳极间距的增大,微沟槽深度不均匀度呈现出先减小后增大的趋势。随着阴极宽度的增大,微沟槽深度不均匀度逐渐增大;随着阴极移动速度的增大,微沟槽深度不均匀度逐渐减小,仿真与实验结果趋势一致。