一种蒸发冷却微结构的制备方法与流程

本发明涉及电加工技术领域，具体地说是一种蒸发冷却微结构的制备方法。

背景技术：

omniphobic微结构是一种开口小内部大的盲孔状结构，实际运用于超疏水超疏油表面结构，具有自清洁、防污染等一系列优异性能。传统制备超疏结构的方法包括化学腐蚀法、溶液浸泡法、溶胶凝胶法、飞秒激光加工、化学气相沉积、静电纺丝以及相关的复合加工工艺等，但上述方法大都存在诸如化学污染、超净和高度真空操作条件等问题，且制备时间长，需要繁杂的加工步骤，从而制约了其广泛的应用。上述微结构的加工方法复杂、成本高，且难以满足大面积大规模制造的需求，所以需探索新型制备方法。

因此，开发出安全、高效且适合大面积大规模生产的超疏水表面微结构的制备方法具有重要意义。

技术实现要素：

有鉴于此，本申请的目的在于提供一种蒸发冷却微结构的制备方法，以实现高效、快速加工大面积的微结构，实现产业化生产。

为了达到上述目的，本申请提供如下技术方案。

一种蒸发冷却微结构的制备方法，包括以下步骤：

101、在基片上表面电沉积一层第一金属，形成沉积层；

102、将步骤101中沉积层的表面进行精密抛磨，同时，保证一定厚度的沉积层；

103、经抛磨后的沉积层表面涂覆一层光刻胶；

104、步骤103完成后，将基片放置在光刻机载物台上，用曝光掩膜板进行曝光；

105、将曝光处理后的基片放入显影液中进行显影，显影后进行清洗、干燥；

106、干燥后基片的沉积层的表面沉积一层第二金属；

107、步骤106完成后，用溶剂对多余的光刻胶进行溶解；

108、在光刻胶溶解的位置中加入刻蚀液，实现对第一金属的腐蚀溶解，待溶解至指定位置倒掉多余的刻蚀液，再经清洗、干燥，得到微结构。

优选地，所述步骤103中光刻胶的厚度为20～40μm。

优选地，所述步骤105中，采用去离子水进行清洗，去除残留的显影液。

优选地，所述步骤106还包括，沉积一层第二金属后，对结构表面进行精密抛磨，同时保证第二金属的厚度与光刻胶的厚度相同。

优选地，所述步骤106中第二金属的材质与基片的材质相同。

优选地，所述基片为铜基片，所述第二金属为铜。

优选地，所述步骤108中通过控制刻蚀液的温度和时间，实现对第一金属不同程度的溶解。

优选地，所述步骤108中刻蚀液为选择性刻蚀液，能够溶解第一金属，且不会腐蚀底部的基片。

优选地，所述第一金属为镍，所述第一金属的厚度为30～50μm。

优选地，所述步骤108中刻蚀液为镍刻蚀液，实现对第一金属镍的腐蚀。

本发明所获得的有益技术效果：

1)本发明利用电化学原理加工，设备相对简单、操作简便、低成本、高效率，实现蒸发冷却微结构的产业化生产；加工中无切削力和切削热的作用，不产生变形和残余应力、加工硬化、毛刺、飞边等，加工表面质量好，加工范围广不受材料本身强度、硬度和韧性的限制，可加工高强度、高硬度和高韧性等难切削的金属材料；

2)本发明采用电沉积方法，利用金属离子阴极电沉积原理，高精度地把掩模版上的图形复制到光刻胶上，同时，在平板上可采用干膜光刻胶，使用覆膜方式涂覆光刻胶，省去了旋涂、前烘等步骤，节省了加工时间；此外，由于光刻胶是非金属材料，可以用有机溶剂溶解，不会对其他金属材料产生影响；

3)本发明中电沉积层的厚度和光刻胶的厚度，两个尺寸可根据蒸发冷却微结构的尺寸变化而变化；此时，只需改变电沉积层的厚度和化学刻蚀的时间即可，简单快速；由于电沉积适用于各种金属以及各类合金的加工，所以基片和电沉积层可以根据实际要求而改变，该制备方法适应性强。

上述说明仅是本申请技术方案的概述，为了能够更清楚了解本申请的技术手段，从而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本申请的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下以本申请的较佳实施例并配合附图详细说明如后。

根据下文结合附图对本申请具体实施例的详细描述，本领域技术人员将会更加明了本申请的上述及其他目的、优点和特征。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。

图1是本公开一种实施例中蒸发冷却微结构制备方法的工艺流程图；

图2是本公开一种实施例中基片上电沉积第一金属的剖面图；

图3是本公开一种实施例中涂覆光刻胶的剖面图；

图4是本公开一种实施例中曝光的剖面图；

图5是本公开一种实施例中显影的剖面图；

图6是本公开一种实施例中沉积第二金属的剖面图；

图7是本公开一种实施例中去除多余光刻胶后的剖面图；

图8是本公开一种实施例中加入刻蚀液的剖面图；

图9是本公开一种实施例中蒸发冷却微结构的剖面图。

在以上附图中：1、基片；2、第一金属；3、光刻胶；4、曝光掩膜板；5、第二金属；6、刻蚀液；7、蒸发冷却微结构。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。在下面的描述中，提供诸如具体的配置和组件的特定细节仅仅是为了帮助全面理解本申请的实施例。因此，本领域技术人员应该清楚，可以对这里描述的实施例进行各种改变和修改而不脱离本申请的范围和精神。另外，为了清楚和简洁，实施例中省略了对已知功能和构造的描述。

应该理解，说明书通篇中提到的“一个实施例”或“本实施例”意味着与实施例有关的特定特征、结构或特性包括在本申请的至少一个实施例中。因此，在整个说明书各处出现的“一个实施例”或“本实施例”未必一定指相同的实施例。此外，这些特定的特征、结构或特性可以任意适合的方式结合在一个或多个实施例中。

此外，本申请可以在不同例子中重复参考数字和/或字母。这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身并不指示所讨论各种实施例和/或设置之间的关系。

本文中术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，a和/或b，可以表示：单独存在a，单独存在b，同时存在a和b三种情况，本文中术语“/和”是描述另一种关联对象关系，表示可以存在两种关系，例如，a/和b，可以表示：单独存在a，单独存在a和b两种情况，另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”关系。

本文中术语“至少一种”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，a和b的至少一种，可以表示：单独存在a，同时存在a和b，单独存在b这三种情况。

还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含。

实施例1

如附图1所示，一种蒸发冷却微结构的制备方法，包括以下步骤：

101、在基片1上表面电沉积一层第一金属2，形成沉积层，如附图2所示，其中，第一金属2的厚度为30～50μm。

102、将步骤101中沉积层的表面进行精密抛磨，同时，保证一定厚度的沉积层，即沉积层的厚度为30～50μm。

103、经抛磨后的沉积层表面涂覆一层光刻胶3，如附图3所示，其中，光刻胶3的厚度为20～40μm。

104、步骤103完成后，将基片1放置在光刻机载物台上，用曝光掩膜板4进行曝光，如附图4所示。

105、将曝光处理后的基片1放入显影液中进行显影，如附图5所示，显影后进行清洗、干燥；采用去离子水进行清洗，去除残留的显影液。

106、干燥后基片1的沉积层的表面沉积一层第二金属5，如附图6所示；沉积一层第二金属5后，对结构表面进行精密抛磨，同时保证第二金属5的厚度与光刻胶3的厚度相同。

在一个实施例中，所述第二金属5的材质与基片1的材质相同。

可替换的，步骤106中，干燥后基片1的沉积层的表面镀一层第二金属5；镀一层第二金属5后，对结构表面进行精密抛磨，同时保证第二金属5的厚度与光刻胶3的厚度相同。

107、步骤106完成后，用溶剂对多余的光刻胶3进行溶解，如附图7所示。

108、在光刻胶3溶解的位置中加入刻蚀液6，实现对第一金属2的腐蚀，待溶解至指定位置倒掉多余的刻蚀液6，如附图8所示，再经清洗、干燥，得到微结构，即蒸发冷却微结构7，如附图9所示；通过控制刻蚀液6的温度和时间，实现对第一金属2不同程度的溶解。

进一步的，所述刻蚀液6为选择性刻蚀液，能够溶解第一金属2，且不会腐蚀底部的基片1。

实施例2

基于上述实施例1，一种蒸发冷却微结构的制备方法，包括以下步骤：

101、在基片1上表面电沉积一层第一金属2，形成沉积层，如附图2所示，其中，第一金属2的厚度为30μm。

102、将步骤101中沉积层的表面进行精密抛磨，同时，保证一定厚度的沉积层。

103、经抛磨后的沉积层表面涂覆一层光刻胶3，如附图3所示，其中，光刻胶3的厚度为20μm。

104、步骤103完成后，将基片1放置在光刻机载物台上，用曝光掩膜板4进行曝光，如附图4所示。

105、将曝光处理后的基片1放入显影液中进行显影，如附图5所示，显影后进行清洗、干燥；采用去离子水进行清洗，去除残留的显影液。

106、干燥后基片1的沉积层的表面沉积一层第二金属5，如附图6所示；沉积一层第二金属5后，对结构表面进行精密抛磨，同时保证第二金属5的厚度与光刻胶3的厚度相同。

其中，所述第二金属5的材质与基片1的材质相同。

107、步骤106完成后，用溶剂对多余的光刻胶3进行溶解，如附图7所示，其中，溶剂为丙酮。

108、在光刻胶3溶解的位置中加入刻蚀液6，实现对第一金属2的腐蚀溶解，待溶解至指定位置倒掉多余的刻蚀液6，如附图8所示，再经清洗、干燥，得到微结构，即蒸发冷却微结构7，如附图9所示；通过控制刻蚀液6的温度和时间，实现对第一金属2不同程度的溶解。

进一步的，所述刻蚀液6为选择性刻蚀液，能够溶解第一金属2，且不会腐蚀底部的基片1。

实施例3

基于上述实施例1，一种蒸发冷却微结构的制备方法，包括以下步骤：

101、在基片1上表面电沉积一层第一金属2，形成沉积层，如附图2所示，其中，第一金属2的厚度为50μm。

102、将步骤101中沉积层的表面进行精密抛磨，同时，保证一定厚度的沉积层。

103、经抛磨后的沉积层表面涂覆一层光刻胶3，如附图3所示，其中，光刻胶3的厚度为40μm。

104、步骤103完成后，将基片1放置在光刻机载物台上，用曝光掩膜板4进行曝光，如附图4所示。

105、将曝光处理后的基片1放入显影液中进行显影，如附图5所示，显影后进行清洗、干燥；采用去离子水进行清洗，去除残留的显影液。

106、干燥后基片1的沉积层的表面沉积一层第二金属5，如附图6所示；沉积一层第二金属5后，对结构表面进行精密抛磨，同时保证第二金属5的厚度与光刻胶3的厚度相同。

其中，所述第二金属5的材质与基片1的材质相同。

107、步骤106完成后，用溶剂对多余的光刻胶3进行溶解，如附图7所示，其中，溶剂为丙酮。

108、在光刻胶3溶解的位置中加入刻蚀液6，实现对第一金属2的腐蚀溶解，待溶解至指定位置倒掉多余的刻蚀液6，如附图8所示，再经清洗、干燥，得到微结构，即蒸发冷却微结构7，如附图9所示；通过控制刻蚀液6的温度和时间，实现对第一金属2不同程度的溶解。

进一步的，所述刻蚀液6为选择性刻蚀液，能够溶解第一金属2，且不会腐蚀底部的基片1。

实施例4

如附图1所示，一种蒸发冷却微结构的制备方法，包括以下步骤：

101、在铜基片上表面电沉积一层镍，形成沉积层，其中，镍的厚度为30～50μm。

102、将步骤101中沉积层的表面进行精密抛磨，同时，保证一定厚度的沉积层。

103、经抛磨后的沉积层表面涂覆一层光刻胶，其中，光刻胶的厚度为20～40μm。

104、步骤103完成后，将铜基片放置在光刻机载物台上，用曝光掩膜板进行曝光。

105、将曝光处理后的基片放入显影液中进行显影，显影后进行清洗、干燥；采用去离子水进行清洗，去除残留的显影液。

106、干燥后基片的沉积层的表面沉积一层铜；沉积一层铜后，对结构表面进行精密抛磨，同时保证铜的厚度与光刻胶的厚度相同。

107、步骤106完成后，用溶剂对多余的光刻胶进行溶解，其中，溶剂为丙酮。

108、在光刻胶溶解的位置中加入镍刻蚀液，实现对第一金属镍的腐蚀，待溶解至指定位置倒掉多余的镍刻蚀液，再经清洗、干燥，得到微结构，即蒸发冷却微结构；通过控制镍刻蚀液的温度和时间，实现对镍沉积层不同程度的溶解。

基于上述实施例1-4制备方法加工得到的蒸发冷却微结构，具有超疏水超疏油的表面结构，具有自清洁、防污染等一系列优异性能；上述制备方法能够实现在同一个基片上同时加工出多个微结构。

上述蒸发冷却微结构的制备方法利用电化学原理加工，设备相对简单、操作简便、低成本、高效率，实现蒸发冷却微结构的产业化生产；采用电沉积方法，利用金属离子阴极电沉积原理，高精度地把掩模版上的图形复制到光刻胶上，同时，在平板上可采用干膜光刻胶，使用覆膜方式涂覆光刻胶，省去了旋涂、前烘等步骤，节省了加工时间；此外，由于光刻胶是非金属材料，可以用有机溶剂溶解，不会对其他金属材料产生影响；电沉积层的厚度和光刻胶的厚度，两个尺寸可根据蒸发冷却微结构的尺寸变化而变化；此时，只需改变电沉积层的厚度和化学刻蚀的时间即可，简单快速；由于电沉积适用于各种金属以及各类合金的加工，所以基片和电沉积层可以根据实际要求而改变，该制备方法适应性强。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，其并非因此限制本发明的保护范围，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，通过常规的替代或者能够实现相同的功能在不脱离本发明的原理和精神的情况下对这些实施例进行变化、修改、替换、整合和参数变更均落入本发明的保护范围内。