电极工具及其制造方法
阅读：298发布：2020-05-11
专利汇可以提供电极工具及其制造方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 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。，下面是电极工具及其制造方法专利的具体信息内容。
1. 制造电极工具的方法，包括：
提供由导电材料形成的电极坯；
通过气相沉积或气相沉积聚合之一对电极坯的加工表面施用薄膜绝缘树脂涂层；和从电极坯的部分加工表面上去除薄膜绝缘涂层，以形成导电图案。
2. 权利要求1的方法，其中所述从电极坯的部分加工表面上去除薄膜绝缘涂层以形成导电图案包括从电极坯的部分加工表面上去除薄膜绝缘涂层，以形成用于加工流体动压轴承中流体动压槽图案的导电图案。
3. 权利要求1的方法，进一步包括在从电极坯的部分加工表面上去除薄膜绝缘树脂涂层后，在导电图案上施用金属表面涂层。
4. 权利要求3的方法，其中所述在导电图案上施用金属表面涂层包括在导电图案上施用包括至少一种选自由铂、金、银、铑、钯、钌、铬和镍组成的组的金属的金属涂层。
5. 权利要求3的方法，进一步包括在导电图案上施用金属表面涂层之前在导电图案上施用至少一层另外的不同金属涂层。
6. 权利要求5的方法，其中所述在导电图案上施用至少一种另外的不同金属涂层包括在导电图案上施用金和银之一。
7. 权利要求1的方法，其中所述对电极坯的加工表面施用薄膜绝缘树脂涂层包括施用薄膜聚酰亚胺基涂层、四氟乙烯-六氟丙烯共聚物(FEP)基涂层、和全氟烷氧基-四氟乙烯共聚物(PFA)基涂层之一。
8. 权利要求1的方法，其中所述提供由导电材料形成的电极坯包括提供由选自由铜、钨、磷、青铜、黄铜、不锈钢、铁铜合金、钛合金、铜钨合金和钴合金组成的组的导电材料形成的电极坯。
9. 权利要求1的方法，其中所述从电极坯的部分加工表面上去除薄膜绝缘树脂涂层以形成导电图案包括通过精细蚀刻、激光、精密喷砂和研磨之一去除薄膜绝缘涂层。
10. 权利要求1的方法，其中所述对电极坯的加工表面施用薄膜绝缘树脂涂层包括对电极坯的加工表面施用厚度为大约5微米至50微米的薄膜绝缘树脂涂层。
11. 权利要求3的方法，其中所述在导电图案上施用金属表面涂层包括对导电图案施用厚度小于或等于薄膜绝缘涂层厚度的金属涂层。
12. 权利要求5的方法，其中所述在导电图案上施用至少一层另外的不同金属涂层包括对导电图案施用多个金属涂层，使得包括所述表面涂层在内的所有金属涂层的总厚度小于或等于薄膜绝缘涂层的厚度。
13. 权利要求3的方法，其中所述在导电图案上施用金属表面涂层包括对厚度大致等于薄膜绝缘涂层厚度的导电图案施用金属涂层。
14. 形成用于电化学加工的电极工具的方法，该方法包括：
提供由导电材料形成的电极坯；
通过气相沉积或气相沉积聚合之一对电极坯的加工表面施用薄膜绝缘树脂涂层；和从电极坯的部分加工表面上去除薄膜绝缘涂层，以形成用于加工流体动压轴承动压槽图案的导电图案；和
在导电图案上施用金属表面涂层。
15. 权利要求14的方法，进一步包括在导电图案上施用金属表面涂层之前在导电图案上施用至少一层另外的不同金属涂层。
16. 电极工具，包括：
由导电材料形成并包括加工表面的电极坯；和
用于覆盖加工表面的气相沉积或气相沉积聚合薄膜绝缘树脂涂层，不包括其被去除的以限定导电图案的方式暴露出加工表面的部分。
17. 权利要求16的电极工具，其中所述导电图案相对于薄膜绝缘涂层是凹进的。
18. 权利要求16的电极工具，进一步包括覆盖所述导电图案的金属表面涂层。
19. 权利要求18的电极工具，进一步包括位于导电图案和金属表面涂层之间的至少一层另外的不同金属涂层。
20. 权利要求19的电极工具，其中金属表面涂层和所述至少一层另外的不同金属涂层的总厚度大致等于薄膜绝缘树脂涂层的厚度。
电极工具及其制造方法
技术背景
[0002] 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。
[0003] 参看图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1a、1b。 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3一起上升和下降。
[0004] 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1a。 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1b。
[0005] 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。
[0006] 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1a和止推动压槽1b。 通常，动压槽的最小宽度为40微米至
50微米。
50微米。
[0007] 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10a的ECM形成。 将包括工具导电图案11a的电极工具11与止推板10轴向配合，以使工具导电图案11a对应于止推板10上要形成止推动压槽10a的位置。
[0008] 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脂。 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。
[0009] 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。
[0010] 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。
[0011] 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。发明概要
[0012] 为了克服上述限制，本发明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。
[0013] 更具体地，根据本发明的电极工具制造法，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。
[0014] 根据本发明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。
[0015] 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。
[0016] 根据本发明的另一方面，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。
[0019] 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；
[0020] 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；
[0021] 图3A-3D是显示根据本发明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；
[0022] 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；
[0023] 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；
[0024] 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；
[0025] 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；
[0026] 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；
[0027] 图8是显示对于由根据本发明第一优选实施方案的方法制成的电极工具和由根据本发明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；
[0028] 图9是显示对于由根据本发明第一优选实施方案的方法制成的电极工具和由根据本发明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；
[0029] 图10A-10E是显示根据本发明第三优选实施方案的制造电极工具的方法的依序截面图；
[0030] 图11是施用到由本发明方法制成的电极工具上的聚酰亚胺涂层的化学结构图；
[0032] 图13是施用到由本发明方法制成的电极工具上的FEP(四氟乙烯-六氟丙烯共聚物)涂层的化学结构图；
[0034] 图15A-15C是在由本发明方法制成的电极工具上制造聚酰亚胺绝缘层所用的气相沉积聚合法中可用的二胺单体的例子的表。
[0035] 优选实施方案详述
[0036] 现在根据附图详细描述本发明。 省略了一些内容的解释和描述，在此加入这些解释和描述对于本领域技术人员理解本发明不是必需的。 此外，在所有附图中，类似参考号是指类似的部件。
[0037] 图3A-3D显示了在电化学加工(ECM)法中使用的电极工具的制造方法，其中根据本发明的第一优选实施方案在电极坯上形成导电图案。 可以使用具有这种导电图案的电极工具，例如在用于硬盘存储器中的流体动压轴承上加工动压槽图案。 该方法中的各个工艺在图3A-3D中分别标识为参考号20、22、24和26。 在20中提供电极坯28。 电极坯28包括顶部加工表面(或更笼统称为加工表面)30，可以是具有良好电导率特性的基底材料。 可用作电极坯的示例性基底材料包括铜、钨、磷、青铜、黄铜、不锈钢、钛合金、铜钨合金和钴合金。
[0038] 在22中，对电极坯28的加工表面30施用由绝缘树脂形成的薄膜绝缘涂层32。薄膜绝缘涂层32优选为通过公知的物理气相沉积(PVD)法沉积在加工表面30上的聚酰亚胺基涂层、四氟乙烯-六氟丙烯共聚物(FEP)基涂层、或全氟烷氧基-四氟乙烯共聚物(PFA)基涂层。
[0039] 此外，聚酰亚胺、FEP和PFA基涂层的结构分别显示在图11、12和13中。 图11中的符号R和R’代表烷基。 类似地，图12中的符号Rf代表氟烷基。
[0040] 图14中的表中所示的羧酸单体是本发明中形成聚酰亚胺树脂用的气相沉积聚合法中可用单体的例子。图14中所示的材料包括脱水四羧酸、多异氰酸酯化合物和卤代羧酸。 特别地，可以合适地使用脱水四羧酸。
[0041] 图15A-15C的表中所示的二胺单体是本发明中形成聚酰亚胺树脂用的气相沉积聚合法中可用单体的其它例子。
[0042] 当使用聚酰亚胺基涂层作为薄膜绝缘涂层32时，使用气相沉积聚合和后续脱水工艺在加工表面30上沉积涂层。更具体地，将两种单体脱水羧酸单体和二胺单体蒸发，并在大约200℃引入真空室中。然后发生聚合，从而在电极坯表面上沉积聚酰胺酸薄膜。然后在大约300℃将聚酰胺酸薄膜脱水并转化成聚酰胺。
[0043] 当使用FEP基涂层或PFA基涂层作为薄膜绝缘涂层32时，使用气相沉积法在加工表面30上沉积涂层，其中，例如，将丙烯酸酯单体蒸发，并用电子束、等离子束、紫外线等照射其蒸气相，以促进加工表面30上的聚合。
[0044] 在电极坯加工表面上形成薄膜绝缘涂层的传统方法是公知的，包括，例如，电沉积、用树脂溶液涂布电极坯然后干燥、或形成抗蚀膜。 但是，如上所述通过气相沉积或气相沉积聚合在电极坯28的加工表面30上形成薄膜绝缘涂层32是更有利的，因为其提供了更好的膜厚度控制，更均匀的膜厚度，和薄膜与加工表面30之间更强的粘着性，由此产生了更长的工具寿命。
[0045] 薄膜绝缘涂层32当沉积在加工表面30上时，优选具有大约5微米至50微米的相12
关厚度，并可以承受大约200℃的连续负荷温度。其电绝缘能力相当于在25℃至少10 Ω的体积电阻。上述薄膜绝缘涂层材料的示例性性能值概括在图4所示的表中。 薄膜绝缘涂层32应该具有大约5微米的最小厚度，以确保高质量的ECM加工。 薄膜绝缘涂层32不需要超过50微米，因为形成大于50微米的薄膜困难且耗时。
关厚度，并可以承受大约200℃的连续负荷温度。其电绝缘能力相当于在25℃至少10 Ω的体积电阻。上述薄膜绝缘涂层材料的示例性性能值概括在图4所示的表中。 薄膜绝缘涂层32应该具有大约5微米的最小厚度，以确保高质量的ECM加工。 薄膜绝缘涂层32不需要超过50微米，因为形成大于50微米的薄膜困难且耗时。
[0046] 由于以这种方式沉积薄膜绝缘涂层32，制造电极工具所需的工艺数减少，因为不需要用于绝缘树脂填充用途的可处置夹具，因此不需要后续的过量树脂去除。 此外，消除了现有技术制造方法中与绝缘树脂的热固化过程中的气泡和小孔形成有关的问题，因为热固化不再是必要工艺。
[0047] 现在参看图3C，在24中，仅在与如图3C中所示包括示例性导电部分36a-36d的所需导电图案34对应的部分，从加工表面30上去除薄膜绝缘涂层32。 换言之，电极坯28的加工表面30以限定导电图案34的方式透过薄膜绝缘涂层32暴露出来。 可以通过许多方法之一，包括例如精细蚀刻、激光加工、精密喷砂或甚至使用小直径立铣刀研磨，去除薄膜绝缘涂层32。 加工表面30的所得暴露部分因此限定了所需导电图案34，其为低于薄膜绝缘涂层32剩余部分的凹陷图案。
[0048] 图5是通过上文联系图3C描述的工艺24形成的在37的示例性导电图案的照片。更具体地，该高分辨率照片显示了具有大约100至250微米宽度和大约15微米深度的沟槽，其具有通过在如上联系图3C所述的电极坯的加工表面上蚀刻薄膜绝缘聚酰亚胺基涂层而形成的工具导电图案。 照片显示，本发明的方法能够形成高精度和最小起毛的导电图案。
[0049] 现在参看图3D，在26中，通过例如电镀、无电镀敷或气相沉积在电极坯28的导电图案34上施用例如铂、金、银、铑、钯、钌、铬或镍的金属表面涂层(金属涂层)38。 结果，导电表面，例如图3D中所示的示例性导电表面36a，不如没有施用金属涂层38时凹陷。例如，如果使用SUS304不锈钢形成电极坯28，且通过气相沉积聚合法由厚度大约15微米的聚酰亚胺薄膜形成薄膜绝缘涂层32，则可以在电极坯28上通过电镀法由厚度例如大约10微米的铂镀层形成金属涂层38。
[0050] 更具体地，当将电极和薄膜绝缘涂层的组合体浸在含有适当量的六羟铂酸的高2
碱性镀铂溶液中时，可以形成上述金属涂层38，并由此在80℃的浴温度和1.5A/dm 的电流密度的加工条件下在电极坯28的暴露加工表面30上形成厚10微米的铂涂层。 如果需要使镀敷后的表面与薄膜绝缘涂层32的表面的高度差更大，可以通过无电镀敷法在加工表面30上涂布厚度仅大约1微米的铂涂层。
碱性镀铂溶液中时，可以形成上述金属涂层38，并由此在80℃的浴温度和1.5A/dm 的电流密度的加工条件下在电极坯28的暴露加工表面30上形成厚10微米的铂涂层。 如果需要使镀敷后的表面与薄膜绝缘涂层32的表面的高度差更大，可以通过无电镀敷法在加工表面30上涂布厚度仅大约1微米的铂涂层。
[0051] 此外，当使用钛合金代替不锈钢作为电极坯28的材料并使用铂形成金属涂层38时，所得电极工具具有优异的耐蚀性，并且无论电解质是的碱性或酸性如何，都可以与多种电解质结合用于ECM法中。
[0052] 或者，可以使用其中混有多种金属的单层合金构成的金属代替上述金属形成金属涂层38。 例如，对于镀金，可以根据所需物理性质，例如镀层的硬度和耐磨性，使用含有大约0.1至0.5％的银、铜、镍、钴或铱的金合金。 这种硬合金镀金与纯金镀敷相比，将硬度提高为两倍，耐磨生提高为三倍。此外，这种镀敷的成本低于镀铂。也可以根据用途使用其它金属。例如，可以在导电图案34上进行镀铬或镀镍以改进硬度和对由电解质接触引起的腐蚀的耐受性，而镀铑表现出大约Hv800至1000的硬度，这是与镀铬相当的硬度，此外还表现出与铂类似的良好电和化学性质。
[0053] 在此指出，在如上所述的电极坯的暴露加工表面上的凹陷导电图案上施用金属表面涂层非常容易实施，因为被选择的用于金属涂层的金属与用于形成电极坯的金属相比，表现出良好的机械、电和/或化学特性，例如良好的电导率、良好的标准电势、对电解质接触引起的腐蚀的良好耐受性、和改进的硬度和耐磨性。 根据其所需厚度，金属涂层有效地使因去除薄膜绝缘涂层引起的表面凹度最小化或完全消除，因此由于改进的化学特性和适当凹陷深度的结合作用，碎片和以其它方式降低转移的沟槽图案的精确度的其它材料不会粘附到导电图案表面上。 此外，由于铂之类的金属具有相关的高标准电极电势，金属涂层有利于改进沟槽图案转移精度，其又在电极工具的导电图案宽度方面提高了加工宽度的转移精度。
[0054] 可以由上述制造方法制成的示例性电极工具显示在图6和7中。更具体地，图6中所示的示例性套筒电极40包括薄膜绝缘涂层32和导电图案34a、34b，导电图案34a、34b包括金属涂层38，分别用于在工件(未显示)上形成径向动压槽图案和止推动压槽图案。图7A和7B中所示的示例性止推板电极42也包括薄膜绝缘涂层32和导电图案34c，导电图案34c包括金属涂层38，用于在工件(未显示)上形成止推动压槽。 本领域技术人员会认识到，上述方法可用于制造任何构造类型的电极，从而与传统的ECM电极工具制造法相比，将所需工艺数减少为多达2/3。
[0055] 再参看图3A-3C，现在描述根据本发明的第二优选实施方案制造ECM电极工具的方法。具体而言，在根据第二实施方案的方法中，通过仅实施工艺20、22和24，制造电极工具。 消除了如图3D中的26所示的添加金属涂层38的工艺。 所得电极工具尽管不包括金属涂层38，并因此在精度上不如根据第一优选实施方案制成的电极工具，但对于需要使制造成本最小化时的某些制造法，仍是可接受的。 现在讨论根据上述本发明的第一和第二实施方案制成的所得电极工具的差异。
[0056] 图8和9分别是显示对于由根据本发明第一优选实施方案的方法制成的电极工具和由根据本发明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的变化和动压槽深度加工速度随时间的变化的图。 在图8和9中，三个电极具有如图5中所示相同的导电图案和通过真空沉积聚合施用的厚15微米的相同聚酰亚胺绝缘涂层。数据曲线48和52对应于根据第二实施方案的方法制成的、不包括金属涂层的SUS304电极工具(电极工具A)。 数据曲线44和50对应于根据第二实施方案的方法制成的、不包括金属涂层的黄铜电极工具(电极工具B)。 数据曲线46和54对应于根据第一实施方案的方法制成的、并带有厚度大约10微米的铂镀层的SUS304电极工具(电极工具C)。
[0057] 用含有15重量％NaNO3的电解质、以8至12米/秒的电解质流速和电极表面与磷青铜工件之间0.05毫米的加工间隙，进行使用各电极工具A、B和C的ECM试验。对于各电极工具，连续加工20个工件并形成动压槽。由于导电图案的宽度不恒定，在相应导电图案宽度为200微米的位置测量在各加工工件上加工成的动压槽的宽度和深度。
选择该位置是因为测量简易性直接与加工成的动压槽的宽度相对应。
选择该位置是因为测量简易性直接与加工成的动压槽的宽度相对应。
[0058] 参看图8，通过操作三个电极工具A、B和C在磷青铜工件材料上形成沟槽图案而收集图解数据。用作工件材料的磷青铜材料往往表现出高垂度，由此提高了正常ECM加工过程中的制造宽度。
[0059] 如图8中44和48处所示，由通过上述第二优选实施方案的方法制成的并分别包括黄铜电极坯和SUS304不锈钢电极坯的电极工具制成的工件沟槽图案，在20个样品之间表现出加工宽度的极小变化。
[0060] 如46处所示，与根据第二优选实施方案的方法制成的任一电极工具相比，由通过上述第一优选实施方案的方法制成的、并包括SUS304不锈钢电极坯以及施用到导电图案上的铂金属涂层的电极工具制成的工件沟槽图案在20个样品之间表现出更小的加工宽度变化。 如图所示，尽管44-48中样品上加工宽度的增大都极小，但通过第一优选实施方案的方法制成的电极工具实现的加工宽度为通过第二优选实施方案的方法制成的电极工具的大约一半。
[0061] 具体而言，电极工具C的平均加工宽度为大约440微米，而电极工具A和B为大约840微米。 这意味着电极工具C加工宽度的增大为电极工具A和B的大约一半。 因此，电极工具C在导电图案转移方面表现出更高的精度。 这种高精度在制造极精细动压槽(例如最小宽度为20微米或更小的动压槽时)非常重要。 例如，为了形成20微米宽的沟槽，电极工具C之类的电极工具必须具有宽10微米的导电图案，而电极工具A和B之类的电极工具需要宽5微米的导电图案，这难制造得多。
[0062] 通过实施第一和第二优选实施方案的制造方法，可以很大程度地以成本有效的方式使所得电极工具加工宽度的扩大最小化。 加工宽度的最小化在精细动压槽的形成中和在改进沟槽图案转移精确度中是重要的。
[0063] 参看图9，测量与每单位时间在磷青铜工件上的加工深度有关的实验数据，其相当于电极深度加工速度。50和52处所示的数据是根据本发明第二优选实施方案的方法制成的上述电极工具A和B的数据，54处所示的数据是根据本发明的第一优选实施方案的方法制成的上述电极工具C的数据。 如50和52处所示，由电极工具A和B(分别包括由SUS304不锈钢和由黄铜电极坯形成的电极坯)制成的工件沟槽图案在20个样品之间表现出加工深度的极小变化。 因此，由第二优选实施方案的方法制成的电极工具与传统制成的电极工具相比，是在加工深度方面实现一致性结果的更为成本有效的方式。
[0064] 20个样品中电极工具C的平均深度加工速度为大约50微米，电极A和B的为大约25微米。电极工具C还表现出更高的加工生产率，因为深度加工速度为电极工具A和B的两倍。 因此，通过使用由第一优选实施方案的方法制成的电极工具A，可以由于沟槽深度加工速度的提高而改进ECM生产率。
[0065] 参看图10A-10E，现在描述根据本发明第三优选实施方案的制造在工件上形成特定沟槽图案的ECM法中所用的电极工具的方法。具体而言，在根据第三实施方案的方法中，不仅实施联系附图3A-3C所示和所述的工艺20、22和24，还通过56和57处所示的附加工艺——其中在施用(第一)金属涂层38之前对工具导电图案34施用另外的或第二金属涂层58，由此制造电极工具。
[0066] 可以施用第二金属涂层58，使得施用时的第一金属涂层38与剩余薄膜绝缘涂层32的表面齐平或几乎齐平。根据该方法，第二金属涂层58可以是例如金层，其不如铂那样硬，并具有较低的相关电导率和成本。 在沉积第一金属涂层38之前，如56处所示沉积第二金属涂层58。由于金比铂便宜，实施图10A-10E中所示的方法降低了总的制造成本，同时仍然保持与根据上文联系图3A-3D所述的第二优选实施方案的方法制成的电极工具相关的总体改进的操作参数。
[0067] 或者，应该指出，可以使用银作为第二金属涂层58，且可以施用大约1微米或更小厚度的铑层作为第一金属涂层38，以防止可能造成电导率降低的银变色(变黑)。此外，不同金属涂层的数量不限于两层。 可以在导电图案上施用多层由单种金属或合金构成的不同金属涂层。
[0068] 参看上文，本领域技术人员会认识到，本发明的方法由于仅要求去除覆盖电极坯的部分薄膜绝缘材料以限定导电图案表面部分，不再需要用于凸起电极的图案雕刻的小直径立铣刀。 由于不需要小直径立铣刀，同样消除了由磨具破碎和研磨过的凸起电极的倾倒引起的提高的成本。 由于可以通过蚀刻之类的方法形成图形，现在可以制造使用传统的小直径立铣刀不能制成的更精细和更小型化的图形。
[0069] 此外，本发明的制造方法去除了传统电极工具制造法所需的图案雕刻、绝缘树脂填充和过量绝缘树脂粗略去除之类的工艺，因此成本降低且工具交货时间改进。 由于本发明方法的图案形成工艺是最终工艺，仅仅通过改变该最终工艺就可以迅速实现图案变更，而不需要改变任何在先工艺，因此能够即时执行设计变更。 顺着这条线索，因此无论图案设计如何，在施用薄膜绝缘材料之前可以相同地加工电极坯，由此提高ECM电极工具的制造生产率和灵活性。
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