Гальванопластический способ изготовления многослойных матриц для прецизионных сит

 

Сущность изобретения: на пластину из нержавеющей стали последовательно осаждают слои никеля, меди и никеля и дополнительно наносят слой хрома и никеля, равный толщине сита с последующим травлением через фотолитографическую маску до первого слоя никеля. После чего пблученные лунки заполняют диэлектриком, а дополнительный слой никеля удаляют до слоя хрома. 1 ил.. -

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИ АЛ ИСТИЧ F. СКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 С 25 D 1/08

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

K АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4837186/26 (22) 08.06.90 (46) 15,01.93. Бюл, N 2 (71) Тульский политехнический институт (72) В. К. Сундуков, А. Ю. Чечеткин и А. Н.

Жуков (56) Вансовская К, М.,Волянюк Г.А. Промышленная гальванопластика, Под ред. П.М.Вячеславова, Машиностроение, 1986, с. 71.

Изобретение относится к машиностроению B частности к способам гальванического осаждения металла, В машиностроении используют следующий способ изготовления сеток, заключающийся в электроосаждении металла (материала сетки) на гравированную и металлизированную матрицу-катод. Для этого матрицу иэ органического или другого специального стекла гравируют в двух взаимно перпендикулярных направлениях с помощью специального устройства. После гравировки матрицу металлизируют.

Для получения никелевых сеток, размером 135 мм и шагом гравировки 50, 80 и 130 мкм с толщиной около 10 мкм используют сульфатный электролит (NiSOp — 330 г/л, %С1г — 45 г/л, НзВОз — 38 г/л) с добавками (0,5 — 1,0 г/л) сахарина, 1,4 — бутиндиола, паротолуолсульфамида, снижающими внутренние напряжения. При катодной плотности тока 0,8 А/дм иэ электролита с указанными добавками получают высокопрочные сетки, которые после отжига в водороде при температуре 480 С в течение 20,, ЯХ„, 1788095 А1 (54) ГАЛЬВАНОПЛАСТИЧЕСКИЙ СПОСОБ

ИЗГОТОВЛЕНИЯ МНОГОСЛОЙНЫХ МАТРИЦДЛЯ ПРЕЦИЗИОННЫХ СИТ (57) Сущность изобретения на пластину из нержавеющей стали последовательно осаждают слои никеля, меди и никеля и дополнительно наносят слой хрома и никеля, равный толщине сита с последующим травлением через фотолитографическую маску до первого слоя никеля, После чего полученные лунки заполняют диэлектриком, а дополнительный слой никеля удаляют до слоя хрома.

1 ил. мин имеют предел прочности на разрыв

0,73-0,78 ГПа. Абсолютное.значение оптической прозрачности" йзготааливаемых сеток составляет 50 — 53ь.

Однако данный способ имеет ряд недостатков, Матрицу-катод изготавливают из оргстекла, которое как правило, после длйтельного использования Деформируется, а, следовательно, теряет свои геометрические размеры, что приводит к искажению формы и размеров отверстий сеток.

Необходимость использования специального оборудования для гравировки.

Использование спецйальных органических добавок и невысоких плбтностей тока, Наиболее близким техническим решением является способ изготовления сетокножей для бритв. В качестве матриц при изготовлении сеток-ножей используются листы коррозионно-стойкой холоднокатанной полированной стали марки 10Х(АГ. На рабочую поверхность пластины наносят последовательно первый слой Ni толщиной 1 мкм, слой меди толщиной 250 мкм, второй

1788095

10 На пластину иэ нержавеющей стали толщиной 2-4 мм наносят слой никеля толщи15

35 мощью ламинатора накатывают слой фоторезиста марки СПФ вЂ” ВЩI или др, и

40 экспонируют рисунок с помощью установки

50 спой Nl толщинои 25 мкм. Первый слой Nl, осаждаемый йа поверхность матрицы выполняет роль подслоя, обеспечивающего хорошую адгезию последующего слоя меди.

Медный и второй слой Ni обеспечивают получение четкого контура отверстий при последующих операциях. На матрицу наносят. фоторезист и экспонируют рисунок..Затем ее погружают в травильный раствор (хлорное железо) на две минуты, Полученные лунки глубиной 0,08 — 0,10 мм заполняют диэлектриком. После шлифовки поверхности матрицы и обезжиривания производят осаждение на перемычки слоя меди толщиной 5 мкм, никеля -4,5 мкм и хрома 0 5 мкм, .

Суммарная толщина этого покрытия составляет 10 мкм и обеспечивает образование режущих кромок сеток. Готовые сетки отделяют от матрицы, Матрицы используются многократно, дпя получения с каждой до

80-100 съемов.

Однако известный способ имеет следующие недостатки, Невозможность получения заданной формы отверстий при толщине >100 мкм.

Отсутствует контроль за процессом формирования отверстий сита, Целью предложенного способа является повышение точности формы и размеров отверстий и рецизио н н ых сит.

Поставленная цель достигается тем, что в качестве матриц при изготовлении прецизионных сит используется нержавеющая сталь, на рабочую поверхность которой найосят слой никеля толщиной 1...1,5 мкм, слой меди 250 мкм второй слой никеля толщиной 10 мкм, а на него слой хрома толщиной 0,5 мкм и после этого на всю эту матрицу наносят слой никеля, равный толщине сита. Далее на матрицу наносят слой фоторезиста и получают рисунок, Затем ее погружают в травильной раствор (РеС!з) для стравливания через фотолитографическую маску слоев Nl, Gr, Nl и Си до первогО слоя

Nl. Полученные лунки заполняют жидким диэлектриком, который впоследствии отверждают, Полученную матрицу шлифуют, а затем стравливают дополнительный слой никеля, равный толщине сита до слОя хрома, Известны техническйе решения, в которых верхний слой никеля не стравливают, т.о. полученные сита имеют острые кромки, а также повышенную конусность ячеек, что в свою очередь не позволяет получить требуемые точность размеров и формы ячеек си- 5 та, которые достигаются в заявляемом решении.

На 1ерте.к, "г1, в@ставлена заготовка матрицы дпя прои .1водства прецизионного сита и порядс1к формирования диэпектрических столбиков, состоящая из: 1 — нержавеющая сталь, 2 — слой никеля, 3 — слой меди толщиной 250 мкм, 4 — слой никеля толщиной 10 мкм, 5 — слой хрома, б — дополнительныйый слой никеля, равный толщине сита, 7— слой фоторезиста, 8 — диэлектрик, Предлагаемый способ изготовления многослойных матриц для прецизионных сит реализованы следующим образом ной 1-1,5 мкм, выполняющий роль подслоя, обеспечивающего хорошую адгезию последующего слоя меди, нанесенную на слой никеля, затем на слой меди толщиной до 250 мкм, гальваническим осаждением наносят слой никеля, толщиной 1 — 1,5 мкм, в стационарной ванне при плотности тока 10-50 мА/см . После этого наносят слой хрома 0.5 мкм для защиты 0Т последующего растравливания слоя никеля, который осаждают также в стационарной ванне из стандартного электролита (N i SÎä — 320 г/и, Ю С!2-45 г/л, НзВОз — 38 г/и) при плотности тока, равной

10 — 50 мА/см . Толщина слоя хрома выбрана

0,5 мкм, так как при толщине 0,3 мкм происходит частичный llpoTpBB слоя никеля, а при

0,7 мкм увеличивается время осаждения хрома, что приводит к снижению производительности.

Слой никеля осаждают до тех пор пока он не будет равен толщине будущего сита (в рассматриваемом случае толщина сита составляет 100 мкм, диаметр отверстий 0;525>

0,025 мм, расстояние между центрами отверстий 0,8 мм).

Далее на сформированные слои с подля экспонирования. Затем матрицу погружают в травильный раствор (например, 10%

МаОН). Вынимают, тщательно промываю1 проточной, а затем дистиллированной водой. Далее просушивают теплым воздухом

Полученные лунки заполняют жидким диэлектриком "эпоксидный компаунд" (вакуумная пропитка). После этого диэлектрик отверждают и полученные столбики подшлифовуют. Затем химически стравливают слой никеля (например, раствором следующего состава l=eCIa — 150 г/п) на толщину, равную толщине сита, до слоя хрома, Матрицы используются многократно, Использование предлагаемого гапьванопластического способа изготовления многослойных матриц дпя прецизионных сит за счет образования данных стопбикон повышает точносгь формы и размерог, пт1788095 а/ галъвачическое оса де.-ие слоев под заготовку::.атриды б/ 4ормироваиие Фотолитогрз1ической маски в/ хим 1ческое травлеиие через joToëèòorðà ë÷eñêóþ ьвску

r/ вакуум1ое заполптеиие полостей; .иди;и дгзлектриком

= fl CuTQ, д/ хи..ягчес .ое траплеиие слоя пикеля иа толлину <,"орл:руемого сита

Со тавитель В.Сундуков

Редактор С.Козлова Т ехред M.MopreHTan Корректор Н,Милюкова

Заказ 53 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035. Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издяте1ьский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101 верстий прецизионных сит на 75-85%, по сравнению с известными способами.

Формула изобретения

Гальванопластический способ изготовления многослойных матриц для прецизионных сит включающий злектроосаждение на пластину из нержавеющей стали последовательно слоев никеля. меди и никеля с последующим травлением через фотолитог\ рафическую маску, отличающийся тем, что, с целью повышения точности формы и размеров отверстий прецизионных сит, дополнительно наносят слой хрома и слой ни5 келя, равный толщине сита, а травление через фотолитографическую маску ведут до первого слоя никеля, полученные лунки заполняют диэлектриком, после чего дополнительный слой никеля удаляют до слоя хрома. б