СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ МЕРЫ ТОЛЩИНЫ ПОКРЫТИЯ Российский патент 1994 года по МПК G01B7/06 

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к средствам настройки и поверки толщиномеров покрытий. Оно может найти применение в метрологии для создания образцовых средств измерений, в других областях техники для изготовления калиброванных деталей трубчатой формы.

Известен способ изготовления меры толщины покрытий, заключающийся в том, что изготавливают подложку (основание) меры, осуществляют доводку базовой поверхности, на всю эту поверхность наносят покрытие, после этого рабочую поверхность меры доводят плоскопараллельной противолежащей поверхности подложки меры [1] . После этих операций мера готова к применению, так как одновременно с доводкой она также аттестуется по толщине путем измерения геометрических размеров и расчетом толщины по формуле.

Этот способ можно применять для изготовления плоских мер с наружным покрытием. Для трубчатых мер с внутренним покрытием применение этого способа не предусмотрено. Однако при этом возникают трудности с обработкой внутренней поверхности, нанесением покрытия и измерениями, что в результате не обеспечит требуемую погрешность.

Известна мера, которая содержит основание и выполненный в нем полуцилиндрический паз с нанесенным покрытием [2]. Однако покрытие нанесено не на всю поверхность отверстия, а лишь на его часть, чем нарушается принцип идентичности меры и контролируемого изделия, а следовательно снижается точность измерений. Толщина покрытия определяется косвенным методом путем измерения глубины заполняемого покрытием паза и допущением равенства толщины покрытия глубине паза, поэтому точность будет ниже, чем при прямых измерениях.

Кроме этого, изготовление такой меры с погрешностью порядка долей микрометра для малых диаметров, встречающихся в печатных платах (0,6-1,2 мм), технически чрезвычайно сложно из-за малых размеров паза и связанных с этим трудностей изготовления самого паза, измерения его размеров с долемикрометровой погрешностью и точного его заполнения покрытием.

Таким образом, изготовление трубчатой меры толщины покрытий известным способом с требуемой высокой точностью чрезвычайно сложно.

Целью изобретения является повышение точности изготовления трубчатой меры толщины покрытия.

Это достигается тем, что в известном способе изготовления меры толщины покрытия, заключающемся в том, что базовая поверхность основания имеет полуцилиндрический паз, который заполняют основным покрытием, за базовую поверхность принимают поверхность металлического цилиндра диаметром d₁, на него наносят вспомогательное покрытие из легкоудаляемого материала заданной толщины и измеряют новый диаметр d₂, затем наносят требуемое основное покрытие заданной толщины и измеряют полученный диаметр d₃, на основное покрытие наносят покрытие заданной толщины из материала основания меры, после чего цилиндр диаметром d₁ и вспомогательное покрытие удаляют.

Вспомогательное покрытие облегчает удаление металлического цилиндра, а его толщина может составить доли микрометра (0,1-0,3 мкм). Например, при вспомогательном покрытии из олова удаление металлического цилиндра легко производится путем нагревания.

Толщина покрытия h на мере определяется по формуле
h = .

Для повышения точности можно проводить измерения диаметров d₃ и d₂в нескольких симметричных точках по окружности цилиндра и таким образом оценивать разброс толщины Δh = h_max - h_min, локальную толщину h_i и среднюю толщину .

Технико-экономические преимущества предлагаемого способа складываются за счет снижения трудоемкости и повышенной точности изготовления.

Эксперименты показали, что предложенным способом можно изготовить трубчатые меры диаметром от 0,5 мм и выше толщиной в диапазоне 5-50 мкм и выше.

Способ поясняется чертежом.

П р и м е р. В качестве базовой поверхности используют калиброванную проволочку по ГОСТ 2475-88, класс 1, диаметр d₁ = 1,0035 мм. В специальном приспособлении на конец калиброванной части проволочки наносят покрытие из олова расчетной толщиной 0,5 мкм и длиной 5 мм. На инструментальном микроскопе БМИ-1 в специальном приспособлении с помощью концевых мер длины и оптикатора с ц.д. 0,1 мм с цилиндрическим наконечником измеряют полученный диаметр в пяти сечениях через 0,5 мм по длине покрытия. Затем проволочку поворачивают на 90^о вокруг своей оси и измерения повторяют.

Получен ряд из 10 значений результатов измерений, для которого среднее арифметическое = 1,00438 мм, т.е. средняя толщина олова составляет = 0,44 мкм.

В специальном приспособлении в пределах покрытия из олова наносят покрытие из меди с расчетной толщиной 20 мкм и длиной 2,5 мм.

По методике, приведенной выше, измеряют диаметр в трех сечениях с поворотом проволочки на 90^о. Получен ряд из шести значений результатов измерений, для которого среднее арифметическое = 1,04702 мм, т.е. средняя толщина меди равна =21,32 мкм со средним квадратическим отклонением σ=± 1,6 мкм.

В специальном приспособлении вокруг медного покрытия формируют из быстротвердеющей пластмассы диск длиной 2 мм и диаметром 5 мм так, чтобы он не переходил за пределы медного покрытия. После затвердения пластмассы диск с покрытием удаляют с проволочки специальным приемом, а выступающие концы медного покрытия завальцовывают. Остатки олова из отверстия удаляют химическим способом.

Мера готова и имеет толщину медного покрытия = 21,32 мкм при σ=± 1,6 мкм.

Изготовленные по предлагаемому способу трубчатые меры толщины покрытий и достигнутая точность позволяет организовать метрологическое обеспечение толщиномеров для контроля покрытий в отверстиях печатных плат, например типы НТМ-11 и НТМ-12, организовать их серийный выпуск, оснастить заводы, изготавливающие печатные плиты, и повысить надежность и качество плат.

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к средствам настройки и проверки толщиномеров покрытий, и может быть использовано в метрологии для создания образцовых средств измерений, а также в других областях техники для изготовления калиброванных деталей трубчатой формы. Предложенный способ изготовления меры толщины покрытия заключается в том, что на базовую цилиндрическую поверхность наносят покрытие и проводят аттестацию толщины покрытия, в качестве базовой выбирают поверхность металлического цилиндра диаметром d₁ , перед нанесением покрытия на базовую поверхность наносят вспомогательное покрытие из легкоудаляемого материала заданной толщины и измеряют новый диаметр d₂ , на основное покрытие наносят покрытие заданной толщины из материала основания, после чего цилиндр диаметром d₂ и вспомогательное покрытие удаляют. 1 ил.

СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ МЕРЫ ТОЛЩИНЫ ПОКРЫТИЯ, заключающийся в том, что на базовую цилиндрическую поверхность наносят покрытие и проводят аттестацию толщины покрытия, отличающийся тем, что, с целью повышения точности изготовления, в качестве базовой выбирают поверхность металлического цилиндра диаметром d₁, перед нанесением покрытия на базовую поверхность наносят вспомогательное покрытие из легкоудаляемого материала заданной толщины и измеряют новый диаметр d₂, на основное покрытие наносят покрытие заданной толщины из материала основания, после чего цилиндр с диаметром d₁ и вспомогательное покрытие удаляют.