СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ МИКРОУСТРОЙСТВ ИЗ ПЛАСТИЧЕСКИ ДЕФОРМИРУЕМЫХ МАТЕРИАЛОВ Российский патент 1997 года по МПК C03B37/22 

Описание патента на изобретение RU2085523C1

Изобретение относится к микромеханике и может быть использовано для изготовления изделий из пластически деформируемых материалов, например стекла, с габаритными размерами до 5 мкм в поперечном сечении.

Известен способ изготовления микроканальных пластин, включающий приготовление волокна из стеклянной жилы и стеклянной оболочки, причем жила содержит BaO и K2O, а оболочка PbO, Na2O, Al2O3, Bi2O3, SiO2 сборку пакета, нагрев, натягивание, спекание, разрезание на пластины и удаление жилы травлением (авт.св. N 1385481, кл. C 03 B 37/22, 1989).

Известен способ изготовления прибора с мультикаппилярными трубками включающий:
сборку множества отдельных трубок из материала, деформируемого при нагреве, и имеющих предопределенный КТЛР, в плотно упакованный массив с заданным поперечным сечением, нагревание спекание и вытягивание массива, разрезание вытянутой части массива на сегменты заданной длины, закачивание газа в каждую из трубок сегмента, размещение множества сегментов в резервуаре, запаивание резервуара после частичной откачки, нагревание резервуара и спекание множества сегментов в монолитную структуру (патент США N 4127398, кл. 65-4.А, 1978).

Недостатком этих способов является то, что они позволяют изготавливать изделия только с множеством одинаковых отверстий (микроканалов).

Наиболее близким к предлагаемому является способ изготовления микроустройств из пластически деформируемых материалов, включающий формирование заготовки состоящей по крайней мере из одного нерастворимого тела и растворимой оболочки, спекание этой заготовки, вытягивание ее с сохранением геометрического подобия профиля поперечного сечения тела, разрезание вытянутой части заготовки на куски и удаление растворимой оболочки (патент США N 5173097, кл. 65-3.15, 1992).

Этот способ выбран в качестве прототипа.

Недостатки прототипа заключаются в следующем:
способ не позволяет изготавливать системы в теле устройства, проводящие электрический ток, что в свою очередь не позволяет изготавливать устройства, содержащие электрические приборы: конденсаторы, индуктивности, обмотки электрических машин, электронно-оптические линзы, автоэмиссионные катоды и т.п.

способ не позволяет изготавливать устройства с заданной геометрической формой торцов кусков и функциональными слоями на них.

Задача изобретения расширение функциональных возможностей путем создания микроустройств с электропроводящими системами (фиг. 1 9), например, таких как конденсаторы, индуктивности, обмотки электрических машин, электронно-оптические линзы автоэмисионные катоды и т.д.

На базе этих микроустройств в дальнейшем возможно изготовление изделий микромеханики с широким спектром функциональных возможностей, например, микрооборотов с габаритными размерами в пределе до 20 мкм, содержащих движители, сенсорные устройства и инструменты.

Для решения задачи в способе изготовления микроустройств из пластически деформируемых материалов, включающем формирование заготовки, по крайней мере состоящей из одного нерастворимого тела и растворимой оболочки, спекание этой заготовки, вытягивание ее с сохранением геометрического подобия профиля поперечного сечения тела, разрезание вытянутой части заготовки на куски и удаление растворимой оболочки, одновременно с формированием заготовки внутри тела образуют систему проводников электрического тока, перед травлением заданной геометрической формы микроустройств и на этих поверхностях изготавливают пленочные покрытия с функциональными слоями с соответствующими топологическими рисунками, причем объединяют с соответствующими указанными проводниками электрического тока, образуя по крайней мере одну электропроводящую систему микроустройства. Указанную систему проводников образуют в виде капилляров из материалов, пластически деформируемых одновременно с деформированием заготовки. В частности, эту систему проводников выполняют в виде капилляров, заполненных частично или полностью материалом, проводящим электрический ток, например оловянно-свинцовым припоем.

При изготовлении электрической обмотки сначала формируют заготовку 1 из нерастворимого тела 2, например, из электровакуумного стекла С87-2 и растворимой оболочки 3, например из стекла Х-230, которую располагают как внутри, так и снаружи тела 2 (фиг. 1).

Одновременно с формированием заготовки 1 внутри тела 2 образуют систему проводников электрического тока, выполненных в виде капилляров 4 (фиг. 1 и 2), изготовленных, например, из стекла Ц87-2 и заполненных электропроводящим материалом 5, деформируемым одновременно с деформированием заготовки 1, например оловянно-свинцовым припоем ПОС 61. Поперечное сечение капилляров 4 и их местоположение в теле 2 обеспечивают исходя из требований к поперечному сечению активных частей обмотки изготовленного микроустройства.

Затем заготовку 1 спекают и вытягивают с сохранением геометрического подобия профиля поперечного сечения тела 2 (сечение Б-Б). Вытянутый конец заготовки 1 разрезают на куски длиной l (фиг. 3 и 4), соответствующей длине (толщине) изготавливаемого микроустройства. Торцевые поверхности кусков обрабатывают до получения заданной геометрической формы микроустройства (в данном примере плоской формы). Затем на торцах куска изготавливают пленочные покрытия с функциональными слоями 6, 7 и 8 (фиг. 5), из которых электропроводящие слои 6 и 8 имеют соответствующие топологические рисунки: слой 6 электрически объединяет две группы капилляров 4, расположенные диаметрально на торце и образует лобную часть обмотки, слой 8 образует контактные площадки 9 и 10 к концам обмотки; слой 7 выполняет роль электрического изолятора обмотки.

Затем заготовку 1 травят, например в растворе соляной кислоты, и получают готовое микроустройство (фиг. 6) с электрической обмоткой 11, показанной условно пунктирной линией.

Процесс изготовления микроустройст с другим функциональным назначением отличается от описанного тем, что формирование заготовки, системы проводников электрического тока и изготовление пленочного покрытия производят в соответствии с конструкцией изготавливаемого микроустройства.

Активное электрическое сопротивление в теле 2 12 микроустройства (фиг. 7) изготавливают образуя в этом теле электрические проводники в виде капилляров 13 с заданным сопротивлением и электрически соединяют в систему изготавливая электропроводящий слой 14 на торцах этого тела с соответствующей топологией (в данном примере электрические проводники 13 соединены последовательно).

Другой пример изготовление микроуйстройства, содержащего автоэмиссионный многоостритный катод с заданной формой эмиссионной поверхности и заданным расположением острий катода на этой поверхности.

Для решения этой задачи в теле микроустройства 15 (фиг. 8) при формировании заготовки образуют систему проводников электрического тока 16 с заданным расположением (в данном примере расположенных в одной плоскости). Обработку торцов куска, изготовленного из вытянутой заготовки, производят таким образом, что одному из торцов придают форму заданной криволинейной эмиссион-поверхности (в данном примере сфероидальной). Функциональный слой на этой поверхности изготавливают в виде острия 17, например из молибдена, каждое из которых электрически связано с одним из проводников 16. На другом торце теле 15 изготавливают электропроводящий слой 18, выполняющий роль токопровода к остриям 17.

Способ позволяет изготавливать микроустройства, содержащие детали, перемещающиеся относительно друг друга, например с помощью электрических обмоток, электрических электродов, изготавливаемых в теле микроустройства.

Электростатический двигатель изготавливают образуя в телах статора 19 и ротора 20 (фиг. 9) двигателя при формировании заготовки проводников электрического тока в виде капилляров 21, которые электрически объединяют между собой в электроды изготавливая на торцах куска электропроводящий слой 22 и соответствующей топологией. После травления оболочки 23 получают электростатический двигатель.

Способ позволяет изготавливать микроизделия, содержащие одновременно несколько электропроводящих систем. Функциональные слои могут выполнять различные функции в микроизделии: магнитопровода, постоянного магнита, фрикционного или антифрикционного покрытия, защиты от внешних воздействий, излучающих поверхностей, элементов стыковочно-расстыковочных узлов и т.д. и т.п.

Способ позволяет изготавливать микроизделия с минимальным поперечным размером проводников электрического тока порядка 1 мкм при субмикронных размерах промежутков между соседними проводниками.

Похожие патенты RU2085523C1

название год авторы номер документа
МНОГОКАНАЛЬНЫЙ НАКОНЕЧНИК ДЛЯ ЭКСТРАКЦИИ НУКЛЕИНОВЫХ КИСЛОТ, БЕЛКОВ И ПЕПТИДОВ 2013
  • Скибина Юлия Сергеевна
  • Белоглазов Валентин Иванович
  • Тучин Валерий Викторович
  • Капустин Дмитрий Валерьевич
  • Простякова Анна Игоревна
RU2547597C1
МЕТАЛЛОДИЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ СТРУКТУРА И СПОСОБ ЕЕ ИЗГОТОВЛЕНИЯ 2013
  • Осьмаков Михаил Иванович
  • Ермакова Анна Михайловна
  • Скибина Юлия Сергеевна
  • Малинин Антон Владимирович
  • Белоглазова Елена Валентиновна
  • Карпова Елена Петровна
  • Чайников Михаил Валерьевич
  • Силохин Игорь Юрьевич
RU2558156C2
УСТРОЙСТВО ДОСТАВКИ И АНАЛИЗА БИОЛОГИЧЕСКИХ ПРОБ И СПОСОБ ЕГО ИЗГОТОВЛЕНИЯ 2006
  • Белоглазов Валентин Иванович
  • Скибина Нина Борисовна
  • Тучин Валерий Викторович
  • Скибина Юлия Сергеевна
RU2323978C1
ВЫСОКОПРОЧНЫЙ ПРОВОД С ПОВЫШЕННОЙ ЭЛЕКТРОПРОВОДНОСТЬЮ 1994
  • Никулин А.Д.
  • Шиков А.К.
  • Панцырный В.И.
  • Потапенко И.И.
  • Силаев А.Г.
  • Беляков Н.А.
  • Воробьева А.Е.
  • Дергунова Е.А.
  • Козленкова Н.И.
  • Поликарпова М.В.
RU2074424C1
СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ГИБКОГО ДАТЧИКА ДЕФОРМАЦИИ 2021
  • Лозицкая Анастасия Валерьевна
  • Кондратов Александр Петрович
RU2762026C1
СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ОБМОТОЧНОЙ ЛЕНТЫ 2003
  • Швамборн Клаус
  • Штеффес Вальтер
RU2304513C2
Высокопрочный провод и способ его изготовления 2016
  • Панцырный Виктор Иванович
  • Хлебова Наталья Евгеньевна
  • Беляков Николай Анатольевич
RU2666752C1
ДИНАМИЧЕСКИ НАСТРАИВАЕМЫЙ ГИРОСКОП 1999
  • Плотников П.К.
  • Кудрявцев М.В.
  • Белоглазов В.И.
  • Суховеев С.П.
  • Скибин С.А.
  • Скибина Ю.С.
  • Щербаков А.В.
RU2158902C1
СВЕРХПРОВОДЯЩИЙ ПРОВОД НА ОСНОВЕ NbSn 2012
  • Панцырный Виктор Иванович
  • Судьев Сергей Владимирович
  • Беляков Николай Анатольевич
  • Сергеев Владимир Владимирович
  • Хлебова Наталья Евгеньевна
  • Шиков Александр Константинович
RU2522901C2
СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЗОНДА ДЛЯ БЛИЖНЕПОЛЕВОЙ СВЕРХВЫСОКОЧАСТОТНОЙ МИКРОСКОПИИ 2011
  • Усанов Дмитрий Александрович
  • Горбатов Сергей Сергеевич
  • Кваско Владимир Юрьевич
RU2475761C2

Иллюстрации к изобретению RU 2 085 523 C1

Реферат патента 1997 года СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ МИКРОУСТРОЙСТВ ИЗ ПЛАСТИЧЕСКИ ДЕФОРМИРУЕМЫХ МАТЕРИАЛОВ

Изобретение относится к области микромеханики и может быть использовано для изготовления изделий из пластически деформируемых материалов, например, стекла с габаритными размерами до 5 мкм в поперечном сечении. Способ изготовления микроустройств из пластически деформируемых материалов включает формирование заготовки из нерастворимого тела, растворимой оболочки и системы проводников электрического тока, размещенной внутри тела. Спекание заготовки, вытягивание ее с сохранением геометрического подобия профиля поперечного сечения, разрезание вытянутой части на куски, обработку торцевых поверхностей кусков до получения заданной геометрической форму микроустройства, изготовление на этих поверхностях пленочных покрытий с функциональными слоями, которые определенным образом соединяют с электрическими проводами, образуя электрическую систему микроустройства. Систему проводников образуют в виде капилляров из материала, пластически деформируемого одновременно с деформированием заготовки. При этом капилляры могут быть частично или полностью заполнены материалом, проводящим электрический ток. 3 з. п. ф-лы, 9 ил.

Формула изобретения RU 2 085 523 C1

1. Способ изготовления микроустройства из пластически деформируемых материалов, включающий формирование заготовки, состоящей по крайней мере из одного нерастворимого тела и растворимой оболочки, спекание этой заготовки, вытягивание ее с сохранением геометрического подобия профиля поперечного сечения тела, разрезание вытянутой части заготовки на куски и травление растворимой оболочки, отличающийся тем, что при формовании заготовки внутри тела образуют систему проводников электрического тока, перед травлением торцевые поверхности кусков обрабатывают до получения заданной геометрической формы микроустройства и на этих поверхностях изготавливают пленочное покрытие с функциональными слоями с соответствующими топологическими рисунками, причем электропроводящие функциональные слои объединяют с соответствующими проводниками электрического тока, образуя по крайней мере одну электропроводящую систему микроустройства. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что систему проводников образуют в виде капилляров из материалов, пластически деформируемых одновременно с деформированием заготовки. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что система проводников выполнена в виде капилляров, заполненных частично или полностью материалом, проводящим электрический ток. 4. Способ по пп.1 3, отличающийся тем, что капилляры заполнены низкотемпературным сплавом (или сплавами), например оловянносвинцовым припоем.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 1997 года RU2085523C1

Авторское свидетельство СССР N 1385481, кл
Переносная печь для варки пищи и отопления в окопах, походных помещениях и т.п. 1921
  • Богач Б.И.
SU3A1
Патент США N 4127398, кл
Разборное приспособление для накатки на рельсы сошедших с них колес подвижного состава 1920
  • Манаров М.М.
SU65A1
Патент США N 5173097, кл
Способ приготовления сернистого красителя защитного цвета 1915
  • Настюков А.М.
SU63A1

RU 2 085 523 C1

Авторы

Белоглазов Валентин Иванович

Суховеев Сергей Петрович

Даты

1997-07-27Публикация

1995-02-06Подача