СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ТОНКОСТЕННЫХ ИЗДЕЛИЙ С РЕЛЬЕФНЫМ ПРОФИЛЕМ И ПЕРФОРАЦИЕЙ Российский патент 1998 года по МПК C25D1/10 

Изобретение относится к способам получения матриц для гальванического изготовления перфорированных тонкостенных изделий сложной топологии, например, в технологии электронной техники, и может быть использовано в приборостроении и радиотехнической промышленности.

Известен способ получения матрицы для гальванопластического изготовления перфорированных изделий (сеток), когда места отверстия изделий выполнены на матрице в виде углубления или отверстия, заполненного диэлектриком [1]
Недостаток способа он не позволяет получить изделие с рельефом по полученной матрице.

Известен также способ изготовления матриц путем получения рельефных профилей по [2] который включает предварительное изготовление матриц из слоев металла и диэлектрика.

Недостаток способа невозможность получения на одном и том же изделии наряду с рельефом и отверстий.

Для устранения отмеченных недостатков известных способов после нанесения на матрицу формы (топологии) отверстий изделия и заполнения ее диэлектриком наносят дополнительно топологию рельефа изделия, причем обе топологии наносят с расчетным предыскажением, учитывающим особенности технологии роста металлических слоев при гальванопластике; для придания изделию специальных свойств наносят два и более слоя строго заданной толщины, а для получения многоуровневых изделий в качестве основы матрицы выбирается диэлектрик с нанесенным на него слоем металла, на котором каждый уровень изделия отделен выборкой металла до диэлектрической подложки на ширину линии, рассчитанную из условия ее зарастания в процессе гальванопластики и подключения к росту следующего уровня за счет зарастания линии (зазора) в момент, когда более высокий уровень нарастает на толщину, равную разности высот уровней по обе стороны зарастающего пробела, причем выращивание изделия начинают с более высокого уровня.

Сущность способа поясняется следующим примером (см. фиг. 1). Изготавливается изделие "Товарный знак предприятия", включающее отверстия и одноуровневый рельеф сложной формы.

На фоторезистивную матрицу из металла 1 со слоем фоторезиста марки СПФ-2 ВЩ накладывают топологию отверстий изделия и после фотохимического травления заполняют отверстия ее эпоксидной композицией 2 следующего состава, мас.ч.

Эпоксидная смола ЭД-20 100
Полиэтиленполиамины 15
Затем гальванопластикой наносят слой никеля 3 для закрепления элементов из эпоксидной смолы и доводки состояния поверхности до требуемого класса, и по разделительному слою 4 наращивают изделия с углублением 5 и рельефом 6.

Поскольку выборку металла подложки обычно производят травлением, что связано с трудоемкими и вредными работами, предлагается наносить на матрицу топологию поверхностей с расчетным предыскажением химически стойкой краской из диэлектрического материала, затем на толщину слоя краски наращивают гальваноплатикой слой металла, после чего слой краски удаляют.

При изготовлении топологий размеры элементов принимались с учетом наращивания металла в соответствии с характеристиками процесса гальванопластики.

На полученную матрицу наращивают изделие толщиной до 0,5 мм из электролитов меднения, никелирования или др.

Например, детали из никеля наращивают следующим образом.

На матрицу наносят разделительный слой 4 в растворе биохромата калия 20 г/л в течение 15 с. Матрицу промывают в горячей воде и завешивают в ванну. Состав электролита и режим гальванопластики:
Сульфат никеля 240-260 г/л
Хлорид никеля 40-60 г/л
Борная кислота 35-40 г/л
Сахарин 2-2 г/л
Бутиндиол (40%-ный раствор) 0,3 мл/л
Амилсульфанат 0,15-0,2 мл/л
Наращивание ведут при плотности тока от 1 до 5 А/дм² на толщину не менее 1 мкм (до 5 мкм).

Искажения, вносимые этим слоем, учитываются при проектировании рисунков.

Готовую деталь легко отделяют от матрицы. Таким образом, было получено 100 изделий с четкой кромкой и поверхностями отверстий.

Заявленное предложение позволяет нанесение слоистых металлических композиций для придания изделию тех или иных характеристик. Например, для наращивания фигурных биметаллических пластин для термометров использовался следующий электролит меднения:
Медь сернокислая 50-60 г/л
Кислота серная 200-250 г/л
Кислота соляная 0,04-0,08 г/л
Блескообразователи 3-6 мл/л
(БС-1, лимиды ЛТ)
Плотность тока 2-8 А/дм²
Аноды медь с добавкой 0,03-0,07% фосфора, температура 15-30^oC.

Поверхность анода в 3-4 раза больше растущей поверхности.

Толщина слоев никеля и меди выбирается в зависимости от требуемых свойств биметаллической пластины.

Способ позволяет получение разноуровневых изделий. Для этого (см. фиг. 2) по линии изменения уровня производят выборку металла размещенной на поддоне 1 подложки 2 на ширину 3, причем величину выборки рассчитывают из условия ее зарастания в процессе гальванопластики за расчетное время наращивания более высокого уровня, к которому подключен электрод 4. По зарастании линии происходит подключение по слою металла, наращивание следующего уровня вплоть до формирования заданной топологии 5 (направления наращиваемых слоев показаны тонкими линиями).

Предложенное техническое решение позволяет существенно упростить и удешевить изготовление сложнопрофильных изделий различного назначения.

Изобретение относится к гальванопластике, в частности к гальванопластическому изготовлению перфорированных тонкостенных изделий. По изобретению изготавливают матрицу с неметаллической топологией отверстий, соответствующей перфорации изделия, дополнительно по слою металла наносят топологию рельефа изделия, причем обе топологии наносят с расчетным предыскажением, учитывающим условия наращивания слоев металла при гальванопластике. Можно наносит несколько слоев разных металлов заданной толщины. Изделия с многоуровневым профилем получают по матрице, выполненной на основе диэлектрика, покрытого слоем металла, который выбирают замкнутыми контурами по линиям измерения уровня на ширину зарастания линий за время наращивания соответствующих уровней. Топологию отверстий могут наносить с расчетным предыскажением химически стойкой краской из диэлектрического материала, затем на толщину слоя краски наращивают гальванопластикой равномерный слой металла, по которому наносят топологию рельефа краской, которую удаляют после нанесения еще одного слоя металла. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Способ изготовления металлических тонкостенных изделий с рельефным профилем и перфорацией, включающий изготовление двухслойной матрицы с нанесенной неметаллической топологией отверстий, соответствующей перфорации изделия, состоящей из металла и диэлектрика, отличающийся тем, что после нанесения неметаллической топологии отверстий дополнительно по металлу наносят топологию рельефа изделия, причем обе топологии выполняют с расчетным предыскажением, учитывающим условия наращивания слоев металла при гальванопластике, а изделие изготавливают нанесением нескольких слоев разных металлов строго заданной толщины. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что для получения изделий с многоуровневым профилем металл выбирают замкнутыми контурами по линиям изменения уровня на расчетную величину из условия их зарастания за время наращивания соответствующих уровней. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что нанесение топологии отверстий проводят химически стойкой краской из диэлектрического материала, после чего на толщину слоя краски наращивают гальванопластикой равномерный слой металла, по которому наносят топологию рельефа краской, которую удаляют после нанесения еще одного слоя металла.