RU2050423C1

RU2050423C1 - Galvanoplastic method for manufacture of parts, mainly, molding dies

Info

Publication number: RU2050423C1
Authority: RU
Inventors: Станислав Иванович Уханов; Геннадий Ильич Шпаков; Александра Александровна Попова
Original assignee: Геннадий Ильич Шпаков
Priority date: 1989-05-23
Filing date: 1989-05-23
Publication date: 1995-12-20

Abstract

FIELD: galvanoplastic manufacture of molding dies. SUBSTANCE: molding die is manufactured by multilayer deposition of photoresist on blank, exposure of relief, development, application of metal layer and removal of photoresist. In this case, die relief is formed in several stages, including above indicated operations, and at each subsequent stage, before application of photoresist, mechanical working is accomplished to level relief flush with photoresist. Method ensures manufacture of dies of any complicated relief of large thickness and excludes presence of falls, burrs and other defects. EFFECT: higher quality and ensured preset height and configuration of relief. 3 dwg

Description

Изобретение относится к технологии изготовления деталей и матриц пресс-форм методом гальванопластики и может быть использовано в производстве рельефных плат. The invention relates to a technology for the manufacture of parts and die molds by the method of electroforming and can be used in the manufacture of embossed boards.

Традиционно изготовление деталей и матриц пресс-форм обычно осуществляют путем электролитического осаждения металла [1]
Наиболее близким к изобретению является способ изготовления матриц пресс-форм, который включает фотохимическую обработку поверхности стали, на которую предварительно нанесено несколько слоев фоторезиста. После экспонирования следует металлизация [2]
Недостатком этого способа является расширение выступов после того, как в процессе осаждения слой металла превысит толщину фоторезиста. Кроме того, из-за неравномерного распределения плотности тока по поверхности заготовки выступы получаются разной высоты, что значительно снижает качество матриц.Traditionally, the manufacture of parts and die molds is usually carried out by electrolytic deposition of metal [1]
Closest to the invention is a method of manufacturing mold dies, which includes photochemical processing of the surface of the steel, which previously applied several layers of photoresist. After exposure, metallization follows [2]
The disadvantage of this method is the extension of the protrusions after the metal layer exceeds the thickness of the photoresist during the deposition process. In addition, due to the uneven distribution of current density over the surface of the workpiece, the protrusions are obtained at different heights, which significantly reduces the quality of the matrices.

Целью изобретения является повышение качества и получение рельефа заданной высоты и формы деталей и матриц пресс-форм. The aim of the invention is to improve the quality and obtain the relief of a given height and shape of parts and molds molds.

Это достигается тем, что осуществляют многослойное нанесение на заготовку фоторезиста, экспонирование, проявление, нанесение слоя металла и удаление фоторезиста, причем рельеф формируют в несколько этапов, на каждом из них перед нанесением фоторезиста осуществляют механическую обработку до выравнивания рельефа заподлицо с фоторезистом и после нанесения фоторезиста повторяют операции формирования рельефа. This is achieved by the fact that multilayer deposition of the photoresist on the workpiece is performed, exposure, development, deposition of the metal layer and removal of the photoresist, the relief being formed in several stages, each of them is subjected to mechanical processing before applying the photoresist until the relief is aligned flush with the photoresist and after applying the photoresist repeat the operations of the formation of the relief.

Поэтапное формирование позволяет получать рельеф такой высоты и формы как на печатных платах, изготовленных с помощью матриц, также получают рельеф, качество и конфигурация которого определяются функциональным назначением плат. Механическая обработка поверхности до выравнивания наращенного металла с поверхностью фоторезиста позволяет получать рельеф определенной высоты и одинаковой по всей площади поверхности. Поэтапное формирование рельефа позволяет сделать его соответствующим любым заданным условиям. Фоторезист наносят послойно, исходя из оптимальных условий формирования рельефа на каждом этапе. Весь фоторезист удаляют одновременно по завершении формирования рельефа. Step-by-step formation allows you to get a relief of such height and shape as on printed circuit boards made using matrices, they also get a relief, the quality and configuration of which are determined by the functional purpose of the boards. Mechanical processing of the surface until the expanded metal is aligned with the surface of the photoresist allows you to obtain a relief of a certain height and the same over the entire surface area. The phased formation of the relief allows you to make it appropriate for any given conditions. The photoresist is applied in layers, based on the optimal conditions for the formation of the relief at each stage. The entire photoresist is removed simultaneously at the completion of the relief formation.

На фиг.1а,б,в, 2а,б,в и 3 приведены этапы формирования рельефа. On figa, b, c, 2a, b, c and 3 shows the stages of formation of the relief.

Проводящая поверхность 1, слой фоторезиста 2 на первом этапе, слой металла 3 на первом этапе, слой фоторезиста 2а на втором этапе, слой металла 3а на втором этапе, металлический рельеф 4. The conductive surface 1, the photoresist layer 2 at the first stage, the metal layer 3 at the first stage, the photoresist layer 2a at the second stage, the metal layer 3a at the second stage, metal relief 4.

Способ осуществляется следующим образом. The method is as follows.

На проводящую поверхность 1 наносят послойно сухой фоторезист 2 (фиг. 1а), экспонируют через фотошаблон и проявляют, затем на обнажившиеся участки наращивают слой металла 3 толщиной, превышающей слой фоторезиста (фиг.1б). Поверхность подвергают механической обработке. При этом слой фоторезиста, с одной стороны, укрепляет (фиксирует) слой металла, предотвращая возможные завалы выступов в процессе механической обработки, с другой служит ограничителем высоты выступов (фиг.1в). На втором этапе наносится фоторезист 2а (фиг. 2а), накладывают соответствующий фотошаблон, экспонируют, проявляют, наращивают слой металла 3а (фиг.2б), подвергают механической обработке (фиг. 2в). Этапы обработки повторяются до тех пор, пока не получают рельеф, высота и форма которого соответствуют исходным требованиям к детали или матрице пресс-формы. Затем удаляют все слои фоторезиста одновременно (фиг.3). Dry photoresist 2 is applied layer-by-layer to the conductive surface 1 (Fig. 1a), exposed through a photomask and developed, then a layer of metal 3 with a thickness exceeding the photoresist layer is grown on exposed areas (Fig. 1b). The surface is machined. In this case, the photoresist layer, on the one hand, strengthens (fixes) the metal layer, preventing possible blockages of the protrusions during the machining process, on the other hand, serves as a limiter on the height of the protrusions (Fig. 1c). At the second stage, photoresist 2a is applied (Fig. 2a), a corresponding photomask is applied, exposed, developed, the metal layer 3a is increased (Fig. 2b), and it is subjected to mechanical processing (Fig. 2c). The processing steps are repeated until you get a relief whose height and shape correspond to the original requirements for the part or mold matrix. Then remove all layers of the photoresist at the same time (figure 3).

П р и м е р 1. На предварительно обезжиренную в растворах моющих средств плоскую медную заготовку наносят три слоя сухого пленочного фоторезиста СПФ-2-40 общей толщиной 120 мкм. Экспонируют, используя фотошаблоны, проявляют в метилхлороформе. Обнажившиеся участки меди декапируют в 10%-ной серной кислоте и осаждают на них гальванически из сернокислого электролита слой меди толщиной свыше 120 мкм. Медь, выступающую над фоторезистом, удаляют путем механического шлифования на абразивном круге. В результате высота выступов на всех участках выравнивается до 120 мкм. Затем в хлористом метилене удаляют фоторезист. Образуется матрица пресс-формы с рельефными выступами одинаковой высоты и прямоугольного сечения. PRI me R 1. Three layers of dry film photoresist SPF-2-40 with a total thickness of 120 μm are applied to a pre-fat-free flat copper preform in detergent solutions. Exhibit using photomasks, manifest in methyl chloroform. Exposed sections of copper are decapitated in 10% sulfuric acid and a layer of copper with a thickness of more than 120 μm is galvanically deposited on them from a sulfate electrolyte. Copper protruding above the photoresist is removed by mechanical grinding on an abrasive wheel. As a result, the height of the protrusions in all areas is leveled up to 120 microns. Then the photoresist is removed in methylene chloride. A mold matrix is formed with embossed protrusions of the same height and rectangular section.

П р и м е р 2. На первом этапе на предварительно обезжиренную никелированную плоскую заготовку из диэлектрика наносят два слоя сухого пленочного фоторезиста СПФ-2-40 общей толщиной 80 мкм. Экспонируют, используя фотошаблоны первого этапа, проявляют в метилхлороформе. На обнажившиеся участки металла осаждают гальванически слой никеля толщиной свыше 80 мкм. Излишки никеля, выступающие над фоторезистом, удаляют путем механического шлифования, в результате чего высота выступов на всех участках выравнивается до 80 мкм. На втором этапе наносят очередные слои фоторезиста и повторяют операции первого этапа экспонируют, используя фотошаблоны второго этапа, проявляют металлизируют, удаляют выступающие излишки никеля. После проведения необходимого числа этапов на завершающей стадии удаляют фоторезист СПФ-2-40 путем растворения его в хлористом метилене. В результате получается матрица пресс-формы с рельефными выступами сложного сечения, имеющими одинаковую высоту. PRI me R 2. At the first stage, two layers of dry film photoresist SPF-2-40 with a total thickness of 80 μm are applied to a pre-fat-free nickel-plated dielectric blank. Exhibit using the photomasks of the first stage, manifest in methyl chloroform. On exposed metal sections, a nickel layer is deposited galvanically with a thickness of more than 80 microns. Excess nickel protruding above the photoresist is removed by mechanical grinding, as a result of which the height of the protrusions in all areas is leveled up to 80 microns. At the second stage, the next layers of the photoresist are applied and the operations of the first stage are repeated, they are exposed using the photomasks of the second stage, they are metallized, and the protruding excess nickel is removed. After carrying out the required number of steps at the final stage, the SPF-2-40 photoresist is removed by dissolving it in methylene chloride. The result is a mold matrix with embossed protrusions of complex cross section having the same height.

Изменяя число этапов обработки предложенным способом, можно получать детали и матрицы пресс-форм с рельефом любой конфигурации, с поверхностями без завалов, заусенцев и одинаковой высоты. By changing the number of processing steps by the proposed method, it is possible to obtain parts and molds of molds with a relief of any configuration, with surfaces without blockages, burrs and the same height.

Claims

GALVANOPLASTIC METHOD FOR PRODUCTION OF PARTS, PREFERRED MATRIX PRESS-FORMS, including multilayer deposition of a photoresist on a workpiece, exposure, development, deposition of a metal layer and removal of photoresist, characterized in that, in order to improve the quality and obtain a relief of a given height and shape matrix, in several stages, and at each subsequent step before applying the photoresist, machining is carried out until the relief is level with the photoresist.