CN1095881C - 制备用于电化学生产无缝旋转网印镂花模板特别是镍制的基模的工艺方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及电化学生产无缝旋转网印镂花模版，特别是镍板的所用基模(1′)的一种制备工艺。本发明工艺的特征在于有如下步骤：a)在模基部件(1)的所产生表面(10)上涂覆光敏，热敏或电敏涂料(2)；b)用电子存储数据控制的能束(3)对涂层(2)曝光使之具有所要求凹陷网格的正性或负性图象，然后以化学和/或物理去除工艺将其去除，既可曝光后立即去除亦可在显影工艺后去除将产生凹陷(11)的区域；c)以腐蚀侵蚀或电解金属去除方式从模基部件(1)所生表面(10)上从已被去除涂层(2)的区域上形成凹陷(11)；d)将涂层(2)的剩余部分(20)完全去除；和e)用非电导填充化合物(4)填充凹陷(11)。
Description
本发明涉及制备基模的工艺，该基模用于电解生产无缝旋转网印镂花模板尤其是镍板，其中，带有园柱形所生表面的金属模基部件具有规则网格分布的凹陷，这种凹陷有园形或多棱形轮廓，在网格网膜之内或之间形成规则网：随后这种凹陷用非电导性填充化合物将其填平到网格网膜的高度，在此之后用金属的电镀涂覆方式重复产生网印镂花模板并轴向地脱除套筒。
在实践经验中已经制备了前述目的的基模，即通过所谓的轧辊凹凸印制。其中，所要求的这种凹陷网格是通过槽纹压辊压入模基部件所产生的表面而成。槽纹压辊是相当小的辊，它在基模部件的园周线沿螺旋线在强压力下滚动。槽纹压辊在产生的表面处安装有所需网格形状的突出物，它可产生模基所要求凹陷的负性图象。
这种公知工艺的缺点是需要高强度机械，加工难度大，耗时费力。实际上这十分困难，且在模基部件所生表面上滚动槽纹辊方面有丰富经验者才有可能实践，所以，如在模基部件纵向和园周方向上所见到的那样，沿模基部件的所生表面方向螺纹线的扩展在网格图象内没有传印。再者，槽纹辊的制备，由于必须机加工而机械步骤复杂使得成本昂贵。网格上每个改变皆需要制备合适的槽纹辊。另一个缺点是，模基部件的材料必须相当柔软，以便能使槽纹辊压或轧成所需要的凹陷。因此，因实际原因只有铜已用作模基部件，并在其表面备有薄薄的镀铬。为提高滚动槽纹辊在高压力下所必须的稳定性，模基部件进而不得不有个坚固的钢芯，这导致模基部件很沉重并因此使得不便于操作及搬运。
滚筒凸印产生的凹陷只有断截棱锥或园锥形状并带有相当平坦的斜侧面。这就造成的缺点是，位于凹陷处非电导性填充化合物在凹陷边缘非常薄且易于损坏。在后面的用于网印镂花模版定型而在模基上电镀金属期间，就会导致，当移动携有产生于填充化合物破损处的挺出物的经电镀的镂花模板时，由于金属挺出物从镂花模板向内伸凸而造成模基的表面损伤。再有，由于模基由相当软的铜，而不是与此相比相当硬的镍构成，优选的用于网印镂花模板印痕的材料是沿标记模基纵向产生的，然而尽管镀相当薄的铬，带有此印痕使得用于制备网印镂花模板的基模的生产操作程序相当少。
除前面章节描述的机械滚筒凸印以外，以前叙述的其他工艺可在EP0030774A1中得知。其中公开的制备模基部件的第一个公知工艺是，用被非导体材料填充的凹陷是由刻蚀产生的。该文献没有公开怎样用刻蚀加工，但是对专家而言是显而易见地可以预料，为此目的需有刻蚀印痕。而该文献没有公开有关制造结构和处理刻蚀印痕的任何内容。该文献公开的制备基模的第二种工艺是，通过热冲击控制的能束直接将基模部件的类似凹处转成非导体状态。例如，在表面处由电导性铝构成的基模部件通过能束转变成非电导性的氧化铝。
按照EP0030774A1所述工艺有个缺点，即所得模基表面上非电导区域轮廓的精确度受到限制，因而用这种基模制备的网印镂花模板质量不能最佳化。
因此，本发明的目的是提供一种前述工艺，该工艺能够制备无缝旋转网印镂花模板，特别是镍板，同时易于机械加工，花费少量人力和时间，该工艺制备的模基质量高且寿命长。
实现本发明目的的方法是利用一种前述工艺，该工艺特征在于利用下列工艺步骤：
a)用光敏、热敏或电敏涂料向基模部件所生表面进行涂覆，
b)将涂层用按照电子存储数据控制的能束进行曝光，使之带有所要求凹陷网格的正性或负性图象，之后以化学和/或物理去除工艺将之去除，这既可在曝光后立即去除又可在以后的显影工艺中去除，在这一区域得到这种凹陷。
c)利用腐蚀浸蚀或电解除去手段在基模部件所生表面的这一区域形成凹陷，这一区域中的涂层已被除掉。
d)将涂层的剩余部分完全除掉，和
e)用非电导填充化合物填充凹陷部分。
本发明工艺的一个选择方案按权利要求2提出，其中步骤b)以下面所述来完成：
b)用按照电子存储数据控制的能束将有待制备凹陷的区域上的涂层直接去除。
本发明有许多优点，所有所需的滚筒凸印的工具和装置不再需要了。由于该项技术，节省了大量的人工和时间。凹陷轮廓的形状和其内排布凹陷的网格现已是电子存储，则凹陷轮廓的形状及其在网格内的分布可以高精度制备，并且可以改变使之合乎要求，这只要稍加努力就可，而不是象现有技术那样需制造滚筒凸印工具。
通过刻蚀或电解金属去除使凹陷得到了一种轮廓，这就提供了非电导填充化合物的一种改良的紧固连接。其理由是，凹陷不再是带有平坦侧面的截断棱锥或园锥形状，而是在横截面得到了椭圆凹处的形状。从而使凹处内甚至在外部的填充化合物达到了比较高的厚度，结果，避免了填充化合物的破损。从而在后续的电镀网印镂花模板期间不发生伸突金属挺出物，结果产生了较高质量的网印镂花模板，并且在轴向脱除镂花模板时避免损伤模基。如此使模基得到了较高的工具寿命，在实际应用中是现有技术模基的两倍或三倍长的情况。
优选考虑的是将紫外激光光束或者有热效的激光束或电子束用作能束，所述能束要能够制出并易于聚焦，这样，与根据需要的感光度而选择的相应的涂料相结合，可制备出具有高分辨率和精确度以及大的目数的凹陷和网格。
机械加压凹陷进入模基部件的工艺在本发明的工艺中不再出现，模基部件不再是必须由相对柔软的铜构成，而是可由较硬的金属优选镍构成。金属镍具有优点是高硬度，高强度和高结构密度，还有，它给出良好的电导性并可便于电镀。从而可以取消模基表面的镀铬，使得模基的回收不再适用。使用镍作模基材料得到的另一个优点是，由于形成氧化镍层然而却有电导性，则镍模基表面是自我保护的。还有，这层氧化镍提供的优点是，在模基上电镀的网印镂花模板易于从模基上去除，在模基上的氧化镍层起隔离剂的作用。
为了节省材料，特别是减轻重量，可用空心园柱状镍套筒作为模基部件。因为在槽纹辊和模基部件之间不再有任何机械压力，所以模基部件没有必要非得具有相当高的机械稳定性，所以用空心管状镍筒作模基部件成为可能。再者，空心柱镍套筒的使用，在模基制造者和网印镂花模板制造者之间(两者一般是不等同的)，使得易于掌握，较方便易行和廉价运输。
作为非电导填充化合物可优选使用可固化的合成树脂或可固化陶瓷化合物。这些材料的优点是，一方面它们可以大量地仍是粘性地插入凹陷处，另方面它们固化后非常牢固地粘着凹陷并给出高强度和优良的表面性能。特别是这些材料固化后可进行机械加工，如车削或研磨，而不发生凹坑或凹陷边缘的破损。
凹陷优选生成规则六棱轮廓：凹陷进而优选象峰窝那样以规则六棱网格排布。这样作的优点是，在这样的模基上制得的网印镂花模板具有高强度和稳定性，重量轻和网膜与开孔之间的优良比率。由于凹陷轮廓的形状及其在网格内的分布以电子存储，则设计这些参数时可给出所有的自由度。
以下结合附图和本发明工艺的实施例进行说明详述。图1至图5图示说明在各种工艺步骤期间模基部件的环截面：图6图示说明最终模基的环截面。
根据图1，模基部件1由金属构成并包括园粒状所生表面10。模基部件1也可设计成园柱状或空心园柱套筒状。敏感性涂料2以相当薄层的形式涂覆在模基部件1所产生的表面10上，涂层在图中以夸大的厚度图示。这种涂料2可以是公知的光敏，热敏或电敏材料。制备等厚层的这种涂层涂覆工艺也是公知的，此处无需赘述。
图2图示说明处于一个工艺步骤中的模基部件1，该工艺步骤中由激光器30发射受控激光光束3对敏活性层2进行曝光，在这种情况下形成了所要求凹陷的负性图象。在这个步骤中，模基部件1和激光器30以彼此相对的两个方向运动，优选轴向和园周方向，使得模基部件1的整个表面被以步进方式扫描。在这种彼此相对的运动中，激光束3按照电子存储的数据来受激和发射，为的是在层2上曝光成所要求网格的正性或负性图象，正负性取决于这个层是光正性还是光负性反应这个因素。图2给出的情况中，涂层2以在区域20处被曝光而改变，使得它在后续的化学和/或物理去除工艺中变成不溶性的。在曝光区域20和非曝光区域21之间保留一部分相应的区域，在这个区域上凹陷将在模基部件上产生。
图3图示去除工艺后的模基部件1，去除工艺中，涂层2的非曝光区域21已被去除。现在仅有曝了光的区域20将涂层2留在所生表面10上与区域20形成一个网，这个网向外突出网膜，每个网膜包括规则六棱的网格。
图4图示说明通过刻蚀浴槽或电解去除工艺后的模层部件。在这个刻蚀或电解去除工艺中金属从模基部件1中以一定区域面积被除掉，其中，刻蚀酸或电解液没有接触所产生表面10的那些区域。涂层2的区域20之下面，酸或电解液没有接触模基部件1的所生表面10，则此处未发生金属去除。
在另个工艺步骤中，涂层2的保留部分20也可以合适的去除工艺将其除掉，在此之后的模基部件具有的表面形式在图5中图示说明。它的特征是具有六棱轮廓凹陷的网格11，带有的网类似于其间排布网膜12。网膜12的外表面相符于模基部件1的所生表面10。
最后的图6图示说明最终的模基1′，其中，现在的凹陷11完全被填充化合物4填充到网膜12上边缘的高度，从而也填充到模基部件1起始的所生表面。因此，具有不同电特性的区域在模基1′的所生表面10上以所要求的分布来定型，所谓的非电导区是填充化合物4的区域，而电导区则是网膜12的表面区域。
现在，最终的模基1′可以常规公知方式以重复的工艺步骤用于电化学制备无缝旋转网印镂花模板，其中，在模基1′的所生表面10的电导性网膜12的区域内，金属被电解沉积直至达到涂层所要求的厚度。然后，以此方式产生的网印镂花模板套筒可以从轴向从模基1′处脱除，即平行于所生表面10的方向脱除。
Claims (9)
1.一种制备用来电化学制备无缝旋转网印镂花模板的基模(1′)的工艺，其中，带有园柱形所生表面(10)的金属模基部件(1)在其外园周线上具有凹陷(11)，该凹陷以规则网格分布并有园形或多棱形轮廓，网格网膜(12)形成一种规则的网，而凹陷(11)随后用非电导填充化合物(4)将其填平到网格网膜(12)的高度，之后以金属电镀方式重复产生网印镂花模板，并因之产生轴向脱除的套筒，其特征在于下列步骤：
a)在模基部件(1)的所生表面(10)上涂覆光敏、热敏或电敏涂料(2)；
b)用电子存储数据控制的能束(3)对涂层(2)进行曝光，使之带有所要求凹陷网格的正性或负性图象，然后用化学和/或物理去除工艺将其去除，既可于曝光后立即去除又可在显影工艺后去除这一区域(21)的涂层，在该区域中提供凹陷(11)；
c)在模基部件(1)的所生表面(10)某些区域用腐蚀浸蚀或电解去除金属方式形成凹陷(11)，而这些区域上的涂层(2)已被除掉；
d)将涂层(2)的剩余部分(20)完全去除；和
e)用非电导填充化合物(4)填充凹陷(11)。
2.根据权利要求1的工艺，其特征在于所述镂花模板是镍制的。
3.根据权利要求1的工艺，其特征在于步骤(b)按如下方式完成：
b)用电子存储数据控制的能束(3)将有待制备凹陷(11)的区域(21)上的涂层(2)直接去除。
4.根据权利要求1-3任一项的工艺，其特征在于所用能束(3)是紫外激光光束或有热效的激光束或电子束。
5.根据权利要求1-3任一项的工艺，其特征在于镍园柱用作模基部件(1)。
6.根据权利要求1-3任一项的工艺，其特征在于将空心园柱状镍套筒用作模基部件(1)。
7.根据权利要求1-3任一项的工艺，其特征在于可固化合成树脂或可固化陶瓷化合物用作非电导填充化合物。
8.根据权利要求1-3任一项的工艺，其特征在于，产生的具有规则的六棱形的凹陷(11)。
9.根据权利要求7的工艺，其特征在于凹陷(11)以六棱网格方式排布得象蜂窝分布一样。
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