SE517305C2 - Anordning och förfarande för att framställa keramiska precisionsdetaljer såsom små byggelement för elektroniska, optoelektroniska eller mekaniska konstruktioner - Google Patents

Description

25 30 5172305 att under bränning av ett plastiskt keramiskt material till fast keramik kunna variera kraften 'varmed en kolv trycker det keramiska materialet mot en nickelshims/mall kan ett mönster på shimsen/mallen överföras till det keramiska materialet med mycket hög precision. Med anordningen har även möjliggjorts att hänsyn kan tagas till att gas utvecklas vid bränningen av det keramiska materialet, vilket för formbarheten före bränningen hade uppblandats med polymera beståndsdelar och lösningsmedel. Den gas som utvecklas under bränningen kan företrädesvis evakueras fràn keramiken upp genom en sintermetall, en tryckplatta och vidare genom en omgivande kammare till en omgivande atmosfär.

Med den beskrivna tekniken möjliggörs att pà ett och samma byggelement kan monteringsytor för optoelektriska, elektriska och mekaniska komponenter intergreras med inbördes nivåskillnad och i nivåskillnad med andra ytor samt skapas v-spår för optofibrer. Det med nämnda metod framställda byggelementet kan sedan förädlas vidare med screentryckning eller tunnfilmsbeläggning för att skapa elektriska huvudsak känd teknik.

Elektriska ledningsbanor enligt i ledare kan även tryckas på det keramiska materialet före bränning till en fast keramik. Anordningen anordnad för att tillverka byggelementen tillverkas företrädesvis i material som kan klara höga temperaturer under upprepade cykler, exempelvis kan keramik titan- eller kromlegeringar användas för tillverkningen. Vidare möjliggöres att till låg kostnad framställa keramiska byggelement/bärare med ytterst komplicerade former, där den formgivande mallen/nickelshimsen kan återanvändas.

Uppfinningen kommer nu att beskrivas närmare med hjälp av en föredragen utföringsform och med hänvisning till bifogade figurblad. -ov«n~ e .» ._ . a g - u - ~ .. »n _» v »vu-u .a ,, now. v» »u 10 15 20 25 30 517 3035 FIGURBESKRIVNING Figur 1 visar ett tvärsnitt av den i uppfinningen beskrivna anordningen, där denna är färdig för bränning av ett infört keramiskt material.

Figurer 2a till 2f visar ett förfarande för framställning av en nickelshims för uppfinningen.

FÖREIJRAGNA UTFöaINGsFommR I figur 1 visas hur en anordning för formning och bränning av ett antal byggelement i ett keramiskt material kan vara utformad enligt uppfinningen. Anordningen bestár av ett väsentligen cirkulärt hölje 1 med en cirkulär botten 2 och ett cirkulärt lock 3. Med fyra bultar 4 och fyra muttrar 5 fixeras och förbinds bottnen och locket till höljet. Pâ botten är en cirkulär nickelshims 6 placerad pà vilken är formade ett plan 7 och två V-spår 8. Mellan den cirkulära nickelshimsen pà bottnen och en cirkulär sintermetall 10 under en cirkulär tryckplatta ll är ett keramiskt material 9 infört för I den cirkulära tryckplattan finns En formning. flera gaskanaler och företrädesvis helst fler än fem. cylinder l3 är fast förbunden med skruvar 14 med locket mellan locket och bottnen. kolv, kunna trycka den cirkulära tryckplattan Ined den cirkulära I cylindern finns en fluiddriven vilken är anordnad att med reglerbar tryckpåverkan sintermetallen mot det keramiska materialet på den cirkulära nickelshimsen för bildandet av ett avtryck av densamma i det keramiska materialet. För att kolven skall vara väsentligen tät mot cylinderns innervägg har den försetts med minst tvâ tätningsringar 16. Med en fluidanslutning 17 kan en trycksatt fluid såsom en drivgas tillföras från en yttre tryckkälla till ett inre utrymme 18, varvid fluiden i utrymmet kommer att verka mot den rörliga kolven för dess sänkning och pressning mot den cirkulära tryckplattan. För bränning av det inneslutna keramiska materialet finns i 10 15 20 25 30 517 395 till vilken finns anordnade temperaturregistrerande organ för att anslutning till anordningen en reglerbar värmekälla, bränntemperaturen skall kunna anpassas till det keramiska materialet. Utrymmet mellan cylindern, kolven och det cirkulära höljet är förbundet med två evakueringshål 19 till en omgivande atmosfär. Gaser som frigörs vid pressning under uppvärmning av ett byggelement i det keramiska materialet kommer att passera den sintrade metallen, gå genom gaskanalerna, utrymmet mellan cylindern med kolven och höljet och vidare genom evakueringhålen till den omgivande atmosfären.

Efter det att en nickelshims med sin planariserade sida nedåt mot botten 2, 6 har placerats har ett keramiskt material 9 placerats på den uppåt vända mönstrade sidan, i vilken det finns exempelvis ett plan 7 och v-spàr 8. Ovanpå det keramiska materialet 9 placeras därpå den gaspenetrerbara sintermetallen 10 och ovanpå denna tryckplattan ll. I locket sitter cylindern 13 fastsatt næd skruvar 14 och i cylindern 13 löper kolven avtätat mot cylindern med hjälp av tätningsringarna 16. Cylinderns 18 trycksätts med någon gas eller vätska genom Efter det att tryckkammare anslutningen 17 för kolvens tryckpàverkan. anordningens samtliga detaljer har placerats i en ugn inställd på en lämplig temperatur eller temperaturprofil anpassad till det keramiska materialet och att en gas eller till kan trycket kontrolleras och regleras under vätska under reglerbart tryck har anslutits tryckkammaren, det keramiska materialets bränning till fast keramik för att få önskvärda egenskaper hos det färdiga keramiska byggelementet. Den gas som sedan genereras vid bränningen av det keramiska materialet kan evakueras genom den för gas sintermetallen 10 och vidare penetrerbara uppåt 12 i evakueringshàlen 19. genom kanaler tryckplattan 11 och vidare ut genom 10 15 20 25 517 33,05 Då framställningsprocessen har avslutats demonteras samtliga detaljer och den färdiga keramiken lösgöres från nickelshimsen 6 med hjälp av exempelvis ett separeringsskikt på nickelshimsen. Den från keramiken 9 lösgjorda nickelshimsen kan nu återanvändas för upprepade framställningscykler.

I figurerna 2a-f visas de olika stegen för framställning av en nickelshims/mall. I figur 2a visas en mikrobearbetad kiselskiva 21 försedd med en profilerad yta såsom spår.

Mönstret av spår eller liknande kan åstadkommas med en eller några av metoder: vàtetsning, följande torretsning, laserbearbetning eller gnistbearbetning. I figur 2b visas hur ett tunt metallskikt, ett så kallat startskikt 22, har sputtrats eller förångats pà den mikrobearbetade kiselskivan för att möjliggöra en senare igångsättning av en pläteringsprocess. I figur 2c visas hur en metall, företrädes nickel har pläterats pà startskiktet 22 på kiselskivan 21, vilket ger en så kallad nickelshims 6. I figur 2d visas hur nickelshimsen 6 fastsittande pà kiselskivan 21 har planariserats genom någon form av mekanisk bearbetning exempelvis genom slipning. I figur 2e visas hur' nickelshimsen 6 har separerats fràn kiselskivan 21. I figur 2f visas hur nickelshimsen 6 har belagts med ett separeringsskikt 24, vilket möjliggör en separering i ett senare skede.

Uppfinningen är naturligtvis inte begränsad till den ovan beskrivna och den på ritningen visade utföringsformen, utan kan modifieras inom ramen för de bifogade patentkraven.

Claims (4)

10 15 20 25 30 517 505 6 PATENTKRÄV

1. Förfarande för att framställa keramiska precisiondetaljer sàsom smà byggelement för elektroniska, optoelektroniska eller mekaniska konstruktioner, kännetecknat av att ett keramiskt material införs mellan en nickelshims/mall, mönstrad med ett tilltänkt byggelementmönster, och en sintrad metallplatta pà en tryckplatta, vilka kan reglerbart påverkas av en trycksatt gas eller vätska för att trycka tryckplattan med den sintrade metallplattan mot det keramiska materialet pà nickelshimsen/mallen under reglerbar bränning av det keramiska materialet för bildandet av ett avtryck av ett pà nickelshimsen/mallen anordnat mönster utgörande det keramiska byggelementet, varvid vid bränningen frigjorda gaser avleds genom den sintrade metallplattan och genom kanaler i tryckplattan, där mönstret pà nickelshimsen/mallen har framtagits genom att lata en mikrobearbetad kisel skiva mönstrad som det tilltänkta byggelementet förses med ett täckande metallskikt och att sedan kislet har bortetsats för att frigöra det pà metallskiktet avbildade mönstret utgörande nickelshimsen/mallen.

2. Anordning för att framställa keramiska precisionsdetaljer sasom smá byggelement för elektroniska, optoelektroniska eller mekaniska konstruktioner, kännetecknad av att en nickelshims/mall (6), mönstrad med ett tilltänkt byggelement- är anordnad att samverka med en tryckplatta (ll) páförd (10) för att tilltänkta mönster, och en pà denna sintrad metallplatta framställa det keramiska byggelementet, att (12) anordnad att reglerbart kunna pâverkas av en trycksatt gas tryckplattan är försedd med genomgående kanaler och eller vätska, varvid tryckplattan och den sintrade metallplattan kan tryckas mot ett infört keramiskt naterial (9) pà nickelshimsen/mallen under bränning med en reglerbar värmekälla för bildandet av ett avtryck av det pà nickelshimsen/mallen anordnade mönstret utgörande det 10 15 517 305 7 u o n o no keramiska byggelementet, varvid frigjorda gaser kan avledas genom den sintrade metallplattan (10) och de genomgående kanalerna (12) i tryckplattan (ll) under byggelementets framställningsförfarande.

3. Anordning enligt patentkrav' 2) kännetecknad. av' att ett fäste (3) (13, 15) för tryckplattans manövrering är förbunden med ett underlag utgörande ett mothàll vid för en pàverkande kolvcylinderanordning (2) för nickelshimsen/mallen (6) kolvens tryckpàverkan pà det keramiska materialet pà nickelshimsen/mallen.

4. Anordning enligt patentkrav 3, kännetecknad av att fästet utgör ett lock (3) och underlaget utgör en botten (2) och att locket och botten är förbundna med fästorgan (4, 5) till ett hölje (l) 15), tryckplattan (ll) (10), det keramiska materialet (9) och nickelshimsen/mallen (6). för kolvcylinderanordningen (13, med den sintrade metallplattan införda