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Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung einer Schlitzplatte für Kodierer gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Bei einem derartigen Verfahren werden zunächst auf beiden Seiten einer Platte aus rostfreiem Stahl Membrane aus photosensitivem Harz (Widerstandsschicht) ausgebildet. Um auf einer Folie aus rostfreiem Stahl, die mit einer Widerstandsschicht versehen ist, ein Muster aufzubringen, wird die Folie aus rostfreiem Stahl mit zwei Filmblättern so belegt, daß sich die Folie aus rostfreiem Stahl zwischen diesen beiden Filmblättern findet. Auf diese Filmblätter wird das gewünschte Muster zuvor aufgebracht, belichtet und entwickelt. In diesem Fall ist es notwendig, ein oberes und unteres Muster vorzusehen, die zusammenfallen.
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Nach dem Beseitigen der Filmschicht wird die Platte aus rostfreiem Stahl in einen Ätzbehälter eingegeben, um diese gleichzeitig von beiden Seiten zu ätzen. Wenn in diesem Zusammenhang von einer Widerstandsschicht die Rede ist, so kann es sich dabei um einen Abdecklack handeln bzw. um eine Schutzmasse, die gegen das Ätzmitel widerstandsfähig ist.
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Die Widerstandsschicht wird von der Platte aus rostfreiem Stahl entfernt, um das gewünschte Produkt zu erzielen.
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Ein derartiges Verfahren hat folgende Nachteile.
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Es ist möglich, zwei Filmblätter zusammen zu bringen, die Muster von dünnen Linien in der Einheit von mehreren 10 Mikron bis 100 Mikron enthalten, so daß die Muster vollständig einander entsprechen. Entsprechend Versuchen treten Abweichungen von mindestens 10 Mikron bis zu maximal mehr als 20 Mikron auf. Diese Abweichungen werden mit der Zunahme des Filmbereiches größer.
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Die Filmblätter dehnen sich oder ziehen sich zusammen, wenn sie Wärme, Feuchtigkeit und dergleichen ausgesetzt werden. Sogar wenn sie vollständig fluchtend zueinander aufgebracht werden, so daß sie vollständig einander entsprechen, treten mit der Zeit der Verwendung derselben Abweichungen auf. Die Ätzpräzision nimmt proportional der Zunahme der Dicke des Metalls ab. Das Ätzen von beiden Seiten ist ein Vorgang, der dazu verwendet wird, um ein möglichst präzises Ätzen vornehmen zu können. Wenn ein Loch in einer Metallplatte durch Ätzen von beiden Seiten vorgesehen wird, und wenn eine Abweichung zwischen dem oberen und unteren Filmblatt vorliegt, so erfolgt ein Ätzen mit einer Abweichung.
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Wenn ein Präzisionsmetallteil durch Ätzen aus einem gefrästen oder gewalzten Metall, wie einer Platte aus rostfreiem Stahl, hergestellt wird, ist in der gefrästen oder gewalzten Metallplatte die Walz- oder Fräsrichteigenschaft in dieser Metallplatte ausgebildet, so daß das Ätzen in Längs- und Querrichtung schwierig wird. Das Ätzen von Metall besteht in einem Eliminieren von individuellen Metallpartikeln. Jedoch im Fall eines gefrästen oder gewalzten Metalls nehmen die Metallpartikel einen quer oder seitlich gestapelten Zustand ein, wie gestapelte Ziegelsteine, so daß eine unregelmäßig geätzte Fläche entsteht. Dies ist auch als Nachteil des herkömmlichen Verfahrens anzusehen.
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Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren zur Herstellung einer Schlitzplatte für Kodierer zu schaffen, bei dem ein genaueres Ätzen hinsichtlich einer genaueren Schlitzplatte gewährleistet ist.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Anspruchs 1 gelöst.
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Die erfindungsgemäße Lösung hat die folgenden Vorteile.
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Da die Genauigkeit durch eine Seite der Schlitze definiert sein kann und die entgegengesetzte Seite rauh bzw. grob in die vorhandene Struktur gebracht werden kann, hat die beim Ätzen ausgebildete Breite keinen Einfluß auf die Präzisionsfläche.
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Da ein Präzisionsmetallteil gemäß der vorliegenden Erfindung nicht durch Verwendung von zwei übereinanderliegenden Filmblättern mit demselben Muster hergestellt wird, kann die Gefahr einer mangelnden Ausrichtung der beiden Filmblätter nicht auftreten.
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Da die Dicke einesteils, welches die Präzision erfordert, frei und genau geändert werden kann, hat dies eine erhebliche Verbesserung zur Folge. Metallteile, die eine hohe Genauigkeit und Präzision erfordern, wurden bisher dadurch hergestellt, daß Filmblätter eines kleinen Bereiches wegen der Abweichung der Filmblätter verwendet wurden. Nun ist es jedoch durch das erfindungsgemäße Verfahren möglich, Schichten bzw. Filmblätter großen Bereiches zu verwenden. Außerdem ist eine Massenproduktion möglich.
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Wenn ein Präzision erforderliches Teil nur durch einen Plattierungsprozeß hergestellt wird, kann die Genauigkeit noch weiter verbessert werden, da beim Ätzen keine nachteilige Auswirkung erfolgen kann. Darüber hinaus ist es ausreichend, daß nur notwendige Teile mit Nickel plattiert werden. Somit können Schritte durch Nichtätzen eingespart werden.
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Aus der DE-OS 28 29 529 ist ein Verfahren zur Herstellung von Sieben für Zentrifugen bekannt. Wenn bei diesem Verfahren der Ätzvorgang zeitlich beschleunigt werden soll, was insbesondere bei dicken Sieben Fertigungsvorteile erbringt, dann muß von beiden Oberflächen des Siebes geätzt werden. Dazu ist auf der Rückseite des Siebes eine Ätzmaske erforderlich. Diese kann auf einfache Weise dadurch hergestellt werden, daß die Rückseite, d. h. die Kupferoberfläche des Zwischenproduktes, mit Isolierwerkstoff beschichtet wird. Dazu wird Siebdrucklack oder Fotolack verwendet. Es wird ein Siebmuster auf die Siebrückseite aufgebracht, das im wesentlichen mit dem Siebmuster der Matritze übereinstimmt und sich von diesem lediglich durch die Konizität der Schlitze entsprechende größere Schlitzbreite unterscheidet. Beim Aufbringen dieser Siebmuster wird darauf geachtet, daß das Siebmuster des Isolierwerkstoffes eine exakte Paßlage zum Siebmuster des Siebwerkstoffes einnimmt. Dies bedeutet, daß hier auch eine präzise Ausrichtung eine Voraussetzung für ein präzises Ergebnis ist. Wenn die Schicht aus Isolierwerkstoff aufgebracht ist, wird mit dem schon genannten Ätzmedium von beiden Oberflächen des Zwischenproduktes aus geätzt, bis die Siebschlitze vollständig geöffnet sind. Nach dem Ätzen wird der Isolierwerkstoff durch ein Lösmittel entfernt.
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Im Zusammenhang mit der Erstellung von Siebmustern gemäß der DE-AS 25 12 086 und der DE-PS 8 13 162 (Ätzen nur auf einer Seite) und insbesondere aus der letztgenannten Druckschrift ist es bekannt, daß handelsüblich gewalzte Folien der Mangel anhaftet, daß ihre Kristalle durch den Walzprozeß in einer für den vorliegenden Zweck sehr ungünstigen Weise verformt und verzahnt wurden. In dieser Druckschrift wird weiter ausgeführt, daß der Angriff der Ätzmittel bei gewalzten Metallen nicht mehr in alle Richtungen gleichmäßig schnell erfolgt. Deswegen schlägt man eine elektrolytisch aufgetragene Metallschicht vor, die sich leicht und bequem sowie sehr sauber herausätzen läßt. Auf diese Merkmale allein stützt sich aber nicht die in den neuen Patentansprüchen niedergelegte Erfindung, sondern insbesondere auf die Verwendung ungleicher Muster für das Ätzen von beiden Seiten.
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Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung ergibt sich aus dem Unteranspruch.
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Die Erfindung wird in der nachfolgenden Beschreibung der in den Zeichnungen rein schematisch dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Anhand dieser Ausführungsbeispiele wird auch der Herstellungsprozeß erläutert. Es zeigt:
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Fig. 1 eine Draufsicht auf einen Drehkodierer mit einem Gebilde gemäß der vorliegenden Erfindung,
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Fig. 2 einen Querschnitt des Codierers im Zustand der Herstellung, wobei ein oberes Filmblatt mit einem darauf aufgebrachten Schlitzmuster und ein unteres Filmblatt mit einem darauf als Stütze aufgebrachten Muster entfernt sind,
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Fig. 3 einen Querschnitt des Codierers im Zustand der Herstellung, wobei eine Nickelschicht ohne anhaftende Widerstandsschicht geätzt wird,
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Fig. 4 einen Querschnitt durch eine Platte, die durch Ätzen der Kupferplatte gemäß Fig. 3 erzielt worden ist,
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Fig. 5 einen Querschnitt durch eine Platte, die durch Entfernen der Widerstandsschicht erzielt worden ist,
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Fig. 6 einen Querschnitt durch eine Platte, die eine Mustereinheit eines fixierten Codierers zeigt,
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Fig. 7 die Rückseite und
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Fig. 8 die Vorderseite der genannten Platte,
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Fig. 9 eine Querschnittsansicht der Platte, bei der unnötige Teile der Kupferfolie mit einer widerstandsfähigen Schicht abgedeckt ist,
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Fig. 10 einen Querschnitt durch die Platte, die durch eine Nickelplattierung der Platte gemäß Fig. 9 erzielt wurde,
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Fig. 11 einen Querschnitt durch die Platte, die dadurch erzielt wurde, daß die Widerstandsschicht der Platte gemäß Fig. 10 entfernt worden ist,
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Fig. 12 einen Querschnitt durch eine Platte, die dadurch erzielt worden ist, daß das Kupfer in der Platte gemäß Fig. 11 entfernt worden ist,
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Fig. 13 eine Draufsicht auf Schlitze eines Drehcodierers sowie einen Querschnitt derselben,
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Fig. 14 eine Querschnittsansicht durch einen Schlitz eines Drehcodierers, bei dem die Abweichung zwischen einer Präzisionsfläche und einer Stützfläche größer wird und
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Fig. 15 eine schematische Querschnittsansicht einer geschliffenen, gefrästen bzw. geriffelten Platte und einer plattierten Nickelfolie, bei der a) diese Platte vor dem Ätzen a&min;) dieselbe Platte nach dem Ätzen, b) die plattierte Nickelfolie vor dem Ätzen und b&min;) dieselbe Platte nach dem Ätzen darstellt.
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Das Gebilde gemäß der Erfindung ist in zwei Teile aufgeteilt, d. h. in einem Teil A, welcher eine hohe Genauigkeit erfordert und einen Teil B, welcher die geeignete Dicke erfordert, um das Produkt in andere Teile einzusetzen, d. h. ein Teil, welches als Stütze notwendig ist.
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Ein Drehcodierer mit einer erfindungsgemäßen Struktur ist in Draufsicht in Fig. 1 und im Querschnitt in Fig. 5 dargestellt. Anstatt einer Platte 1 aus rostfreiem Stahl des herkömmlichen Codierers wird als erste Metallschicht ein plattiertes Laminat verwendet, welches eine Nickelschicht 8 ist. Als zweite Metallschicht wird eine Kupferschicht 7 und als dritte Metallschicht eine andere Nickelschicht 8&min; verwendet. Als zweite Metallschicht ist ebenso eine Legierung aus Nickel und Phosphor verwendbar.
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In Fig. 2 ist der Zustand dargestellt, in dem ein oberes Filmblatt und ein unteres Filmblatt im entfernten Zustand sich befinden. Das obere Filmblatt ist mit einem darauf aufgebrachten Schlitzmuster (X) versehen, welches für einen Codierer notwendig ist. Das untere Filmblatt ist mit einem geeigneten Muster Y versehen, welches einen breiteren Bereich einnimmt als der Bereich, welcher für das Schlitzmuster notwendig ist, um Stufen relativ zu den Schlitzen des Codierers auszubilden.
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Fig. 3 zeigt den Zustand, in dem der Nickelteil, welcher nicht mit einer Widerstandsschicht versehen ist, geätzt wird. In Fig. 4 ist der Zustand dargestellt, in der das Kupfer der Platte gemäß Fig. 3 geätzt wird. In Fig. 5 ist der Zustand gezeigt, in der die Widerstandsschicht der Platte gemäß Fig. 4 durch Lösen entfernt wird.
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Für einen fixierten Codierer, welcher zusammen mit einem Drehcodierer verwendet wird, kann die Genauigkeit durch dasselbe Gebilde verbessert werden. Fig. 6 zeigt einen Querschnitt einer Mustereinheit. Fig. 8 zeigt das Muster auf einem oberen Film und Fig. 7 zeigt das Muster zum Halten eines unteren Films. Der tatsächliche Codierer ist eine flache Platte, auf der das Muster der vorgenannten Einheit auf einer Ebene wiederholt ist.
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Ein Drehcodierer gemäß Fig. 1 bis 5 wird entsprechend einem Ätzverfahren (hier Beispiel 1) erzeugt. Jedoch derjenige gemäß Fig. 9 bis 12 wird entsprechend einem Plattierungsverfahren hergestellt. Fig. 9 zeigt einen Querschnitt einer Platte, die durch Einsetzen einer Kupferfolie erzielt wurde, die mit photosensitiven Harzmembranen an beiden Seiten derselben versehen ist, und zwar zwischen zwei Filmen, auf denen verschiedene Muster zuvor aufgebracht worden sind. Daraufhin erfolgte ein Belichten und ein Entfernen der Filme, wo unnötige Teile der Kupferfolie mit der Widerstandsschicht beschichtet sind. Wenn die Nickelplattierung auf die Folie gemäß Fig. 9 aufgebracht wird, wird eine Platte entsprechend Fig. 10 erhalten. Fig. 11 zeigt einen Querschnitt der Platte gemäß Fig. 10 mit entfernter Widerstandsschicht. Fig. 12 zeigt einen Querschnitt des Produktes gemäß Fig. 11, von dem das Kupfer durch Ätzen entfernt ist.
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Entsprechend der Darstellung von Fig. 15 sind bei gewalzten Metallplatten, wie einer Platte aus rostfreiem Stahl, Kristalle von Metallpartikeln in einem Zustand zueinander angeordnet, als wenn Ziegelsteine quergeschichtet aufgebaut wären (Fig. 15a). In Fig. 15b sind im Fall einer plattierten Platte, wie einer nickelplattierten Folie die Kristalle von Metallpartikeln wie Ziegelsteine längsgeschichtet. Der Seitenätzeffekt ist beim Ätzen einer plattierten Folie verglichen mit gewalzten Folien wesentlich geringer.
Beispiel 1
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Eine laminierte Platte mit einer Dicke von 40 µm Nickel, 40 µm Kupfer und 20 µm Nickel (100 µm insgesamt) wurde durch Plattieren mit einem gemeinsamen Nickelsulfaminatbad und einem Kupfersulfatbad hergestellt. Wenn im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung von "Plattieren" die Rede ist, so ist damit ein elektrolytisches Aufbringen des Metalls gemeint. Beide Flächen der Platte werden entfettet und mit Wasser gewaschen. Nach dem Trocknen wurde die Platte mit einem handelsüblichen Widerstandsmittel beschichtet und getrocknet. Dann wurden die Filme auf beiden Seiten der Fläche der Platte gedruckt. Nach dem Entfernen der Filme wurde die Platte entwickelt, mit Wasser gewaschen und dann geätzt. Für das Nickelätzen wurde eine wäßrige Lösung von 10% HNO3 und 20% Wasserstoffperoxid verwendet und nach dem Ätzen bei 28°C für 3 min entsprechend einem Sprühprozeß wurde die Platte mit Wasser gewaschen. Dann wurde Kupfer mit einer kommerziellen alkalischen Ätzlösung geätzt. Nach dem Waschen mit Wasser und nach dem Trocknen wurde die Widerstandsschicht durch eine bestimmte Lösung entfernt, um eine Produktplatte vorzusehen.
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Durch die vorgenannten Verfahrensschritte ist es möglich, ein Produkt mit hoher Genauigkeit und einer Form zu erhalten, die in Fig. 11 dargestellt ist. Sie ist mit allen Vorteilen der vorliegenden Erfindung versehen. Als Lösung zum Entfernen kann auch Trichloräthylen verwendet werden.
Beispiel 2
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Nach der Präparation einer Kupferfolie mit einer Dicke von 40 µm durch Verwendung eines Kupfersulfatbades gemäß Beispiel 1 wurde dasselbe Widerstandsmittel wie in Fig. 1 auf beiden Flächen der Folie beschichtet. Nach dem Aufdrucken von Filmen, was dem Beispiel 1 entgegengesetzt ist (d. h. positiv zu negativ der Fig. 1) wurde die Folie einer Entwicklung unterworfen, mit Wasser gewaschen und in einem Nickelplattierungsbad plattiert, um dieselbe Dicke wie beim Beispiel 1 zu erzeugen. Nach dem Beseitigen des Widerstandsmittels wurde das Kupfer entsprechend einem Verfahren gemäß dem Beispiel 1 geätzt, um das gewünschte Produkt zu schaffen. Als Resultat wurde dasselbe Produkt wie in Beispiel 1 erzielt.