JPH06221701A - 極低温冷却器の再生器用ワイヤスクリーンディスクを製造するためのフォトリソグラフ法によるエッチング方法 - Google Patents

極低温冷却器の再生器用ワイヤスクリーンディスクを製造するためのフォトリソグラフ法によるエッチング方法

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JPH06221701A
JPH06221701A JP5273680A JP27368093A JPH06221701A JP H06221701 A JPH06221701 A JP H06221701A JP 5273680 A JP5273680 A JP 5273680A JP 27368093 A JP27368093 A JP 27368093A JP H06221701 A JPH06221701 A JP H06221701A
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etching method
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23FNON-MECHANICAL REMOVAL OF METALLIC MATERIAL FROM SURFACE; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL; MULTI-STEP PROCESSES FOR SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL INVOLVING AT LEAST ONE PROCESS PROVIDED FOR IN CLASS C23 AND AT LEAST ONE PROCESS COVERED BY SUBCLASS C21D OR C22F OR CLASS C25
    • C23F1/00Etching metallic material by chemical means
    • C23F1/02Local etching

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Abstract

(57)【要約】 【目的】極低温冷却器の再生器に用いる異なる複合形状
寸法を有するワイヤスクリーンディスクを正確且つ均一
に製造するための、フォトリソグラフ法によるエッチン
グ方法を提供すること 【構成】このフォトリソグラフ法によるエッチング方法
は、ワイヤスクリーンシートにフォトレジストを塗布
し、前記フォトレジストを一個以上の所望のディスク形
状に現像し、更に、前記現像されたワイヤスクリーンシ
ートをエッチングしてワイヤスクリーンディスクを形成
する、各工程から成る。 【効果】本発明のエッチング方法は、種々の複合形状寸
法を有するワイヤスクリーンディスクを製造するために
使用することができ、これにより、複雑且つ一層効率的
な形状の極低温冷却器を構成することが可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、一般に極低温冷却器に
関し、特に極低温冷却器の再生器用ワイヤスクリーンデ
ィスクの製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】スター
リング及びパルス管型極低温冷却器等の再生式極低温冷
却器は、高真空システム用のクライオポンプを含む種々
の地上用途に加え、宇宙空間用の赤外線検出器を極めて
低温まで冷却して赤外線検出感度を大幅に改善するため
に開発された。スターリング及びパルス型極低温冷却器
は、ヘリウム又は水素等の気体の圧縮及び膨張を交互に
繰り返して冷却を行い気体温度を降下させる、閉サイク
ル膨張式冷却器である。例えば、代表的なパルス管型極
低温冷却器は、連続圧力波を生成するために圧縮機を利
用している。この圧力波により、パルス管冷却器の全体
に亘り交互の質量流を生じる。交互の圧力及び質量流
は、圧力/容量作動流であり、これにより、再生器は、
冷間端部熱交換器を介して、冷却負荷から後置冷却器ま
で熱を送出している。後置冷却器で、熱はヒートシンク
に排出される。一方、圧力/容量作動流は、パルス管を
下方に移行し、熱間端部熱交換器によりヒートシンクへ
熱として排出される。極低温冷却器の効率は、再生式極
低温冷却器においては主として再生器の効率により決定
されるものであるが、宇宙空間に適用する場合には特に
重要となる。この再生器は、典型的には、ワイヤスクリ
ーンディスクを千枚以上積み重ねて熱スポンジとして機
能させ、圧力波の前後の振動に応じて気体からの熱の吸
収と吸収された熱の気体への排出とを交互に行うもので
ある。熱効率を良くするために、再生器と気体の間の熱
伝達は、最小のエネルギ損失で行われなければならな
い。また、再生器は、伝導損失を最小化するために、そ
の長さに沿った熱伝導率を低くすると共に、気体の熱容
量と比較して大きな熱容量を有する必要がある。その長
さに沿って低熱伝導率を付与すると共に良好な熱効率を
達成し、ブローバイを防ぐために、ワイヤスクリーンデ
ィスクは、好ましくは滑り嵌めにより、再生器内にぴた
りと収まらなければならない。
【0003】ワイヤスクリーンディスクは、一般には、
手動或いは機械駆動の機械パンチを用いて製造する。し
かしながら、機械パンチは容易に磨耗して、研磨と較正
を頻繁に要する。また、機械パンチは縁部をほつれさせ
るので、ディスクを再生器内に正しく嵌合させることが
できない。更に、これらのほつれた縁部では、ワイヤは
緩んだり曲がったりしているので、切れたり、極低温冷
却器の圧縮器や他の可動部をひどく傷つけたりすること
がある。更に、機械パンチで、種々の複合形状寸法のワ
イヤスクリーンディスクを製造することは困難である。
従って、極低温冷却器の再生器用のワイヤスクリーンデ
ィスクを製造するための改善された方法が求められてい
た。本発明は、この必要を完全に充たすものである。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明の目的は、極低温
冷却器の再生器に用いる異なる複合形状寸法を有するワ
イヤスクリーンディスクを正確且つ均一に製造するため
の、フォトリソグラフ法によるエッチング方法を提供す
ることにある。このフォトリソグラフ法によるエッチン
グ方法は、ワイヤスクリーンシートにフォトレジストを
塗布し、前記フォトレジストを一個以上の所望のディス
ク形状に現像し、更に、前記現像されたワイヤスクリー
ンシートをエッチングしてワイヤスクリーンディスクを
形成する、各工程から成る。本発明に係るエッチング方
法は、堅固な縁部を備えたワイヤスクリーンディスクを
生成することにより、当該ワイヤスクリーンディスクが
再生器内にぴたりと収まるようにしている。更に、これ
らの縁部では、ワイヤが緩んだり曲がったりしておら
ず、切れたり、極低温冷却器の圧縮機やその他の可動部
を損傷したりすることがない。本発明のエッチング方法
は、種々の複合形状寸法を有するワイヤスクリーンディ
スクを製造するために使用することができ、これによ
り、複雑且つ一層効率的な形状の極低温冷却器を構成す
ることが可能となる。上述したことから、本発明は極低
温冷却器の分野で顕著な進歩性を有する、ことが理解さ
れよう。本発明の他の特徴及び利点は、本発明の原理を
例示する添付図面を参照して、以下のより詳細な説明か
ら明らかとなる。
【0005】
【実施例】説明のために図示したように、本発明は、極
低温冷却器の再生器に用いる種々の複合形状寸法を有す
るワイヤスクリーンディスクを正確且つ均一に製造する
ための、フォトリソグラフ法によるエッチング方法にお
いて具現される。フォトリソグラフ法によるエッチング
方法は、ワイヤスクリーンシートにフォトレジストを塗
布し、このフォトレジストを1個以上の所望のディスク
形状に現像し、更に、現像されたワイヤスクリーンシー
トをエッチングしてワイヤスクリーンディスクを形成す
る、各工程から成る。本発明に係るエッチング方法は、
堅固な縁部を備えたワイヤスクリーンディスクを生成す
ることにより、当該ワイヤスクリーンディスクが再生器
内にぴたりと収まるようにしている。更に、これらの縁
部では、ワイヤが緩んだり曲がったりしておらず、切れ
たり、極低温冷却器の圧縮機やその他の可動部を損傷し
たりすることがない。本発明のエッチング方法は、種々
の複合形状寸法を有するワイヤスクリーンディスクを製
造するために使用することができ、これにより、複雑且
つ一層効率的な形状の極低温冷却器を構成することが可
能となる。
【0006】それぞれ図1及び図3に示したように、線
形的に異なる直径を有する一連の円形ワイヤスクリーン
ディスク10と、一連の環状ワイヤスクリーンディスク
12は、本発明に係るフォトリソグラフ法によるエッチ
ング方法を用いて製造される。これらの一連のワイヤス
クリーンディスク10、12は、それぞれ図2及び図4
に示したように、円錐状及び環状のパルス管型極低温冷
却器14、16を構成するために使用することができ
る。円錐状のパルス管型極低温冷却器14は、その効率
を改善するために、全体に亘って異なる熱的性質を補償
する円錐状再生器を有している。環状の再生器におい
て、再生器を横切る気体密度は、著しく変化する。従っ
て、円錐状再生器のように、再生器の横断面積も変化す
る場合には、当該再生器を通る質量流量は略一定に維持
され、冷却器の効率を改善することができる。環状のパ
ルス管型極低温冷却器16により、極めて小型のパルス
管型極低温冷却器を構成することが可能となる。図1及
び図3に示したように、フォトリソグラフ法によるエッ
チング方法の第一の工程は、ワイヤスクリーンシート1
8、18’にフォトレジストを塗布することである。エ
ッチング方法の第二の工程は、フォトレジストを1個以
上の所望のディスク形状に現像することである。図1は
直径が異なる一連の円形ディスク形状を示し、図3は一
連の環状ディスク形状を示す。第二の工程は、好ましく
は従来の計算機援用設計(CAD)技術を用いて、ワイ
ヤスクリーンシート上にフォトマスクを載置することに
より行われる。CAD技術により、直径寸法を容易に漸
次増加させることができる。次に、ワイヤスクリーンシ
ート18、18’を露光し、正又は負のフォトレジスト
の使用に応じて、エッチング領域又は非エッチング領域
のいずれかを感光させる。エッチング方法の最終工程
は、現像されたワイヤスクリーンシート18、18’
を、従来の酸を用いてエッチングし、ワイヤスクリーン
ディスク10、12を形成することである。
【0007】円形のワイヤスクリーンディスク10は約
1/4インチ(0.64cm)1インチ(2.54c
m)の直径を有し、環状のワイヤスクリーンディスク1
2は2インチ(5.08cm)までの外径と1インチ
(2.54cm)までの内径を有する。ワイヤスクリー
ンは、好ましくは、約0.010インチ(0.025c
m)乃至0.030インチ(0.076cm)の太さを
有する金属ワイヤから製造される。ワイヤスクリーンの
多孔率は、60%程度である。入手が容易なワイヤスク
リーンとしては、ステンレス鋼、リン青銅、銅、及びア
ルミニウム等のワイヤスクリーンがある。本発明のフォ
トリソグラフ法によるエッチング方法は、パルス管型再
生器用のワイヤスクリーンディスクの製造を対象として
説明してきたが、本発明のエッチング方法は、あらゆる
型の閉サイクル膨張式極低温冷却器をはじめ全ての型の
極低温冷却器用のワイヤスクリーンディスクの製造に適
用可能である。上述したことから、本発明は極低温冷却
器の分野で顕著な進歩性を有する、ことが理解されよ
う。本発明の好ましい実施例を図示説明してきたが、本
発明の精神及び範囲から逸脱することなく、他の適用及
び変形も可能なことは明らかである。従って、本発明
は、前記特許請求の範囲によってのみ、限定されるべき
である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のフォトリソグラフ法によるエッチング
方法により製造される、一連の線形的に異なる直径を有
する円形ワイヤスクリーンディスクを示した図。
【図2】前記一連の円形ワイヤスクリーンディスクから
構成した円錐状パルス管型極低温冷却器の概略図。
【図3】本発明のフォトリソグラフ法によるエッチング
方法により製造される、一連の環状ワイヤスクリーンデ
ィスクを示した図。
【図4】前記一連の環状ワイヤスクリーンディスクから
構成した環状パルス管型極低温冷却器の概略図。
【符号の説明】
10……円形ワイヤスクリーンディスク 12……環状ワイヤスクリーンディスク 14……円錐状低温冷却器 16……環状低温冷却器 18、18’……ワイヤスクリーンシート

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 極低温冷却器用のワイヤスクリーンディ
    スクを製造するためのフォトリソグラフ法によるエッチ
    ング方法であって、 ワイヤスクリーンシートにフォトレジストを塗布し、 前記フォトレジストを、一個以上の所望のディスク形状
    に現像し、 前記現像されたワイヤスクリーンシートをエッチングし
    てワイヤスクリーンディスクを形成する、 各工程を備えた、 ことを特徴とする方法。
  2. 【請求項2】 前記ワイヤスクリーンディスクが、線形
    的に異なる直径を有する円形のディスクである、 ことを特徴とする請求項1記載の製造方法。
  3. 【請求項3】 前記ワイヤスクリーンディスクが、環状
    ディスクである、 ことを特徴とする請求項1記載の製造方法。
JP5273680A 1992-11-03 1993-11-01 極低温冷却器の再生器用ワイヤスクリーンディスクを製造するためのフォトリソグラフ法によるエッチング方法 Expired - Lifetime JPH07111281B2 (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US07/972181 1992-11-03
US07/972,181 US5286345A (en) 1992-11-03 1992-11-03 Photolithographic etching process for fabricating wire screen disks for cryogenic cooler regenerators

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH06221701A true JPH06221701A (ja) 1994-08-12
JPH07111281B2 JPH07111281B2 (ja) 1995-11-29

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ID=25519299

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JP5273680A Expired - Lifetime JPH07111281B2 (ja) 1992-11-03 1993-11-01 極低温冷却器の再生器用ワイヤスクリーンディスクを製造するためのフォトリソグラフ法によるエッチング方法

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JPH07111281B2 (ja) 1995-11-29
US5286345A (en) 1994-02-15

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