15.6. ГАЛЬВАНОПЛАСТИКА

15.6.1. Методы гальванического покрытия

При изготовлении узлов сверхвысоких частот целесообразно применять различные методы гальванического покрытия. Метод фототравления, описанный в разд. 9.6, дает возможность получить тонкую пленку, воспроизводящую сложную структуру, например, лестничной схемы электронной лампы обратной волны или общую стенку многощелевого направленного ответвителя. Применяя гальваническое покрытие, этот слой можно сделать большей толщины, хотя если слой слишком толстый, то ухудшается точность воспроизведения. Фототравление может быть выполнено с различными металлами, включая и молибден [51].

При гальваническом покрытии на оправку, форма и размеры которой соответствуют внутренней плоскости узла, наносят слой металла. Толщина слоя определяется требуемой механической прочностью. Затем оправку удаляют и остается заготовка. Оправки по своему назначению могут быть постоянными или разового применения. Толщина слоя может находиться в пределах от 1 до а это означает, что процесс гальванопластики должен протекать с большой скоростью отложения и с хорошей рассеивающей способностью электролита [67]; кроме того, отлагаемый металл должен быть однородным, прочным, свободным от дефектов и пригодным для станочной обработки.

Для изготовления деталей методом гальванопластики могут использоваться многие металлы. Очень прочные осаждения получаются в случае применения никеля, хрома и сплава никель-кобальт, но они не дают достаточно хорошей равномерности покрытия. Детали легкого веса получаются при использовании алюминия, но в этом случае требуются специальные электролиты, применение которых возможно лишь атмосфере сухого инертного газа. Осаждение алюминия из расплавленных смесей четвертичных солей аммония и алюминиевой соли галоидноводородной кислоты происходит [56, 94] при рабочей температуре и плотности тока при этом толщина слоя осаждения получается Применялся также другой электролит [117] на основе комплекса фтористого натрия и триэтил-алюминия при температуре от 80 до 150° С. Был получен слой чистого алюминия толщиною с твердостью 24—33 по Бринеллю. Херитэйдж и Балмэр [49,50] изготовляли волноводные узлы методом гальванопластики в сложном растворе следующего состава: хлористого алюминия, гидрида лития и безводного диэтилового эфира. Электролит удовлетворительно работал в течение нескольких месяцев в запаянной ванне, недоступной для проникновения влаги. Скорость осаждения при плотности тока составляла прочные и пластичные слои толщиной до были получены на простых цилиндрических оправах.

В различных узлах сверхвысоких частот для получения максимальной удельной проводимости начальные слои осаждаются из

серебра или меди, а металл для последующего покрытия выбирается из других соображений. Однако чаще всего при электролитическом осаждении используется медь и для этого случая описаны различные методы [22, 35, 43, 47, 72, 80, 103, 104, 147]. Обычно медь наносят [10], используя неорганические электролиты с малой рассеивающей способностью, причем осаждения получаются шероховатыми с твердостью по Рокуеллу однако эти электролиты часто используются из-за простоты приготовления [3] и экономичности.

Рис. 15. 14. Электролитическое осаждение на углах различных радиусов. Радиусы:

Рис. 15. 15. Способы увеличения толщины слоя электролитического осаждения в углах: а — металлические вставки специальной формы; б - набивка припоем, порошкообразным серебром, амальгамами или распыленным металлом; в — высверливание и заделка.

Лучшие результаты [43] при более сложной и дорогостоящей технологии были получены Джернстэтом [61—63]; его технология основана на применении органических электролитов, содержащих цианиды меди и другие элементы. Этот процесс происходит при периодическом реверсировании тока; заготовка попеременно становится то катодом, то анодом, причем произведение тока на время будет, конечно, положительным. Оптимальные периоды зависят от формы и размеров изделия, но обычно эти периоды составляют 20—100 сек, когда деталь служит катодом, и 10—40 сек, когда деталь служит анодом; соответствующие токи будут почти одинаковыми. При анодном цикле снимается слой некачественного осаждения

и чем сложнее деталь, тем больше требуется этих циклов. При плотностях тока около и при температуре 85° С скорость покрытия составляет при меньших плотностях тока и температурах ниже 50° С скорость покрытия уменьшается до При медленном вращении оправки в ванне получаются гладкие и симметричные покрытия; электролит при этом перемешивается и непрерывно циркулирует через фильтры и очиститель, содержащий активированный древесный уголь. Осажденный металл вязок и пригоден для дальнейшей механической обработки, причем микросрезы не имеют инородных включений; твердость зависит от рабочих условий, но находится в пределах по Рокуеллу.

При любом методе покрытия осаждение всегда бывает меньше в областях с наименьшим электрическим полем, например, на внутренних углах. На рис. 15.14 показаны результаты покрытия на оправке с углами различных радиусов. Заметим, что в описанном процессе слой постоянной толщины осаждается до тех пор, пока не достигает центра круга, от которого расходятся трещины. Таким образом, всегда необходимо обеспечивать некоторые радиусы для получения непрерывного слоя металла. Увеличение механической жесткости требует искусственного увеличения осаждения; пригодные методы для достижения этого показаны на рис. 15.15.