[发明专利]电铸微结构制品的方法

说明书

本发明公开了电铸燃料喷射器喷嘴结构的方法，诸如例如喷嘴板、阀门导管、喷嘴板与阀门导管的组合等，以及包含微结构特征的其他制品。本文所述的方法可以用于电铸具有高纵横比特征的紧邻制品，同时降低电铸过程期间空隙形成的可能性。

技术领域

本发明总体上涉及电铸喷嘴结构(例如，可以适用于内燃机的燃料喷射器的喷嘴板、阀门导管、其他喷嘴结构及其组合)以及包括微结构特征的其他制品的方法。

背景技术

燃料喷射器系统有三种基本类型：进气道燃料喷射(PFI)、汽油直喷(GDI)、和直喷(DI)。PFI和GDI使用汽油作为燃料，而DI使用柴油燃料。继续努力进一步开发制造燃料喷射器喷嘴结构(例如，喷嘴板，也称为导向板)的方法和包含该燃料喷射器喷嘴结构的燃料喷射系统，以便潜在地改善燃料效率并减少内燃机的有害排放，以及降低包括内燃机的车辆的总体能量需求。

燃料喷射器系统使用燃料喷射器喷嘴(包括具有通孔的喷嘴结构)以输送燃料用于燃烧。喷嘴结构的制造可能在系统中造成特别的挑战，其中对通过喷嘴结构进行的燃料输送的控制可以改善或降低发动机的效率。

发明内容

本发明是针对电铸燃料喷射器喷嘴结构的方法，诸如例如喷嘴板、阀门导管结构、喷嘴板与阀门导管结构的组合等，以及包含微结构特征的其他制品。

在一个或多个实施方案中，本文所述的方法可以用于电铸具有高纵横比特征的紧邻制品，同时降低电铸过程期间空隙形成的可能性。通常，待电铸结构的表面涂覆有金属(例如，银或其他导电金属)涂层以使表面导电-包括高纵横比特征的垂直表面。参考例如图1，描绘了在基底表面12上包括微结构图案30的制品10。微结构图案30包括微结构特征40，每个微结构特征包括在基底表面12上的基底42和远距基底42和基底表面12的远端44。图1中还描绘了导电涂层20位于基底表面12以及微结构特征40上。特别地，导电涂层20位于微结构特征40的垂直表面上以及远端44上。

如图2中所描绘，在微结构制品10上电铸金属结构(例如，以板的形式)导致电铸金属50沉积在被导电涂层20覆盖的每个导电表面上。结果，甚至微结构特征40的垂直表面也涂覆有电铸金属50。通常，在微结构特征具有相对较高纵横比(即，相对于它们在基底表面上方的高度彼此靠近定位)的情况下，在微结构特征40之间的特征间空间完全被沉积在高纵横比微结构特征40的垂直表面上的电铸金属50填充之前，电铸金属50在微结构特征40的远端44附近聚拢。结果，可以在微结构特征40的基底42附近形成空隙52。

电铸制品中的空隙(诸如例如空隙52)是电铸制品中潜在的结构弱点，并且当制品因温度、压力或两者而受到压力时会导致失效。当电铸制品是用于燃料喷嘴的喷嘴结构时，这些问题尤其真实存在，该燃料喷嘴通常在使用期间受到相对较高的温度和压力。降低空隙形成的可能性可以改善电铸制品(包括如本文所述的微结构特征)的耐久性。

在一个或多个实施方案中，如本文所述的电铸制品(诸如例如喷嘴结构)的方法包括：形成第一材料的微结构图案，其中所述微结构图案包括延伸远离基底表面的多个微结构特征，其中所述多个微结构特征中的每个微结构特征包括靠近所述基底表面的基底和远距所述基底表面的远端，其中所述基底表面是导电表面，每个微结构特征沿其长度具有不均匀横截面，并且在其基底与远端之间具有非导电表面，其中所述微结构图案的所述多个微结构特征(i)彼此分立，(ii)彼此连接，或(iii)是(i)与(ii)两者的组合；在形成所述微结构图案之后从所述基底表面电铸金属结构(例如，板的形式)，其中所述金属结构延伸远离所述基底表面并且贴合每个微结构特征的所述非导电表面；以及从所述金属结构中去除所述第一材料以制造微结构金属制品，所述微结构金属制品包括所述金属结构中的所述微结构图案的负片。