Технология травления меди от PERIetch

(ipa international prepress association)

 

 

 

 

СПРАВОЧНОЕ ПОСОБИЕ

 

 

 

 


Как пользоваться справочником

 

 

Настоящий справочник предназначен для достижения следующих трех целей:

 

·        В нем содержатся общие сведений о технологии и области его применения,

·        Приведены отдельные инструкции по специальным применениям,

·        Представлены сведения по устранению возможных неисправностей.

 

Новым пользователям технологии PERIetch рекомендуется внимательно ознакомиться с содержанием разделов A, B и C, где подробно рассказывается об особенностях технологического процесса и его составных частей. В разделе D описывается порядок изготовления медных травленных печатных  медных пластин для глубокой печати.

Метод глубокого травления при изготовлении штампов, применяемых для тиснения и штампования фольги, описывается в разделе E, где приведены подробные сведения о стандартных травильных растворах PERI 13A и 13B с инструкциями по применению для полутонового травления.

Раздел F посвящен методам устранения возможных неисправностей. Здесь приведены практические рекомендации для повседневного применения. При обнаружении любых дефектов в работе оборудования необходимо в первую очередь обратиться к этому разделу.

Раздел G посвящен вопросам по обращению с химическими реактивами, утилизации отходов и технике безопасности. Эти главы требуют постоянного внимания. Все сотрудники должны ознакомиться с содержанием данного раздела, а также содержанием справочных листков технических данных и требований по технике безопасности обращения с материалами, используемыми для травления и в качестве добавок.

В разделе H описывается порядок запуска, приводится перечень необходимого оборудования и исходных материалов.

Разделы J и K посвящены специальным технологиям травления комбинированных  медных пластин высокой печати из отличных от меди металлов и сплавов.

Раздел L содержит конкретные указания по управлению процессом травления.

В разделе M обсуждаются некоторые вопросы, связанные с технологией травления медных пластин.


Предисловие

 

 

Технология PERIetch была разработана в ходе выполнения исследовательской программы в лабораториях Образовательного и исследовательского института изготовителей печатных форм (Platemakers Educational and Research Institute - PERI) при поддержке самого центра и некоторых других научно-исследовательских институтов.

В 1979 г. произошло слияние PERI с Американской ассоциацией изготовителей печатных форм, в результате чего была создана ныне действующая организация – Международная ассоциация допечатных технологий (International Prepress Association). Технический персонал Ассоциации обеспечивает пользователей Технологии PERIetch информацией о новейших разработках и осуществляет поставки химических реактивов для производственных нужд.

Члены Организации пользователей ассоциации IPA PERIetch имеют право на получение необходимой информации, связавшись по телефону (708) 596-5110 с Техническим отделом ассоциации. Им также предоставляется техническая помощь на месте, при этом заказчики оплачивают только проезд и проживание командированных специалистов, и непредусмотренные расходы.

 


Основные принципы метода беспорошкового травления

 

Первоначальные исследования по методам травления меди проводились Джонсом (Jones) из института Battelle Memorial Institute при финансовой поддержке PERI.

Коллективами Технологического института Джорджии (Georgia Institute of Technology) и собственной лаборатории PERI в Парк Форесте, штат Иллинойс (Park Forest, Illinois) были разработаны материалы и системы для серийного оборудования по изготовлению полутоновых и линейчатых печатных медных  медных пластин методом беспорошкового травления.

В технологии PERIetch растворение меди в хлориде железа происходит в два этапа. В течение первого этапа металлическая медь превращается в ионы Cu+, которые оседают в виде тонкой пленки на поверхности металла.

Присутствующая в растворе тиомочевина, являющаяся пленкообразующей добавкой, вступает в реакцию с ионами меди и образует защитную пленку («корку») на поверхности металла, которая затем разрушается струей раствора, смывается в сторону и оседает на боковых стенках области изображения.

Так как на боковые стенки струя раствора попадает под скользящим углом, сила ударного воздействия на осажденный слой оказывается недостаточной для отщепления пленки. Поэтому на боковых стенках постоянно присутствует изолирующий слой, которая защищает область изображения от травления в боковых направлениях.

Путем тонкого регулирования ударной отщепляющей силы, которая зависит от относительной угловой скорости травильного раствора и пластины, и скорости формирования пленки, зависящей от концентрации в растворе пленкообразующей добавки, можно контролировать угол наклона боковых стенок.

Потенциально достижимые с помощью технологии PERIetch результаты ограничиваются химическими факторами – концентрацией добавок в ванне с рабочим раствором, и механическими факторами – рабочими параметрами оборудования, обеспечивающего процесс травления.

При изготовлении линейчатых  медных  медных пластин для глубокой печати (травленныйх медных пластин) глубина травления пропорциональна ширине линии, а тонкие линии заполняются при достижении необходимой глубины травления. Такая технология травления удовлетворяет необходимым для глубокой печати требованиям.

 


Штампы для тиснения и штампования фольги изготовляются по аналогичной технологии, как и печатные пластины для глубокой печати.

При травлении  медных  медных пластин для глубокой печати возможность достижения за один прием контрастных полутонов и линейчатых элементов ограничена. В течение первых 2 – 4 минут травления полутоновые структуры наполняются «корковым» агентом и процесс прямого травления на этих участках  медных  медных пластин останавливается. Требуются дополнительные 8 – 12 минут для вытравливания до необходимой глубины участков, содержащих линейчатые элементы. В течение этого времени травильный раствор проникает через закрывающую полутоновые участки «корку», в результате чего происходит травление тонких линий в поперечном направлении.

Данная технология допускает изготовление за один прием комбинированных  медных  медных пластин глубокой печати с полутоновыми участками с разрешением до 85 – 100 линий на дюйм (33 – 40 линий на 1см). Для получения более тонких структур необходимо предпринимать дополнительные меры защиты от травления полутоновых участков в те промежутки времени, когда производится травление линейчатых участков и наоборот.

 

У потенциальных заказчиков травильного оборудования есть выбор – между бывшим в употреблении оборудованием по низкой цене и новыми, более дорогими, но очень высокопроизводительными моделями.

 

Примечание для пользователей

технологии PERIetch

Необходимо соблюдать осторожность во избежание попадания на кожу или в организм используемых в производственном процессе химических добавок. Несоблюдение предписанных правил обращения с химреактивами может привести к поражениям кожи различной степени.

Поставляемые PERI порошкообразные добавки вызывают эффект «подсветки» в эмульсионном слое фотоматериалов, поэтому их не следует хранить в помещениях, используемых в качестве фотолабораторий.

После даже кратковременного контакта с химическими добавками или травильными веществами необходимо тщательно вымыть руки.

При обращении с материалами, используемыми для травления должны соблюдаться действующие правила MSDS.

 

 

 

 


Составные части технологии PERIetch и их назначение

 

Течение технологического процесса PERIetch зависит от следующих факторов:

(1)    свойств металлической пластины, которая подвергается травлению;

(2)    травильного раствора;

(3)    пленкообразующей добавки (называемой также «Основной» добавкой);

(4)    химических реактивов, улучшающих защитные свойства пленкообразующих веществ (иначе называемых «Вторичными» добавками).

Выбор материалов определяется типом изображения и физическими требованиями, предъявляемыми к изготовляемой пластине технологиями печати или копирования пластин.

 

Металл – Медный сплав для изготовления медных клише методом травления состоит из 99,6% меди и других металлов, основным компонентом из которых является серебро.

Количество серебра в сплаве для изготовления медных клише методом травления обычно составляет 0,35 – 1%. Для получения идентичных результатов при обработке  медных  медных пластин от разных поставщиков могут потребоваться изменения состава раствора травильной ванны и режима травления.

Процесс травления листовой меди различной толщины, например 1/4 дюйма или 16-го калибра, может протекать по-разному из-за отличий в размере и жесткости зерен.

Медь для изготовления медных клише методом травления поставляется как в чистом виде, так и с предварительно нанесенной пленкой из положительного или отрицательного фоторезиста.

Помимо стандартного сплава для изготовления медных клише методом травления в составе медь-серебро, технологию PERIetch можно применить для травления некоторых других сплавов. Подробные данные по этому вопросу можно получить в Службе технического обслуживания ассоциации IPA.

 

Травитель – В технологии PERIetch применяется 30° Be’ раствор хлорида железа, который поставляется изготовителями материалов для изготовления клише и полиграфической промышленности. В случае если в наличии имеется раствор 42° Be’, его необходимо разбавить до концентрации 30° Be’ в следующем порядке: добавить 8 частей воды к 13 частям раствора 42° Be’, тщательно перемешивать и оставлять несколько часов; вновь тщательно перемешивать перед употреблением. Удельная масса раствора контролируется с помощью гидрометра при температуре 65°F.

Технология требует применения только свежеприготовленных растворов фотоцинкографической степени чистоты. Переработанные травящие растворы, как правило, содержат посторонние включения, которые мешают нормальному течению процесса травления и приводят к неустойчивым результатам.

В состав травящий раствор необходимо ввести антипенное вещество. В случае образования пены из железа добавляется антипенное вещество на основе кремнийорганических соединений. Не допускается применение органических антипенных веществ, особенно гексановой кислоты. Рекомендуемые PERIetch поставщики химических реактивов поставляют также подходящие антипенные реактивы.

 


Пленкообразующие добавки

 

Глубокое травление – Стандартный раствор PERI 13A представляет собой смесь пленкообразующих веществ с добавлением модифицирующего вещества, которое изменяет защитные свойства состава с целью получения достаточной глубины травления в замкнутых литерах и полутоновых участках печатных форм. Пленкообразующие вещества приходят в негодность в зависимости от интенсивности использования и от времени нахождения в растворе, а модифицирующие добавки не разрушаются вовсе. Подкрепление рабочего раствора производится путем добавления стандартного раствора PERI 13B.

Комбинированный раствор PERI 13A-13B рекомендуется для глубокого травления линейчатых пластин, штампов для тиснения и штампования фольги и печатных  медных  медных пластин для глубокой печати. Раствор также может быть применен для изготовления полутоновых  медных  медных пластин высокой печати. При своевременном подкреплении раствора добавками и компенсации содержания меди в хлориде железа ванна может быть использована в течение нескольких месяцев.

 

Полутоновое травление – Вещество GT-1 является добавкой, которая первой нашла промышленное применение, но может быть использована только для плоского травления полутоновых  медных  медных пластин высокой печати.

В типовой 120-линейной полутоновой пластине высокой печати (или клише для горячего тиснения), вытравленной в растворе с GT-1, наиболее светлые участки получаются за счет 5%-ного сокращения печатной площади пластины, 20%-ный полутон требует 18%-ного сокращения, а полутон 35% или выше показывает потери цвета на уровне 1% или ниже (за счет уменьшения размеров точек).

Подкрепление состава в ванне с GT-1 должно производиться не реже, чем через каждые два дня работы.

 

Добавки – модификаторы пленки – Модификаторы являются вторичными добавками и влияют на характеристики пленкообразующих веществ, хотя сами не способны формировать защитную пленку на поверхности медной пластины.

В настоящем Справочном пособии приведены подробные данные следующих модифицирующих добавок:

PF-76, PF-77 – применяются в ваннах глубокого и полутонового травления для усиления защиты боковых стенок и одновременного увеличения скорости травления. Это позволяет использовать ванны глубокого травления для плоского травления, изготовления полутоновых мелкоструктурных клише или получения за один прием крупно - и мелкоструктурных комбинированных пластин.

PF-132 – добавляется в ванны с GT-1 для улучшения удержания цвета на наиболее светлых участках тонкоструктурных пластин, позволяя уменьшить количество GT-1, необходимое для защиты. Однако во многих применениях использование данной добавки вытесняется применением PF-76 и PF-77 в растворах PERI 13A и PERI 13B


Требования для применения технологии

 

Оборудование – Технология PERIetch применима на травильных установках струйного или пропеллерного (лопаточного) типа со следующими характеристиками:

(1)   Установка должна быть снабжена системой перемешивания, предпочтительно, циркуляционным насосом, которая должна обеспечивать однородность раствора по всему объему ванны;

(2)   Система контроля температуры должна обеспечивать постоянство температуры с точностью ± 1°F (±0,6°C).

(3)   Необходим механизм вращения  медных  медных пластин для обеспечения однородности покрытия их поверхности травильным раствором. В установках струйного типа рекомендуется использовать патрубки, совершающие колебательное движение.

(4)   Установка должна быть снабжена устройством, позволяющим регулировать силу ударного воздействия травящего раствора на медную пластину. В установках пропеллерного типа это может быть осуществлено путем регулировки скорости вращения мешалки, а в установках струйного типа – путем регулировки давления.

(5)   Необходимо использовать ванну, имеющую достаточную для выполнения производственных заданий емкость. Рекомендуемый объем ванны должен быть таким, чтобы после травления одной пластины концентрация меди в ванне изменилась не более, чем на 1 унцию/галлон (7,5 г/л).

 

Требования к конструкции установок

 

Травильные установки пропеллерного типа – Для применения технологии PERIetch установки пропеллерного типа занимали доминирующее положение, начиная с 1958г.

В настоящем Справочном пособии ссылки на скорость мешалки относятся к установке типа Master Machine PC-32-HS с мешалкой диаметром 8 дюймов.

Необходимые конструктивные особенности травильных установок:

(1)   Система контроля температуры до 80°F с точностью ± 1°.

(2)   Вращающаяся мешалка

(3)   Наличие устройства перемешивания раствора в ванне.

Установки пропеллерного типа, имеющие прямые четырехлопастные мешалки могут быть применены для травления линейчатых структур, но не пригодны для изготовления полутоновых  медных  медных пластин высокой печати.

 

Установки струйного типа

На струйных установках, снабженных необходимыми устройствами контроля температуры в ванне и давления струи травящего раствора, можно получить результаты, аналогичные продукции высокооборотных установок пропеллерного типа.

Современные установки струйного типа отличаются простотой конструкции и меньшим объемом техобслуживания по сравнению с большинством моделей пропеллерного типа.

В конструкции струйных машин предусматривается система трубопроводов для обеспечения равномерного опрыскивания всей поверхности обрабатываемых пластин. Это означает, что число патрубков, расположенных вне рабочего участка должно быть больше, чем по центру вращающегося держателя обрабатываемых пластин.

 

 


Система изготовления печатных форм - клише PERIetch

 

Общие положения

Технология PERIetch является высокоточным методом обработки материалов и не допускает эксплуатации в режиме «на глаз». Все фазы изготовления  медных  медных пластин должны выполняться точно в соответствии с инструкциями. Необходимо осуществлять контроль параметров путем измерений и проверочных тестов и регистрировать все данные по концентрации добавок, глубины травления и качества изделий.

Необходимо иметь в виду, что качество рисунка печатных  медных  медных пластин никогда не может быть лучше изображения, нанесенного фоторезистом на заготовке. Исследование дефектов протравленных клише в большинстве случаев напрямую указывают на нарушения технологии или небрежность при подготовке  медных  медных пластин для травления. Безупречность пленки и качество рисунка фоторезиста имеют решающее значение.

 

Требования к характеристикам пленки фоторезиста

 

Линейчатые негативы – Применяемые негативы должны быть самого высокого качества. Чистые участки должны быть свободны от вуали, а плотность сплошных участков должна быть не менее 3,5.

Позитивные слайды, используемые в контактном методе экспозиции фоторезистов с положительной светочувствительностью, должны быть свободны от частичек пыли и других дефектов.

Полутоновые фотопленки – Изображение на фотопленке должно соответствовать рисунку офсетной пленки. Точки наиболее светлых участков (бликов) с яркостью менее 5% в нормальных условиях не используются.

Монтаж (демонтаж) пленок – Не допускается применение негативов с технологическими отверстиями для штифтов. Мелкие точки фоторезиста, соответствующие отверстиям негатива или частичкам пыли на позитивной пленке, приводят к образованию бугорков на пластинах при их травлении беспорошковым методом.

На каждой пластине необходимо распечатать тестовый указатель PERI.


Контроль рисунка фоторезиста

 

Требования к чистоте и освещению помещений для печати – По возможности необходимо избегать использования источников белого или ультрафиолетового света. В помещениях, отведенных для изготовления  медных  медных пластин и печати рисунков, рекомендуется использовать лампы накалывания или люминесцентные светильники в желтом диапазоне свечения.

Проявленные пластины должны быть свободны от частиц непроявленного фоторезиста, отпечатков пальцев, посторонних включений и технологических отверстий. В процессе травления все указанные дефекты играют роль тусклых изображений и приводят к образованию дефектов печатных форм. До начала травления необходимо тщательно прочистить поверхность пластин, удаляя частицы фоторезиста и отпечатки пальцев.

Пластины с предварительно нанесенным покрытием – Такие пластины во многих случаях предпочтительнее, так как не требуют оборудования для нанесения пленок и обслуживающего персонала. Однако допускается использование  медных  медных пластин только с покрытием, обладающей высокой степенью стойкости.

Выбор фоторезиста – Необходимо строго следовать рекомендациям изготовителей по обращению и хранению  медных  медных пластин с предварительно нанесенной пленкой фоторезиста.

Подготовка поверхности и нанесение покрытия на производстве – Очистить поверхность пластины с помощью жесткой пластиковой щетки и порошка пемзы (или абразивного порошка марки FFFF). Не следует использовать бытовые чистящие средства, содержащие отбеливающие вещества и приводящие к появлению пятен окисления на поверхности пластины. Ни при каких обстоятельствах не следует применять для чистки медные или стальные щетки. Металлические щетки или пемза с содержанием частиц песка приводят к образованию на поверхности царапин и напряженных участков, которые затем проявляются при травлении.

Покрытие удобнее наносить на центрифуге с установкой медных пластин лицевой стороной вверх. Должна быть обеспечена подача струи воды для промывки поверхности пластины от остатков пемзы или абразивного порошка. Накопление горячего влажного воздуха в камере центрифуги может стать причиной беспорядочных изменений чувствительности эмали, поэтому камера должна быть снабжена вытяжным вентилятором.

Контроль экспозиции (Фоторезист с отрицательной светочувствительностью) – Экспозиция должна быть достаточной для отвердевания фоторезиста по всей толщине пленки. Недостаточная экспозиция приводит к образованию участков с непроявленным фоторезистом. В случае низкого уровня плотности негатива, в результате чего при нормальной выдержке происходит копир-эффект, необходимо соответствующим образом откорректировать настройки фото экспозиции.

Для точного контроля выдержки и процесса проявления рекомендуется пользоваться Указателем светочувствительности, описание которого приводится далее в настоящем Пособии. Подробные сведения и рекомендации по обработке можно получить от фирмы-производителя фоторезиста.

Контроль экспозиции (Фоторезист с положительной светочувствительностью) – Экспозиция должна быть достаточной для полного удаления экспонированного материала. Необходимо строго следовать инструкциям производителя фоторезиста. Рекомендуется пользоваться Указателем светочувствительности, описание которого приводится далее в настоящем Пособии.


Проявление фоторезиста – Необходимо строго следовать инструкциям производителя фоторезиста. Для проявителя материалов на клеевой или ПВА основе рекомендуется использовать чистую воду при рекомендуемой температуре. Для других фоторезистов необходимо убедиться, что проявитель чист, свободен от посторонних включений и чрезмерного количества растворенного резиста, и использовать его при соблюдении рекомендуемых условий для применения. Для проявителей на основе растворителей удобнее использовать систему, содержащую две ванны или два подноса.

Для предотвращения образования крапчатости при сушке пластины рекомендуется предварительно прополоскать ее неионизированной водой или водопроводной водой с добавлением небольшого количества используемого в фотографии смачивающего вещества (Photoflo, Pakowett и др.).

Сушка пластины с проявленным фоторезистом должна производиться согласно инструкциям производителя. Возможные приемы – промокание газетной бумагой или сушка струей сжатого воздуха, очищенного от масляных паров.

Рисунок фоторезиста перед обжигом должен быть полностью высушен. Температура в камере обжига должна подниматься постепенно. Ни при каких обстоятельствах перегрев не допускается. Обжиг при постепенном повышении температуры, как правило, дает более прочную пленку, чем при ускоренном нагревании.

Температурный режим устанавливается согласно инструкциям производителя. Контроль температуры можно осуществить с помощью индикаторных палочек (Tempilstiks) или лаков (Tempillac).

Остывание  медных пластин также должно произойти медленно.

Удаление непроявленного фоторезиста – Для удаления непроявленного фоторезиста рекомендуется использовать 50%-ный раствор 30° Be’ хлорида железа, насыщенный гранулированной поваренной солью.

В случае если на пластине остаются участки непроявленного фоторезиста, рекомендуется использовать раствор, состоящий из 5% азотной кислоты и 3% серной кислоты. В любом случае используемый раствор не должен воздействовать на пленку проявленного фоторезиста или на участки чистого металла.

Если на пластине присутствуют обширные участки непроявленного фоторезиста, следует искать причину дефекта – скрытый источник рассеянного света, старые или испорченные покрытия, неполное проявление (чрезмерное использование проявителя) или недостаточная экспозиция, плохое качество использованного негатива или позитива.

В случае если на поверхности  медных пластин имеются царапины, которые при травлении могут образовать прожилки, рекомендуется продержать медную пластину в 30° - 42° Be’ растворе хлорида железа (без добавок) в течение 2 – 4 мин. Такая обработка приводит к округлению краев царапин и минимизирует их влияние на качество изображения.


Контроль процесса травления

 

Контроль механических факторов – В травильной установке должны быть предусмотрены устройства для контроля температуры раствора и силы ударного воздействия травящего раствора на медную пластину. Держатель  медных пластин должен вращаться для обеспечения однородного травления. В принципе, все устройства контроля предназначены для обеспечения требуемых технологических условий в области поверхности пластины, где собственно происходит процесс травления. Контролируемыми факторами в области травления являются состав раствора, температура, сила и направление ударного воздействия на поверхность пластины.

Контроль температуры – Устройство контроля должно обеспечивать постоянство температуры травящего раствора в области травления.

Температура пластины в момент ее погружения в ванну должна отличаться от температуры раствора в пределах нескольких градусов. Чрезмерно высокая температура пластины приводит к подтравливанию поверхностного слоя. Чрезмерно низкая температура пластины приводит к образованию широкого буртика непосредственно под поверхностным слоем.

Сила ударного воздействия – Струя травящего раствора смывает образующуюся корку с горизонтальных поверхностей пластины и, таким образом, обеспечивает условия для их травления. Сила ударного воздействия определяется двумя факторами: (1) скоростью соударения капли жидкости с поверхностью и (2) количеством жидкости, соприкасающейся с поверхностью пластины.

Чрезмерная сила ударного воздействия приводит к подтравливанию.

В травильных устройствах пропеллерного типа сила ударного воздействия зависит от диаметра мешалки и скорости ее вращения.

В травильных устройствах струйного типа сила ударного воздействия зависит от давления в системе подачи травящего раствора. Путем регулировки давления можно добиться требуемой силы ударного воздействия струи.

Объем жидкости в струе – В травильных устройствах пропеллерного типа объем жидкости в струе определяется скоростью вращения мешалки и глубиной погружения лопастей в раствор травящего раствора. Поэтому необходимо тщательное выравнивание рабочего узла установки для обеспечения равномерного погружения лопастей мешалки по всей поверхности жидкости в холостом режиме установки. Следует также предусмотреть средства точного контроля глубины погружения лопастей, которой определяются такие параметры, как скорость и чистота травления, размер и структура точек (см. раздел G «Порядок запуска установки»).

В травильных устройствах струйного типа объем жидкости в струе определяется конструкцией и количеством патрубков, поперечного сечения трубопроводов подачи раствора и производительности насоса. Необходимо следить за чистотой фильтрующих сеток впускного отверстия насоса.

Вращение  медных пластин – В травильных установках обычно имеются держатели, выполняющие непрерывное вращение или качание  медных пластин для обеспечения однородного травления по всей обрабатываемой поверхности. В установках струйного типа аналогичную функцию выполняют механизмы качания патрубков, обеспечивающие последовательный охват всей поверхности пластины.


Контроль химических процессов при травлении

 

Перемешивание раствора в ванне – Состав раствора должен быть однородным по всему объему ванны, в противном случае нерегулярное травление с неконтролируемыми и непредсказуемыми результатами. Необходимо добиваться полного растворения всех добавок.

В установках пропеллерного типа (емкость ванны 15 галлонов или больше) мешалки должны быть включены на 15-20 минут до начала травления пластин, чтобы обеспечить однородность раствора по всему объему ванны. Рекомендуется применить дополнительный циркуляционный насос для обеспечения принудительного перемешивания раствора.

Без принудительного перемешивания жидкость в ванне распределяется по слоям с большей концентрацией растворенной меди и пленкообразующей добавки в верхних слоях. Как следствие травление производится с непредсказуемыми результатами.

Надлежащим образом сконструированные установки струйного типа обеспечивают результаты, аналогичные продукции высокооборотных установок пропеллерного типа. В конструкции установок предусматривается перемешивание, как по объему ванны, так и в отстойнике, что требует наличия отдельного насоса и системы трубопроводов.


Добавление пленкообразующего агента – В процессе травления в ванне PERIetch уменьшение содержания пленкообразующей добавки в растворе происходит из-за следующих двух реакций: (1) Реакции с медью, в результате которых образуется «корка», защищающая боковые стенки области изображения от травления; (2) Реакции разложения добавки вследствие взаимодействия с травящим раствором. Обязанностью оператора является постоянный контроль состава ванны и своевременное подкрепление необходимым количеством пленкообразующей добавки.

Ванны с раствором PERI 13A подкрепляются раствором PERI 13B. Ванны, содержащие добавку (полутоновую) GT-1 подкрепляются добавлением GT-1.

Для определения в любой момент времени требуемого количества добавки для подкрепления раствора оператор может пользоваться тестовым указателем PERI, изготовленным на пластине из той же партии металла, которая в данный момент проходит обработку. Порядок использования тестового указателя описан ниже.

Вторичные добавки – Имеются в виду модификаторы раствора, которые обеспечивают химическую устойчивость пленкообразующих добавок и минимизируют их разложение. Они способствуют образованию пологих переходов между горизонтальными участками и боковыми стенками, а также обеспечивают большую гладкость вытравленных участков. Добавки PF-76, PF-77 применяются в ваннах глубокого и полутонового травления (PF-132 добавляется в ванны с GT-1 для улучшения качества наиболее светлых участков)

Эффекты, связанные с растворенной медью – Эффект защиты боковых стенок изображения в ванне для глубокого травления (раствор PERI 13A) наиболее выражен при концентрации меди в пределах 2,0 – 5,0 унций/галлон (15 – 40 г/л). При достижении концентрации меди в ванне значения 4-5 унций/галлон оператор должен вылить половину содержащейся в ванне жидкости и добавить такое же количество свежеприготовленного раствора хлорида железа с необходимыми добавками. Такой порядок подкрепления раствора обеспечивает оптимальный режим защиты боковых стенок.

При нормальном использовании ванны скорость травления постепенно снижается. Путем измерения глубины травления оператор должен определить скорость травления и рассчитать время, необходимое для обработки следующей пластины. Скорость травления ванны PERIetch обычно находится в диапазоне 0,0012 – 0,0017 дюйм/мин. (0,03 – 0,04 мм/мин.).

В полутоновой ванне (с пленкообразующей добавкой GT-1) увеличение содержания меди заметно не влияет на протекание процесса. При концентрации меди 1/2 унций/галлон (3,7г/л) получаются более гладкие вытравленные поверхности, чем при использовании свежеприготовленного раствора.


Чистка пластины после травления – После травильной ванны пластины промываются в проточной воде, затем осторожно протираются мягкой щеткой в растворе гипосульфита аммония (используемый в фотографии быстрый фиксаж) для удаления остатков защитной корки с поверхности пластины. После чистки медную пластину необходимо прополоскать и высушить. Следует помнить, что щетка, используемая для удаления корки не должен касаться необработанных раствором пластин, и фиксирующая жидкость не должна попасть в ванну.

 

Добавление пленкообразующих веществ

 

Пленкообразующие добавки в растворах PERI 13A и 13B постепенно разлагаются и, поэтому для обеспечения необходимой защиты требуется регулярное подкрепление содержания ванны путем добавления раствора PERI 13B. Добавление менее 15г раствора PERI 13B в ванну емкостью 18 галлонов (68 л) не приводит к существенному увеличению эффекта защиты.

Требуемое количество раствора PERI 13B для обеспечения необходимого уровня защиты  медных пластин и добавляемое в ванну при возобновлении работы после перерыва на ночь или после многодневного простоя, зависит от двух факторов: (1) продолжительности перерыва после последнего использования ванны и (2) концентрации меди в растворе. Начиная с момента ввода в действие технологии PERIetch необходимо вести подробные записи по количеству раствора PERI 13B, добавляемого в ванну в начале каждой рабочей смены. По истечении нескольких недель можно рассчитать минимально требуемое количество раствора PERI 13B для добавления в начале рабочей смены. В начале работы следует добавить расчетное количество раствора PERI 13B, размешать содержимое ванны и обработать тестовый указатель PERI. Ванна емкостью 18 галлонов требует ежедневного добавления не менее 150г. раствора PERI 13B.


Оборудование и исходные материалы

 

Для нормального применения технологии PERIetch необходимо располагать оборудованием согласно нижеследующему списку:

 

Оборудование

 

Измерение объемов жидких добавок

Цилиндрическая мензурка (пластиковая) емкостью 250мл, применяемый в научных лабораториях.

Измерение веса сухих добавок

Весы, калиброванные в граммах (диапазон измерения 0 – 250г).

Рекомендуется использовать пластиковые или имеющие пластическое покрытие весы. Можно использовать кухонные пластиковые весы хорошего качества. Следует также учесть указания поставщиков добавок.

Измерение веса пластин

Весы, калиброванные с диапазоном измерений 0 – 20 фунтов (0 – 10 кг), калиброванные в унциях или граммах.

Или спектрофотометр для измерения концентрации меди в растворе. Следует также учесть указания поставщиков оборудования.

Измерение температуры в ванне

Жидкостный стеклянный термометр с калибровкой 1°F (0,5°C). Диапазон измерения не менее 50 - 100°F (10 - 40°C).

Растворение добавок

Пластиковые контейнеры емкостью 1 – 2л. Допускается использование пластиковых банок для хранения пищевых продуктов.

Имеющийся в продаже модифицированный миксер с титановыми мешалками дает отличные результаты при растворении добавок в хлориде железа.

Пластиковые ложки длиной ручки 8 – 10 дюймов.

Пластиковые ведра емкостью 3 – 5 галлонов для горячей воды, используемой для нагревания контейнеров с травящим раствором или при растворении добавок.

Измерение концентрации хлорида железа

Гидрометр для тяжелых жидкостей в измерительном диапазоне 28 - 45° Be’ с измерительной мензуркой.

Проверка готовых пластин

Линза с увеличением 10 – 15´. Рекомендуется марка Hastings Triplet, поставляемая фирмой Edmund Scientific Американского научного центра. Она представляет собой малогабаритное плоское полевое увеличительное стекло, очень удобное для проверки структуры изображения непосредственно под поверхностным слоем.

Глубиномер для измерения глубины травления.


Средства защиты

 
Перчатки

Неопреновые перчатки для защиты рук.

Защитный крем

Используется вместе с перчатками для защиты рук.

Защита органов зрения

При обращении с жидкостями и порошками рекомендуется носить защитные очки.

 

 

Исходные материалы

 

Химические реактивы

PERI 13A и PERI 13B, PF-76, PF-77 (поставляются многими фирмами, наименования реактивов могут быть другими).

Хлорид железа 30° Be’ (фотоцинкографической степени очистки)

Поваренная соль (для удаления непроявленного фоторезиста)

Соляная кислота для предварительной чистки  медных пластин до погружения в травильную ванну.

 


 

Применение технологии PERIetch для изготовления (травления)

линейчатых  медных пластин глубокой печати

 

 

В течение травления линейчатых изображений на пластинах глубокой печати происходит наращивание корковых слоев на боковых стенках, которые, в конечном счете, сливаются и останавливают процесс прямого травления. Достигаемая при этом глубина травления зависит от расстояния между линейчатыми элементами изображения. Результирующее соотношение ширины изображения и глубины травления является характерным параметром технологий изготовления (травления)  медных пластин для глубокой печати.

 

Элементы системы PERIetch – Система PERIetch 13A – 13B с добавками показала характеристики, которые делают ее пригодной для травления  медных пластин глубокой печати. Преимуществами данной системы являются: (1) долговременная стабильность, позволяющая использовать травильную ванну на длительные периоды, и (2) возможность подкрепления рабочего раствора ванне путем замены определенной порции отработанного раствора свежеприготовленным травящим раствором с добавками позволяет поддерживать рабочие характеристики травильной ванны в течение нескольких месяцев.

 

Воздействие характеристик травильной установки на систему – Осадок («корка»), образующийся на поверхности пластины в результате реакции металлической меди с пленкообразующей добавкой, разрушается под ударным воздействием струи или вихревого потока раствора и смывается в сторону. Сила ударного воздействия травящего раствора на поверхность пластины, очевидно, имеет большое значение, как для обеспечения качества травления, так и эксплуатационных характеристик всей системы. Хотя и травильные установки пропеллерного типа дают удовлетворительные результаты при изготовлении с их помощью  медных пластин для глубокой печати, опыт показывает, что для этой цели экономичнее использовать установки струйного типа, в которых раствор нагнетается насосом и с помощью патрубков направляется вертикально на поверхность обрабатываемой пластины.

Несмотря на разнообразие доступных на рынке моделей травильных установок, только некоторые из них позволяют полностью использовать возможности технологии PERIetch. Для обеспечения повторяемости и предсказуемости результатов травления  медных пластин рабочие характеристики травильной ванны должны быть постоянными. Установка должна быть оборудована системой перемешивания для поддержания однородности раствора. Процесс глубокого травления требует достаточно большой емкости ванны и силы ударного воздействия струи не менее 20 фунтов на кв. дюйм. Объем ванны должен быть достаточно большим, чтобы после травления одной пластины содержание меди в ней изменилось не более чем на 1 унцию/галлон.


Травильные установки струйного типа – Одной из причин предпочтения установок струйного типа для травления линейчатых  медных пластин глубокой печати является то, что с каждой вытравленной пластины в раствор попадает относительно малое количество меди и, поэтому, требование к большой емкости травильной ванны отпадает.

Хотя химическая реакция между хлоридом железа и медью почти не выделяет тепла, служащий для нагнетания раствора насос приводит к заметному повышению температуры ванны. Следовательно, для компенсации нагревания в результате работы насоса ванна должна быть снабжена системой охлаждения – спиралевидными трубками, по которым циркулирует холодная вода или другой хладагент. Травление производится при температуре 80°F ± 1°. В случае если установка используется только для изготовления  медных пластин глубокой печати, травление производится за короткие промежутки времени и водного охлаждения раствора должно быть достаточно. Для более длительных процессов, например, при изготовлении штампов для тиснения или штампования фольги, требуются более сложные и эффективные системы принудительного охлаждения.

Струя травильного раствора должна попадать на обрабатываемую поверхность вертикально и однородно перекрывать всю площадь пластины. Рекомендуется использовать установки, снабженные системой нескольких патрубков с трубопроводами подачи для обеспечения однородности струи растворителя.

Требования к габаритам и производительности насоса и его привода определяются поперечным сечением трубопровода, числа изгибов труб, количества и типа используемых поливочных патрубков. В стандартной травильной установке можно получить удовлетворительные результаты при наличии насоса, обеспечивающего давление не менее 15 фунтов на кв. дюйм в области выходного отверстия патрубка. Но данная величина приводится только в качестве ориентира. Часто используются давления порядка 20 – 21 фунтов на кв. дюйм. Как увеличение давления струи, так и повышение температуры раствора приводят к увеличению скорости травления. Применительно к данной технологии оптимальной является скорость травления в пределах 0,0013 – 0,0015 дюйм/мин., поэтому регулировка давления должна производиться с целью достижения именно этой скорости травления.

В установках струйного типа для изготовления  медных пластин глубокой печати должна быть предусмотрена возможность регулировки силы ударного воздействия струи. В установках пропеллерного типа это достигается путем регулировки скорости мешалки. Таким образом, если в тексте данного пособия речь идет об изменении скорости мешалки, то для оператора установки струйного типа это должно служить указанием о соответствующем изменении давления струи.

Емкость ванны – Применяемые в технологии PERIetch стандартные ванны должны растворять не менее 4,5 унций/галлон (30 г/л) меди. Количество меди, выделяемое при травлении одной отдельной пластины глубокой печати мало, и приводит к незначительному изменению концентрации растворенной меди в ванне. Поэтому для изготовления  медных пластин глубокой печати емкость ванны не более 5 галлонов можно считать оптимальной, при условии, что размеры ванны достаточны для монтажа охладительных трубок и впускного патрубка циркуляционного насоса. Для более глубокого травления требуются большие объемы.

Состав раствора – Рекомендуемые растворы для травильных ванн приведены в разделе E «Глубокое травление». Они составляются из стандартных растворов PERI 13A, PERI 13B, PF-76 и PF-77.


Содержание меди – его влияние и контроль – Эффективность замедления процесса травления в боковом направлении под воздействием пленкообразующих добавок усиливается при увеличении содержания меди в растворе. Для обеспечения однородности травления рекомендуется поддерживать концентрацию меди в пределах 2 унций/галлон (15 г/л) - 4 унций/галлон (30 г/л). Опыт показывает, что концентрация 3,5 унций/галлон является оптимальной. При достижении верхнего предельного значения концентрации меди в ванне необходимо ввести корректировку путем выливания некоторой части раствора и добавления такого же количества свежеприготовленного раствора хлорида железа с необходимыми добавками PF-76, PF-77 и PERI 13A. Подробнее см. раздел E.

Следует заметить, что в процессе реального производства достижение верхнего предельного значения концентрации меди в ванне маловероятно. Добавка PERI 13B, используемая для подкрепления пленкообразующего вещества, перед добавлением в ванну должна быть растворена в свежем хлориде железа. В результате, такая добавка приводит к уменьшению концентрации меди в рабочем растворе. Так как целью является постоянство концентрации меди на уровне 2,3 – 3,0 унций/галлон (26 г/л), иногда может возникнуть необходимость растворения в ванне металлической меди для поддержания требуемой концентрации.

Измерение содержания меди – Знание оператором фактической концентрации меди в рабочем растворе, особенно при изготовлении  медных пластин глубокой печати, имеет решающее значение. Измерение производится с помощью методик и техники, используемых в аналитической химии. Пользователи данной технологии могут заказывать комплект PERI Kopr Kontent Kit, содержащий аналитические приборы, спектрофотометр Spectronic 20 компании Milton Roy и необходимую химическую посуду. По мере растворения меди в хлориде железа окраска раствора постепенно меняется, переходя от желтого цвета к зеленому. Оценка концентрации производится путем измерения степени синевы раствора. Это является основой методики, применяемой в измерительном комплекте PERI Kopr Kontent Kit. Набор можно заказать у поставщиков добавок или непосредственно в ассоциации IPA/ Подробные сведения можно получить в отделе технической поддержки ассоциации. См. также раздел L.


Управление травильной установкой - подготовка ванны – Для нормального функционирования систем струйного типа очень важно, чтобы перед запуском травильной установки порошкообразные добавки были полностью растворены в хлориде железа, в противном случае они могут стать причиной засорения впускного фильтра насоса или поливочных патрубков. В любом случае нерастворенные добавки функционально бесполезны. Они не вносят вклад в защиту боковых стенок области изображения от травления. Оператору рекомендуется производить растворение порошковых добавок в малых объемах свежеприготовленного и предварительно нагретого хлорида железа. Корректировка содержания меди должна проводиться согласно порядку, описанному в п. «Содержание меди – его влияние и контроль».

Применение фоторезиста – В технологии применяются шаблоны, изготовленные на фотопленке. Это означает, что гравировальный участок должен получить готовые шаблоны от фотонаборного источника или обладать техническими возможностями для перевода графического изображения на пленку. Фотошаблоны могут быть как позитивными (содержащими непрозрачный или черный рисунок в областях, которые распечатываются на бумаге), так и негативными, представляющими прозрачный рисунок на фоне непрозрачных участков, которые не распечатываются. Некоторые гарнитуры шрифтов могут содержать очень тонкие с точки зрения технологии PERIetch линии (тонкие линии, специально предназначенные для компенсации эффекта травления в боковом направлении). В некоторых случаях выбор подходящих шрифтов должен производиться путем пробного травления.

Технология допускает применение двух типов фоторезиста. Материалы с отрицательной светочувствительностью при облучении источником ультрафиолетового света твердеют и становятся стойкими к воздействию травящего раствора, и материалы с положительной светочувствительностью, которые при облучении разлагаются.

Пластины с предварительно нанесенным покрытием – Стандартная пластина для глубокой печати обычно занимает относительно небольшую часть печатной площади. Поэтому целесообразнее с экономической точки зрения использовать для изготовления печатных форм пластины, поставляемые с предварительно нанесенным светочувствительным покрытием из фоторезиста. Таким способом можно избежать расходов на приобретение оборудования для изготовления качественных светочувствительных покрытий, полагаясь на изготовителя, обладающего соответствующими производственными возможностями и персоналом. При экспонировании, проявлении и последующей обработке  медных пластин необходимо строго следовать инструкциям производителя.


Контроль в процессе травления – Способность рабочего раствора образовать защитную пленку («корку») с течением времени меняется, поэтому требуется регулярное подкрепление раствора пленкообразующими добавками. К сожалению, не существует удобного для применения метода химического анализа для точной оценки пленкообразующей способности рабочего раствора. Для этой цели разработан метод травления тестовых указателей, который оператор может применять по своему усмотрению для оценки функциональных возможностей установки. Ассоциация IPA осуществляет поставку тестовых указателей - как позитивных (с изображением непрозрачных символов и точек), так и негативных (с изображением прозрачных символов и точек).

Пластина с тестовым указателем подвергается травлению в течение пяти минут при давлении струи и температуре, которые считаются оптимальными для конкретной травильной установки. Затем пластина изымается из ванны, промывается, очищается от остатков корки и сушится.

В случае если в квадрате, расположенном над цифрой 6, после пятиминутного травления остаются точки фоторезиста, условия в травильной ванне можно считать удовлетворительными. В том случае, если указанные точки вытравливаются полностью, в ванну необходимо добавить раствор PERI 13B. Количество добавляемого раствора определяется емкостью ванны. Для примера, добавление 5г PERI 13B в ванну объемом в 5 галлонов приводит к существенному улучшению защитных свойств раствора.

Порядок контроля содержания меди в ванне при травлении штампов для тиснения или штампования фольги описан в разделе E «Глубокое травление».

Срок службы раствора при травлении  медных пластин глубокой печати – Пленкообразующие добавки (PERI 13B) в растворенном состоянии разлагаются естественным путем. В течение продолжительной эксплуатации ванны происходит медленное накопление некоторых продуктов разложения, приводящее к нестабильности раствора. При этом становится затруднительным поддержание требуемого уровня защиты. К примеру, тестовый указатель может показать удовлетворительный результат, а пластина, обработанная непосредственно за ним может показать признаки сильного подтравливания.

Описанное выше затруднение не характерно для ванн, в которых обрабатываются пластины штампов для тиснения или штампования фольги. Режим интенсивной эксплуатации требует гораздо более частого обновления рабочего раствора.

Рекомендуемый срок службы раствора при травлении  медных пластин глубокой печати – 2 месяца, после чего необходимо полностью заменить рабочий раствор для обеспечения последовательного контроля над процессом травления.

 


Глубокое травление

 

Общие положения

Общий порядок глубокого травления аналогичен порядку обработки полутоновых пластин. В настоящем разделе приводятся конкретные данные по составу раствора для ванн глубокого травления.

 

Установки для глубокого травления – Технология глубокого травления требует, чтобы большое количество травильного раствора приводилось в соприкосновение с поверхностью пластины на большой скорости. Установка Master PC 32 HS, снабженная мешалкой с 8-идюймовыми лопастями и максимально допустимой скоростью 1000 об./мин. дает удовлетворительные результаты. Для этого метода пригодны также установки струйного типа, обеспечивающие давление 20 фунтов на кв. дюйм и выше. Важным параметром является емкость ванны; содержание меди в растворе после травления одной пластины должно повышаться не более чем на 1 унцию/галлон (7,5 г/л).

Другим важным требованием является наличие устройства контроля температуры, которое должно поддерживать температуру травления 80°F ± 2°. В общем случае установка должна содержать насос для циркуляции раствора.

Подготовка ванны

A.    Хлорид железа – Используется раствор хлорида железа 30° Be’, который поставляется как в готовом виде с требуемой концентрацией, так и в более концентрированной форме для последующего разбавления до 30° Be’.

B.    Добавки к раствору хлорида железа – Перед запуском травильной установки пленкообразующие добавки и модификаторы должны быть полностью растворены в хлориде железа. Порошкообразные добавки предварительно растворяются в небольшом количестве нагретого (95°F) хлорида железа в отдельном контейнере перед добавлением в рабочий раствор, Жидкие модификаторы – PF-76, PF-77, вливаются непосредственно в ванну. В продаже имеются современные миксерные устройства, которые существенно облегчают процесс растворения добавок.

Для обеспечения полной эффективности порошкообразных добавок необходимо добиться их полного растворения. Для растворения 10г порошка требуется не менее 100 мл хлорида железа.

 


Кондиционирование свежеприготовленного раствора медью – Для обеспечения оптимальной защиты боковых стенок при травлении свежий рабочий раствор в ванне для глубокого травления должен содержать не менее 15г меди на 1л жидкости (2 унции на галлон). Поэтому, прежде чем приступить к выполнению производственного задания свежеприготовленный раствор необходимо кондиционировать («подсластить») путем растворения в нем требуемого количества меди.

Порядок кондиционирования: Медь добавляется в раствор после полного растворения добавок и модификаторов. На держателе устанавливается предварительно взвешенная медная пластина и вытравливается в течение промежутка времени, достаточного для растворения необходимого количества меди. Затем пластина изымается из раствора и взвешивается повторно для точного определения массы растворенной меди.

В качестве иллюстрации и в помощь для проведения расчетов по определению времени травления медной пластины, рассмотрим следующий пример:

Пластина размерами 40 ´ 48 см (14 ´ 17 дюймов) теряет приблизительно 45г (1,5 унций) меди за 1 минуту травления. Для кондиционирования ванны емкостью 64л (68 кварт) такую медную пластину следует вытравливать в течение 23 мин., а для ванны емкостью 114л (120 кварт) – в течение 40 мин. Очевидно, для ванн больших объемов предпочтительнее использовать пластины больших размеров для сокращения необходимого для кондиционирования времени.

Следует заметить, что кондиционирование необходимо проводить только после полной замены содержания ванны свежеприготовленным раствором.

 

ВНИМАНИЕ!

Для обеспечения стабильности ванны медь растворяется только после полного растворения пленкообразующей добавки (PERI 13A).

 

Подготовка  медных пластин для травления – Первой пластиной, обрабатываемой в свежеприготовленном растворе должен быть тестовый указатель PERI, отпечатанный на пластине из той же партии, которая предназначена для выполнения производственного задания.

Рекомендуемый порядок подготовки  медных пластин для травления:

A.    Покрытие на обратной стороне – На обратную сторону пластин, в случае если они не поставляются с защитным покрытием, необходимо нанести слой стойкого к воздействию травящего раствора материала.

B.    Корректура изображения – дефекты фоторезиста должны быть откорректированы с помощью технологического лака.

C.    Обработка поверхности – Перед травлением пластины необходимо удалить остатки непроявленного фоторезиста с помощью чистящей жидкости, которая растворяет фоторезист, но не оказывает воздействия на металл.

D.    Крепление пластины в держателе – Перед установкой пластины в держателе необходимо протереть держатель и крепежные зажимы куском влажной ткани или пластиковой губкой

В случае если на пластины попадают капли травящего раствора до начала процесса травления, необходимо незамедлительно промывать медную пластину в проточной воде, провести повторную чистку раствором хлорида железа и поваренной соли и только затем установить ее в держателе.


Травление  медных пластин – Перед запуском производственного процесса оператор должен убедиться, что состав раствора ванне хорошо перемешано и однородно по всему объему.

В первую очередь обрабатывается пластина тестового указателя PERI в течение пяти минут. Далее обрабатывается до заданной глубины травления комплект пластин, составляющий производственное задание. В свежеприготовленной ванне для глубокого травления скорость травления составляет 0,0013 – 0,0017 дюймов/мин. (0,33 – 0,043 мм/мин.), и изменяется в зависимости от содержания меди в растворе. По мере увеличения концентрации меди скорость травления  медных пластин падает приблизительно на 0,001 дюймов/мин.

Травление  медных пластин необходимо проводить беспрерывно. При прерывании процесса может произойти отток пленкообразующего агента с последующим образованием пятен на поверхности.

 

Чистка  медных пластин – Готовые пластины промываются чистой водой. Остатки корки удаляются с помощью раствора гипосульфита аммония. Пластины погружаются на 1 – 2 мин. в ванну с быстрым фиксажем при легком протирании поверхности щеткой и затем промываются водой. Далее поверхность вновь покрывается слоем свежего фиксажа и осторожно протирается мягкой щеткой. После повторной промывки водой пластина сушится.

 

ВНИМАНИЕ!

Запрещается хранить гипосульфит аммония вблизи от травильной установки и стола для подготовки пластин. Попадание гипосульфита в травильную ванну приводит рабочий раствор в полную негодность.


Контроль концентрации добавок – С помощью тестового указателя PERIetch можно проконтролировать состояние ванны, но его также можно использовать для определения количества добавок для достижения оптимальной защиты  медных пластин при травлении. С этой целью необходимо исследовать степень разрушения градационной полутоновой шкалы и угол наклона боковых стенок в концах тонких линий, расположенных в правом нижнем углу тестового указателя.

В ванне с нормально сбалансированным раствором точки нижней градационной шкалы под квадратами 6 или 7 должны держать фоторезист после травления в течение 5 мин. Угол наклона боковых стенок тонких линий при наблюдении сбоку должен составлять примерно 20° к перпендикуляру.

Частота подкрепления раствора – С помощью тестового указателя PERIetch можно проконтролировать состояние ванны, но его также можно использовать для определения количества добавок, необходимого для достижения оптимальной защиты  медных пластин при травлении. Для приближенного расчета требуемого количества добавок рассмотрим пример: добавление в ванну 0,4г PERI 13B на 1л раствора смещает точку тестового указателя, на которой сохраняется фоторезист, на одно деление. Таким образом, для смещения «точки разрушения» на одно деление в нижней градационной шкале указателя при травлении в ванне емкостью 64л (68 кварт) требуется 25,6г добавки. По мере роста содержания меди в растворе вследствие травления  медных пластин частота подкрепления раствора добавками должна уменьшаться. Операторы должны проявлять осторожность при внесении добавок в раствор, так как чрезмерное количество добавок приводит к неровному травлению. Не следует также забывать, что добавки вносятся в ванну только в полностью растворенном виде.

Рекомендуется взвешивать пластины до травления и после. На каждые 10г меди, растворенных в ванне в результате травления, в раствор следует добавить примерно 0,8г раствора PERI 13B.

Контроль концентрации меди в ванне – Для получения наилучших результатов концентрация меди в ванне должна поддерживаться в пределах от 15 до 37,5г/л (2 – 5 унций/галлон).

Данные о концентрации меди в конкретной травильной ванне получаются следующими двумя способами: (1) все пластины взвешиваются до травления и после; результаты взвешивания и расчетные значения количества растворенной меди регистрируются в рабочем журнале установки; (2) Концентрация меди измеряется с помощью спектрофотометра по методике, описанной ниже. Данный метод дает более точные и надежные результаты.

 


По достижении содержания меди в ванне верхнего предельного значения 35 – 38 г/л (4,5 – 5 унций/галлон) необходимо вылить половину содержащегося в ванне раствора и заменить ее таким же количеством свежеприготовленного раствора хлорида железа с добавками. Содержание меди в откорректированном растворе будет 15 – 18 г/л (2 – 2,5 унций/галлон).

Необходимо помнить, что перед тем как выливать половину содержания ванны, необходимо основательно перемешать раствор, включив установку и работая на средних скоростях мешалки в течение не менее 10 мин., или с помощью вспомогательного устройства для перемешивания.

Подкрепление ванны производится свежеприготовленным раствором в следующем составе: хлорид железа 30° Be’ в объеме для полного заполнения ванны, 4см3 PF-76, 4см3 PF-77 и 2,6г PERI 13A на каждый литр добавляемого раствора. Протравить тестовый указатель и добавить PERI 13B по необходимости.

Для корректировки ванны глубокого травления необходимо протравить указатель в ванне в течение 5 мин. Точки под сектором 7 должны держать фоторезист.

 

Определение времени травления – По мере выполнения производственного задания происходит истощение рабочего раствора, что приводит к снижению скорости травления. Поэтому рекомендуется проводить измерение глубины травления каждой готовой пластины и рассчитать скорость травления в данный момент времени. Затем этот результат используется для расчета времени травления следующей пластины.

 

Ведение записей – Следует разработать и внедрить определенную форму для ведения рабочих записей. Это особенно важно в случае, когда определение содержания меди в растворе производится методом взвешивания  медных пластин до травления и после.


Технические данные

 

Глубокое травление

 

Характеристики установки

Скорость вращения мешалки – Установки с диаметром мешалки 8 дюймов должны развивать скорость до 800 – 850 об./мин.

Сила давления струи – Установки струйного типа должны обеспечить давление струи не менее 20 фунтов / кв. дюйм.

Емкость ванны – Для глубокого травления наиболее удобны установки с ваннами большой емкости (не менее 64л). Металлический осадок должен удаляться по возможности чаще для минимизации истощения раствора.

 

Состав раствора

Хлорид железа 30° Be

PERI 13A                   2,6 г/л (2,5г/кварт)

Раствор PF-76           4см3/л (4см3/кварт)

Раствор PF-77           4см3/л (4см3/кварт)

 

Порошок PERI 13A добавляется в хлорид железа, перемешивается в нагретом состоянии до полного растворения, добавляется в ванну.

Жидкие добавки PF-76 и PF-77 добавляются напрямую в ванну.

Затем следует включить установку и работать в режиме перемешивания раствора не менее 15 мин.

 

Рабочие параметры установки

 

Температура                                                 80° F

Глубина погружения мешалки                    7/8 дюйма (2,2 см)

Скорость вращения мешалки                     750 – 850 об./мин.

 

В установках струйного типа

Температура                                                 80° F

Давление струи                                достаточное для обеспечения скорости травления не менее 0,0013 дюйм/мин.

 

При травлении полутонов устанавливаются более высокие значения для скорости вращения мешалки или давления струи.

 


Время травления – Протравить тестовый указатель в течение 5 мин. Продолжительность травления определяется исходя от требуемой глубины травления.

Кондиционирование раствора – После приготовления раствора согласно вышеприведенному рецепту, необходимо растворить в нем достаточное количество меди путем травления листового металла для доведения концентрации меди до значения 15 г/л (2 унций/галлон).

Балансировка раствора – После доведения содержания меди до требуемого значения - 15 г/л, необходимо протравить тестовый указатель в течение 5 минут. В случае если вытравлены точки нижней градационной шкалы в секторе 7 или выше, а боковые стенки показывают признаки подтравливания или имеют почти вертикальный наклон, для балансировки раствора необходимо добавить раствор PERI 13B. Ванну можно считать сбалансированной, если фоторезист сохраняется в точках под ступенями 6 или 7 после 5мин. травления, а боковые стенки тонких линий имеют наклон порядка 20° к вертикали.

Восстановление концентрации добавок – Состояние балансировки ванны поддерживается путем добавления раствора PERI 13B по необходимости.

Балансировка ванны после длительного перерыва в работе производится аналогично: необходимо тщательно перемешать раствор, протравить тестовый указатель и добавить необходимое количество раствора PERI 13B.

Контроль содержания меди – Все пластины взвешиваются до травления и после; результаты взвешивания и расчетные значения количества растворенной меди регистрируются в рабочем журнале установки;

Альтернативный метод: Содержание меди в рабочем растворе измеряется несколько раз в течение рабочей смены с помощью спектрофотометра.

По достижении концентрации меди в растворе верхнего предельного значения 35 – 38 г/л (4,5 – 5 унций/галлон) необходимо вылить половину содержащегося в ванне раствора и заменить ее таким же количеством свежеприготовленного раствора хлорида железа с добавками, согласно спецификациям, указанным в п. «Состав раствора».


Технические данные

 

Травление полутоновых изображений – GT-1

Данный метод травления применяется крайне редко, из-за отсутствия возможности восстановления раствора после 1 –2–дневного использования.

 

Состав раствора

Хлорид железа 30° Be

GT-1                           2,1 г/л

Раствор PF-76           4 см3

Раствор PF-77           4 см3

(Допускается замена добавок PF-76 и PF-77 добавкой PF-132)

 

Рабочие параметры установки

В установках пропеллерного типа – ванна наполняется раствором до погружения мешалки на глубину 5/8 дюйма (1,5 см) Скорость вращения мешалки 550 об./мин.

Установки струйного типа должны наполняться до полного погружения впускного отверстия насоса.

Для обеспечения гладкого травления содержание меди в растворе должно быть не менее 4 г/л (1/2 унций/галлон).

Температура травления                              76° F

 

Контроль параметров раствора в ванне – Для контроля производится 2,5 минутное травление тестового указателя IPA. В открытых участках указателя глубина травления должна быть порядка 0,0025 дюйма; точки должны держать резист на уровне цифры 5.

 

Тщательно удалить непроявленный фоторезист с указателя. Время травления линнатуры растра определяется следующим образом: 133 линий/дюйм – 2,25 мин.; 120 линий/дюйм – 2,5 мин.; 110 линий/дюйм – 3 мин.

 


Устранение дефектов

 

Далее приводятся примеры наиболее часто встречающихся при применении технологии PERIetch дефектов травления с указанием их возможных причин и методов устранения.

 

 

Настройки механических узлов травильной установки

Установки пропеллерного типа – При обнаружении дефектов травления в первую очередь необходимо проверить соответствие механических параметров установки заданным техническим условиям. Должны быть проверены температура раствора, скорость вращения мешалки, глубина погружения мешалки в раствор, вращение держателя  медных пластин и направление вращения мешалки (Возможная причина изменения направления вращения – нарушение последовательности фаз, например, вследствие проведения электромонтажных работ на рабочем участке). При замене мешалки необходимо проводить повторное выравнивание установки согласно инструкциям изготовителя.

Установки струйного типа – При обнаружении дефектов травления в установках струйного типа необходимо проверить температуру раствора, скорость вращения держателя  медных пластин и уровень раствора в ванне. Далее проводится проверка и чистка поливных патрубков. После чистки патрубков необходимо убедиться в наличии струй и их однородности. Проверяется давление. Проверяется состояние фильтров и проводится их чистка при необходимости.

При проверке следует исходить из следующего основного принципа: Если дефект характерен для всей пластины, причина обусловлена, скорее всего, состоянием ванны, раствора или какого-либо механического узла установки. Если дефект имеет локальный характер, то он, скорее всего, обусловлен ошибкой во время какого-либо этапа обработки пластины – нанесения или проявления резиста, использования дефектного фотошаблона, при удалении непроявленного резиста и т.д.

 

Дефекты металлических пластин

Линии и царапины – Следует иметь в виду, что ни один из химических процессов, используемых при травлении, не действует по прямой линии. Таким образом, обнаружив на обработанной пластине неоднородный участок, имеющий вид прямой линии, следует подозревать наличие объемных дефектов в прокатанном листе металла, или царапин на поверхности пластины. Продолжения царапин часто можно обнаружить в невытравленных участках пластины, пользуясь хорошим увеличительным стеклом.

Влияние дефектов, обусловленных царапинами на поверхности металла, можно минимизировать путем обработки пластины раствором хлорида железа до нанесения покрытия (или после экспонирования и проявления, но до травления). Процедура обработки проста: поверхность пластины покрывается слоем раствора хлорида железа 30 - 42° Be’ и легко протирается ватным тампоном в течение 1 мин., затем промывается в воде. Далее производится обработка поверхности 5%-ным раствором соляной кислоты, которая оказывает полирующее воздействие на металл.

При условии, что все механические параметры установки находятся в пределах нормы, и раствор составлен путем аккуратного контроля типа и требуемого количества компонентов, можно с большей уверенностью гарантировать, что появление дефектов будет сведен к минимуму.


Травление толстых  медных пластин – Характеристики медных  медных пластин калибра 16 по отношению к процессам травления обычно однородны по всему объему пластин. При травлении толстых  медных пластин (толщиной порядка 0,250 дюйма), используемых при изготовлении штампов и форм для тиснения, иногда появляется шероховатость на глубине 0,020 дюйма и более. Это явление очевидно обусловлено различиями зернистой структуры метала на разных уровнях по толщине листа. При обнаружении такого дефекта в первую очередь следует определить глубину залегания неоднородного слоя с последующим изменением скорости вращения мешалки (давления струи) для компенсации. Например, если шероховатость начинается на глубине 0,020 дюйма, скорость мешалки (давление струи) должна быть увеличена после 12 мин. травления. Если имеет место подтравливание – давление струи в соответствующий момент следует уменьшить.

Необходимо также ставить в известность об обнаруженном дефекте металла поставщика пластин.

 

Компенсация различий свойств металла – Пластины от разных поставщиков или из разных партий и различной толщины могут отличаться по свойствам, имеющим отношение к процессам травления, и, следовательно, требуют некоторой регулировки травильной установки для компенсации указанных различий.

Регулировка обычно производится путем изменения силы ударного воздействия травящего раствора (т.е. скорости вращения мешалки или давления струи).

В первую очередь следует распечатать тестовые указатели на образцах из разных партий  медных пластин и проводить травление в ванне для глубокого травления в течение 5 мин. при скорости мешалки 750 об./мин. В установках струйного типа давление должно быть порядка 19 – 22 фунта на кв. дюйм. После травления необходимо внимательно изучить указатели. Если на всех указателях сохраняются одни и те же точки, можно гарантировать, что между разными партиями металла различия отсутствуют. При обнаружении различий необходимо компенсировать состав ванны добавлением раствора PERI 13 B, добиваясь, чтобы указатель с наибольшими потерями держал точки под цифрой 6 (при травлении в течение 5 мин. скорость мешалки 750 об./мин. (или давлении 20 – 21 фунта на кв. дюйм). При этом, возможно, что другие указатели проявят признаки шероховатости после травления. Далее следует произвести травление при больших оборотах мешалки, добиваясь для других образцов чистого травления и удержания резиста под цифрой 6.

Обладая данными по травлению всех образцов  медных пластин от разных поставщиков в дальнейшем компенсацию можно производить лишь путем регулировки скорости вращения мешалки (или давления струи).

 


Учет свойств химикалий

Всегда следует использовать нужные химикалии – В ваннах глубокого травления при добавлении свежего хлорида железа необходимо использовать раствор PERI 13A. Для восстановления использованных растворов следует использовать добавку PERI 13B.

В ваннах с растворами PERI 13A - 13B лучшие результаты получаются при содержании в растворе меди порядка 2,5 – 5 унций/галлон (20 – 40 г/л). Следует вести подробные записи о количестве меди, растворенной в ванне, или периодически анализировать раствор на содержание меди с помощью колориметра Spectronic 20.

На практике наиболее эффективным средством контроля состава ванны является травление тестовых указателей. Их необходимо распечатать на пластинах, отобранных из той же партии, которая используется для выполнения производственного задания.

Удаление защитной пленки («корки») – Для повторного травления пластин, обработанных по технологии PERIetch, следует перед сушкой  медных пластин полностью удалить образовавшуюся на поверхности защитную пленку («корку»). Чистка производится в следующем порядке: после промывки водой пластины погружаются в ванну с гипосульфитом аммония (быстрым фиксажем). Для разрушения пленки рекомендуется слегка протирать поверхность мягкой щеткой. Затем пластины снова промываются водой, погружаются в ванну со свежим раствором гипосульфита аммония и снова протираются щеткой. Если на пластине еще сохраняются остатки корки, следует покрыть поверхность порошком бикарбоната натрия, протереть мягкой щеткой и промывать водой.

Растворение добавок PERIetch – Добавки, если они не находятся в полностью растворенном состоянии, не могут оказывать какого-либо влияния на процесс травления. Для нормального действия технологии PERIetch полное растворение добавок и их однородное распределение по всему объему ванны имеет исключительное значение. Анализ многих претензий на непредсказуемость и беспорядочность результатов травления напрямую указывает на ошибки, допущенные при растворении добавок и недостаточное перемешивание раствора в ванне.

Исходя из вышесказанного, пользователям рекомендуется установить на имеющихся в их распоряжении травильных установках надежные системы, обеспечивающие циркуляцию рабочего раствора, обратив особое внимание на предотвращение накопления материалов в углах травильной ванны.

Сухие добавки необходимо сначала растворить в небольшом количестве хлорида железа при повышенной температуре и в следующем порядке: взвешенная порция порошка всыпается в пластиковый или стеклянный контейнер с последующим добавлением хлорида железа в количестве, достаточном только для смачивания порошка. Смесь размешивается до образования однородной пасты. Затем в контейнер вливается уже достаточное количество хлорида железа для растворения добавки. Примерное соотношение количества материалов следующее: 10 мл хлорида железа на 1г порошка. Для ускорения процесса растворения рекомендуется использовать емкость (ведро) с горячей водой (95 - 100°F), в которую помещается контейнер со смесью хлорида железа с добавкой. При энергичном перемешивании добиваются полного растворения добавки. Для этой цели можно также использовать миксеры, специально разработанные для перемешивания растворов порошкообразных материалов, которые можно заказать у поставщиков химреактивов.

Поле завершения процесса всегда остается некоторое количество инертного материала, который не растворяется и выпадает осадком на дно контейнера. Речь идет о специальном ингредиенте, который совершенно безвреден и добавляется в химреактивы PERIetch, для предотвращения слипания порошковых материалов.


Для растворения добавок необходимо использовать свежеприготовленный раствор хлорида железа, так как порошки легче растворяются именно в свежем травящем растворе, по сравнению с использованной в травильной установке жидкостью. Это с другой стороны означает, что при внесении добавок происходит некоторое разбавление рабочего раствора ванны, выражающееся в уменьшении содержания растворенной меди. Рекомендуется проконтролировать концентрацию меди с помощью спектрофотометра, следуя приведенным выше указаниям. В установках пропеллерного типа необходимо также проверить высоту мешалки после внесения добавок и установить необходимую глубину ее погружения путем выливания части раствора.

 

Дефекты травления

Образование ореолов – Ореолы чаше образуются при травлении за один прием комбинированных  медных пластин для высокой печати, и представляют собой области плотностью 60% или темнее непосредственно рядом с наиболее светлыми участками изображения. Для двух-трех рядов точек вдоль границы двух тонов происходит меньший «раскрыв» теневых точек, чем в остальных участках темной области изобраения.

В некоторых случаях ореолы представляют собой просто темные пятна на вытравленной поверхности металла, которые не проявляются на пробных отпечатках или на мелованных пластинах. Иногда требуется проводить локальное травление для устранения этого дефекта.

Объяснение появления ореолов, возможно, состоит в том, что в светлых или открытых участках изображения образуются большие количества пленкообразующих агентов, которые затем протекают в участки с более темными тонами, создавая чрезмерную защиту вдоль краев. Следовательно, во многих случаях существует возможность устранения причин возникновения ореолов путем увеличения скорости вращения мешалки или давления струи.

Опыт показывает, что ореолы чаще возникают при значениях концентрации меди в растворе более чем 25 г/л (3,5 унций/галлон). Оператору рекомендуется перед началом травления изучить комбинированные пластины, и, в случае если изображение содержит элементы, способствующие возникновению ореолов, производить травление в ванне с концентрацией меди менее чем 25 г/л.

Для минимизации эффекта возникновения ореолов рекомендуется использовать следующие два метода:

*        Увеличить скорость вращения мешалки (давление струи)

*        Откорректировать концентрацию меди в растворе

Указанные методы помогают минимизировать частоту появления ореолов на изображениях. Однако, следует признать, что пока не разработан метод – химический или технический, для полного устранения этого дефекта.

 

ВНИМАНИЕ!

Попадание гипосульфита в травильную ванну приводит рабочий раствор в полную негодность. Запрещается касаться к поверхности нетравленных  медных пластин щетками, используемыми для чистки  медных пластин в растворе гипосульфита аммония. Ванны для подготовки  медных пластин перед травлением должны быть изолированы от ванн, где производится чистка  медных пластин после травления.

 
 

 

 

 

 

 



Краткий перечень дефектов

 

 

Описание

Возможная причина

Широкие кромки

Низкая температура раствора в ванне

Малая скорость или недостаточная глубина погружения мешалки (низкое давление струи)

Чрезмерно высокая концентрация добавки

Чрезмерно высокая концентрация меди

Подтравливание или крутой наклон стенок

Быстрое разрушение защитной корки

Высокая температура раствора в ванне

Большая скорость или большая глубина погружения мешалки (высокое давление струи)

Чрезмерно низкая концентрация добавки

Старый или истощенный раствор (требуется замена раствора)

Передержка времени травления

Недостаточно глубокое травление

Малая скорость или недостаточная глубина погружения мешалки (низкое давление струи)

Пониженное время травления

Старый или истощенный раствор

Несоответствующая концентрация хлорида железа

Чрезмерно глубокое травление

Высокая температура раствора в ванне

Передержка времени травления

Несоответствующая концентрация хлорида железа

Бланкирование

Неудовлетворительная чистка непроявленного резиста

Чрезмерно большая концентрация пленкообразующей добавки

Малая скорость или недостаточная глубина погружения мешалки (низкое давление струи)

Низкая температура раствора в ванне

Если в отдельных участках или по отдельным точкам, можно предположить, или попадание капель травящего раствора на медную пластину перед началом травления, или засорение поливного патрубка

Нечистое травление

Чрезмерно большая концентрация пленкообразующей добавки

Недостаточная глубина погружения мешалки (низкое давление струи)

Низкая температура раствора в ванне

Неудовлетворительная чистка непроявленного резиста или попадание капель травящего раствора на медную пластину перед началом травления

Недостаточно высокое качество медных пластин

Имеются технологические отверстия на негативе

Истощенный раствор в ванне

 


 

Описание

Возможная причина

Стирание изображения

Большая скорость мешалки (высокое давление струи)

Чрезмерные усилия при чистке пластины после проявки

Механически слабый резист

Чрезмерно низкая концентрация меди в растворе

Неоднородные кромки и глубина травления

Неудовлетворительное выравнивание травильной установки

(неисправность механического редуктора)

(засорение поливного патрубка)

Образование кристаллов меди

Чрезмерно высокая концентрация меди в растворе

Разложение добавки

Требуется подкрепление раствором 13B

 


Техника безопасности при обращении с химикалиями

 

Все предметы во Вселенной состоят из химических элементов. Жизнь сама развивалась в равновесии и взаимодействии с химическими частицами окружающего мира, многие из которых при больших концентрациях могут стать опасными.

В 50-ые и 60-ые годы опасения относительно вредности многих сырьевых материалов и отходов производства привели к широкомасштабному ограничению их применения на законодательном уровне, в надежде отвести угрозу. Особо широкое общественное внимание к себе привлекли самозваные «защитники окружающей среды», некоторые журналисты и политики, которые спешили громогласно заявить, что все химикаты опасны, и от них необходимо избавиться, забывая о том, что сами они тоже состоят из химических элементов, как и автор, и читатель этих строк. Результатом этих настроений было то, что во время некоторых инцидентов, связанных с химическими производствами, поднималась настоящая волна истерии. Все сказанное указывает, скорее, на отсутствие научных знаний там, где учат политиков и журналистов, чем на недостатки и вредность химической промышленности.

Эта несколько затянутая вводная часть имеет целью внушить читателю только одну истину – всегда следует обращаться с химическим сырьем и продуктами производства, опираясь на опыт и научные знания, а не на эмоции.

В технологии PERIetch используются материалы, выбранные за их способность вступать в химические реакции с медью, которая с трудом поддается окислению. Производители химических добавок прилагают к поставляемым материалам сводные таблицы технических характеристик и правила безопасности при обращении с химикатами (MSDS). Пользователи должны внимательно изучить все правила и, безусловно, следовать им.

Здесь приводятся некоторые основные принципы, касающиеся почти всех производств, где применяются химреактивы.

1)     Коррозионная активность – все материалы, используемые для травления металлов, вероятнее всего, могут быть опасными для кожи человека. Следовательно, необходимо носить чистые (как внутри, так и снаружи) защитные перчатки, согласно рекомендациям изготовителей материалов. Можно также пользоваться защитными кремами, которые в сочетании с перчатками обеспечивают более высокую степень защиты. В данном случае наиболее подходят кремы на основе кремнийорганических соединений. Не следует забывать, что попадание таких кремов на обрабатываемые металлические поверхности приводит к образованию пятен при травлении.

2)     Защита органов зрения – Глаза - чувствительный и бесценный орган человека. При обращении с жидкостями с высокой коррозионной активностью или раздражающими глаза порошками, необходимо носить защитные очки.

3)     Реактивы для травления – не продукты питания – Все химикаты должны храниться подальше от пищевых продуктов, табака, напитков и других предметов, которые попадают в организм через ротовое отверстие. Чаще надо мыть руки. Для обеспечения чистоты и безопасности рекомендуется носить одежду с короткими рукавами.

4)     Реактивы для травления – не парфюмерия – Большинство материалов, используемых в травильных процессах, как в жидкой, так и в порошковой форме, по меньшей мере, могут привести к раздражению носовых проходов. Операторам не рекомендуется «исследовать» содержание сосудов с помощью собственных органов обоняния.

5)     Сосуды должны быть плотно закрыты – Как в хорошем домашнем хозяйстве, а также для обеспечения защиты персонала и производственных помещений, необходимо плотно закрыть контейнеры крышками незамедлительно после изъятия требуемого количества материала. Кроме того, пленкообразующие добавки разлагаются под воздействием влаги.


6)     Рабочий участок должен быть чистым – Пролитую жидкость необходимо вытереть незамедлительно с помощью влажной губки. При попадании химикатов на кожу следует помыть пораженный участок обильным количеством воды. Образованные на полу лужи из пролитых материалов необходимо вытереть насухо. Рекомендуется приобретать и хранить в доступном месте на рабочем участке абсорбаты и нейтрализаторы используемых в производстве материалов.

7)     Этикетки – Производители и поставщики химикатов, как правило, снабжают продукцию этикетками, которые должны содержать информацию по технике безопасности при обращении. Пользователи должны внимательно изучить содержание этикеток и неукоснительно следовать указаниям.

8)     Технические характеристики и правила безопасности при обращении с химикатами (MSDS) – Сопровождающая документация к поставляемым исходным материалам должна включать листок с подробными данными о возможных опасностях при обращении с материалами, их хранении, применении и утилизации. Папка с соответствующей информацией должна быть в распоряжении персонала, которые должны периодически изучать имеющиеся данные и ознакомиться с новой информацией. MSDS является наилучшим источником информации относительно правил безопасного обращения с материалами.

9)     Главное правило – Не паниковать! – Сам факт о потенциальной опасности какого-либо материала не может служить основанием для паники. Это только означает, что пользователь должен соблюдать требования определенных правил при обращении с данным материалом. Необходимо владеть точной информацией и соблюдать правила безопасного труда.

10)  Следует требовать у поставщиков химикатов данные по правилам техники безопасности и, по возможности, средств защиты.

 


Утилизация отходов травильного производства

 

Утилизация использованного травящего раствора и других жидких отходов травильного производства является серьезной проблемой для всех пользователей технологии PERIetch. Коррозионная активность хлорида железа и потенциальная опасность растворенной меди для «рабочих» бактерий, используемых в системах биоочистки, делают отходы травильных производств нежелательными для большинства канализационных систем.

Разбавление отходов большим количеством воды с последующим выливанием в канализацию не является решением проблемы. Истощенный рабочий раствор стандартной травильной ванны может содержать до 30 000 промиль растворенной меди, следовательно, для уменьшения концентрации меди до допустимого уровня 2 промиль потребуется разбавление раствора количеством воды, превышающим объем ванны в 15 000 раз. При этом абсолютный вес вредных веществ, законодательно запрещенных к выбросу в окружающую среду, никаким образом не уменьшается.

Как в США, так и других странах, где используется технология PERIetch, разработаны специальные законодательные акты и правила, относительно утилизации отходов подобных производств. Правила могут отличаться в зависимости от страны применения данной технологии. Для пользователей важно получить подробную информацию от контролирующих органов именно своей страны, для освоения методов утилизации отходов, соответствующих требованиям действующего законодательства.

Отходы травильного производства на три группы, каждая из которых является объектом внимания контролирующих органов, а именно – 1) травитель на основе хлорида железа, 2) растворенная медь, 3) пленкообразующие добавки PERIetch.

Хлорид железа обладает высокой кислотностью (pH менее 2), высокой коррозионной активностью, и оказывает разрушающее воздействие на большинство металлов. Нейтрализация хлорида железа обычно производится основаниями – оксидом или гидроксидом магния, кальция или натрия с образованием гидроксида железа. Причем реакция также приводит к осаждению растворенной меди. Однако, как сухой осадок, так и отфильтрованная жидкость могут не удовлетворять требованиям действующего законодательства, предъявляемым к невредным отходам.

Гидроксид железа в осадке представляет собой желеобразную массу, и его затруднительно отделить от ассоциированной жидкости с помощью фильтрации. В качестве фильтрующих средств рекомендуется использовать вакуумную установку с бумажными вставками, которые достаточно успешно отделяют соли железа и меди от воды.

Применяемые в технологии PERIetch пленкообразующие добавки, состоящие из тиомочевины и этилен-тиомочевины, быстро разлагаются в нейтрализованных отходах, что доказано научными исследованиями в лаборатории университета Ripon College при финансовой поддержке ассоциации PERI. Следовательно, можно утверждать, что нейтрализация жидких отходов приводит к удалению из них железа, меди и пленкообразующих добавок.


К сожалению, стоимость оборудования, необходимого для нейтрализации и, особенно, для фильтрационного отделения сухого осадка, довольно высокая. Она наверняка превышает выгоду, которую можно получить от малого или среднего травильного производства.

Обработка и утилизация отходов на месте должна быть согласована с местными контролирующими органами. Скорее всего, необходимо получить разрешение государственного (федерального) органа по охране окружающей среды.

Для обработки отходов на месте производства рекомендуется следующий порядок: нейтрализация хлорида железа кальцированной содой, гашеной известью или гидроксидом натрия с добавлением портланд-цемента к смеси и отстаиванием в чанах.

Проверка, проведенная Национальным агентством по охране окружающей среды США, показало, что продукты вышеописанной обработки не удовлетворяют требованиям стандарта «Тестирование травящих растворов» (EPA/600/SR-93/167- Октябрь 1993г.) по меди и поэтому не могут считаться безвредными производственными отходами.

В общем случае, наиболее выгодным порядком утилизации отходов является использование услуг лицензированных компаний. При наличии договоренности необработанные отходы перевозятся в специализированное, оснащенное соответствующим оборудованием предприятие, обладающее правами и возможностями по утилизации производственных отходов. Согласно законодательству США ответственным за вредное воздействие производственных отходов считается их производитель, поэтому пользователи должны убедиться, что сданные ими отходы обрабатываются соответствующим образом, и оформлять все требуемые документы по распределению ответственности.

Накопление и хранение отходов до их перевозки в перерабатывающее предприятие также ограничивается местным федеральным действующим законодательством. Ограничения касаются предельного количества отходов в складских помещениях, условий и сроков хранения.

Во всех случаях главным правилом является соответствие требованиям действующего законодательства. Все действия должны быть согласованы с местными контролирующими органами.

 


Порядок запуска травильной установки

 

Ниже приведены инструкции общего характера по порядку запуска новой или бывшей в употреблении травильной установки пропеллерного или струйного типа.

В первую очередь необходимо проводить чистку ванны (или поддона). Наполнить ванну горячей водой с добавлением 50 г трифосфата натрия (имеется в продаже в магазинах бытовой химии и красок), оставлять на 15 мин., затем включить установку и работать в течение 10 мин. Вылить содержимое ванны. Наполнить ванну холодной водой, включить установку и работать в течение 5 мин. Вылить воду и промыть ванну. После второго полоскания наполнить ванну холодной водой с добавлением 200 мл (3 унции) концентрированной соляной кислотой, включить установку и работать в течение 5 мин. Вылить содержимое и высушить ванну. Установка готова к использованию.

 

Предупреждение – Запрещается применять какие-либо моющие средства для чистки внутренней поверхности ванны и трубопроводов подачи травящего раствора. Некоторые поверхностно активны вещества и детергенты могут делать установку непригодной для применения технологии PERIetch.

 

Выравнивание установки

Установки пропеллерного типа – Наполнить ванну водой до уровня, при котором мешалка только касается поверхности воды, затем долить еще 1л воды (здесь можно воспользоваться моментом и измерить емкость ванны, используя для ее наполнения мерный сосуд с точным делением). Фиксируя предохранительный выключатель на крышке с помощью соответствующего упора, включить двигатель на минимальных оборотах при открытой крышке и наблюдать за поведением выталкиваемой мешалкой жидкости. Если жидкость выталкивается на одинаковую высоту по всей длине обеих лопастей, можно считать, что установка выровнена правильно. В противном случае необходимо производить регулировку с помощью подъемных винтов в ножках установки.

Установки струйного типа – Требуется минимальная регулировка с помощью уровня столяра, установленного на верхнюю крышку.

 

Измерение объема – В установках пропеллерного типа индикатор уровня (L-образная трубка) необходимо установить таким образом, чтобы его нижний край касался поверхности воды, когда уровень жидкости в ванне достигает лопастей мешалки.

В установках струйного типа следует определить минимальный рабочий объем – количество жидкости, перекрывающее впускное отверстие насоса (фильтрующую сетку), чтобы не допустить попадания воздуха в систему при работающем насосе.

Регулировка рабочей температуры – Включить заполненную водой установку с настроенным на 80°F термостатом и работать до достижения температурного равновесия (измеренные значения температуры не меняются). Измерения рекомендуется проводить ртутным термометром в стеклянном корпусе или шкальным термометром с датчиком на металлическом стержне. Отрегулировать термостат при необходимости. Вылить воду и протереть насухо ванну.


Запуск установки с рабочим раствором, глубокое травление – Залить в ванну раствор хлорида железа 30° Be’ до требуемого уровня. Включить установку и дождаться установления заданной рабочей температуры раствора (80°F).

Добавить PF-76 и PF-77, согласно формуле состава ванны для данного режима травления. В ванну с раствором PERI 13A следует также добавить половину порции, указанной в формуле добавки PERI 13B (Смешать порошок в малом количестве хлорида железа до образования однородной пасты. Затем залить 1л хлорида железа на 100г добавки, довести температуру до 80°F и перемешать состав с помощью миксера до полного растворения порошка. Добавить готовый раствор в ванну).

Примечание – Имея дело с хлоридом железа, всегда следует пользоваться стеклянной или пластмассовой посудой и принадлежностями. Прекрасно служат пластиковые контейнеры для хранения продуктов в холодильнике и пластмассовые ложки. Рекомендуется также приобрести пластиковые кухонные весы, калиброванные в граммах, для взвешивания порошковых добавок. Большая точность обеспечивается с помощью трехрычажных весов. Подробные сведения по этим вопросам можно получить у поставщика добавок.

Растворение металлической меди для «подслащивания» ванны производится согласно требованиям инструкций с техническими данными установки. Затем в ванну добавляется вторая половина предписанного по формуле количества раствора PERI 13A, растворенного согласно приведенным выше указаниям.

В готовом растворе далее обрабатывается тестовый указатель PERI в течение 5 мин. и изучается наклон краев тонких линий. Для обеспечения необходимой защиты в раствор добавляется PERI 13B в количестве, рассчитанном на основе результатов травления указателя.

 

Запуск установки с рабочим раствором, ванна GT-1 – Порядок подготовки ванны аналогичен вышеописанному с заменой раствора PERI 13A раствором GT-1. Необходимо обеспечить концентрацию меди в ванне с расчетом 1/2 унций/галлон. После двух дней работы ванна восстановлению не подлежит и должна быть обновлена в полном объеме.

 


Специальные задачи травления

 

В гравировальный участок часто поступают заказы на обработку металлов, отличающихся традиционно используемых для изготовления формных  медных пластин для высокой печати. С помощью беспорошковой технологии допускается травление только сплавов магния, цинка и меди.

Подробную информацию относительно технологии травления перечисленных ниже металлов можно получить от следующих источников:

 

                                    Магний           Freundorfer

                                                           Revere Graphic Products, Inc.

                                                           Spectrulite Consortium, Inc.

                                    Цинк               Freundorfer

                                                           Revere Graphic Products, Inc.

                                    Медь               International Prepress Association (IPA)

 

 

Сплавы меди – В общем случае с помощью технологии PERIetch удовлетворительные результаты, согласно всем требованиям, предъявляемым к полутоновым пластинам, можно получить только при травлении  медных пластин фотоцинкографической степени чистоты. Для травления меди электролитического рафинирования требуются 200% от количества пленкообразующих добавок для ванн, подготовленных для травления  медных пластин фотоцинкографической степени чистоты.

В ваннах с растворами PERI 13A и PERI 13B с помощью технологии PERIetch можно обработать линейчатые структуры на пластинах из медь - алюминиевых сплавов (белая бронза) и латуни с низким содержанием цинка (позолота, бронза коммерческого качества).

 

Травление латуни – «Желтая» латунь (содержащая 30% цинка) и «мягкая» латунь с содержанием свинца при травлении дают большую шероховатость поверхности.

При многочисленных попытках травления  медных пластин из желтой латуни получаются результаты с сильным подтравливанием на глубинах больше чем 0,003 – 0,005 дюйма.

Некоторые модификации травильной ванны позволяют обрабатывать с помощью беспорошковой технологии латунь с содержанием цинка менее 30% (сбалансированной медью). Глубина травления на установке пропеллерного типа до 0,010 – 0,015 дюйма достижима при применении следующей технологии:

Состав раствора

Хлорид железа 42° Be’       в количестве, обеспечивающем требуемую глубину погружения мешалки

PERI 13A                               2,5 г/л

Раствор PF-132                     0,2 г/л

 

Рабочие параметры установки

Глубина погружения мешалки                    7/8 дюйма (2,2 см)

(диаметр лопастей – 8 дюймов)

Скорость вращения мешалки                     650 – 750 об./мин.

Температура                                                 80° F


В ванне с раствором, приготовленном по вышеуказанной формуле, должна быть растворена медь в количестве, обеспечивающем концентрацию не менее 2 унции/галлон (15 г/л). Пленкообразующая добавка восстанавливается с путем добавления раствора PERI 13B по необходимости.

При травлении глубже 0,010 дюйма шрифт становится искаженным, а линии становятся шире, чем требуется. Успех использования данной технологии для травления латуни обусловлен применением хлорида железа 42° Be’ вместе с раствором PF-132. При попытке использования такой ванны для травления медных  медных пластин фотоцинкографической степени чистоты весьма вероятно появление эффекта подтравливания.

 


Применение технологии PERIetch для изготовления

медных комбинированных пластин

 

Большая часть формных  медных пластин для высокой печати и некоторых задач флексографии, а также для штампования фольги содержат как линейчатые, так и полутоновые участки изображения. Особые физические свойства применяемых в технологии PERIetch пленкообразующих добавок, обеспечивающих защиту от травления боковых стенок изображений шрифтов, приводят к тому, что тонкие полутоновые участки изображений оказываются чрезмерно «отбеленными», а линейчатые участки вытравливаются до глубины, обычно характеризующей штампы для тиснения или штампования фольги.

Решение данного затруднения состоит в том, чтобы обрабатывать полутоновые и линейчатые участки изображений по отдельности.

 

Комбинация грубого и тонкого полутонов – Достаточно качественные результаты за один прием получаются для комбинированных  медных пластин высокой печати, содержащих участки как грубых, так и тонких полутонов, при их травлении в ванне, содержащей PERI 13A, PERI 13B, PF-76 и PF-77.

Ванна с указанным составом может регулярно использоваться для травления за один прием полутоновых  медных пластин с разрешением до 85 линий/дюйм (35 линий/см).

 

Комбинация тонких полутонов – При наличии на пластине участком с разрешением более 100 линий/дюйм (40 линий/см) необходимо травить полутоновые и линейчатые участки изображений по отдельности.

Состав ванны для таких  медных пластин – PERI 13A - 13B.

Метод положительный фоторезист – двойная экспозиция  – В данной методике или используются пластины с предварительно нанесенным покрытием из фоторезиста положительной светочувствительности, или обработка  медных пластин начинается с нанесения такого покрытия.

Метод требует использования набора позитивных фотошаблонов в следующем составе: 1) линейчатый позитив, который содержит участки линейчатой структуры и прозрачен в полутоновых участках, 2) Полутоновая маска – непрозрачная в полутоновых участках и 3) полутоновый позитив.

Первый этап – фотопечать на пластине линейчатого позитива совместно с полутоновой маской. Затем изображение проявляется и сушится.

Далее, при совмещении изображений пластина экспонируется через полутоновый позитив (но не проявляется).

Далее, производится травление линейчатого изображения до требуемой глубины, затем с помощью гипосульфита аммония удаляется защитная корка, пластина сушится. После сушки пластина вводится в раствор проявителя резиста для проявления полутонового изображения. После проявки необходимо нагреть медную пластину для разрушения светочувствительного ингредиента. Уже вытравленные линейчатые участки покрываются защитным лаком. Производится травление полутонового изображения. После чистки, промывки и сушки пластина готова для дальнейшей работы.

Описанный метод является наиболее эффективным и прямым методом изготовления комбинированных печатных пластин. В нем отсутствует необходимость нанесения двойных светочувствительных покрытий (при использовании пластин, поставляемых с предварительно нанесенными покрытиями, вообще отпадает необходимость оборудования для нанесения покрытий).


Комбинация с участками полутонов прямоугольной формы – В случае, когда полутоновое изображение представляют собой прямоугольники без пустот и виньеток, наиболее удобный и дающий превосходные результаты метод состоит в следующем: нетравленные участки полутонов покрываются защитным лаком, затем производится травление линейчатых участков в ванне, приготовленной согласно формуле для глубокого травления. После удаления защитной корки, промывки и сушки пластины удаляется лак с полутоновых участков. Лак должен быть удален очень тщательно во избежание получения пятен на полутоновых изображениях.

Во втором этапе защитным лаком покрываются уже вытравленные участки с линейчатым изображением, с особым вниманием к участкам с острыми краями, где боковые стенки соединяются с поверхностью печати. С полутоновых участков удаляется непроявленный резист и производится травление. По завершении пластина промывается, очищается от защитной корки и, наконец, от защитного лака с линейчатых участков.

 

Защита полутоновых участков резистом, нанесенным методом фотокопирования – Другим способом защиты полутоновых участков во время травления линейчатых структур является нанесение на них изображения из фоторезиста. Второй слой фоторезиста, используемый для маскирования полутоновых участков, должен быть растворим в жидкостях, которые не оказывают разрушающего действия на первый, нижний слой резиста с полным изображением. Обработка  медных пластин производится в следующем порядке:

Подготовить эмалевую краску на прибыльной основе (клей или ПВА) согласно общепринятой технологии.

Удалить остатки непроявленного резиста с пластины. Если второй резист наносится только на сухие поверхности, медную пластину необходимо высушить с помощью струи сжатого воздуха, свободного от масляных паров, промоканием газетной бумагой или легким нагревом.

Слой второго фоторезиста наносится с помощью – центрифгирования, распыления или погружения (сухие пленочные резисты, такие как DuPont Riston или DynachemLaminar A” наносятся с помощью специальных ламинирующих установок).

Экспонирование пластины производится с помощью шаблона, который прозрачен (для резистов с отрицательной чувствительностью) или непрозрачен (для резистов с положительной чувствительностью) в полутоновых участках. Далее пластина проявляется и подвергается травлению для линейчатых участков. После травления пластина чистится с последующим удалением маскирующего полутоновые участки изображения. Вытравленные линейчатые участки покрываются защитным лаком и, после удаления непроявленного фоторезиста, пластина травится повторно для полутоновых участков.

 

Техническую информацию можно получить в компании

 

International prepress association

 

Адрес:                  552W 167th Street

South Holland, Illinois 60473

 

Телефон:   (708) 596-5110

Факс:                    (708) 596-5112

 

 
 

 



Средства контроля, применяемые в технологии PERIetch

 

 

Калиброванный тестовый указатель PERIetch

 

Для контроля характеристик рабочих растворов в ваннах PERIetch обслуживающий персонал должен обладать возможностью определения и корректировки концентрации, как пленкообразующих добавок, так и растворенного в ванне металлической меди.

Далее в этом разделе описывается порядок проведения измерений и корректировки содержания меди в растворе.

Для определения эффективности воздействия пленкообразующих добавок и для оценки комплексного воздействия всех факторов (состава раствора, содержания меди, силы ударного воздействия струи, температуры раствора) наиболее практичным, быстрым и надежным методом является травление и анализ тестового указателя.

 

Металлы для изготовления тестовых указателей – Так как состав и металлургические характеристики подвергающегося травлению металла оказывают сильное влияние на результаты травления, становится важным, чтобы тестовые указатели были изготовлены из того же листа, который используется в производственных целях. Наносимый на указатели фоторезист также должен быть идентичен по составу и способам обработки, как и материал, используемый для производственных нужд. Хотя и удобнее изготовлять тестовые указатели заранее, при этом необходимо учесть, что при продолжительном хранении в коррозийной атмосфере пластины быстро покрываются оксидной пленкой. Поэтому рекомендуется всегда пользоваться свежеприготовленными тестовыми указателями.

 

На стандартном тестовом указателе PERI имеется 120-линейный клин, градуированный по шкале полутонов, с изменением полутонов от 0% до сплошного фона; 2 шкалы с девятью ступенями – верхняя шкала с 65 линиями на дюйм, нижняя шкала – с 120 линиями на дюйм. Имеются также участки с изображениями тонких сеток и клиньев, и шрифтов разных размеров.

 

 

 

 

 

 

 

 

 


Увеличенное изображение стандартного тестового указателя PERI

 


Использование тестового указателя PERIetch

 

С травильным раствором для полутонов – Производится травление указателя при рабочих характеристиках установки, используемых для выполнения производственного задания. Для тонких полутонов травление производится в течение 2,5 мин. с последующим анализом воздействия раствора на указатель. Так как некоторая потеря цвета всегда имеет место, то часть точек нижней шкалы будет вытравлена полностью. В нормально сбалансированных растворах точки в секторе 5 продолжают держать резист. В случае если точки в секторах выше 5-го вытравливаются, необходимо добавить в ванну раствор GT-1. При удержании резиста точками в секторах ниже 5-го рекомендуется увеличить скорость вращения мешалки для предотвращения появления шероховатости.

 

С травильным раствором для глубокого травления – Производится травление указателя в течение 5 мин при рабочих характеристиках установки, используемых для выполнения производственного задания с последующим анализом воздействия раствора на указатель. Точки нижней шкалы в секторе 7 должны удержать резист. Далее следует исследовать с помощью линзы с 10-кратным увеличением края тонких линий, расположенных внизу по центру указателя. Боковые стенки должны иметь гладкие края и отклонение от вертикали в пределах 20°. В случае если линии показывают признаки подтравливания или имеют почти вертикальный наклон, для балансировки раствора необходимо добавить раствор PERI 13B.

 

 

Негативы для печати стандартных тестовых указателей PERIetch

Самостоятельное копирование негативов для печати тестовых указателей может стать источником больших проблем при травлении. Ко всем негативам, используемым в производстве, предъявляются жесткие требования, и они должны соответствовать определенному стандарту. В противном случае контроль процессов травления становится невозможным. Отпечатанные с помощью негативов точки градуированных шкал должны иметь одинаковые размеры в соответствующих секторах. При образовании царапин и других дефектов на негативах рекомендуется заказать новые негативы в ассоциации IPA с целью обеспечения гарантируемого качества продукции.

Негативы заказываются в отделе технического обслуживания ассоциации IPA.

 

 


Измерение концентрации меди в травильных растворах

Точное знание концентрации меди в травильном растворе особенно важно для обеспечения нормального режима ванн глубокого травления. Описанный здесь простой аналитический метод помогает получить необходимые данные.

Прямое измерение содержания меди предпочтительнее метода взвешивания  медных пластин до травления и после, так как он исключает вероятность ошибок и небрежности, обусловленных «человеческим фактором».

Средства

1.     Колориметр Spectronic 20 с фотоэлементом, чувствительным к инфракрасному излучению и снабженный инфракрасным фильтром, или эквивалентный прибор; пробирки диаметром 1/2 дюйма*

2.     Градуированные мензурки емкостью 10 мл и 250 мл

3.     Небольшие склянки или бутылки

4.     Дистиллированная вода.

Порядок проведения измерений

1.     Снятие проб – Включить травильную установку и работать в течение нескольких минут для достижения однородности рабочего раствора. Пробы в размере примерно 1/4 унции необходимо брать с помощью стеклянной трубки с резиновой грушей в разных участках ванны, распределяя их в отдельные чистые и сухие склянки.

2.     Подготовка образцов – Отмерить с помощью градуированной мензурки 10 мл из пробы, вылить содержимое мензурки в отдельный сосуд и добавить 200 мл дистиллированной воды, отмеренной с помощью мензурки емкостью 250 мл. Тщательно перемешать.

3.     Измерение коэффициента поглощения – Установить фотоэлемент, чувствительный к инфракрасному излучению и инфракрасный фильтр согласно инструкции по применению Spectronic 20.

Настроить спектрофотометр на длину волны 850миллимикрон с помощью ручки настройки.

Привести стрелку индикатора на “0” по шкале передачи (“Transmittance Scale”) путем регулировки усилителя (левая ручка).

Установить пробирку с дистиллированной водой в держателе образцов. Закрыть крышку. Привести стрелку индикатора на “100” по шкале передачи (“Transmittance Scale”) путем регулировки источника излучения (правая ручка). Снять пробирку с держателя.

Налить примерно 2 дюйма разбавленной пробной жидкости в другую, чистую и сухую пробирку и установить в держателе образцов. Закрыть крышку. Снимать показание прибора по коэффициенту поглощения.

Коэффициент поглощения излучения пропорционален концентрации меди в растворе. Коэффициенту 0,3 соответствует концентрация меди 3 унций/галлон, 0,4 - 4 унций/галлон и т.д.

Информацию о поставщиках измерительной техники можно получить в отделе технического обслуживания ассоциации IPA.

 

* Входят в состав комплекта “Kopr Kontent Kit


Шкала чувствительности для фотопечати резиста

Для обеспечения высокого качества продукции очень важно обеспечить соответствующее высокое качество печати фоторезиста. Следуя данному общему принципу, должны применяться все доступные приемы и механизмы, обеспечивающие однородность светочувствительности, точность выдержки и стабильность характеристик источника излучения.

Исходя из вышесказанного, рекомендуется повсеместно использовать «Шкалу светочувствительности GATF»*, которая подробно описывается в публикации GATF №215 “The Sensitivity Guide”. Сама шкала представляет собой узкую полоску пленки длиной 21 см, затемненную с постепенно увеличивающейся плотностью (шаг изменения – 0,15 единиц) вдоль длинной стороны. В процессе экспонирования фоторезиста изображение шкалы распечатывается рядом с линейчатыми структурами.

В случае фоторезиста с отрицательной светочувствительности после проявления можно заметить, что участки резиста, соответствующие наиболее темным участкам шкалы смыты проявителем, а участки резиста, соответствующие наиболее светлым участкам шкалы продолжают оставаться на металле. В некоторой точке воль шкалы яркости можно найти участок, где рядом с сектором, полностью смытым проявителем, находится частично сохраняющийся сектор. Очевидно, что местоположение этой «точки разрыва» достаточно точно характеризует комбинированное воздействие на фоторезист операций экспозиции и проявления.

Изготовители фоторезистивных материалов дают рекомендации относительно расположения «точки разрыва», как для позитивных, так и для негативных фоторезистов. Добиваясь контроля экспозиции пластин, необходимо обеспечить режим, при котором на всех пластинах проявляется один и тот же контрольный сектор шкалы. Любые отклонения на проявленной шкале относительно последнего проявленного сектора должны служить сигналом, что при дальнейшей обработке данной пластины возможны отклонения в результатах ее травления. При обнаружении отклонений необходимо по очереди ввести корректировки в тот или иной действующий фактор (экспозиция, проявитель, методика проявления), добиваясь требуемого результата.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

* “Graphic Arts Technical Foundation” (Технический фонд полиграфии)

            Адрес:             4615 Forbes Avenue? Pittsburg, PA, 15213

 

* Шкала светочувствительности поставляется многочисленными поставщиками полиграфического оборудования

 


Приложение

Научные исследования, проводившиеся при финансовой поддержке PERI, привели к установлению некоторых основных правил, касающихся процессу травления.

 

Скорость травления и площадь просветления медной печатной пластины зависят от состава травящего раствора и способа его применения. Из всех действующих факторов можно выделить следующие: 1) Концентрация раствора хлорида железа, 2) Процент свободных кислотных групп в хлориде железа, 3) Температура, 4) Концентрация растворенной меди и 5) Силу ударного воздействия струи травящего раствора на поверхность пластины.

Площадь просветления печатной пластины в результате травления в боковом направлении описывается, так называемым, «коэффициентом травления», представляющим собой отношение величин травления вглубь и в боковом направлении. Если, например, в вертикальном направлении медь вытравливается до 0,3 мм, а в боковом направлении 0,1мм, то коэффициент травления будет равен трем. Большие коэффициенты травления соответствуют меньшим степеням просветления пластины.

Ниже приводится краткая сводка результатов научных исследований, проводившихся при финансовой поддержке PERI:

1.     Травильные свойства растворов хлорида железа сильно зависят от степени разбавления. При увеличении концентрации раствора от 28° до 30° Be’ происходит значительное увеличение скорости травления. При дальнейшем увеличении концентрации скорость травления падает.

2.     Растворенный кислород не влияет на результаты травления.

3.     В течение реакции травления на поверхности медной пластины образуется пленка хлорида железа. В технологии PERIetch эта пленка входит в состав материала, образующего защитную корку.

4.     Для ускорения процесса травления важно принудительное перемешивание раствора.

5.     Травление  медных пластин со шлифованными и полированными поверхностями происходит с одинаковой скоростью.

6.     Результат и тип травления определяются температурой, концентрацией хлорида железа и содержания меди в растворе травящего раствора.


Влияние свободных кислотных групп – В технологии PERIetch высокая концентрация свободных кислотных групп приводит к шероховатости травления. Типичное значение  для концентрации свободных кислотных групп в рабочем растворе должна находиться в пределах 0,5 – 1,5%.

Чрезмерно высокая концентрация свободных кислотных групп в растворе травящего раствора приводит к разупрочнению фоторезистов на основе дихроматных коллоидов (Hot top эмали на клеевой основе).

Влияние температуры – Повышение температуры раствора хлорида железа ускоряет процесс травления, однако в технологии PERIetch при температурах выше 85°F происходит быстрое разрушение пленкообразующих веществ.

Влияние растворенной меди – В растворах без добавок растворенная медь оказывает определенное воздействие на процесс, обеспечивая равномерность травления и гладкость поверхности. Но в этом случае благоприятный результат в основном определяется  уровнем мастерства оператора травильной установки.

В технологии PERIetch содержание меди в растворе влияет на скорость травления в боковом направлении: при повышении концентрации меди травление в боковом направлении происходит с меньшей скоростью. При концентрации 4 – 5 унций/галлон (30 – 38 г/л) происходит шероховатое травление.

Для процесса важно применение свежеприготовленных растворов травящего раствора. В восстановленном хлориде железа и в растворах со степенью чистоты ниже, чем требуется для их применения в фотоцинкографии, содержатся посторонние включения которые отрицательно влияют на результаты травления по технологии PERIetch.