4.     ЭКСПЛУАТАЦИЯ  ОБОРУДОВАНИЯ

 

ВВЕДЕНИЕ

 

Рабочий цикл травления магниевой матрицы требует некоторых предварительных операций, некоторые из них должны  проводиться вне рабочей кабины, другие внутри нее. Последние  требуют обязательного использования индивидуальных средств защиты. Наша компания рекомендует следующую технологию изготовления магниевых клише методом травления.

 

РАБОЧИЙ ЦИКЛ ТРАВЛЕНИЯ

МАГНИЕВЫХ КЛИШЕ :

 

1.   Приготовление травящей смеси

 

2.   Предварительное взвешивание пластины

 

3.   Подготовка и проявка пластины

 

4.   Промывка пластины

 

5.   Предварительное травление

 

6.   Травление пластины

 

7.   Окончательная промывка

 

8.   Окончательное взвешивание

 

9.   Добавление азотной кислоты

 

 

 

 

 

 

4.1 Начальные операции

 

4.1.1.Приготовление смеси

 

Эта операция самая продолжительная по времени  ( 20-30 мин.).  Наполнить ванну кислой смесью в оптимальном составе согласно таблице №1, до предусмотренного уровня.

 

73%

 вода

22%

 азотная кислота (65%)

5%

 добавка RevFlex

Таблица 1. Состав смеси  для процесса травления

 

В таблице 2 приведены соотношения компонентов. Следует учитывать, что  для оптимального функционирования, лопасти должны быть погружены на глубину примерно 1 см (в зависимости от толщины используемых магниевых пластин).

 

 

Начало работы

 

Включить установку и довести температуру смеси  травления до 21-230 С. Затем в течение 3-5 минут приводить лопатки в движение (включение режима перемешивания раствора).

 

4.1.2.Взвешивание

 

Разрезать магниевую пластину, предназначенную для травления с учетом размеров зажимов вращающегося диска,  на который устанавливаются пластины. Технологический запас по краям пластины должен составлять минимум 5 мм на сторону от формата пленки.

 

Резку магния можно производить на циркулярной пиле по металлу. Необходимо следить за нагревом магния (его нельзя перегревать), так как в местах перегрева пластины происходит задубливание фоторезиста, и в дальнейшем такой фоторезист не проявляется (не отделяется от магния).

 

Магниевые пластины необходимо хранить в прохладном и сухом месте (сухом, т.к. при повышенной влажности может отойти от пластин черная защитная пленка).

 

После этого, можно перейти к взвешиванию  (Р1 равен начальному весу и приступать к самому процессу травления.

 

 

 

 

 

 

4.1.3.Экспонирование пластины через негативную пленку на галогенновом свете с целью печатания магниевого клише

 

Перед тем, как приступить к экспонированию следует тщательно проверить негатив, поскольку даже самые маленькие  его дефекты ( такие невидимые глазом  аномалии,  как дырочки, царапины, загрязнения и т.д.) будут воспроизведены на клише.

 

Минимальная рекомендуемая толщина линий на негативе 0.1-0.15 мм. Разрешение пленки после фотонабора не менее 2400 dpi. При изготовлении негатива следует учитывать коэффициент термического расширения магния, который составляет 0.00289% на 1 °С.

 

Поскольку слой эмали очень чувствителен к ультрафиолетовому излучению, любой источник света высокой интенсивности, производящий излучение в этой области спектра,  годен для закрепления фоторезиста. При этом экспонируемые участки не  будут чувствительны к действию  проявляющих  растворителей и химическим веществам, используемым при травлении.

 

Среди источников света наиболее подходящих для экспонирования можно выделить меркуриевые лампы и галогеновые  лампы. Обильные источники света, как флюорисцентные лампы ультрафиолетового излучения обычно не  позволяют добиться  четкости в изображении наиболее мелких деталей.

 

Засветку в копировальной раме необходимо производить при подаче вакуума или под тяжелым стеклом, для предотвращения размыва краев изображения.

 

Не рекомендуется смотреть на открытые источники света, чтобы не повредить зрение.

 

Время выдержки зависит от мощности   источника  ультрафиолетового света            (нормой является 1000-5000 Ватт).

 

В таблице 3  указано время  выдержки для двух видов источника света.

 

Источник света

Время выдержки

Лампа на 1000 watt

2-2,5 мин.

Лампа на 2000 watt

1,5-2 мин.

Лампа на 5000 watt

50 сек - 1,2 мин.

 

Таблица 3. Время выдержки

 

Рекомендуется определять оптимальное время выдержки, учитывая следующие обстоятельства :

 

 

Приступить к  последующей  выдержке одной и той же пластины, используя фотографическую шкалу чувствительности, начиная с минимального времени и увеличивая  его раз от раза перемещая шкалу,  не забывая при этом, покрывать каждый раз экспонированные и еще не экспонированные участки.

После проявления шкалы,  будет просто определить, какая из  выдержек оказалась наиболее оптимальной по виду единиц измерения фотографической шкалы, которые остались напечатанные.

Следует периодически проверять качество источника света по фотографической шкале чувствительности.

 

4.1.4.Подготовка и проявка

 

Включите аспирационную установку

Наденьте индивидуальной защиты

 

Нижеописанные операции, подготовки к процессу травления и сам процесс травления проводятся  внутри рабочего помещения.

Для проявки экспонированных пластин следует тщательно промыть и высушить ванночку №1 из нержавеющей стали.

 

 

Наполнить ванну небольшим количеством чистого трихлористого этилена (можно использовать дихлористый этилен), чтобы уровень был на 1 мм выше погруженной в него пластины, полностью погрузить напечатанную пластину в ванночку и проявлять ее  в течении 2-3 минут, непрерывно действуя на ванночку добиваясь образования   волн в продольном направлении ,чтобы получить наиболее однородную проявку на поверхности.

 

Поскольку трихлористый этилен является веществом крайне токсичным и раздражающим, рекомендуется:

·       не хранить жидкость для проявки в пластиковых емкостях;

·       хранить и использовать его при комнатной температуре;

·       избегать контакта с водой, поскольку даже одна капля воды может испортить вещество.

 

В случае, если время  проявки увеличивается, если остаются следы эмали или в результате  процесса травления появляются точки, это значит что жидкость  для проявки необходимо сменить.

 

При проявке пластину доводят до наибольшей степени очистки незасвеченного фоторезиста. Если пластина старая или перегретая, то фоторезист может смываться плохо, тогда переходят к следующим стадиям.

 

4.1.5.Промывка

 

Далее пластину быстро промывают под струей холодной воды. Если фоторезист плохо проявляется, то его подчищают мелом или зубным порошком (при этом засвеченный фоторезист не портится).

 

 

4.1.6.Предварительная протравка

 

После проявления пластины, чтобы процесс  травления шел чисто и однородно, пластину предварительно протравливают в 5-7  % растворе азотной кислоты. В нем круглой кисточкой отчищают оставшиеся излишки фоторезиста и протравливают в течение 1-2 мин..

 

 

4.2 Начало цикла травления

 

Закрепление пластины и травление

 

Операция травления должна начинаться немедленно   после  предварительной протравки пластины , чтобы свести к минимуму окислительные  явления.

-       Убедиться  в том, что наружный световой  сигнал, свидетельствующий о подключении аспирационного устройства  в помещении, где установлено оборудование, горит;

-        поднять крышку  и аккуратно поместить магниевую пластину на вращающийся диск  с помощью специального приспособления и болтов;

-       закрыть крышку;

-       проверить, чтобы начальная  рабочая температура находилась в интервале 21-230 С;

-       проверить эффективность функционирования всех устройств безопасности (устройство закрытия верхней дверцы, местная аспирационная установка);

-       повернуть в положение 1I’ основной выключатель на панели управления  и  привести в действие двигатель вращения лопастей с помощью выключателя 7 (см. п.3.1.9);

-       в зависимости от толщины формы установить время травления ( таймер 3 – см. п.3.1.9) . Это время останется постоянным в течении всего цикла;

-       нажать кнопку 2, подав команду для начала проведения цикла (см. п.3.1.9);

-       отрегулировать скорость вращения лопастей с помощью кнопки 5 на значении  700-800 об./мин.( см. п.3.1.9и табл. 4)

В результате химического процесса, который протекает внутри ванны во время магниевого травления, расходуется  только азотная  кислота, поэтому именно этот компонент должен быть добавлен. Добавление воды или добавки может привести к порче раствора.

Рекомендуется соблюдать максимальную осторожность при работе с азотной кислотой, т.к. это очень токсичное, коррозийное и раздражающе вещество. Обязательно использование средств индивидуальной защиты.

Особенно следует быть осторожным при переливании азотной кислоты из контейнера в более мелкие емкости и при их перемещении внутрь рабочей камеры.

Эффективность раствора, уменьшается по мере его использования в процессе травления, при этом изменяются параметры химической реакции и, следовательно, изменяются такие характеристики процесса травления как правильность и глубина. В связи с этим раствор следует периодически менять.

После освобождения и промывки  ванны горячей водой, чтобы удалить остатки истощенного раствора, можно приступать к наполнению ванны новым раствором.

 

В ходе процесса травления,  внутри ванны  происходит выделение тепла, в результате чего происходит повышение  температуры. Это повышение пропорционально размерам  магниевой пластины и степени использования раствора травления.

Оптимальная температура раствора должна находиться в интервале 21-270 С.

 

 

Чтобы избежать явления при котором произведенное тепло приведет к повышению температуры выше этих значений,   на установке предусмотрен термостат, который контролирует работу сопротивления нагревания и приток холодной воды, поступающей из водопроводной сети в змеевик.

В свежем растворе оптимальная скорость травления должно быть  приблизительно 0,14 – 0,16 мм в минуту.

 

При повышении количества растворенного в растворе металла, скорость травления уменьшится,  поэтому необходимо будет увеличить температуру и время травления ( табл.4) , чтобы получить нужную глубину.

 

Регулировка времени травления осуществляется в зависимости  от толщины пластины  и желаемой глубины травления.  

 

 

 В таблице 4 приведены некоторые примеры рабочих циклов с разными параметрами  с использованием  абсолютно свежего раствора.

 

Толщина матриц

Время травления

Скорость вращения лопастей

Клише на 1,75 мм

6 мин.

700 об./ мин.

3-4 мм

8 мин.

750 об./мин.

7 мм

10 мин.

800об./ мин.

Таблица 4. Время травления и скорость вращения лопастей.

 

4.2.1 Первичное  травление

 

Провести травление образца пластины толщиной 1,75 мм  в течении 6 минут, проверить наклон краев и глубину травления.

Если края протравленных участков  в негативе слишком широкие, следует провести процесс травления при более высокой скорости. Если же края протравленных участков слишком узкие и не до конца протравленные, процесс травления пластины должен проходить при более медленной скорости.

 

4.2.2 последующее протравливание

 

При постоянной температуре внутри ванны и при медленном вращении лопастей будут образовываться более широкие края протравленных областей, и наоборот, при боле высокой скорости края будут более узкими.

Следовательно, основные параметры цикла травления а, именно, скорость вращения лопастей и температура смеси, должны находиться под постоянным контролем и проверяться при применении разных растворов для травления,  чтобы получать правильный наклон краев.

Если при вынимании пластины из травильной машины обнаруживается недостаточная глубина вытравки, то необходимо пластину промыть, произвести предварительную протравку, вновь установить в травильную машину и произвести дальнейшее травление.

После травления пластину моют под струей воды с использованием стирального порошка и удаляют лишние бугорки тупым керном или на гравировальным станке.

 

Дефекты травления

Чтобы облегчить работу оператора ниже приведены две сводные таблицы ( табл. 5 и 6), которые иллюстрируют основные дефекты, которые возможны в ходе процесса травления магниевых клише и способы их  устранения.

Обычно дефекты, встречающиеся в ходе прохождения химического процесса, вызваны целым комплексом причин, следовательно, оператор должен устранить их  все одновременно.

 

Дефекты травления

Причины

Точки

-       дырки на негативе

-       недостаточная проявка

-       недостаток кислоты

-       малая скорость вращения лопастей

Потеря изображения

-       слишком сильная проявка

-       высокая температура в ванне

-       излишек кислоты

-       высокая скорость вращения лопастей

Края слишком узкие

-       высокая скорость вращения лопастей

-       низкая температура в ванне

-       уровень в ванне слишком высокий

-       излишек кислоты

Края слишком широкие

-       малая скорость вращения лопастей

-       высокая температура в ванне

-       уровень в ванне низкий

-       недостаток кислоты

Недотравленые участки   или неодинаковые края

-       высокая скорость вращения лопастей

-       низкий уровень в ванне

-       неровная установка машины (проверить  уровень)

-       вращающийся диск не крутится

Табл.5. Дефекты травления и способы устранения

 

 

 

 

Правильные Края

Широкие края

Узкие края

Неодинаковые края

 

Табл.6 Примеры дефектов травления

 

 

 

 

 


4.3  КОНЕЦ РАБОЧЕГО ЦИКЛА

 

Взвешивание  полученной матрицы

 

Для окончания рабочего цикла отключить вращение диска с помощью соответствующей команды и остановить машину.

-      Следует  выждать время, необходимое для вывода вредных газов, образовавшихся входе проведения рабочего процесса наружу  с помощью аспирационной установки;

-      вынуть  магниевое клише с помощью специального приспособления;

-      промыть его проточной водой  с моющим средством и перейти к взвешиванию (Р2= конечный  вес)

 

Добавка азотной кислоты

 

Для добавки азотной кислоты необходимо рассчитать вес магния, израсходованного в ходе процесса травления. Разница (Р1-Р2) представляет  собой  количество магния в граммах, которое растворилось ванне в ходе процесса травления.

Восстановление требуемого процентного соотношения веществ в ванне  происходит путем добавления количества азотной кислоты  в мл  в количестве равном весу  израсходованного в ходе процесса травления магния в граммах, умноженного на коэффициент 6,66.

В таблице 7 приведено количество азотной кислоты, которое необходимо добавить в зависимости от количества израсходованного   магния.

Если перед доливкой  уровень раствора  внутри ванны достигает значения превышающего максимальный  предусмотренный уровень, необходимо слить с помощью специального клапана лишнее количество  истощенного раствора в специальную емкость.

При привышении концентрации магния в растворе более 40 грамм магния на 1 литр раствора необходимо заменить весь раствор на новый (согласно п.4.1.1.).

После проведения взвешивания (Р2), для операции по доведению матриц может быть использовано лезвие,  специальный скальпель или ручная  пневматическая фреза. В случае необходимости уменьшения геометрических форм клише можно использовать электропилу.

Поскольку магниевая пыль очень пожароопасная, следует категорически избегать образования скопления пыли, особенно в процессе операций по разрезанию клише.