Добро Пожаловать в "Мир Моделей"
Все статьи

Фототравление Работа с ультрафиолетом.

27 апреля 2014

В прошлый раз мы обстоятельно обсудили нюансы изготовления фотошаблона, и теперь можем перейти к самому интересному этапу фототравления – работе с ультрафиолетом.

Но, прежде чем приступить к экспонированию, нужно провести ряд подготовительных процедур: отрихтовать и зачистить заготовку, наложить на неё фоторезист и совместить с фотошаблоном.

Для тех, кто имеет опыт травления печатных плат, эти этапы не вызовут особых трудностей. Если же вы никогда раньше не имели дела с фоторезистом и ультрафиолетовыми светильниками – вопросов будет немало.

В этой статье мы поговорим о том, как правильно подобрать и обработать заготовку, узнаем, что такое фоторезист и как с ним работать, обсудим нюансы, которые следует учесть при наложении фотошаблона и выясним, как правильно организовать процедуру экспонирования.

Итак, если вы готовы, приступим.

Подготовка материала

Как уже говорилось в базовой инструкции, технология фототравления подходит для самых разных металлов. В качестве материала для заготовки можно использовать медь, латунь, алюминий, нержавеющую сталь, никель, инконикель, серебро, марганец, цинк и титан. Толщина металлического листа варьируется от тончайшей фольги в 0,01 мм до массивной пластины толщиной в 4 мм.

Фототравление: Работа с ультрафиолетом. Фототравление: Работа с ультрафиолетом.

При изготовлении травлёных деталей для моделей чаще всего используют латунь и медь, реже – серебро, нержавейку и алюминий. Толщина листа обычно находится в диапазоне от 0,1 до 1,5 мм, но на первых порах лучше использовать заготовки в 0,2 мм, чтобы тестовая обработка в травильном растворе не занимала слишком много времени.

В нашем случае лучше использовать листовой материал. Конечно, в рулонах металл стоит гораздо дешевле, но экономным этот вариант будет только в том случе, если вы планируете поставить производство травлёнки «на поток».

Фототравление: Работа с ультрафиолетом. Фототравление: Работа с ультрафиолетом.

К тому же, при покупке материала в рулонах, придётся заниматься рихтовкой. Ведь заготовка должна иметь абсолютно плоскую и гладкую поверхность, на которую фоторезист и шаблон лягут без малейших зазоров. Только в этом случае можно гарантировать идеальный перенос чертежа на металл.

Поэтому, обнаружив малейшее искривление листа, следует провести его тщательную рихтовку. Самый простой способ выравнивания – положить заготовку на гладкую ровную поверхность, прижать сверху толстой текстолитовой плиткой и хорошенько простучать её поверхность молотком. Такой способ подойдёт для устранения небольшого искривления. При сильных дефектах лучше использовать пресс.

После полного выравнивания вырезаем фрагмент металла, соответствующий нашему фотошаблону. Вернее, заготовка должна быть на 1-2 сантиметра меньше самого фотошаблона, так, чтобы чертёж не выходил за её края, а крестообразные маркеры оказались снаружи.

Фототравление: Работа с ультрафиолетом.

Далее следует тщательно обработать обе стороны заготовки наждачной бумагой – начинаем, как обычно, с крупнозернистой, а заканчиваем мелкозернистой.

Фототравление: Работа с ультрафиолетом.

В конце концов, идеально гладкую заготовку нужно обезжирить – для этого используем растворитель.

Работа с фоторезистом

Прежде чем приступить к следующему этапу, выясним, что такое фоторезист. Итак, фоторезист – это светочувствительный материал, изменяющий свои свойства при взаимодействии с ультрафиолетовым излучением. Он накладывается на заготовку тонким слоем, подвергается экспонированию с фотошаблоном и защищает соответствующие участки заготовки при обработке в травильном растворе.

Фототравление: Работа с ультрафиолетом. Фототравление: Работа с ультрафиолетом.

Все существующие фоторезисты делятся на две основные категории – позитивные и негативные. Первые разрушаются под действием ультрафиолета, вторые, напротив, поляризуются. В первом случае используется негативный фотошаблон, а УФ облучению подвергаются участки, соответствующие фону (позитивный технологический процесс). Во втором пигмент защищает как раз те участки, которые должны быть протравлены (негативный технологический процесс).

Фототравление: Работа с ультрафиолетом.

Напомним, что на этапе изготовления фотошаблона мы выбрали позитивный технологический процесс и, соответственно, создали негативный фотошаблон. Следовательно, в нашем случае фоторезист должен быть позитивным.
Далее нужно определиться, какой фоторезист мы будем использовать: сухой или жидкий. Чтобы сделать наш выбор осознанно, рассмотрим особенности каждого из них:

Сухой плёночный фоторезист (типа МПФ-ВЩ):

Фототравление: Работа с ультрафиолетом.
Достоинства:
  • одинаковая толщина светочувствительного слоя по всей поверхности заготовки
  • не требует сушки
  • не токсичен
  • небольшое время экспонирования
Недостатки:
  • сравнительно трудоёмкий процесс наложения (как вариант – с использованием ламинатора)
  • возможность появления зазоров между рабочей поверхностью и светочувствительным слоем
  • не токсичен
  • в розничной продаже встречается сравнительно редко

Жидкий фоторезист (типа «Pozitiv-20»)

219_text_image_11
Достоинства:
  • плотный контакт с рабочей поверхностью – полное отсутствие зазоров
  • лёгкость и быстрота наложения
  • доступность
Недостатки:
  • неравномерная толщина фоточувствительного слоя в разных частях заготовки
  • токсичность
  • необходимость просушки (до 24 часов при комнатной температуре)н
  • более продолжительное время экспонирования

Для наших целей оба типа фоторезиста хороши – каждый по-своему. Поэтому выбор будет зависеть от личных предпочтений каждого.

Впрочем, следует заметить, что жидкий фоторезист больше ориентирован на кустарное производство, так как не требует дополнительного оборудования (вроде ламинатора), и чрезвычайно прост в использовании.

С другой стороны, с плёночным фоторезистом работать несколько приятнее. Во-первых, материал нетоксичен и не пахуч (жидкий фоторезист имеет резких запах); во-вторых, он сильно экономит время, исключая длительную просушку; и в-третьих, обеспечивает идеальную точность при экспонировании.

Какой бы тип фоторезиста вы не выбрали, следует помнить, что обе стороны заготовки нуждаются в светочувствительном слое.

В случае жидкого фоторезиста, работать следует в перчатках и, по возможности, в респираторе. Эмульсию нужно накладывать максимально равномерно по всей площади заготовки. Впрочем, небольшое утолщение на краях пластины практически неизбежно. Поэтому, используя жидкий фоторезист, размер заготовки стоит немного увеличить, чтобы чертёж не попал на фрагменты с толстым светочувствительным слоем.

Что касается сухого плёночного фоторезиста, то накладывать его следует предварительно удалив один из защитных слоёв и избегая прикосновений к светочувствительной голубой (иногда – зелёной) прослойке.

Фототравление: Работа с ультрафиолетом. Фототравление: Работа с ультрафиолетом.
Фототравление: Работа с ультрафиолетом.

Для плотного прилегания фоторезиста к пластине заготовка и плёнка обильно смачиваются водой, а затем тщательно раскатываются резиновым валиком до полного удаления влаги и воздушных пузырьков.

Далее лишнюю плёнку нужно обрезать, и заготовка, защищённая с обеих сторон кусками глянцевого картона, отправляется в ламинатор.

Фототравление: Работа с ультрафиолетом.

После охлаждения и проверки качества светочувствительного слоя материал готов к экспонированию.

Заметим, что фоторезист, будучи светочувствительным материалом, требует особых условий хранения и использования. Так попадание прямых и даже рассеянных солнечных лучей на его поверхность весьма нежелательно. Не рекомендуется также использовать в рабочем помещении лампы дневного света. В качестве искусственного освещения на этом этапе лучше всего подойдут лампы накаливания низкой мощности (оптимально – 40 ватт), прикрытые абажуром, или энергосберегающие лампы с цветовой температурой 2700 K.

Наложение фотошаблона

Пришло время заняться фотошаблоном. В прошлый раз мы подготовили два зеркальных рисунка, которые теперь можно вырезать из листа A4 и совместить по маркерам. Далее капаем в каждый из уголков по капле прозрачного клея – получаем прозрачный кармашек. Как только клей высохнет – вставляем в кармашек заготовку и выравниваем её, ориентируясь на чёртёж.

Фототравление: Работа с ультрафиолетом. Фототравление: Работа с ультрафиолетом.

Теперь нужно обеспечить плотное прилегание фотошаблона к заготовке. Ведь при малейшем отступе – даже в сотые доли миллиметра – контуры чертежа могут существенно исказиться. Чтобы этого избежать, мы используем два куска оргстекла толщиной 1-2 мм.

Фототравление: Работа с ультрафиолетом.

Не рекомендуем использовать в качестве прижимных пластин обычное стекло. Оно обладает высоким коэффициентом поглощения ультрафиолетового спектра и поэтому сильно увеличит время экспонирования.

Идеальным вариантом будет кварцевое стекло: оно обеспечивает отличное светопропускание ультрафиолетовых лучей и имеет чрезвычайно низкий коэффициент преломления.

Фототравление: Работа с ультрафиолетом.

Выбрав прижимные пластины, помещаем между ними нашу заготовку. Получившийся «сэндвич» зажимаем по краям канцелярскими зажимами или обычными прищепками.

Обратите внимание, что сила сжатия не должна быть слишком высокой, а края оргстекла слишком сильно отстоять от краёв заготовки. Иначе мы получим слегка изогнутые прижимные пластины и соответствующую деформацию изображения. Впрочем, к кварцевому стеклу это не относится.

Экспонирование

Кульминация этапа – работа с ультрафиолетом. Для экспонирования нам понадобится источник ультрафиолетового излучения с длиной волны от 330 до 470 нм. Заметим, что ультрафиолетовые волны присутствует даже в обычном солнечном свете, но для качественной обработки фотошаблон придётся вынести в солнечный день на улицу, ведь оконные стёкла поглощают около 80% ультрафиолета.

И, так как тёплые солнечные деньки бывают в наших широтах не так уж и часто, придётся использовать искусственный источник ультрафиолетового излучения. К таковым относятся:

  • ртутные лампы высокого давления (ДРЛ) мощностью 500 — 1000 Вт
  • ртутно-кварцевые лампы (ДРШ, ПРК, ДРТ) мощностью около 300 Вт
  • ртутные лампы низкого давления или люминесцентные ультрафиолетовые лампы
Фототравление: Работа с ультрафиолетом. Фототравление: Работа с ультрафиолетом.
Фототравление: Работа с ультрафиолетом.

Два первых варианта трудно признать удачными. Ртутные лампы высокого давления используются вместе с дросселем, изрядно нагреваются, и, в случае плёночного фоторезиста, предполагают молниеносною реакцию оператора, так как экспонирование в этом случае занимает считанные секунды.

Фототравление: Работа с ультрафиолетом. Фототравление: Работа с ультрафиолетом.

Ртутно-кварцевые лампы гораздо удобнее в использовании, но отнюдь не так доступны – обычно они продаются в специализированных магазинах медтехники и стоят ощутимых денег (в районе 2 тыс. рублей).

Помимо прочего, при работе с лампами типов ДРЛ, ДРТ, ДРШ и ПРК, нужно избегать прямого попадания УФ лучей на кожу и тем более – на сетчатку глаз. Поэтому, работая с этими источниками света, нужно использовать средства индивидуальной защиты: такие как специальные медицинские очки и светонепроницаемые перчатки.

Фототравление: Работа с ультрафиолетом.

В нашем случае идеальным вариантом будет обычная люминесцентная ультрафиолетовая лампа. Во-первых, такая лампа стоит сущие копейки (в районе 300 рублей). Мощность и температурный режим более чем щадящие, а работать она может в любом бытовом светильнике с цоколем E27. Конечно, время экспонирования в этом случае немного увеличивается, но не принципиально.

Фототравление: Работа с ультрафиолетом. Фототравление: Работа с ультрафиолетом.
Фототравление: Работа с ультрафиолетом.

Ещё одно серьёзное преимущество люминесцентных ламп – это щадящая техника безопасности. Хотя долго смотреть на источник света не рекомендуется, но простого попадания ультрафиолета на кожу можно не опасаться – такие светильники часто используется на дискотеках и вполне соответствует санитарным нормам.

Что касается время экспозиции, то оно зависит от нескольких факторов: типа и марки фоторезиста, материала и толщины прижимного стекла, типа УФ лампы и её удалённости от заготовки. К сожалению точное время можно выяснить только методом проб и ошибок, но, в случае с люминесцентной лампой и жидким фоторезистом среднее время экспонирования составит от 5 до 10 минут.

Фототравление: Работа с ультрафиолетом. Фототравление: Работа с ультрафиолетом.

Впрочем, передержка в этом случае не страшна, так как плотный слой пигмента на фотошаблоне гарантирует хорошую защиту от УФ лучей, а низкая температура лампы позволяет избежать перегрева материалов и плавления плёнки.

Подобрав в результате экспериментов подходящее время экспонирования, не забудьте обработать ваш «сэндвич» с обеих сторон. Обычно весь цикл экспонирования занимает не более получаса.

***

Итак, процесс экспонирования завершён, и самое время время перейти к проявке – т.е удалению засвеченных фрагментов полимера с поверхности заготовки. Впрочем, не нужно спешить. Обработка в химических растворах – это отдельная тема, которая требует детального обсуждения. Не будем утомлять читателя обилием информации и отложим этот разговор до следующего раза.
Кстати, не забудьте обзавестись средствами личной защиты – халатом, перчатками, защитными очками и респиратором – они нам очень пригодятся при работе с травильными растворами.

Успешных вам опытов и до новых встреч!

Автор - Гасилин Андрей.

Эксклюзивно для сайта modelsworld.ru
Перепечатка и публикация на других ресурсах
ЗАПРЕЩЕНА

Контакт webmaster@modelsworld.ru

Мой блог находят по следующим фразам

Написать комментарий

Выгодный обмен
  • spbwmcasher-05.278x278.jpg
  • spbwmcasher-04.278x278.jpg
  • spbwmcasher_2_переделка.278x278.jpg
  • spbwmcasher-02.278x278.jpg
  • spbwmcasher-01.278x278.jpg
Наш канал на YouTube
Мы ВКонтакте
Одноклассники