Фотохимическая обработка:введение, история, принцип работы, применение, преимущества

Привет. Надеюсь, ты в порядке. В этой статье мы обсудим, что такое фотохимическая обработка. ? в деталях. Во-первых, мы увидим введение, немного истории, пошаговую работу, преимущества, недостатки и подробное применение.

Давайте сначала начнем знакомство,

Введение в фотохимическую обработку:

Фотохимическая обработка играет доминирующую роль в области производства. Этот процесс является более высоким разрешением процесса химической обработки.

Проще говоря, замена любого масканта фоторезистивным материалом в процессе химической обработки превращает процесс в фотохимическую обработку.

Фоторезист используется для воздействия ультрафиолетом перед химическим травлением для создания сложной геометрии на компонентах из листового металла.

Этот процесс также называют «фотохимическим фрезерованием» или «фототравлением». Объекты, изготовленные этим методом, не имеют напряжений и трещин.

Этот процесс широко используется для прототипирования из-за жестких допусков на размеры.

История фотохимической обработки:

Развитие фотохимической обработки началось в 1782 году, когда Джон Сенебир заметил, что немногие смолы теряют свою растворимость в скипидаре и затвердевают под солнечным светом.

Эксперименты начались с тех пор, до 1940 года. Наконец, процесс обработки под названием «Фотохимический» был разработан путем объединения химического процесса и фоторезиста (явление затвердевания металла под действием ультрафиолетового света).

То же самое стало коммерческим с 1960-х годов.

Определение:

Фотохимическая обработка – это процесс изготовления деталей из листового металла заданной формы путем воздействия на заготовку ультрафиолетового света с использованием фоторезиста и последующего удаления металла методом травления.

Принцип работы фотохимической обработки:

Принцип работы процесса фотохимической обработки основан на процессе химической обработки. На чистую поверхность заготовки наносится фоторезистивная пленка.

Используемая пленка чувствительна к ультрафиолетовому излучению и устойчива к травителю. Затем на пленку печатается серия фотографий модели, которую нужно изготовить.

Печать имеет два оттенка:прозрачный и черный. Фотопленка точно и без ошибок монтируется на заготовку. Фоторезист выполняет работу по дифференциации рабочих поверхностей на мягкие и твердые при воздействии ультрафиолетового света.

Как правило, там, где свет проходит через прозрачные участки пленки, пленка становится более жесткой, а черный цвет остается мягким. Затем заготовку с покрытием резиста пропускают через проявитель для удаления мягкого резиста.

Это удаление мягкого резиста различает области, подлежащие механической обработке, и области, не подлежащие механической обработке. Открытая область металла будет областью травления.

Оставшийся жесткий резист действует как маскант. Затем листовой металл пропускают через машину для травления, где травитель распыляется на обе стороны заготовки.

Участки металла, где нет резистивного материала, растворяются в результате реакции химического реагента.

Когда травление листа закончено, резист удаляют, помещая его под стриппер для удаления резиста, который растворяет материал резиста.

В результате конечный продукт будет таким же, как тот, который был разработан и напечатан на фотопленке.

Фотохимическая обработка, шаг за шагом:

1. Дизайн и печать:

Процесс начинается на экране компьютера с проектирования компонента в любом программном обеспечении САПР. Сгенерированное изображение имеет структуру дизайна либо черную, либо прозрачную, в зависимости от используемого фоторезиста.

То же печатается на фотопленке стандартного размера. Либо светлые области, либо черные области будут изображением продукта, который будет изготовлен. Как правило, изображение печатается дважды на двух листах пленки.

2. Резка листа:

После того, как дизайн изготовлен и напечатан на фотопленке, подбирается металл в соответствии с деталями, указанными в дизайне. Затем из рулона листового металла вырезаются листы.

Размер листа, который нужно разрезать, будет таким же, как размер печатаемой фотопленки. Листовой металл, используемый в фотохимическом процессе, должен иметь толщину от 0,013 до 2,032 мм, а металлы могут быть алюминием, латунью, медью, никелем, серебром, сталью, нержавеющей сталью, медью, латунью, цинком и титаном.

3. Очистка листа:

Затем лист очищают, чтобы убедиться, что на поверхности листового металла нет оксидов, загрязнений маслом или жира.

Очистка обычно выполняется на полностью автоматических машинах с применением струй воды под высоким давлением, спиртовых растворов и разбавленной HCl.

Необходимостьв уборке:

• Неправильная очистка может привести к плохой адгезии сопротивления, неточным окончательным размерам.
• Неправильная очистка может привести к появлению подрезов во время травления.
• Загрязнения, такие как масло, жир, могут привести к окислению.

После стирки листа его сушат горячим воздухом.

4. Нанесение резиста на листовой металл:

После полного высыхания листа его покрывают резистивным материалом. Материал, используемый в качестве резиста, чувствителен к ультрафиолетовому излучению и устойчив к химическому реагенту.

На практике фоторезисты делятся на два типа; Позитивный фоторезист и негативный фоторезист. Материал резиста выбирается в зависимости от дизайна, напечатанного на фотопленке, независимо от того, являются ли напечатанные данные прозрачными или черными.

Положительный фоторезист :в позитивном фоторезисте, когда лист проходит через УФ-свет, часть резиста, которая подвергается воздействию УФ-света, становится мягче. Затем этот мягкий резист растворяется в процессе проявления. Неэкспонированный фоторезист остается твердым.

Негативный фоторезист :в случае негативного фоторезиста часть, подвергшаяся воздействию УФ-излучения, становится твердой, а оставшаяся часть резиста остается мягкой для проявления.

5. Монтаж фотопленки на фоторезист:

После того, как лист готов, покройте его резистивным материалом. Отпечатанные фотопленки аккуратно и точно монтируются поверх резистивного материала с обеих сторон листа. Всегда следите за тем, чтобы выравнивание обеих пленок было точным.

6. Пропускание листа через ультрафиолетовый свет:

Затем лист пропускают через УФ-свет. В этом экспонировании прозрачные области, напечатанные на пленке, позволяют ультрафиолетовому свету попадать на слой сопротивления, в то время как черный цвет не позволяет этого.

Поскольку используемый резист является светочувствительным материалом, резист реагирует на УФ-излучение, изменяя свое свойство становиться твердым в зависимости от типа используемого резиста. Это приводит к разделению резиста на твердый и мягкий.

7. Процесс разработки:

Затем лист пропускают через проявочную машину, в которой жидкий проявитель распыляется на обе стороны листа. Проявитель растворяет мягкий резист, а твердый резист выдерживает обработку проявителем и продолжает оставаться на металлическом листе.

В конце этого процесса на поверхности листа остается резист там, где металл должен остаться после травления, в то время как остальная часть листа имеет обнаженный металл, где металл должен быть удален.

8. Офорт:

Следующим шагом является прохождение листа через травильный станок. Здесь химический реагент распыляется с обеих сторон листа.

Участки листа, покрытые резистивными материалами, не дают травителю вступить в реакцию с металлом, а открытая часть листа реагирует на травитель, вызывая плавление металла из-за изменения химических свойств.

Это удаление металла создает заданную форму на листе. Весь процесс осуществляется на полностью автоматической закрытой машине с роликовыми конвейерами для перемещения листового металла с одного конца машины на другой.

Факторы, которые следует учитывать при выборе травителя:

<ол тип="1">

Требуется качество отделки поверхности.

Тип используемого основного материала.

Тип используемого резиста.

Глубина травления.

Стоимость и доступность.

Тип травителя, используемого при фотохимическом измельчении, зависит от используемого основного материала. Ниже перечислены некоторые из них:

Листовой материал	Травление
Черные сплавы (углеродистые стали, легированные стали, нержавеющие стали и т.д.)	Хлорное железо
Цветные сплавы (бериллиевая медь, латунь и др.)	Хлорид меди
Титан, цинк и их сплавы	Запатентованный травитель на основе меди
Серебро и его сплавы	Нитрат железа
Золото и его сплавы	Протравка на основе йода

9. Снять резистивный слой:

Затем лист пропускают через машину для снятия резиста. Резист, оставшийся на листе для предохранения листа от реакции травителя, удаляют путем распыления жидкости на полоску резиста.

Устройство для снятия резиста растворяет весь материал резиста с заготовки. Это процесс, аналогичный проявке, но концентрация проявителя, используемого здесь, больше, чем та, которая использовалась в процессе проявки для растворения софт-резиста.

10. Стирка и сушка:

После того, как резист удален с листа, лист промывают холодной водой под давлением и сушат горячими воздуходувками.

Поскольку этот процесс широко используется для производства нескольких одинаковых компонентов на одном листе, каждый край отделяется легким нажатием руки на металл. В результате получается готовый продукт.

Желтая комната:

Последовательность операций от «покрытия резиста» до завершения процесса «проявки» выполняется в желтой комнате.

Все эти работы выполняются с использованием желтых люминесцентных ламп (YFT) для предотвращения нежелательного воздействия на фоторезисты света с более короткой длиной волны.

Подразделения и оборудование, используемые в ПКМ:

Основными системами, необходимыми для обработки фотохимической обработки, являются чертежные устройства, оборудование для резки листового металла, макет чертежа и аксессуары, платформа CAD и системы проявки, фотопечатная машина и аксессуары, системы очистки рабочих мест, УФ-машина с числовым программным управлением и машина для травления, автоматическая мойка блоки, блоки для снятия масок или резистивные стрипперы и, наконец, блоки для сушки.

Применения фотохимической обработки:

Вот следующее применение фотохимической обработки:

• Производство хирургических инструментов, микроскопических компонентов.
• Производство металлических прокладок и уплотнений.
• Производство тонких экранов, тонких сеток, электрических контактов и корпусов для защиты от электромагнитных и радиопомех.
• Гравировка тонких компонентов.
• Производство компонентов топливных элементов, напорных мембран, радиаторов и гибких нагревательных элементов.

Преимущества фотохимической обработки:

Ниже приведены преимущества фотохимической обработки:

• Компоненты, которые невозможно изготовить с помощью механических систем, можно легко изготовить.
• Удаление материала со всех поверхностей в режиме реального времени.
• Производство компонентов методом PCM обеспечивает отсутствие заусенцев на поверхности.
• Компоненты, изготовленные этим методом, не подвержены напряжениям и трещинам.
• Миниатюрные компоненты из любого материала легко обрабатываются.
• Можно обрабатывать очень тонкие металлы.
• Быстро и недорого.
• Очень сложные контуры могут быть созданы с точными деталями.

Недостатки фотохимической обработки:

Ниже приведены недостатки фотохимической обработки:

• Высокая стоимость установки.
• Не подходит для мелкосерийного производства.
• Дым, связанный с процессом, может вызвать проблемы со здоровьем у оператора.
• Большая глубина резания не может быть достигнута из-за подрезки.
• Толщина листового металла ограничена 2,032 мм.