Глебов В.В., Присяжнюк Ю.В., Каплин Л.А.

Южно-Российский государственный университет экономики и сервиса,

г. Шахты, Россия

ТЕХНОЛОГИЯ ФОРМООБРАЗОВАНИЯ ТЕКСТУРЫ ПОВЕРХНОСТИ МЕТОДОМ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОГО НАКАТЫВАНИЯ

Формообразование на поверхности металла различных углубленных рисунков и регулярных рельефов выполняется на изделиях самого разнообразного назначения: печатных платах (ПП), печатных формах (глубокая и высокая печать), пресс- и литьевых формах с имитацией текстуры натуральных материалов, трибосопряженных поверхностях и др. Для этого применяют механические, абразивные и химические методы обработки¸ которые формируют углубления за счет локального удаления либо уплотнения материала. Выбор метода обработки определяется функциональным назначением изделия и физико-химическими свойствами обрабатываемой поверхности. Эффективным методом текстурированного формообразования является электрохимическая накатка, при которой происходит последовательное локальное анодное травление рельефа поверхности изделия. Рассмотрим этот метод на примере изготовления ПП.

Преимущества интрузивных методов изготовления ПП обуславливается ростом объёма промышленного выпуска фольгированных диэлектриков, расширением ассортимента изделий как по проводящему материалу, так и по материалу подложки. Для изготовления ПП используется более 100 различных технологических способов. В настоящее время вновь начинает находить применение электрохимическая обработка (ЭХО) ПП. Связано это с тем, что обработка ведётся в нейтральных электролитах, практически нет ограничений на материал подложки, адгезионные слои и электропроводящие материалы. Особенно перспективна технология электрохимической накатки при изготовлении гибких печатных кабелей с параллельными и прямолинейными проводниками и ПП с разветвленными проводниками. При их производстве наиболее рационально использовать рулонный способ ЭХО, когда исходная длинномерная заготовка перемещается через ограниченную зону обработки [1]. Но этот способ приемлем только для простого рисунка ПП. В остальных случаях необходимо изготавливать электрод-инструмент (ЭИ) в соответствии с наносимым рисунком, что является достаточно трудоёмкой задачей. Для каждого рисунка ПП необходим свой ЭИ, кроме этого, по гидродинамическим параметрам процесса ЭХО этот ЭИ не может быть достаточно большой площади.

Указанных недостатков лишён линейный секционный ЭИ, который выполнен в виде ряда плотно расположенных игольчатых электродов [1]. Каждый элемент ЭИ через отдельный усилитель и отдельный информационный выход соединён с многоэлементным линейным фотоприёмным устройством (ФПУ), типа линейки.

Лабораторная установка для формирования рисунка ПП методом избирательного анодного травления состоит из ванны с электролитом, валиком для перемещения жёсткого или для перемотки гибкого фольгированного диэлектрика, и бесконтактно сканирующей поверхность фольги КИ. Во время работы источник света освещает панель с ФПУ, вдоль которой двигается фотонегатив с рисунком ПП. Синхронно этому происходит движение фольгированного диэлектрика вдоль ЭИ. В зависимости от освещённости конкретного фотоэлемента на соответствующий элемент ЭИ подаётся сигнал для обработки ПП. Для сохранения подобия изображения фотонегатива и получаемого рисунка ПП отношение скоростей фотошаблона и фольгированного диэлектрика должно быть равно отношению линейных размеров фотоэлемента ФПУ и элемента ЭИ. Технологический ток протекает через элементы ЭИ (отрицательный полюс), электролит в межэлектродном зазоре и далее через необработанную сторону фольгированного диэлектрика (положительный полюс).

Рис. 1. Формирование рисунка ПП

На рис. 1 (вид сверху) показано расположение элементов 1 ЭИ 2, камера подачи электролита 3, токоподвод 4, получаемый рисунок ПП 5, необработанная металлическая фольга 6, направление движения пластины V₁ и электролита V₂ в промежуточный момент обработки. Длина межэлектродного промежутка ограничена длиной одного элемента ЭИ, что существенно уменьшает гидравлическое сопротивление системы, которое является одним из факторов, ухудшающим эффективность и точность ЭХО в длинномерных каналах [2]. Чтобы исключить пульсационность течения электролита и появление струйности, плоскость рабочей поверхности ЭИ в направлении движения электролита была удлинена до 2 см, с небольшим занижением величины межэлектродного зазора. Кроме того, возникающее противодавление способствует равномерному протеканию электролита по всей ширине обработки ЭИ. При обработке медной фольги толщиной 35 мкм скорость движения пластины в наших экспериментах составляла 5 мм/мин.

Предлагаемый способ формообразования позволяет получить рисунки ПП любой сложности, включая 3 класс по плотности проводящего рисунка (с шириной полосы 0,15 мм) и любых размеров. При этом, по сравнению с фотохимическим способом отпадают операции нанесения временных защитных рисунков на фольгу, промывки, нет вредных химических процессов, очистки, возможна полная регенерация стравливаемой меди. При ЭХО, в отличие от химического травления, нет бокового подтравливания фольги, поэтому можно использовать как обычные (толщиной 35…50 мкм), так и фольгированные материалы с утончённой фольгой (толщиной 5…10 мкм).

Методы ЭХО позволяют обрабатывать токопроводящие поверхности любой твердости, не зависимо от физико-химического состава материала, при этом практически нет механического воздействия на изделие, поэтому рассмотренный метод обработки может использоваться для формирования текстуры пресс-форм и других изделий из твердых сплавов.

Литература:

1. Глебов В.В. Особенности изготовления печатных плат на полиимидной подложке // Научная жизнь. – 2006. -№6. – С. 15 – 18.

2. Глебов В.В., Кирсанов С.В., Кокарев И.В. Экология фотохимического и электрохимического способов изготовления металлорельефов //Изв. вузов. Сев.-Кавк. регион. Техн. науки. / Техника, технология и экономика сервиса. Приложение №6 – 2004. -№3. –С.196-197.