Электрохимическое маркирование с использованием фотоактивных и фотоуправляемых электрод-инструментов тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.17.03, кандидат технических наук Глебов, Владимир Васильевич

• Глебов, Владимир Васильевич
• кандидат технических наук
• 1998

Оглавление диссертации кандидат технических наук Глебов, Владимир Васильевич

СОДЕРЖАНИЕ

Введение

Глава 1. Анализ состояния вопроса

1.1. Общие закономерности процесса ЭХРО

1.2. Электродные процессы

1.3. Особенности анодного растворения металла

1.4. Электролиты для ЭХРО

1.5.Станки и приспособления для ЭХМ. Типовые операции ЭХМ *5

1.6. Мелкое (цветное) маркирование

1.7. Глубокое маркирование

1.8. Изготовление плат печатного монтажа

1.9. Электрохимические методы получения фотографий

1.10. Выводы

Глава 2. Методика измерений и экспериментальное оборудование

2.1. Схема электрохимической установки для фотоуправляемого ЭХМ

2.2. Система фотоуправления растровым ЭИ

2.3. Влияние длины гидродинамического тракта на точность и качество электрохимической обработки

2.4. Расширение технологических возможностей электрохимического фрезерования растровым ЭИ

2.5. Основы технологии для реализации способа ЭХРО с использованием сканирования фотоуправляемого растрового Эй

2.6. Методика изготовления и исследований фотоактивных монокристаллических кремниевых ЭИ

2.7. Технология изготовления и конструкция фотоактивного ЭИ

на основе структуры БпОг/Сс^

Глава 3. Исследования технологических возможностей и применение фотоуправляемых растровых ЭИ

3.1. ЭХМ и изготовление фирменных табличек и бирок

3.2. Фотоэлектрохимическая обработка гальванокопий

3.3. О возможности стабилизации скорости анодного съёма металла вдоль длины гидродинамического тракта

3.4. Сканирующий фотоуправляемый растровый ЭИ

3.5. Способ изготовления плат печатного монтажа

3.6. Методика определения скорости сканирования ЭИ

Глава 4. Изготовление и исследования технологических возможностей фотоактивных ЭИ

4.1. Выбор полупроводникового материала для изготовления фотоактивного ЭИ

4.2. Методика определения толщины светопроводящего покрытия

4.3. Исследования технологических возможностей фотоактивных монокристаллических кремниевых ЭИ для целей ЭХРО

4.4. Способ электрохимической обработки с использованием фотоактивного ЭИ

4.5. Определение разрешающей способности фотоактивного ЭИ

4.6 Метод получения фотографического изображения с использованием фотоактивного ЭИ

4.7 Изучение структуры БпОг/СёБ/ электролит для целей фотоэлектрохимической размерной обработки

Общие выводы

Список литературы

Приложения

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Электрохимическое маркирование с использованием фотоактивных и фотоуправляемых электрод-инструментов»

ВВЕДЕНИЕ

Одним из методов электрохимической размерной обработки (ЭХРО) деталей является электрохимическое маркирование (ЭХМ), при котором на обрабатываемую поверхность наносятся различные знаки и изображения [1,2]. Электрохимическое нанесение информации применяется в машиностроительной, электротехнической, радиоэлектронной, полиграфической и в других отраслях промышленности при изготовлении изделий основного производства и товаров народного потребления.

Способы ЭХМ позволяют наносить информацию на детали любой формы и толщины, независимо от химического состава токопроводящей поверхности и её механических свойств. В отличии от механических, ударных способов маркирования, ЭХМ не вызывает деформации деталей и появления заусенцев. Наносимая информация сохраняется и не стирается длительное время при эксплуатации деталей в неблагоприятных условиях, при различных механических и химических воздействиях. Маркирование деталей необходимо проводить при ремонтно-восстановительных работах, на этапах обработки и сборки, где необходимо опознавание каждой детали. Отсутствие такой информации в процессе сборки, а также в процессе эксплуатации приводит к необходимости повторного установления отличительных признаков и свойств.

Существующие методы ЭХМ по разным причинам не всегда полностью удовлетворяют требованиям производства и обеспечивают необходимое качество обработки. Одним из сдерживающих факторов более широкого применения ЭХМ является необходимость изготовления электрод-инструментов ( ЭИ ) или трафаретов для каждого вида наносимой информации. Это условие является неприемлемым при нанесении обширной и часто меняющейся информации, например при изготовлении плат печатного монтажа ( НИМ ), нанесении сложных рисунков [3]. Для этих целей обычно применяют растровые (матричные) ЭИ [4].

Однако для расширения технологических возможностей, увеличения объёма и сложности наносимой информации требуется уменьшать размеры и увеличивать количество элементов (секций) растровых ЭИ. Это существенно усложняет проблемы изготовления ЭИ, коммутации и управления секциями ЭИ, что приводит к увеличению технологических затрат в стоимости продукции.

Ещё одной проблемой ЭХМ, характерной для всех процессов ЭХРО, является проблема повышения точности и качества формообразования. Точность ЭХРО в большинстве случаев лимитируется не точностью используемого оборудования, а точностью, обеспечиваемой собственно процессом анодного растворения [5]. Основные электрохимические погрешности обусловлены процессами шламо- и газонаполнения, а также выделением джоулевой теплоты в межэлектродном промежутке (МЭП). Для ЭХМ это накладывает жёсткие ограничения на возможность увеличения объёма наносимой информации и площади обрабатываемой поверхности.

При электрохимических методах изготовления ППМ возникает специфическая проблема, связанная с тем, что происходит полное, до диэлектрического основания, травление фольги, что может привести к образованию необработанных, изолированных от токоподвода островков. Существующие способы решения этой проблемы не позволяют в полной степени реализовать возможности изготовления ППМ электрохимическими методами с точностью, соизмеримой и превышающей точность, получаемую при традиционных фотохимических методах, хотя такая возможность имеется [3].

Электрохимические методы получения фотографического изображения с использованием полупроводниковых электродов представляют особый интерес, так как позволяют расширить чувствительность в широком спектральном диапазоне и создают возможность управления чувствительностью [6,7]. В существующих методах полупроводниковый материал либо сам подвергается травлению, либо является подложкой для осаждения металла из электролита. Для

улучшения качества и стойкости изображения, снижения стоимости технологического процесса необходимо выдвигать новые идеи и решить ряд научно-технических и инженерных проблем, некоторые из которых присущи всем методам ЭХМ.

Для решения перечисленных проблем, как показали наши поисковые исследования, представляется перспективным использование фотоактивных и фо-тоуправляемых ЭИ. Такие ЭИ имеют плоскую рабочую поверхность, что существенно упрощает гидродинамический режим протекания электролита; они могут применяться длительное время для нанесения любого вида информации. Однако до настоящего времени данных о технологии изготовления и применении таких ЭИ явно недостаточно.

Представляется также возможным применение фотоактивных ЭИ для электролитического способа получения фотографий непосредственно на обрабатываемой поверхности. В результате патентных поисков мы не обнаружили сведений о таких методах получения фотографий.

Фотоактивные и фотоуправляемые ЭИ могут применяться для нумерации серийной продукции, изготовления фирменных табличек, товарных знаков, плат печатного монтажа, печатных форм, клише, плоских фигурных деталей, фурнитуры, декоративной и другой продукции, где требуется неглубокая электрохимическая обработка.

Таким образом, разработка фотоуправляемых методов коммутации секций растровых ЭИ и разработка ЭИ с фотоактивной полупроводниковой поверхностью, а также изучение технологических возможностей таких ЭИ является актуальной задачей при создании и внедрении прогрессивных электрохимических технологий.

Исходя из этого нами была определена цель настоящей работы - обоснование, разработка технологических основ изготовления и изучение возможностей фотоактивных и фотоуправляемых ЭИ для ЭХМ и других задач ЭХРО.

В соответствии с целью были определены задачи исследования:

1. Разработать способ электрохимической обработки, в котором ЭИ выполнен из фотоактивного полупроводникового материала, с токоподводом на его нерабочей поверхности, на которую воздействуют световым потоком, в соответствии с которым происходит ЭХРО.

2. Изучить возможность электролитического метода получения фотографий с использованием фотоактивных ЭИ.

3. Разработать способ фотоуправления секциями растрового ЭИ и исследовать технологические возможности метода ЭХМ с использованием такого ЭИ.

4. Исследовать возможность изготовления плат печатного монтажа подвижным фотоуправляемым секционным ЭИ. Установить закономерности растворения металлической фольги с основания печатной платы для определения необходимой скорости движения ЭИ.

5. Проанализировать влияние основных электрохимических факторов на точность и качество ЭХМ и определить возможные способы уменьшения погрешностей обработки.

6. Разработать конкретный технологический процесс для ЭХМ и передать его предприятию-заказчику для внедрения.

1. АНАЛИЗ СОСТОЯНИЯ ВОПРОСА

1.1. ОБЩИЕ ЗАКОНОМЕРНОСТИ ПРОЦЕССА ЭХРО

Решение задачи совершенствования методов, расширения технологических возможностей и улучшения качества обработки при ЭХМ основывается на понимании механизма электродных процессов и выявлении основных факторов, влияющих на точность ЭХРО.

В основе формообразования при ЭХРО лежит принцип анодного растворения обрабатываемой детали в растворе электролита. Съём металла происходит за счёт его окисления на аноде и перехода в ионное состояние с последующим возможным образованием в прианодных слоях электролита оксидов, гид-роксидов и твердофазных солевых соединений. Продукты реакции удаляются проточным электролитом, или оседают в углублениях (при мелком ЭХМ). Методы ЭХРО позволяют обрабатывать детали из любых металлов и полупроводниковых материалов, а также из жаропрочных, высокопрочных, коррозийно-стойких, магнитных, твёрдых и других сплавов, обработка которых механическими методами малоэффективна [1]; при этом ЭИ практически не изнашивается, а производительность обработки мало зависит от физико-химических свойств обрабатываемых материалов.

Тем не менее, преимущества ЭХРО в сравнении с другими методами обработки, её специфические особенности в настоящее время используются не в полной мере. Доля технологических операций, выполняемых электрофизическими и электрохимическими методами, в общем балансе металлообработки не превышает 2%. Это соотношение характерно и для зарубежного уровня технологии [8].

Основные закономерности и принципиальные возможности метода ЭХРО определяются процессами, проходящими на электродах, особенно на аноде, так как обрабатываемость данного металла в конкретном электролите оказывает

существенное влияние на производительность, энергоёмкость, точность обработки и шероховатость поверхности.

1.2. ЭЛЕКТРОДНЫЕ ПРОЦЕССЫ

Электродными процессами называются процессы, происходящие при потенциале электрода, отличном от равновесного. Анодное растворение металлов является разновидностью электродных процессов и характеризуется свойственными этим процессам закономерностями. Для протекания процесса ЭХРО необходимо смещение потенциала анода от его равновесного значения в положительную сторону.

Поляризация каждого из электродов равна разности гальвани-потенциалов на границе электрод-раствор при прохождении тока и его равновесным значением, и обусловлена конечной скоростью электродного процесса, который является разновидностью гетерогенной химической реакции и поэтому является некоторой функцией плотности тока: лЕ^лЕф [9]. Эта зависимость называется поляризационной характеристикой.

Величина поляризации определяется суммой диффузионного, химического, электрохимического и фазового перенапряжения, так как на каждом из этапов реакции происходит её торможение. Скорость электродного процесса определяется скоростью лимитирующей стадии, а общая поляризация лЕ^лЕтм [\0]. Данная стадия оказывается лимитирующей лишь в определённых условиях, и изменение этих условий может привести к смене лимитирующей стадии. Таким образом, чтобы управлять скоростью электрохимических процессов, необходимо определить лимитирующую стадию и знать закономерности, которым она подчиняется [11]. Эта задача чрезвычайно важная, поскольку уменьшение поляризации при заданной плотности тока позволяет существенно уменьшить энергоёмкость при ЭХРО.

В зависимости от того, какая из стадий ЭХРО является замедленной, раз-

личают режимы диффузионной кинетики, когда скорость процесса ограничивает диффузия ионов, и режим электрохимической кинетики, когда наименьшей является скорость реакции собственно электрохимическая.

Толщина диффузионного слоя SD определяется гидродинамическими условиями процесса ЭХРО и всегда уменьшается с ростом скорости течения электролита и. В ламинарном режиме локальная величина до возрастает вдоль линии движения электролита; в турбулентном режиме она более равномерна и меньше толщины вязкого подслоя [9]:

(и

и

где v - кинематическая вязкость электролита.

Характер течения жидкости определяется числом Рейнольдса:

(2)

v

где 8 - толщина межэлектродного зазора.

При Re< 1000 течение потока электролита имеет ламинарный характер, а при Re > 2000 возникает устойчивое турбулентное движение [9].

Создание теории интенсивных электрохимических процессов является в настоящее время одной из важнейших задач. В работе [12] рассматриваются уточнённые представления о механизме турбулентного переноса. Проблемам и методам электродиффузионной диагностики потоков за последние годы было посвящено несколько международных семинаров [13]. В работе Игнатькова Д.А. [14] обсуждаются новые представления о том, что в движущемся поверхностном слое существует сильновозбуждённое сдвигонеустойчивое состояние, подобное переохлаждённой жидкости (квазижидкое состояние), которое возникает вследствие сильных колебательных движений и смещений атомов в кристаллах, является диссипативным и обусловлено воздействием внешних (ударно-волновое нагружение на атомно-кристаллических структурных уровнях в моменты разряда или ионизации атомов) и внутренних (наличие различных

градиентов температуры, плотности, концентрации ионов) полей. При растворении металлов такой слой назван /^-слоем. В работе выдвигаются объяснения таким явлениям, как аномальный массоперенос элементов, возникновение потоков различного рода дефектов, гидродинамический и вязкопластический характер движения среды, выброс с поверхности облаков пылевидных частиц и металла.

И хотя полной теории тепло- и массопереноса гидродинамического режима ЭХРО не существует, в практических условиях имеется возможность, изменяя параметры процесса (увеличивая скорость течения электролита, изменяя его состав, температуру и вязкость) определять и повышать оптимальную плотность анодного тока до наступления пассивации электрода.

1.3. ОСОБЕННОСТИ АНОДНОГО РАСТВОРЕНИЯ МЕТАЛЛА

В условиях ЭХРО на поверхности ЭИ основной реакцией является реакция разложения молекул воды. Катодный процесс представляет достаточно изученный процесс выделения водорода, почти не осложнённый побочными реакциями. Недостатка в молекулах воды не наблюдается, поэтому основная часть перенапряжения - электрохимическая и определяется по уравнению Тафеля. Расчёты показывают, что в условиях ЭХРО потенциал лЕк можно считать примерно постоянным на всей поверхности ЭИ, обычно -2.0 В<лЕк <-¡.5 В [15].

Анод сохраняется активным лишь при небольших анодных перенапряжениях аЕа > 0. При высоких потенциалах на его поверхности вследствие окисления металла, например кислородом, образуются твёрдофазные соединения растворяемого металла, хемосорбционные и фазовые окисные или солевые плёнки, что приводит к пассивации анода [16,17]. При дальнейшем увеличении перенапряжения плотность тока не изменяется. В пассивной области происходит образование катионов высшей валентности [8,17]. При дальнейшем увеличении поляризации вновь происходит увеличение плотности тока, однако это связано не

с растворением металла, а с выделением кислорода.

Для анодного растворения металла необходимо, чтобы поверхность не находилась в пассивном состоянии. В условиях ЭХРО анодная активация металла (депассивация) в большинстве случаев происходит за счёт наличия в электролите активирующих анионов, особенно галогенов (СГ,Вг~) [2,8,18]. Активирующие анионы образуют с металлом адсорбированный комплекс, легко переходящий в раствор. Кроме этого активированные анионы вытесняют адсорбированный на поверхности кислород.

Возможен и другой путь депассивации, с переходом в транспассивное состояние, когда нерастворимые оксиды переходят в оксиды большей валентности, легко растворимые в данном электролите [8,18].

Природа пассивности металлов до конца не выяснена, и изучение механизма пассивации является одной из важных задач современной электрохимии [5,11]. Для целей ЭХРО анодная активация металла позволяет резко увеличить удельный съём металла при сравнительно низкой величине поляризации анода и слабой зависимости потенциала от плотности тока.

1.4. ЭЛЕКТРОЛИТЫ ДЛЯ ЭХРО

Производительность, точность и качество ЭХРО в большой степени определяются правильным выбором параметров электролита. По вопросам оптимального выбора электролитов для конкретных целей ЭХРО существует немало справочной и другой литературы [1,2,3,8,9,18,19,20]. Состав и концентрацию электролита подбирают в зависимости от физико-химических свойств материала обрабатываемой поверхности и технических требований к выполняемой операции. Условия электролиза при ЭХРО определяют следующие общие требования к электролитам:

а) высокая электрическая проводимость;

б) универсальность для растворения различных металлов и сплавов;

в) высокая локализующая способность;

г) катионный состав электролита должен исключать их восстановление на ЭИ (Ыа+, К+, Ш4+ и т.д.);

д) стабильность свойств при длительном использовании;

е) возможность корректировки свойств в процессе эксплуатации (поддержание рН раствора, удаление продуктов реакции);

ж) исключение побочных реакций, снижающих выход по току;

и) низкая вязкость;

к) невысокая коррозионная активность;

л) нетоксичность, пожаро- и взрывобезопасность;

м) низкая стоимость, доступность реагентов и простота изготовления.

Иногда в электролит вводят дополнительные вещества: буферные добавки (например, борную кислоту -3 кг/м3) для стабилизации водородного показателя; поверхностно-активные вещества (например, ОП-7) для снижения гидравлического сопротивления и предотвращения кавитации; ингибиторы (хроматы, фосфаты), для уменьшения коррозии деталей станка [9].

Электролитов универсального назначения, соответствующих всем перечисленным требованиям, не существует. По мнению авторов [21], наличие большого числа однотипных электролитов, на первый взгляд кажущихся разными, а на самом деле различающихся лишь содержанием отдельных компонентов или наличием экзотических соединений, вряд ли является оправданным и целесообразным. В настоящее время основной набор электролитов для ЭХРО можно считать сложившимся. Анализ вышеуказанной справочной и технической литературы показывает, что для целей ЭХМ для большинства обрабатываемых поверхностей (различные стали, медь, латунь, алюминий, никель, титан и др.) наибольшее распространение получил 10....25%-ный раствор хлористого натрия, а также 10....30%-ный раствор азотнокислого натрия.

1.5. СТАНКИ И ПРИСПОСОБЛЕНИЯ ДЛЯ ЭХМ.

ТИПОВЫЕ ОПЕРАЦИИ ЭХМ

В зависимости от обрабатываемой поверхности приспособления современных электрохимических станков можно объединить в следующие группы [1,2,8,9,22,23]:

1) для обработки штампов, пресс-форм, литейных форм, фасонных полостей заготовок деталей машин, трепанации отверстий;

2) для обработки пера лопаток;

3) для обработки цилиндрических заготовок;

4) для удаления заусенцев;

5) для маркирования и клеймения деталей.

Чётко фиксированных границ применения ЭХМ как область ЭХРО не имеет. Методы, конструктивные особенности и закономерности формообразования для ЭХМ позволяют выполнять различные операции, где требуется неглубокая обработка. В соответствии с общепринятой в научно-технической и справочной литературе терминологией, под ЭХМ подразумевается разновидность ЭХРО, при которой на обрабатываемую поверхность наносятся знаки и изображения [1,2]. Исходя из этого, по нашему мнению, можно выделить следующие типичные операции, выполняемые методами ЭХМ:

1) маркирование и клеймение непосредственно на деталях и изделиях;

2) изготовление фирменных табличек, бирок и т. д.;

3) изготовление плат печатного монтажа;

4) изготовление печатных форм и клише;

5) изготовление различной декоративной продукции, фурнитуры, значков;

6) полупроводниковый электролитический метод получения фотографий.

Общим для этих операций является именно нанесение информации. Существуют и другие операции, которые можно выполнять приспособлениями для -ЭХМ: перфорирование фольги, изготовление деталей из металлических лент

[8], изготовление сетчатых структур сложной топологии [24], неглубокая обработка поверхностей.

Промышленностью освоен выпуск станков и приспособлений для ЭХМ различной степени автоматизации и назначения [1,2,8,9,22,23]: для ручного маркирования - ЭХМ-1А, ЭК-1;

для автоматического маркирования бестрафаретным методом- 4401, ПЭМ-1М;

для автоматического маркирования подшипников и других массовых деталей - МЭ311, МЭ301, МЭ309;

для автоматического программного маркирования универсальными матричными электродами - ГРЭМ-1, ГРЭМ-2;

для автоматического маркирования режущего инструмента - МЭ316,

ЭХМ.

В*-» ч/ .

условиях мелкосерийного выпуска изделии и на ремонтно-механических заводах, в зависимости от задач производства, изготавливаются специальные станки и приспособления. Независимо от назначения, конструкции станков, как серийного производства, так и переоборудованные, представляют собой технический комплекс, в который входят: собственно станок, на котором закрепляют ЭИ и деталь; источник технологического тока; система циркуляции электролита; система управления процессом обработки; различная дополнительная оснастка.

В соответствии с задачей исследования, рассмотрим более подробно устройство ЭИ для ЭХМ и принцип управления секциями матричного (растрового) ЭИ.

Отличительной особенностью ЭХМ является то, что обработка происходит при неподвижном ЭИ с параллельным или квазипараллельным (например, при маркировании подшипников [25]) МЭП. ЭХМ может осуществляться в проточном электролите и в непроточном (методом смачивания). По виду формиро-

вания ЭХМ подразделяется на трафаретное и бестрафаретное [2,3,24,26].

Объём и качество наносимой информации, возможность её оперативной замены определяется конструкцией ЭИ и гидродинамическими параметрами процесса. Материал для изготовления ЭИ должен отвечать определённым требованиям: обладать хорошей электрической проводимостью, механической прочностью, антикоррозийными свойствами, обладать стойкостью к электрической эрозии, в случае коротких замыканий легко обрабатываться механическими методами и восстанавливаться сваркой или пайкой. Наилучшим образом этим требованиям удовлетворяет бронза, латунь, медь, коррозийно-стойкая сталь. При изготовлении формообразующей части ЭИ необходимо учитывать механические нагрузки, возникающие в процессе работы с учётом гидродинамических параметров; необходимо обеспечить электрическую изоляцию нерабочих поверхностей и создать условия для равномерного протекания электролита.

Для нанесения какой-то постоянной информации, например клейма, товарного знака и т.д., применяют ЭИ из сплошного материала, на рабочей поверхности которого механическим гравированием или фотохимическим методом формируют в зеркальном изображении наносимую информацию, с последующей изоляцией нерабочей поверхности и углублений. Затем деталь шлифуется до оголения информации на рабочей поверхности.

К изоляционным покрытиям для ЭИ предъявляют следующие требования [8,27]: хорошая адгезия к металлу, высокая стойкость по отношению к применяемым электролитам, хорошие электроизоляционные свойства, прочность и износостойкость, стабильность свойств при длительном использовании ЭИ, возможность нанесения на металл тонких (0,05...0,005 мм) беспористых покрытий. Наиболее подходящими покрытиями для электроизоляции поверхности ЭИ являются следующие материалы [28,29].

1) порошковая эпоксидная краска П-ЭП-177 (зелёного цвета);

2) пенопласт А (с окисью хрома);

3) эмаль ЭП-586+лак ЭП-571М;

4) керамическая эмаль 174Т, Т-1 и др.;

5) фторопластовая эмульсия;

6) капрон или поливинилбутираль;

7) пластмасса АСТ-Т.

1.6. МЕЛКОЕ ( ЦВЕТНОЕ ) МАРКИРОВАНИЕ

Этот процесс имеет свои специфические особенности: во-первых, его осуществляют без прокачки электролита, во-вторых, требуемая для маркирования малая ширина букв и цифр создаёт условия для концентрации в местах обработки газов и шлама, что оказывает главное воздействие на технологические результаты обработки [2,3]. Исследования показали, что из-за малого размера МЭЗ и отсутствия протока электролита, определяющее влияние на протекание процесса и качество наносимой информации оказывает характер распределения газов в МЭП [2,30]. Накопление продуктов растворения обрабатываемой поверхности в условиях отсутствия протока лимитирует возможную глубину обработки.

Типичные технические характеристики настольной установки для мелкого ЭХМ (типа ЭХМ-1, ЭХМ-1а, ЭХМ-2, ЭХМ-2а) имеют следующие значения

[3]:

Наибольшее количество знаков в клейме...................................................20

Наименьшая высота знака, мм....................................................................1.2

Время нанесения надписей, с......................................................................1-2

Род тока........................................................................................постоянный

Напряжение, В.........................................................................................6,8,9

Максимальный рабочий ток, А...................................................................2.0

Глубина клеймения, мкм............................................................................1-2

Стойкость инструмента, тыс. операций...................................................1-10

Габариты установки, мм.............................................................160x100x105

Масса, кг.....................................................................................................3.0

При мелком ЭХМ возникает цветное изображение, причём механизм об-

разования этого слоя различен для разных материалов. Для коррозийно-стойких, жаропрочных и других слабопассивирующихся сплавов цветное изображение определяется осадком продуктов обработки. В титановых сплавах осадки не образуются, изображение возникает из-за плёнки, которая образуется на поверхности обрабатываемой детали [2,3,8,31]. Исследования показывают, что изображение возникает при освещении в результате интерференции, поскольку свет, проходящий через плёнку, отражается от металла и интерферирует со светом, отражённым от внешней поверхности. Таким образом, рисунок изображения приобретает определённый цвет, причём с изменением угла падения эта окраска будет меняться. Зная условия роста плёнки, можно правильно выбрать электролит и определить время обработки для получения необходимого результата.

ЭИ для мелкого ЭХМ изготавливают в виде металлических клейм из типографского шрифта или протягиванием из латунной фольги [2]. Зазор 0,1 .. .0,03 мм создают нанесением по контуру ЭИ пластмассового слоя.

1.7. ГЛУБОКОЕ МАРКИРОВАНИЕ

Для глубокого маркирования необходимо создать условия для протекания электролита. При этом происходит вынос части продуктов обработки, снижаются диффузионные ограничения процесса. Время нанесения информации глубиной 0,15 мм составляет несколько десятков секунд, при глубине 1,5 мм- 10... 15 минут [32], однако в любом случае трудоёмкость такого маркирования значительно ниже, чем ударного.

В некоторых случаях для получения контрастного изображения в конце процесса специально снижают скорость электролита (менее 1м/с), создавая условия для заполнения продуктами реакции углублений [2,25].

Одним из важных элементов приспособлений для ЭХМ являются трафареты, которые применяются как при проточном, так и при непроточном элек-

тролите [2,24,25,32]. Трафарет изготавливают из тонких диэлектрических пластин (стеклотекстолит, полимерные плёнки, гетинакс, органическое стекло и другие диэлектрики), на которые в виде прорезей наносится информация. Для элементов, в которых имеются замкнутые площади, например О, Д, 8, Ф, необходимо предусмотреть перемычки. Это, с одной стороны, ухудшает качество маркирования, а с другой стороны, ослабляет прочность трафарета. Кроме этого, при большом и плотном рисунке в процессе обработки возникают нарушения в однородности течения электролита, появляются завихрения, струйности, застойные зоны и т.д.

Основными факторами, влияющими на точность и качество ЭХМ, являются процессы шламо- и газовыделения в МЭП, а также нагревание электролита, что приводит к возникновению градиента плотности тока вдоль линии движения электролита [8,33]. Это является главным ограничением на увеличение длины и площади обрабатываемой поверхности.

Процесс ЭХМ можно интенсифицировать вибрацией ЭИ или обрабатываемой детали в направлении, перпендикулярном рабочей поверхности ЭИ. Это приводит к перемешиванию газодисперсионной смеси и препятствует появлению застойных, необработанных зон. Такие исследования, при отсутствии принудительной прокачки электролита, проводились на базе настольного станка для электрохимического бестрафаретного маркирования модели 4401 в Тульском государственном техническом университете [34]. Вибрация ЭИ приводит к существенному улучшению основных технологических показателей ЭХМ, улучшению качества обработки, особенно в центральной части отпечатка, который обычно перекрыт газовыми пузырьками.

В условиях мелкосерийного производства, на ремонтных предприятиях, при нанесении часто меняющейся информации необходимо большое количество сменных знаков-клейм или трафаретов. Для их хранения, поиска и установки требуется дополнительное время и затраты [3]. Наиболее универсальным ЭИ

для ЭХМ является растровый ЭИ, в котором рабочая поверхность выполнена в виде растра из изолированных проводников [2,3,4,35]. Применение таких ЭИ особенно эффективно с использованием систем автоматической коммутации букв и цифр [2]. Недостатком растровых ЭИ является неровный или прерывистый профиль наружных индексов, сложность системы коммутации при большом количестве элементов ЭИ. Для улучшения качества обработки уменьшают толщину изоляции, или вовсе от неё отказываются, используя материалы с анизотропной электропроводностью, применяют специальные режимы ЭХРО. Создание коммутатора с большим количеством малогабаритных токовых ключей в настоящее время не является серьёзной проблемой. Проблема заключается в разработке технологичного в изготовлении многосекционного ЭИ [36].

Для нанесения информации на большую площадь применяют метод электрохимической накатки дискретно вращающимся ЭИ (рис.1) [2]. Информация на секциях ЭИ может быть сформирована из типографского сплава на строкоотливной или шрифтолитейной машине.

Рис. 1. Схема электрохимической накатки информации: 1- обрабатываемая деталь, 2- электролит; 3- ЭИ; 4- секции ЭИ

Очевидно, что и в этом методе ЭХМ технологические проблемы при смене информации являются наиболее сложными.

Для решения этой проблемы Бородин В. В., Никольский И. Ю. и другие

[37] предложили метод ЭХМ, в котором коммутация многосекционного электродержателя (растровый ЭИ) осуществляется в формообразующем узле в виде металлической сетки, помещённой в слой фотопроводящего материала. Проецирование светового излучения на слой фотопроводящего полупроводникового материала позволяет коммутировать металлическую сетку с выбранными для работы секциями ЭИ. Для повышения точности обработки авторами [38] предложено выполнять токоподвод в виде пластины с отверстиями, соответствующими растру маркируемых знаков. Пластина устанавливается на фотопроводя-щей пластине со стороны источника направленного излучения.

Использование полупроводниковых материалов позволяет существенно упростить коммутацию элементов растрового ЭИ благодаря внутреннему фотоэффекту, что приводит к значительному повышению электропроводности в областях, которые подвергаются прямому облучению по сравнению с затенёнными участками, для которых свойственна темновая электропроводность. Однако, по нашему мнению, указанные методы имеют некоторые недостатки, связанные прежде всего с недостаточностью традиционных средств реализации. Технологическая сложность изготовления фотоактивных ЭИ обуславливает большие затраты времени и средств, требует разработки специальных методов и оборудования для нанесения полупроводникового слоя непосредственно на растровый ЭИ, при этом необходимо разместить внутри этого слоя металлическую сетку. В таких слоистых структурах возникают различные объёмные и поверхностные неоднородности. В местах контакта металл-полупроводник возникают различные барьеры (р-п переходы, барьеры Шоттки, искривления и краевые эффекты), которые могут иметь различную полярность, и небольшие дефекты в процессе формирования структуры приводят к резко выраженным аномалиям в процессе работы. Возникающие динамические неоднородности разной природы на границе раздела двух сред представляют собой в общем случае гетеропереход, и приводят к неоднородностям электрических и оптических свойств поверхност-

ной структуры. Наши поисковые исследования показали, что проблема создания полупроводниковых структур больших площадей является одной из центральных в технологии полупроводниковых приборов и изделий микроэлектроники. Это касается прежде всего тех приборов и устройств, где большие площади являются непременным условием: в солнечных батареях, системах передачи и воспроизведения изображений, в позиционных сенсорных элементах, предназначенных для восприятия и преобразования информации о пространственных перемещениях механических и светоизлучающих объектов [40-42].

Таким образом, для повышения конкурентоспособности фотоэлектрохимических методов маркирования необходимо, чтобы технология изготовления ЭИ была доступной в аппаратурной реализации и базировалась на освоенных промышленностью методах формирования полупроводниковых планарных структур.

1.8. ИЗГОТОВЛЕНИЕ ПЛАТ ПЕЧАТНОГО МОНТАЖА

В настоящее время известно более 100 различных технологических способов изготовления плат печатного монтажа (ППМ) [43,44]. Наибольшее распространение получил метод химического травления [3,44]. Рисунок для травления формируется фотопечатным, офсетным или трафаретным (сеткографиче-ским) способом. Процесс изготовления ППМ состоит из нескольких технологических операций: подготовка поверхности фольгированного диэлектрика; формирование защитного рисунка (нанесение фоторезиста и экспонирование - при фотохимическом методе); травление фольги; удаление защитного рисунка; промывка; сверление или штамповка отверстий. Достоинства химического метода хорошо известны: доступность механизации и автоматизации, возможность получения ППМ высокого качества, прочная адгезия печатного проводника к диэлектрическому основанию. Основными недостатками являются мно-гооперационность и трудоёмкость процесса, повышенный расход травителей и

стравливаемой меди, которая в большинстве случаев не регенерируется [44], использование дорогостоящих и дефицитных материалов.

Среди аддитивных методов изготовления ГШМ наибольшее распространение получил электрохимический (гальванический) метод. Проводящий рисунок вначале формируется методом химического осаждения металла, а затем производят его гальваническое наращивание. Этот способ значительно сложнее, чем это может показаться, так как требует ещё большего количества операций [44]: травление адгезионного слоя; химическая металлизация; гальваническая металлизация ("затяжка"); нанесение защитного рисунка на пробельные места; гальваническая металлизация; удаление защитного рисунка; травление; промывка.

Повышение объёмов производства, необходимость изготовления новых типов печатных плат и плёночных элементов, более жёсткие требования к материалам для их изготовления вызывает необходимость изучения новых технологических способов их изготовления. В некоторых типах ППМ по эксплуатационным и технологическим требованиям необходимо изготавливать проводящий рисунок не из меди, а из алюминия, никеля, серебра, вольфрама, титана, тантала, родия [3,44]. Эти металлы почти не поддаются химическому травлению. В других случаях материал подложки является элементом самой электрической схемы, и ППМ не могут быть изготовлены традиционными химическими и гальваническими методами, где применяются агрессивные и многокомпонентные растворы, которые могут изменить свойства и структуру подложки. Это является неприемлемым, например, для СВЧ ППМ, где подложка является элементом микрополосковых линий (МПЛ), и, следовательно, влияет на её параметры. Волновое сопротивление МПЛ является функцией толщины подложки и её диэлектрической проницаемости. Подложка должна обладать высокой (более 8) диэлектрической проницаемостью, малым значением (менее 103) тангенса угла диэлектрических потерь, иметь малую зависимость от частоты тока и тем-

пературы [45]. В последнее время всё большее применение находят многокомпонентные керамические платы, а также гибкие платы из полимерных диэлектрических материалов (полифенилы, сополимеры структурированного стирола, полисульфон и др.).

Преимущества электрохимического (анодного) травления печатных плат по сравнению с химическим очевидны [3,8,21,43-46]: упрощение состава электролита и использование для его приготовления нейтральных водных растворов солей; экономичность и малооперационность; возможность обрабатывать любые поверхности и материалы без существенного влияния на их физико-химические свойства; высокая и стабильная скорость травления; возможность регенерации и очистки сточных вод. Основная проблема, которая возникает при изготовлении 111 1М методами анодного растворения проводящей фольги, заключается в неравномерности удаления металла по плоскости платы, что приводит к образованию невытравленных островков и прекращению процесса. Существуют и некоторые другие факторы, сдерживающие более широкое применение методов ЭХРО в производстве ППМ. Сочетание анодного травления с последующим химическим, индивидуальные токоподводы к изолированным участкам, различные схемы с погружением платы в электролит не обеспечивают необходимого качества и эффективности изготовления ППМ.

Высокое качество изготовления ППМ и решение проблемы невытравленных островков позволяет обеспечить устройство с использованием подвижных носителей заряда [44]. Носители заряда представляют собой частицы графита, расположенные в суспензированном электролите. Метод основан на анодном травлении меди в травильной камере 9 с последующим восстановлением ионов стравливаемого металла на катоде 6 в электролитической ячейке 3 (рис.2). Через трубчатый графитовый анод 2 прокачивается насосом 1 электролит 4, содержащий серную кислоту (50... 100 г/л) с добавкой медного купороса (до 10%) и взвешенный активированный уголь (массовое содержание 15...30%) с раз-

мером частиц 10...50 мкм. Через сопло 7 электролит разбрызгивается и попадает на изделие (фольги-рованная плата) 8, на поверхности которой нанесён кислотостойкий рисунок с пробельными местами, соответствующими местам необходимого травления металла. Таким образом, частицы графита принимают заряд с анода и переносят его на поверхность изделия, переводя атомы меди в ионную форму. В электролитической ячейке ионы меди под действием электрического поля через диафрагму 5 двигаются к катоду и восстанавливаются на нём. Устройство сводит к минимуму боковое подтравливание токопроводящих дорожек, обеспечивает разрешающую способность, равную 70... 100 мкм, но стоимость технологического оборудования превышает стоимость машин для химического травления [44]. Ещё одним недостатком рассмотренного метода является необходимость нанесения защитного рисунка и последующего его снятия с каждого изделия.

Практический опыт изготовления ППМ методами анодного травления показывает, что наиболее эффективными и технологичными являются методы с использованием ЭИ, на рабочей поверхности которых сформирован токопрово-

7 8 9

Рис.2. Устройство для электрохимического травления печатных плат: 1-насос; 2- трубчатый графитовый анод; 3- электролитическая ячейка; 4-элек1ролит; 5- диафрагма; 6- медный катод; 7- сопло; 8- изделие; 9- травильная камера

дящий рисунок схемы ППМ, а также программируемыми методами размерной электрохимической обработки. Рассмотрим типичные схемы процесса изготовления ППМ этими методами.

В единичном, мелкосерийном производстве для изготовления печатных плат используют секционные линейные ЭИ [47]. В процессе обработки происходит движение ЭИ относительно фольгированной платы. На каждый элемент ЭИ по отдельным элементам цепи подаётся напряжение, в соответствии с которым происходит травление участков, соответствующих непроводящему рисунку ППМ. Достоинством этого метода является принципиальная возможность изготовления ППМ любого размера и рисунка. Однако для каждого рисунка необходимо составление программы управления секциями ЭИ, что является трудоёмкой задачей.

По аналогичному принципу происходит процесс изготовления ППМ струёй электролита, вытекающей из сопла, движущегося по определённой траектории [48]. Возможны две кинематические схемы движения ЭИ: путевая схема, когда ЭИ обходит только удаляемые участки, и построчная схема, при которой ЭИ обходит построчно всю печатную плату, а напряжение на него подаётся лишь в течение времени прохождения над удаляемым участком ППМ. Для изготовления ППМ этим методом можно использовать технологическую оснастку известных электрогравировальных машин.

Для изготовления серийной продукции используют методы, в которых формирование рисунка происходит в результате копирования зеркального рисунка рабочей поверхности ЭИ. Для каждого рисунка печатной платы изготавливается индивидуальный ЭИ, у которого на рабочей поверхности изолируются участки, соответствующие проводящему рисунку ППМ. Для того чтобы в процессе обработки не появлялись токоизолированные необработанные островки, необходимо выполнение принципа последовательного полного удаления фольги с поверхности диэлектрического основания в направлении токоподвода. Для

этого можно использовать схему электрохимической накатки информации (рис.1). В другом методе (рис.3,а), обработка осуществляется в щели диэлектрической плёнки, которая расположена между ЭИ и фольгированной заготовкой. В процессе ЭХРО плёнка с щелью движется в сторону токоподвода, оставляя сзади себя обработанные участки ППМ [49].

Известен метод изготовления ППМ, в котором принцип последовательного удаления фольги осуществляется за счёт уменьшения скорости анодного растворения в направлении токоподвода [50]. Зазор между ЭИ и ППМ (рис.3,б) неодинаков по длине заготовки: 8] < 82 . Этим методом обрабатывают пластины длиной до 40 мм, при увеличении длины ухудшается качество обработки из-за необходимого увеличения 62.

Рис. 3. Схемы обработки ППМ неподвижным ЭИ: а- с использованием диэлектрической плёнки с узкой щелью;б- с переменным МЭЗ: 1- диэлектрическое основание; 2- металлическая фольга; 3- изолятор; 4- ЭИ; 5- плёнка; 6- токоподвод; ипл- направление перемещения плёнки

Изготовление ППМ методами ЭХРО позволяет повысить производительность обработки в 2-3 раза при значительном сокращении технологического оборудования [3,44], минимальном влиянии на физико-химические характеристики поверхностного слоя и слабой зависимости производительности процесса

от материала фольги.

1.9. ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ПОЛУЧЕНИЯ

ФОТОГРАФИЙ

К методам и возможностям ЭХМ можно отнести полупроводниковые электрохимические методы получения фотографий [6,7,51-53]. Одним из электродов является полупроводниковый материал, на который проецируется световое изображение. В результате внутреннего фотоэффекта сопротивление освещенных участков полупроводника резко падает, что приводит к увеличению плотности тока в соответствующем объёме МЭП. В зависимости от полярности прикладываемого напряжения, материала электродов, конструкции электрохимической ячейки и используемого электролита, изображение может формироваться вследствие гальванического осаждения ионов, анодного растворения электрода или в объёме электролита (фотоэлектрохромный эффект [54,55]).

Электролитические полупроводниковые фотографические процессы основаны на внутреннем фотоэффекте и последующем движении неравновесных носителей заряда и ионов во внешнем и внутренних электрических полях. В этом состоит их отличие от электрофотографии (различные системы ксерокопирования, ПЗС- приборы с зарядовой связью и т.д.).

Системы для электролитического получения фотографии имеют планар-ную слоистую структуру. Свет должен поглощаться непосредственно вблизи МЭП, поэтому либо полупроводниковый электрод должен быть достаточно тонким (меньше 0.5 мм), либо другой электрод должен быть оптически прозрачен. В последнем случае он изготавливается из оптически прозрачных электропроводящих оксидов: БпОг, 1п20з, СсЮ, Сс128п04 [56,57], нанесённых на стеклянную подложку.

Рассмотрим устройство и принцип работы фотоэлектрохромного устройства, разработанного в Институте им. А.Н.Фрумкина, РАН, г. Москва [54-55] (рис. 4).

1 2 3 4 5

< < <

Рис. 4 Блок-схема фотоэлектрохромного устройства: 1-платиновый электрод,2- плёнка электрохромного геля; 3- слой СсШе; 4- слой БпСЬ; 5- стеклянная подложка

Фотопроводягций слой представляет собой селенид кадмия 3, нанесённый термическим испарением и конденсацией в квазизамкнутом объёме в вакууме на стеклянную подложку 5, покрытую прозрачной проводящей плёнкой БпОг 4 с последующим очувствлением слоя путём отжига в шихте на основе Сс18е: Си, С1 при температуре 1=450-500°С.

Полупроводниковый слой 3 служил катодом. Регистрирующий слой 4 представляет собой плёнку полиакриламидного геля толщиной 1,5 мм, содержащую 1 н. раствор НС1 и комплекс Ре3+ и а, а7 дипиридила. Выбор геля в качестве регистрирующего слоя обусловлен необходимостью надёжного контакта поверхности слоя с электродами 1,3.

Полученные плёнки с изображением механически прочны, имеют толщину 10...40 мкм. Разрешение линий составляет 0,1 мм.

Наши поисковые исследования показали, что, в принципе, все известные фотоэлектролитические способы получения фотографии имеют аналогичные блок-схемы: Фотоактивный электрод- электролит- 2-й электрод. Отличия, как уже отмечалось, заключаются в механизме и месте возникновения изображения; в полярности напряжения, подаваемого на электроды; в способе проецирования изображения: на нерабочую поверхность фотоэлектрода или через электролит (в последнем случае 2-й электрод должен быть оптически прозрачен). Кроме этого, 2-й электрод может быть также фотоактивным [7].

В соответствии с задачей исследования, мы провели патентный поиск, и

не обнаружили способов получения изображения на 2-м электроде (обрабатываемая пластина) при её анодном растворении. Этот способ, вероятно, может быть реализован при соответствующей подготовке обрабатываемой пластины.

Основные преимущества полупроводниковых способов получения фотографии состоят в том, что они позволяют расширить чувствительность в широком спектральном диапазоне и имеют возможность управления чувствительностью [6].

"Несеребряная фотография" является наиболее многообещающей альтернативой традиционной фотографии. Уступая в качестве изображения, многие методы имеют определённые преимущества, и не исключено, что какой-то из них приведёт к качественному скачку в технике и технологии регистрации, хранения и обработки изображения [51]. В монографии [6] отмечается, что „...представляется более важным выдвигать и оценивать новые идеи в области несеребряной фотографии, чем заниматься ограниченной, хотя и полезной работой по техническому совершенствованию уже реализованных идей"

1.10. ВЫВОДЫ

1. Проведённый анализ показывает, что методами ЭХМ можно выполнять следующие операции:

1) маркирование и клеймение непосредственно на деталях и изделиях;

2) изготовление фирменных табличек, бирок, товарных знаков и т.д.;

3) изготовление плат печатного монтажа;

4) изготовление печатных форм и клише;

5) изготовление различной декоративной продукции, фурнитуры, значков;

6) получение изображений (фотографий) с использованием фотоактивных ЭИ.

2. Одним из сдерживающих факторов более широкого применения ЭХМ является необходимость изготовления ЭИ или трафаретов для каждого вида нано-

симой информации.

3. Наиболее универсальным ЭИ для ЭХМ является растровый ЭИ, однако при нанесении обширной информации возникают технологические проблемы по коммутации и управлению секциями ЭИ.

4. Основными источниками погрешностей обработки при ЭХМ являются электрохимические факторы, связанные с тепло- и газошламовыделением в МЭП. Эти факторы ограничивают возможность увеличения площади маркирования при неподвижном ЭЙ.

5. Проведённый анализ показал, что существует несколько факторов, сдерживающих и ограничивающих более широкое применение методов ЭХРО в изготовлении плат печатного монтажа:

1) необходимость изготовления ЭИ, трафарета или специальной программы для каждого рисунка печатной платы;

2) наличие токоизолированных участков на печатных платах, что при изготовлении их методами ЭХРО может привести к появлению невытравлен-ных островков и прекращению процесса обработки;

3) при обработке неподвижным ЭИ возникают ограничения на длину обрабатываемой платы из-за нагревания электролита и его шламогазонаполнения;

4) малая ширина проводников ППМ (0.75мм для 1-го класса и 0.10мм для 5-го класса по плотности проводящего рисунка).

6. Для изготовления, практического применения и повышения конкурентоспособности фотоэлектрохимических методов маркирования необходимо, чтобы технология изготовления ЭИ была доступной в аппаратурной реализации и базировалась на освоенных промышленностью методах формирования полупроводниковых планарных структур.

7. Анализ известных методов показал, что существует принципиальная возможность получения фотографий в электрохимической ячейке с использованием фотоактивных полупроводниковых ЭИ.

2. МЕТОДИКА ИЗМЕРЕНИЙ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ

2.1. СХЕМА ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОЙ УСТАНОВКИ ДЛЯ ФОТОУПРАВЛЯЕМОГО ЭХМ

Принцип действия фотоактивных и фотоуправляемых ЭИ основан на преобразовании оптического сигнала в электрический, в соответствии с которым происходит управление процессом анодного растворения обрабатываемой поверхности. Исследование процессов ЭХМ с использованием этих ЭИ проводились на установке, приведённой на рис. 5.

В качестве источника питания (ИП) 1 обычно использовался выпрямитель типа ВСА-5К, с максимальным током до 20 А, блок формирования светового потока (БФСП) 2 включал в себя источник света, фотошаблон и оптическую систему проецирования. Блок фотоэлектрического преобразования информации (БФЭПИ) 3 использовался для исследований фотоуправляемых ЭИ 4. Сигналы управления из этого блока по индивидуальным электрическим цепям поступали на элементы растрового ЭИ 4. В фотоактивном ЭИ фотоэлектрическое преобразование информации происходит непосредственно внутри самого ЭИ вследствие внутреннего фотоэффекта в материале поверхностного слоя электрода, поэтому в этом случае БФЭПИ 3 не используется и напряжение от источника питания подаётся непосредственно на фотоактивный ЭИ 4. При работе с фотоактивным ЭИ, а также при ЭХМ небольших площадей, поступление электролита в МЭП 5 производится самотёком из бака для электролита 8 с небольшим напором (до 150 мм.рт.ст.) для преодоления гидравлического сопротивления системы. В остальных случаях в лабораторных условиях использовался насос 7 типа БГ-11-24А, с максимальной подачей электролита до 30 л/мин. Давление на входе в МЭП 5 контролировалось манометром 6. Для защиты насоса и гидросистемы от перегрузок устанавливался предохранительный клапан

на 0,5 МПа. Скорость движения электролита регулировалась и определялась по расходу электролита объёмным способом и изменялась в пределах от 0,1 до 30,0 м/с. Электрохимическая обработка осуществлялась в 5... 15% растворе ЫаС1, или в 10-20% растворе №N0,. Соответствующий рН раствора достигается введением в него соляной кислоты или едкого натра.

Рис. 5. Принципиальная схема установки для фотоуправляемого ЭХМ. 1- источник питания (ИП); 2- блок формирования светового потока (БФСП);

3- блок фотоэлектрического преобразования информации (БФЭПИ),

4- фотоактивный или растровый ЭИ; 5-диэлектрическая прокладка; 6- манометр;

7- насос; 8- бак для электролита; 9- обрабатываемая деталь, 10- отстойник электролита

В качестве обрабатываемой поверхности использовались пластины из стали (типа Ст. 30, Ст. 45), алюминия, меди и сплавов на их основе, а также использованные типографские пластины на основе цинко-магниевых сплавов. Этот выбор был обусловлен тем, что именно из этих материалов, как правило, изготавливаются различные таблички к станкам, оборудованию, товарам народного потребления.

Удельный съём металла определялся гравиметрическим методом на аналитических весах с ценой деления 10"4 г, качество и форма обрабатываемой поверхности исследовались с помощью микроскопа ММУ-ЗУ-4.2.

Поверхность пластин перед обработкой шлифовалась, обезжиривалась в ацетоне и промывалась проточной водой. Таким образом, процесс исследовался в условиях, близких к реальным условиям ЭХМ. Площадь обрабатываемой поверхности не превышала 15 см2, электрохимические ячейки изготавливались из органического стекла. Начальная толщина межэлектродного зазора (МЭЗ) составляла от 0,1 до 1,0 мм.

За тактико-технические параметры всего процесса фотоуправляемого ЭХМ несут ответственность компоненты непосредственно ЭХРО и системы преобразования оптического сигнала в электрический, вплоть до рабочей поверхности ЭИ (т.е. до границы ЭИ с электролитом). В соответствии с целью исследования, основное внимание в этой работе уделяется именно этой системе фотоэлектрического преобразования и её непосредственном влиянии на технологические параметры процесса ЭХМ. Поэтому в рамках исследований не проводилась специальная оптимизация состава электролита, гидродинамического режима, изучение поляризационных кривых и исследование других факторов, если они не связаны непосредственно с процессами в системе фотоэлектрического преобразования. При известном распределении плотности тока (напряжении между электродами) на рабочей поверхности ЭИ, с учетом электрохимических свойств материала электродов и формы МЭП, необходимый режим ЭХРО

определялся на основании анализа существующих литературных данных. Корректировка отдельных электрохимических параметров проводилась при отработке технологических режимов ЭХМ для оптимизации качества обрабатываемой поверхности при решении конкретных лабораторных и практических задач.

Рабочая поверхность фотоактивных и фотоуправляемых ЭИ имеет плоскую форму, электроды неподвижны, либо один из них двигается параллельно плоскости другого, причём эта скорость много меньше скорости движения электролита, поэтому динамика процесса обработки происходит по закономерностям формообразования в плоскопараллельном МЭП, которая достаточно хорошо исследована [1-3, 8-9,18, 27, 30, 32-33,46].

2.2. СИСТЕМА ФОТОУПРАВЛЕНИЯ РАСТРОВЫМ ЭИ

Основой для изготовления фотоуправляемого ЭИ является растровый (матричный) [2-4, 35]. Рабочая поверхность растрового ЭИ выполнена из торцов плотно расположенных, изолированных друг от друга стержней, пластин или трубок в форме растровой решетки. Для отработки технологических режимов фотоуправления был изготовлен опытный ЭИ размером 10x15 мм в виде матрицы из медных проводников марки ПЭВ-1 с диаметром медной жилы 1,0 мм [58]. Проводники помещались в прямоугольную диэлектрическую оправу из органического стекла (склеенного дихлорэтаном) и послойно склеивались эпоксидной смолой ЭД-5. На рис. 6,а представлена схема обработки растровым ЭИ (вид сбоку), на рис. 6,6 - вид со стороны рабочей поверхности ЭИ, на рис 6,в схематично показан вид обработанной поверхности.

Для нанесения информации необходимо подать рабочее напряжение на соответствующие элементы ЭИ. Например, при нанесении буквы Ф (рис 6,в) ток во время процесса ЭХМ проходит по секциям, отмеченными чёрным штрихованным цветом (рис. 6,6).

Рис. 6. Схема процесса ЭХМ фотоуправляемым ЭИ: а- вид сбоку; б- вид рабочей поверхности ЭИ, в-вид поверхности обработанной детали. 1- элемент ЭИ (1а-включен в цепь, 1б-не включен); 2- диэлектрик; 3- БФСП; 4- БФЭПИ; 5- диэлектрическая прокладка; 6- обрабатываемая деталь

Каждая секция ЭИ через усилитель на базе транзистора КТЗ15Б подсоединялась к фотоэлементу типа СФ2-1, ФД265А по схеме, приведённой на рис.7.

Все фотоэлементы были скомпонованы на плоской панели в БФЭПИ 4 (рис. 6,а), причём их расположение соответствовало расположению секций ЭИ. Усилители были настроены таким образом, что при подаче напряжения и отсутствии засветки фотоэлемента отсутствовал технологический ток через секцию ЭИ. Для осуществления процесса ЭХМ на матрицу фотоэлементов через фотошаблон из БФСП 3 (рис. 6,а) проецировалось изображение, в соответствие с которым осуществляется коммутация и прохождение технологического тока по соответствующим секциям ЭИ, приводящее к анодному растворению под ними обрабатываемой поверхности (рис. 6,в). Сила тока через элемент ЭИ пропорциональна освещённости соответствующего фотоэлемента. Максимальный ток через один элемент в опытном образце ЭИ был ограничен допустимым током коллектора и не превышал 100 мА, что соответствовало плотности тока 12 А/см2. Для увеличения плотности тока необходимо использовать более мощные транзисторы, однако для практических целей использовались ЭИ с меньшими размерами элемента. В частности, при использовании для изготовления секций ЭИ провода диаметром 0,35 мм, плотности тока 50 А/см соответствовала сила тока через элемент ЭИ 40 мА.

- ИП

+ ИП

<

к элементу ЭИ

-> к обрабатываемой детали

Рис. 7. Схема фотоуправления секцией ЭИ

В процессе эксплуатации необходимо периодически очищать от шлама рабочую поверхность ЭИ. Кроме этого, при ЭХРО происходит межсекционное окисление секций ЭИ из-за возникновения разности потенциалов между ними, а также вследствие возможных замыканий. Всё это приводит к механическому и электрохимическому износу рабочей поверхности ЭИ. Однако, эта проблема для растровых ЭИ не является существенной, так как после зачистки и шлифования поверхность ЭИ полностью восстанавливает эксплуатационную форму. Технология изготовления растровых ЭИ позволяет создавать запас для механического износа в несколько сантиметров, что позволяет существенно увеличить ресурс работоспособности ЭИ (в зависимости от глубины обработки, от нескольких тысяч до десятков тысяч операций). Для сравнения отметим, что электроэрозионное маркирование графитированными инструментами-литерами обеспечивает выполнение порядка десяти отпечатков при глубоком (0,5.... 1,0 мм), и несколько сотен при неглубоком (до 0.3 мм) маркировании [9]. Необходимо также учесть, что изготовление таких ЭИ требует высококвалифицированной лекальной работы. Стойкость инструмента при электрохимическом маркировании наборными типографскими клеймами не превышает 5000 циклов маркирования. Высота литеров шрифта не более 1,5 мм и изготавливаются они из легкоокисляемых сплавов на основе цинка и магния [2].

Для устранения межсекционного растравливания можно применять стандартные пути уменьшения влияния этого явления, например, подачу на нерабочие секции опорного напряжения, или использовать для изготовления секций материалы, труднорастворимые в условиях ЭХРО [59].

Таким образом, кроме значительного удешевления затрат на маркирование, технология изготовления растровых ЭИ обеспечивает увеличение ресурса работоспособности в десятки и сотни раз по сравнению с другими ЭИ.

Проведённые нами исследования показали, что существуют две основные проблемы, которые ограничивают технологические возможности примене-

ния неподвижных растровых ЭИ для электрохимической обработки больших поверхностей (с активной площадью анодного растворения более 1 см2):

1) при увеличении длины гидродинамического тракта ухудшается качество обработки из-за увеличения нагревания электролита и повышения газо- и шламовыделения;

2) увеличение площади электрохимического фрезерования требует увеличения количества секций ЭИ, что усложняет проблему коммутации и управления технологическим током в каждой секции.

Проведём более подробный анализ этих проблем, для обоснования разработанных нами новых способов ЭХРО.

2.3. ВЛИЯНИЕ ДЛИНЫ ГИДРОДИНАМИЧЕСКОГО ТРАКТА В ПЛОСКОПАРАЛЛЕЛЬНОМ КАНАЛЕ НА ТОЧНОСТЬ И КАЧЕСТВО

ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ

Одной из основных проблем, возникающих при электрохимической размерной обработке (ЭХРО), является проблема повышения точности копирования рабочей формы катода и улучшения качества обработки [60]. Необходимость получения для этой цели равномерного распределения тока в местах обработки с одинаковым межэлектродным зазором (МЭЗ) является сложной задачей, на которую оказывают влияние многие факторы. Суммарная погрешность определяется совокупностью погрешностей, свойственных любому методу размерной обработки и специфических погрешностей, свойственных только для ЭХРО. В соответствии с общей классификацией, все погрешности, непосредственно влияющие на качество ЭХРО, можно условно разделить на следующие группы:

1) геометрические, к которым относятся форма, размеры межэлектродного промежутка (МЭП), взаимное расположение электродов и т. д.;

2) собственно электрохимические, связанные с поляризацией электро-

дов, электропроводностью электролита, и факторами, влияющими на эти величины (состав, температура, вязкость, кислотность электролита и т. д.);

3) случайные погрешности, включающие физико-механическую и химическую природу обрабатываемой поверхности, и погрешности, являющиеся следствием статических и температурных деформаций системы СПИД (станок -приспособление - инструмент - деталь), обусловленные износом оборудования и другими технологическими факторами.

При всем многообразии факторов, влияющих на точность ЭХРО, именно электрохимические факторы являются определяющими и одновременно наиболее труднодостижимими для регулирования и стабилизации в зоне МЭП. Погрешности оборудования, геометрической формы и расположения электродов достаточно подробно изучены, легче поддаются регулированию и, как правило, не оказывают существенного влияния на точность ЭХРО.

Рассмотрим влияние основных электрохимических факторов, определяющих погрешность ЭХРО. По мнению Суворовой Г.Н., Энгельгардта Г.Р. и Зайдмана Г.Н. [61], наибольшее значение на точность обработки оказывает степень газосодержания в МЭП. Основным источником газонаполнения является катодная реакция восстановления водорода, кроме этого электролит зашламля-ется твердыми продуктами электрохимических реакций. Степень газонаполнения определяется коэффициентом 0=Уг/(Уг+У>), где Уг- объём газа, растворившийся в объёме электролита Уэ. Скоростью прокачивания электролита V необходимо регулировать удаление продуктов шламо- и газовыделения. Эта скорость не может быть меньше определенного значения, которое определяется из условия достижения критически допустимой (предельной) степени газонаполнения Окр на выходе из МЭП. При низкой скорости течения электролита и высокой степени газонаполнения возникает пульсационное течение, появляются промоины и необработанные островки, повышается вероятность короткого замыкания. По мнению авторов [61], устойчивое протекание процесса возможно

до газонаполнения Скр~ 0,5. Количественная оценка вероятности устойчивости протекания процесса Ф может быть рассчитана следующим образом [8]:

° ' л/3

Ф(0) = 6ХР1 " "* (3)

У

Проведем расчёт для определения необходимой скорости электролита О

в плоскопараллельном канале длиной /, шириной х и толщиной МЭЗ 6. Будем считать, что выделение водорода подчиняется закону Фарадея и величина перенапряжения на электродах постоянна вдоль МЭП. За время / через сечение МЭП протечет объём электролита

Чэ=хдШ. (4)

Объём выделенного газа определяется уравнением

(5)

У г

где к - электрохимический эквивалент газа; У - плотность тока; уг- плотность газа (водорода). Тогда получим

<7=-Ц-. (6)

1 + ^ ¥

Необходимая скорость движения электролита определяется условием

(7)

Ъкр&Гх

Однако увеличению скорости препятствует увеличение гидравлического сопротивления и возможное возникновение кавитации, появляется струйность, "мертвые зоны", уменьшается контактная поверхность электролита и увеличивается локальное омическое сопротивление [18,62]. Учитывая, что для улучшения качества обработки необходимо увеличивать плотность тока у и уменьшать величину МЭЗ 5, формула (7) показывает на принципиальные ограничения уве-

Заключение диссертации по теме «Технология электрохимических процессов и защита от коррозии», Глебов, Владимир Васильевич

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1. Проведён анализ существующих методов электрохимического маркирования деталей, проанализированы возможности этих методов и выявлены основные факторы, сдерживающие и ограничивающие более широкое их применение (низкая производительность, многооперационность, большое использование ручного труда, низкая управляемость качеством).

2. Разработаны и испытаны в лабораторных условиях различные конструкции фотоуправляемых растровых ЭИ, позволяющие оперативно менять рисунок наносимой информации, снижающие трудоёмкость изготовления изделий и использование ручного труда, улучшающие качество и износостойкость наносимой рельефной информации.

3. Разработан комбинированный ЭИ для изготовления различных фирменных табличек. Рабочая поверхность с рисунком неменяющейся информации изготовлена из медной пластины, в которую вставлены растровые ЭИ для нанесения на таблички сменной информации (нумерация, параметры изделия, дата изготовления). Выявлены наиболее рациональные условия и режимы ЭХРО по изготовлению таких табличек и составлено технико-экономическое обоснование для применения таких ЭИ в условиях серийного производства.

4. Установлено, что основными факторами, влияющими на точность и качество ЭХМ, являются процессы тепло- и газовыделения в МЭП. Эти факторы накладывают ограничения на возможность увеличения площади маркируемой поверхности. Для увеличения площади маркируемой поверхности, улучшения качества обработки и возможности оперативной замены информации предложен способ обработки, в котором эти проблемы решаются за счёт сканирования фотоуправляемого линейного секционного ЭИ по обрабатываемой поверхности (способ защищён патентом РФ), что позволяет обрабатывать поверхности больших площадей и наносить различную меняющуюся информацию.

5. Для электрохимического фрезерования рельефного профиля, в том числе изготовления неглубоких пресс-форм, предложен способ электрохимической обработки (защищен авторским приоритетом), в котором ЭИ выполнен из кремниевой монокристаллической пластины. Для получения необходимого рельефного рисунка ЭИ освещают соответствующим образом распределённым световым потоком, при этом рисунок и глубина обработки пропорциональна освещённости. Такой ЭИ имеет низкую рабочую плотность тока (20 мА/см ) и, следовательно, процесс обработки идёт длительное время (около 5 минут для мелкого маркирования). Для увеличения плотности тока разработаны основы технологии по изготовлению фотоактивных ЭИ с использованием сульфида кадмия (СёЭ). Плотность тока увеличилась более чем в 100 раз, по сравнению с кремниевыми ЭИ.

6. Показана возможность получения фотографии электрохимическим методом с использованием фотоактивного ЭИ (способ защищён авторским приоритетом), в котором изображение формируется в процессе анодного растворения проводящей подложки, на которую нанесён проводящий слой, имеющий цвет, контрастный по отношению к цвету подложки. Полученные фотографии имеют разрешение 0.2 мм.

7. Проанализированы основные причины, сдерживающие более широкое применение методов ЭХРО для изготовления плат печатного монтажа (возникновение невытравленных токоизолированных островков; необходимость изготовления ЭИ или трафарета для каждого рисунка платы; жёсткие требования по плотности рисунка и ширине проводящих полосок; процессы тепло-и газовыделения в МЭП). Разработаны основы конструкторского решения оборудования для изготовления печатных плат с использованием линейного секционного фотоуправляемого ЭИ. Во время обработки происходит поступательное движение пластины вдоль ЭИ, что исключает образование невытравленных островков, а управление секциями осуществляется от фотоэлементов, которые двигаются в плоскости светового изображения рисунка плат печатного монтажа (способ защищен патентом РФ). Скорость обработки составляет 5 мм/мин. Показана принципиальная возможность изготовления печатных плат любого класса по плотности проводящего рисунка (для 5-го класса ширина дорожки 0.10мм).

8. Проведённые исследования методов ЭХРО с использованием фотоактивных и фотоуправляемых ЭИ показывают на возможность их применения в различных отраслях промышленного производства для ЭХМ, изготовления печатных плат, печатных форм и клише, различной декоративной продукции и плоских тонких деталей, что позволит создать экологически более приемлемую, малооперационную, менее трудоёмкую, ресурсосберегающую технологию по сравнению с используемой фотохимической и электромеханической технологией.

9. Испытаны в производственных условиях и внедрены в проектные работы ОАО ШРМЗ ОАО "Ростовуголь" фотоэлектрохимический метод маркирования деталей и обработки гальванокопий с предполагаемым экономическим эффектом 30 миллионов рублей (в ценах 1997г.).

10. Отдельные результаты работы внедрены в учебный процесс и используются студентами ДГАС на лабораторных и практических занятиях.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Глебов, Владимир Васильевич, 1998 год

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Справочник по электрохимическим и электрофизическим методам обработки // Г. JI. Амитан, И. А. Байсупов, Ю. М. Барон и др.; Под общ. ред. В. А. Волосатова. -Л.: Машиностроение, 1988. -719 с.

2. Смоленцев В. П., Смоленцев Г. П., Садыков 3. Б. Электрохимическое маркирование деталей. -М.: Машиностроение, 1983. -72 с.

3. Электрохимическая обработка в технологии производства радиоэлектронной аппаратуры / Ф. В. Седыкин, Л. Б. Дмитриев, В. В. Любимов, В. Д. Струков. -М.: Энергия, 1980. -136 с.

4. А.с., 418299 СССР, МКИЗ В 23 Р1/04. Устройство для электрохимического маркирования / Е. А. Коржавин, В. Ф. Ваганов. Опубл. в БИ, 1974, №9.

5. Дикусар А. И. Развитие направлений исследований в области электрохимической технологии Института Прикладной физики АН РМ, инициированных академиком Ю. Н. Петровым // Rezúmatele comunicárilor §tiinjifice la simpozi-onul cu participare internajionalá, consacrut aniversárii a 75 de ani din ziua na§terii acad. Ju.Petrov. - Chi§ináu, 1996. P.6-8.

6. Несеребряные фотографические процессы / Под ред. Картужанского А. Л. -Л.: Химия, 1984.-376 с.

7. Fujiwara М., Kawajiri К. A new approach in electrolytic photography // Journal of Electroanalytical Chemistry and Interfacial Electrochemistry. 1990.V.292. No 1+2. P.273-275.

8. Орлов В.Ф., Чугунов Б.И. Электрохимическое формообразование. -М.: Машиностроение, 1990. -240 с.

9. Размерная электрохимическая обработка металлов / Б. А. Артамонов, А. Л. Вишницкий, Ю. С. Волков, А. В. Глазков. - М.: Высшая школа, 1978.-336 с.

10. Антропов Л. И. Теоретическая электрохимия. -М.: Высшая школа, 1984. -518 с.

11. Дамаскин Б. Б., Петрий О. А. Основы теоретической электрохимии. -М.:

Высшая школа, 1978. - 239 с.

12. Некрасов JI. Н., Хомченко Т. И., Алмуалли X., Мартемьянов С. А., Графов Б. В. Электродиффузионные исследования турбулентных потоков в замкнутой электрохимической ячейке с помощью неподвижного дискового электрода с кольцом // Электрохимия. 1996. Т.32. С. 1285-1291.

13. Proceedings of the 3-rd Workshop International "Electrodifíusion diagnostics of flows" / Eds Deslouis C., Tribollet B.Dourdan, 1993. -450p.

14. Игнатьков Д. А. О природе некоторых явлений, происходящих в электрохимических процессах катодного осаждения и анодного растворения металлов// Rezúmatele comunicárilor §tiin£ifice la simpozionul cu participare in-ternafionala, consacrut aniversárii a 75 de ani din ziua na§terii acad. Ju.Petrov. -Chi§ináu, 1996. P.35-36.

15. Краткий справочник физико-химических величин. Изд. 8-е, перераб./ Под ред. А. А. Равделя и А. М. Пономарёвой. - Л.: Химия, 1983. -232 с.

16. Аверьянов Е. Е. Справочник по анодированию. -М.: Машиностроение, 1988.

- 224 с.

17. Анодные оксидные покрытия на металлах и анодная защита / Под ред. И. Н. Францевича. - Киев: Наукова думка, 1985. -278 с.

18. Седыкин Ф. В. Размерная электрохимическая обработка деталей машин. -М.: Машиностроение, 1976. - 302 с.

19. Кудимов Ю. Н. Электрохимическая размерная обработка: Учебное пособие.

- Новочеркасск: НПИ, 1977. - 80 с.

20. Паршутин В. В., Береза В. В. Электрохимическая размерная обработка спечённых сплавов. - Кишинёв: Штиинца, 1987. -230 с.

21. Груев И. Д., Матвеев Н. И., Сергеева Н. Г. Электрохимические покрытия изделий радиоэлектронной аппаратуры: Справочник. -М.: Радио и связь, 1988. -304 с.

22. Попилов Д. Я. Электрофизическая и электрохимическая обработка материа-

лов: Справочник. -М.: Машиностроение, 1982. -400 с.

23. Оборудование для размерной электрохимической обработки деталей машин / Под ред. Ф. В. Седыкина. -М.: Машиностроение, 1980. -279 с.

24. Кувинов В. В. Изготовление сетчатых структур сложной топологии электрохимическим методом: Автореф. дисс......канд. техн. наук. - Новочеркасск, 1994. -17 с.

25. Приспособления для электрофизической и электрохимической обработки / Под общ. ред. В. В. Любимова. -М.: Машиностроение, 1988. - 176 с.

26. Пронин В. Б., Меркус Л. Н. Электрохимическая трафаретная маркировка подшипниковых колец // Вестник машиностроения, 1975. №12. С.72-74.

27. Электрофизические и электрохимические методы обработки материалов. Т.1 и 2 / Артамонов Б. А., Волков Ю. С., Дрожалова В. И. и др. -М.: Высшая школа, 1983. - 247 и 208 с.

28. Байсупов И. А., Волосатов В. А. Справочник молодого рабочего по электро-химобработке. - М.: Высшая школа, 1983. - 175 с.

29. Электроэрозионная и электрохимическая обработка. 4.2 Электрохимическая обработка / Под ред. А. Л. Лифшица и А. Роша. - М.: НИИМАШ, 1980.-164с.

30. Электродные процессы и процессы переноса при электрохимической размерной обработке металлов // А. И. Дикусар, Г. Р. Энгельгардт, В. И. Петренко, Ю. Н. Петров. - Кишинёв: Штиинца, 1983. - 207 с.

31. Румянцев Е. М., ДавыдовА. Д. Технология электрохимической обработки металлов: Учеб. пособие. - М.: Высшая школа, 1984. -159 с.

32. Штанько В. М., Животовский Э. А. Электрохимическая обработка металлопродукции: Справочник. - М.: Металлургия, 1986. -336 с.

33. Петренко В. И., Дикусар А. И. Факторы, определяющие рассеивающую способность электролитов при электрохимической обработке металлов //Теория и практика электрохимической обработки металлов. - Кишинёв: Штиинца,

1976. -С.43-64.

34. Балашев H. Б. Влияние вибрации электрода-инструмента на основные технологические показания процесса мелкого электрохимического маркирования //Электрохимические и электрофизические методы обработки материалов. - Тула, 1988. -С 43-44.

35. Генералов А. И., Орлов А. Б., Панин В. В. Некоторые особенности проектирования и изготовления секционных катодов //Электрохимические и электрофизические методы обработки материалов. - Тула, 1982. -С. 59-63.

36. Электрохимические и электрофизические методы обработки материалов: Сборник научных трудов. - Тула: Тул.ПИ, 1988. -158 с.

37. A.c., 1315182 СССР, МКИЗ В 23Н 3/04. Устройство для электрохимического маркирования / В. В. Бородин и др. Опубл. в БИ, 1987, №21.

38. A.c., 1454594 СССР, МКИЗ В 23Н 9/06. Устройство для электрохимического маркирования /Н. Б. Балашев и др. Опубл. в БИ, 1989, №4.

39. Бонч-Бруевич В. Л., Калашников С. Г. Физика полупроводников. - М.: Наука, 1990. -688 с.

40. Готра 3. Ю. Технология микроэлектронных устройств: Справочник. -М.: Радио и связь, 1991. -528 с.

41. Марченко А. Н., Свечников С. В., Смовж А. К. Полупроводниковые сенсорные потенциометрические элементы. -М.: Радио и связь, 1988. -192 с.

42. Тришенков М. А. Фотоприёмные устройства и ПЗС. Обнаружение слабых оптических сигналов. -М.: Радио и связь, 1992. -400 с.

43. Жигалов А. Т. и др. Конструирование и технология печатных плат. -М.: Высшая школа, 1973. -216 с.

44. Технология и автоматизация производства радиоэлектронной аппаратуры / Под ред. А. П. Достанко, Ш. М. Чабдарова. -М.: Радио и связь, 1989. -624 с.

45. Микроэлектроника: Учеб. пособие для втузов. В 9 кн. /Под ред. Л. А. Коле-дова. Кн. 7. Микроэлектронные СВЧ-устройства / И. Н. Филатов, О. А. Бак-

рунов, П. В. Панасенко. -М.: Высшая школа, 1987. -94 с.

46. Струков В. Д., Мякишев А. Ю. Анализ процессов, ограничивающих производительность электрохимической обработки рулонных гибких фольгиро-ванных диэлектриков / Электрохимические и электрофизические методы обработки материалов. -Тула: Тул.ПИ, 1988. -С.66.

47. Пат. 1225676 Великобритания. МКП С7В. Improvements in or relating to circuit components and to methods and apparatus for manufacture thereof /Paul Guinn. 1970.

48. A.c. 270851 СССР. МКИЗ H 05k 3/06. Способ изготовления плат печатного монтажа / Б. С. Апирин. Опубл. в БИ, 1970, №17.

49. А.с. 309481 СССР. МКИЗ H 05к 3/06. Устройство для электрохимического локального травления фольгированных материалов /А. М. Котляр, В. Ф. Мамонтов, JI. И. Каданер и др. Опубл. в БИ, 1971, №22.

50. Пат. 3239441 США. Method and apparatus for electrolytic production of printed circuits /Marasi Stephen L.

51. Перспективы и возможности несеребряной фотографии / Под ред. Карту-жанского А. Л. -Л.: Химия, 1988. -283 с.

52. Носов Ю. Р. Дебют оптоэлектроники. -М.: Наука, 1992. -240 с.

53. Алфимов М. В. О современном состоянии и путях развития бессеребряной фотографии: Препринт / Отделение Института хим. физики АН СССР. -Черноголовка, 1981. -38 с.

54. Некрасов А. А., Иванов В. Ф., Ванников А. В. Спектральные характеристики структуры Sn02 /CdSe/ электролит при различных направлениях освещения.//Электрохимия. 1991. Т.27. -С.240.

55. Иванов В. Ф., Ванников А. А., Каганович Э. Б., Максименко Ю. Н., Свечников С. В. Исследования фотографических характеристик фотоэлектрохром-ного устройства // Журнал научной и прикладной фотографии и кинематографии. Т. 28, вып.2. 1983. -С. 101.

56. Электролюминесцентные источники света /Под ред. И. К. Верещагина. -М.: Энергоатомиздат, 1990. -168 с.

57. Амадзиев А. М., Раджабов М. Р., Рашидов И. X. Электрические и оптические свойства плёнок окиси кадмия // Известия СКНЦ ВШ. Естественные науки, №1,1986. -С.49-50.

58. Кирсанов С. В., Глебов В. В., Коноваленко В. В. Растровый фотоуправляе-мый способ электрохимического маркирования / Сб. научных трудов "Радиотехника". Вып. 12, -Шахты: ШТИБО, 1995. -С. 95-96.

59. Исследование стойкости секционного катода при ЭХО с выборочной коммутацией / А. П. Шулепов, А. В. Капцов и др. // Электронная обработка материалов, №4. 1983. -С.89-91.

60. Глебов В. В. Влияние длины гидродинамического тракта в плоскопараллельном канале на точность и качество электрохимической обработки // Радиотехника, оборудование и технология сервиса: Сборник научных трудов. Вып. 26 ч. 2. /Под ред. к.т.н., проф. В. В. Медведева. -Шахты: ДГАС, 1998. -С.98-102.

61. Суворова Г. С., Энгельгардт Г. Р., Зайдман Г. Н. Определение газосодержания при электрохимической обработке в плоскопараллельном канале с учётом изменения скорости течения электролита вдоль трассы /Электронная обработка материалов. 1981, №5. -С. 13-16.

62. Основы повышения точности электрохимического формообразования ДО. Н. Петров, Г. Н. Корчагин, Г. Н. Зайдман и др.: Под ред. И. И. Мороза. -Кишинёв: Штиинца, 1977. -152 с.

63. Зяблинцев В. В., Денисов Н. А. Влияние структуры газоэлектролитной смеси на локализацию электрохимической обработки // Электрохимические и электрофизические методы обработки материалов. -Тула : ТПИ, 1986. -С. 24-27.

64. Чугунов Б. И. Точность и устойчивость электрохимического формообразо-

вания при обработке в газожидкостных смесях // Новые направления в развитии электротехнологии. -М.: 1986. -С. 96-99.

65. Пат. 2089360 РФ. МКП В 23 Н 3/04, 9/06. Способ электрохимической обработки. / В. В. Глебов, С. В. Кирсанов, В. В. Коноваленко, Ю. В. Присяжнюк. Патент РФ от 10.09.1997.

66. Кукоз Ф. И., Кирсанов С. В., Глебов В. В. Расширение возможностей размерной электрохимической обработки секционными катодами. // Rezúmatele comunicárilor §tiin|ifice la simpozionul cu participare internajionalá, consacrut aniversárii a 75 de ani din ziua na§terii acad. Ju.Petrov. - Chi§ináu, 1996. P.21-22.

67. Василевский А. M., Кропоткин M. А., Тихонов В. В. Оптическая электроника. -Л.: Энергоатомиздат. Ленингр. отд-ние, 1990. -176 с.

68. Иванов Р. Н. Репрография. -М.: Экономика, 1986.

69. А.с. 1771897 СССР. МКИ В 23 НЗ/04. Способ электрохимической обработки. / С. В. Кирсанов, В. В. Коноваленко, Ю. В. Присяжнюк, В. В. Глебов. Опубл. в БИ, 1992, №40.

70. А.с. 1824623 СССР. МКИ G 03 F7/00. Полупроводниковый способ получения видимого изображения. / С. В. Кирсанов, В. В. Коноваленко, Н. 3. Алиева, И. Н. Даниленко, Ю. В. Присяжнюк, В. В. Глебов. Опубл. в БИ, 1993, №24.

71. Гусев В. Г., Гусев Ю. М. Электроника : Учеб. пособие для приборостроит. спец. вузов. -М.: Высшая школа. 1991. -622 с.

72. Тугов Н. М., Глебов Б. А., Чарыков Н. А. Полупроводниковые приборы. -М.: Энергоатомиздат, 1990. -576 с.

73. Никелевые матрицы для тиражирования рельефнографической информации / Л. М. Панасюк, Ю. С. Городецкий, В. И. Козлов, В. Я. Тирон // Гальванотехника и обработка поверхности. 1993, т. 2, №4. -С. 23-25.

74. Глебов В. В. Фотоуправляемый способ коммутации растровых электрод-инструментов. // Тез. докл. научно-техн. семинара. "Прогрессивная техноло-

гия и вопросы экологии в гальванотехнике". - Пенза, 1995. - С. 37-38.

75. Кирсанов С. В., Коноваленко В. В., Глебов В. В. Фотоэлектрохимическое клеймение деталей.//Сборник научных трудов "Радиоэлектроника и физико-химические процессы". Вып.20, -Шахты: ДГАС, 1996. -С. 167.

76. Глебов В. В. О возможности стабилизации скорости анодного съёма металла вдоль длины гидродинамического тракта. // Тез. докл. Всероссийской, научно-техн. конф. "Методы и средства измерений физических величин". В 10 частях: Часть 2. -Нижний Новгород: НГТУ, 1998. -С. 30.

77. Дикусар А. Й., Мустяце А. Н., Ющенко С. П. Термокинетическая неустойчивость поверхностных покрывающих слоёв при высокоскоростном анодном растворении, контролируемом ионным массопереносом // Электрохимия. 1997. Т.33. -С.163-172.

78. Попов Ю. А., Сидоренко С. Н. Давыдов А. Д. Основы теории пассивности металлов. Модель неравновесной границы с раствором электролита // Электрохимия. 1997. Т.ЗЗ. С.557-563.

79. Киш JI. Кинетика электрохимического растворения металлов. -М.: Мир, 1990. -272 с.

80. Physical Electrochemistry Principles, Methods, and Applications / Ed. by Rubinstein I. - N.Y.: Marcel Dekker, 1995. 595 p.

81. Вдовенко В. Г. Эффективность электрохимической обработки деталей : Монография. - Красноярск: Изд-во Краснояр. ун-та. 1991. -158 с.

82. Лазаренко Э. Т. Фотохимическое формирование печатных форм. -Львов: Вища школа, 1984. -152 с.

83. Годин Э. М. Технология производства рельефных печатных плат и автоматизированная подготовка управляющих перфолент для операций их механообработки на станках с ЧПУ. -М: Изд-во МАИ, 1990. -156 с.

84. Галушкин Н. Е. Металлизация отверстий в толстых печатных платах // Сб. научных трудов "Радиотехника". Вып. 12. -Шахты: ШТИБО, 1995. -С.92-94.

85. Патент на изобретение РФ № 2109417 от 20.04.1998. МКП 6 Н 05 К 3/06. Способ изготовления плат печатного монтажа. /Кукоз Ф. И., Кирсанов С В., Коноваленко В. В., Глебов В. В.

86. Глебов В. В., Кирсанов С. В., Коноваленко В. В. Изготовление печатных плат сканирующим фотоуправляемым электрод-инструментом // Сб. научных трудов "Радиоэлектроника и физико-химические процессы". Вып. 20. -Шахты: ДГАС, 1996. -С.168-170.

87. Горобец А. И., Степаненко А. И., Коронкевич В. М. Справочник по конструированию радиоэлектронной аппаратуры (печатные узлы). -Киев: Техника, 1985. -312 с.

88. Лунд П. Прецизионные печатные платы: Конструирование и производство. Пер. с англ. -М.: Энергоатомиздат, 1983. -360 с.

89. Гонда С., Сэко Д. Оптоэлектроника в вопросах и ответах: Пер. с япон. -Л.: Энергоатомиздат. Ленингр. отд-ние, 1989. -184 с.

90. Свечников Г. С. Интегральная оптика. -Киев: Наук, думка, 1988. -166 с.

91. Энергетические ресурсы сквозь призму фотохимии и катализ / Под ред. М. Гретцеля. -М.: Мир, 1986. -629 с.

92. Гуревич Ю. Я., Плесков Ю. В. Фотоэлектрохимия полупроводников. -М.: Наука, 1983.-312 с.

93. Плесков Ю. В. Фотоэлектрохимическое преобразование солнечной энергии. -М.: Химия, 1990. -176 с.

94. Кротова М. Д., Плесков Ю. В., Морозов А. М., Кошелев О. Г. Особенности фототока на «-кремниевом фотоаноде, покрытом защитным слоем проводящих оксидов // Электрохимия. 1996. Т.32. -С. 1489-1492.

95. Гаврилов С. А. и др. Изменение механизма формирования слоев пористого кремния при анодной поляризации // Электрохимия. 1997. Т.ЗЗ. -С. 10641068.

96. Козыркин Б. И. и др. Методы получения прозрачных проводящих покрытий

на основе оксида олова (IV) // Зарубежная радиоэлектроника. 1984, №10. -С.69-86.

97. Технология полупроводниковых приборов и изделий микроэлектроники. В 10 кн.: Кн. 6. Нанесение плёнок в вакууме / В. Е. Минайчев. -М.: Высш. шк., 1989. -110 с.

98. Кукоз Ф. И., Глебов В. В., Кирсанов С. В., Коноваленко В. В. Способ электрохимического маркирования // Электронная обработка материалов. 1995. №5-6. -С.102-103.

99. Технология полупроводниковых приборов и изделий микроэлектроники. В 10 кн.:Кн. 8. Литографические процессы / В. В. Мартынов, Т. Е. Базарова. -М.: Высш. шк., 1990. -128 с.

100. Кукоз Ф. И., Глебов В. В., Кирсанов С. В., Коноваленко В. В. Метод получения фотографического изображения с использованием полупроводникового электрода. // Электрохимия. 1996. Т.32. С.1144-1145.

101. Плесков Ю.В. Третья международная конференция "Новые пути фотоэлектрохимии". (Аспен Лодж, США, 11-14 мая 1997 г.) // Электрохимия. 1997. Т.33. С.1391-1392.