化学蚀刻技术特点及应用

蚀刻技术分为湿式蚀刻与干式蚀刻,湿式蚀刻最为常用,利用特定的溶液与薄膜间所进行的化学反应来去除薄膜未被光阻覆盖的部分,而达到蚀刻的目的,这种蚀刻方式也就是所谓的湿式蚀刻。这里重点介绍与推广的就是湿式蚀刻。蚀刻加工可快速、低成本地生产薄金属部件。某些加工技术可能不适合处理薄金属部件。如果选择了不正确的加工方法,脆弱部件可能会弯曲、断裂、熔化,甚至碎裂,几个月的宝贵时间和金钱投资也将付诸东流。
操作步骤
首先,蚀刻需要一块经过洁洁处理并覆上感光膜涂层的金属板。为了蚀刻出所需的部件形状,制造商先通过电脑制图将部件绘图制印表现于胶片(菲林)上,它包含非透光区(黑色—将被蚀刻的部分)以及透光区(透明色—免除蚀刻的部分),若要双面刻蚀时,就要出一对胶片,分别贴在金属板的两面。
胶片对位放置好后,将材料曝光,光线只照到胶片透光区下方的涂层,被照光涂层发生硬化作用,以便于后来显影液无法溶除该硬化涂层。 显影之后,将蚀刻剂喷至材料表面,或将材料浸于其中。蚀刻剂会将硬化保护层以外的材料溶解,剩下来的部分就是所需的部件形状。
化学蚀刻与激光切割加工\冲压加工区别
化学蚀刻技术与冲压加工的不同之处,在于它不会使部件边缘产生毛刺。也不会产生激光切割所造成的废渣。
化学蚀刻的另一优点是它不受部件材料硬度的影响。蚀刻法与材料的软硬程度无关,而冲压法则与之密切相关。这就限制了冲压技术对于预硬化材料的应用效力。在多数情况下,材料必须经过热处理才能冲压,这便增加了机械加工的变异性。
化学蚀刻能够改变材料的形状,但不会改变材料的任何性质。而激光切割则不同,它会在部件边缘会产生相当宽度的热影响区域。冲压也会影响材料的性质。譬如,烧灼设备的刀刃边缘比其他刀部要薄,冲压虽然可用来加工不同厚度的部件,但需要高吨位的压力挤压金属才能形成较薄区域。这会使金属的这些区域变得更硬,出现一种所谓的加工硬化效应。因此,经此种方法加工的部件会在不同厚度的区域产生不同特质。
相比之下,化学蚀刻可以在不影响材料本身硬度的条件下加工不同厚度的部件。
化学蚀刻可以通过减少工具的制造周期来大幅缩短部件的生产过程。当制造商决定修改设计时,也能及时方便地修改胶片。而制造冲压工具根据其复杂程度需要4至12周且传统模具一旦制成则难以修改。不论是原型还是产品部件,化学蚀刻能够简化复杂部件的加工过程。比如重造网孔眼太多,用其他加工方法不划算。如呆有10000个孔眼,化学蚀刻就能够同时加工10000个孔眼,采用激光或冲压技术进行加工的话,可想而知得多花上多长时间?
除复杂部件以外,光蚀刻还适用于脆弱部件的生产。冲压技术会导致部件发生变形,甚至损坏。由非常薄的不锈钢制成的部件,如果采用冲压技术,很可能使其破裂,考虑到部件的厚度和精密程度,只能采用化学蚀刻技术。
在机械加工技术中,人们通常会先选择激光切割和冲压技术,然后才考虑蚀刻技术。对于数量少的工作,激光切割比其他两种方法更加快速划算。但是随着加工数量的增加,激光切割也逐渐失去竞争优势。采用激光切割,加工数量越大,激光设备的数量也越大。数量增加,设备的效率反而降低了。化学蚀刻则不同,它能够同时生产整块板材的产品。比如部件的尺寸为1X1土英寸,而金属板材的尺寸为12X12英寸,你就能在一轮操作中从该金属板上获得“4个部件,且无须用激光束切割每个部件的外周。因此部件成本将远远低于采用激光切割的成本。
部件过于复杂,化学蚀刻也能在大规模加工中与冲压技术一比高下。这是因为蚀刻部件的成本取决于部件在金属板上占的空间,而非部件的复杂性。复杂性与冲压部件的成本关系巨大。设想一个部件具有大量孔眼,每一个穿孔都由一次冲压操作来实现,设计中的孔眼越多,冲压次数也越多,加工成本也就越高。而在化学蚀刻加工中,蚀刻可以一次切出所有孔眼,不管部件有一个洞还是一万个洞,加工成本不变。
化学蚀刻的限制
化学蚀刻优点众多,但也不无缺陷。一般而言,像厚度大于o.1英寸(2mm以上)的大量部件,加工过程将极为耗时。
部件上能够被蚀刻的最小特征与材料厚度有函数关系,部件特征的最小尺寸一般是材料厚度的1-1.5倍,因此,材料越厚,蚀刻微小特征越难。
随着材料厚度的增加,化学蚀刻加工的公差也会随之增大。一般厚度的蚀刻部件上所能获得的最好公差(精度)约为其厚度的±1/5,因此,材料越薄,蚀刻微小部件精度才能越高。
化学蚀刻特点总结
技术特长:
使用化学刻蚀技术,改变了机械加工金属零件使用车、冲等传统方式。
对各种金属、合金、不锈钢平面零件的精细加工,大到传统行业设备使用的大面积微孔滤网,小到眼睛几乎很难以分辨的细微零件。
按图红加工平面凹凸型的金属材料制品,如:文字、数字及复杂图型、图案。
制造各种精密的,任意形状的通孔零件。
产品特点:
产品无毛刺、无凸起、两面一样光、一样平;
生产过程无外力冲击、不变形、平整度好;
生产周期短、应变快、不需梗具的设计、制造;
寿命长,整个网由一块平面板材制造而成;
应用范围:
金属标牌、集成电路引线框架、金属栅网、各种弹簧片零件、手机片零件、铜或不锈钢片,烫金版、梗切板及各种金属框架等。

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