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蚀刻加工的定义

蚀刻加工通常所指蚀刻也称光化学蚀刻(photochemical etching),指通过曝光制版、显影后,将要蚀刻区域的保护膜去除,在蚀刻时接触化学溶液,达到溶解腐蚀的作用,形成凹凸或者镂空成型的效果。

蚀刻加工就是是利用这一原理,对金属进行定制加工的一门工艺手段。

蚀刻加工的工序:

金属的种类不同,其蚀刻加工的工艺流程也不同,但大致的工序如下:蚀刻加工板→清洁除油→水洗→干燥→贴膜或丝网印刷油墨→干燥→曝光图形→显影→水洗干燥→蚀刻→退膜→干燥→检验→成品包装。

1.蚀刻加工前的清洁工序

在不锈钢或其它蚀刻加工之前的工序都是清洁处理,主要的作用就是清除材料表面的脏污,灰尘,油渍等。这首工序是否很好的完成,是保证贴膜或丝印油墨与金属表面是否具有良好附着力的关键工序,因此必须要彻底清除金属蚀刻表面的油污及氧化膜。除油应根据工件的油污情况定出方案,最好在丝印油墨前进行电解除油,保证除油的效果。除氧化膜也要根据金属的种类及膜厚的情况选用最好的浸蚀液,保证表面清洗干净。在丝网印刷前要干燥,如果有水分,也会影响油墨的附着力,而且影响后续图纹蚀刻的效果甚至走样,影响蚀刻效果。

2.贴干膜或丝印油墨感光胶层

蚀刻加工前的滚涂保护油原理(贴干膜或丝印油墨) 

使胶辊与钢轮平行靠紧,并匀速向内旋转,油墨从胶管喷至钢轮上,均匀调节胶辊与钢辊之间的紧密度,就可以控制粘附在胶辊上的油墨厚度与均匀度;钢片由输送带往前匀速推进,与胶辊适当接触,胶辊上的油墨就均匀的转印到钢片表面上。 在蚀刻的防蚀层制作中涂装技术应用较多,常用的涂装方法有丝印法、浸涂法、喷涂法、电泳涂装等。涂覆的防蚀层表面应均匀完整、无砂眼、白点等,如发现防蚀层有上述质量缺陷,且这些缺陷又在图文线条附近,特别是精细图文线条,应退除防蚀层重新涂覆。工件上喷涂的感光油墨干燥后,在进行曝光之前要进行质量检查。检查项目包括油墨表面无划伤、气孔,油墨的均滚涂匀性等,如达不到这个要求应将整个板面的油墨退掉重新滚涂。

*光阻与钢片的附着力是靠光阻膜顺着钢片表面流动达成。

*加热可降低光阻的粘度并增加流动性,压力可将流动状态的光阻挤入钢片表面。根据实际的产品材质,厚薄以及图形的精密宽度确认采用干膜或湿膜丝印,针对不同的厚薄产品,在涂感光胶层时,要考虑到产品的图形需要的蚀刻加工的时间等因素,以便制得较厚或适用较薄的的感光胶层,这样才使得遮盖性能好,金属蚀刻加工出的图纹清晰度高。

滚涂原理

滚涂原理

贴膜时,先从膜上剥下聚乙烯薄膜,然后在加热加压的条件下将干致抗蚀层粘贴在不锈钢材料上面。干膜中的光致抗蚀层受热后变软,流动性增加,借助于热压辊的压力和光致抗蚀层中胶黏剂的作用完成贴膜过程。干膜光致抗蚀剂是20世纪70年初期发展起来的一种感光材料,至今已有多种产品用于要求不同的生产需要。干膜具有良好的工艺性能,优良的成像性和耐化学药品性能,在线路板制造、图文制作及精密零件的切割上都得到了非常广泛的应用。

3.材料及辅料的干燥

贴膜或滚涂丝印油墨完成后,需要彻底的将感光胶层进行干燥,为曝光工序进行准备工序,同时需要保证表面清洁,无粘连,杂质等。

4.曝光

蚀刻加工的曝光原理

首先将需蚀刻的图形通过光绘的方式转移至两张完全一致的胶片菲林上,或是通过光刻的方式转移至两张完全一致的玻璃菲林上。然后通过人工对位方式或机器对位方式将菲林对准。再将已涂布感光油墨或贴好感光干膜的钢片置于菲林中间,真空吸气后即可曝光。曝光时对应菲林黑色处的钢片未被感光,对应菲林白色处的钢片感光,钢片感光处的油墨或干膜发生聚合反应。最后经过显影机,钢片上被感光的油墨或干膜不被显影液溶化,而未感光的油墨或干膜在显影液被溶化去除,这样需蚀刻的图形通过曝光就转移到钢片上去了。

曝光是在紫外光照射下,光引发剂吸收光能分解成游离基,游离基再引发不聚合单体进行聚合交联反应,反应后形成不溶于稀碱溶液的体形大分子结构。曝光一般在自动面曝光机内进行,现在的曝光机根据光源的冷却方式不同分风冷和水冷两种。曝光成像质量除干膜光致抗蚀剂的性能外,光源的选择,曝光的时间(曝光量)的控制,照相底版的质量等都是影响曝光成像质量的重要因素。

当曝光不足时,由于单体聚合不彻底,在显影过程中,胶膜溶涨变软,线条不清晰,色泽暗淡,甚至脱胶,在蚀刻过程中膜起翘,渗镀,甚至脱落;当曝光过度时,会造成难于显影,胶膜发脆,留下残胶等弊病。曝光将产生图像线宽的偏差,过量的曝光会使图形线条变细,使产品的线条变粗。根据显影后干膜的光亮程度,图像是否清晰,图像线宽是否与原底片相符等来确定适当的曝光时间。此工序为蚀刻加工的重要工序,曝光能量的大小会根据产品的材料的厚度,精密精细度来考虑。这也是一个蚀刻加工企业的技术能力的体现。曝光工序决定了蚀刻能否保证有较好的尺寸管控精度等要求。

5.显影

蚀刻加工板的表面感光胶层经过曝光处理后,图形胶层经过光照后固化的金属板上,此后要将图形中不需要的,即要将需要腐蚀掉的部份裸露出来。显影的工序也决定的产品最终尺寸能否达到要求。此工序将产品上覆盖的不需要感光胶层会完全的清除掉。

6.蚀刻加工或腐蚀工序

最为关键的工序,产品前制工序完成后。会进行进行化学药液的蚀刻。此过程决定了最终产品是否合格的关键工序。整个过程涉及到了蚀刻药水的浓度,温度,压力,速度等参数,产品的质量均需要由这些参数共同决定。

7.退膜

蚀刻后的产品,表面仍覆盖着一层感光胶层覆盖着。这道工序需要将蚀刻加工完后的产品表面的感光胶层进去退膜去除。由于感光胶层是酸性物质,因此绝大多数均采用酸碱中和法进行膨松,溢流水洗加超声波清洁后,除去表面的感光胶层。本工序主要防止有感光胶的残留。

8.退膜完成后,剩下的就是检查,包装。尺寸的检查保证不能有任何不良品流出到客户手上。

蚀刻加工的作用

1.精密金属零件的制作:蚀刻加工工艺运用到加工特殊的金属零件上,可以很好的解决复杂形状的制造。因为其加工的零件可管控的精度公差可以达到很高的要求,目前广泛运用在汽车,新能源,精密五金,航天,家用电器,精密数码产品,标识标牌,医疗器械,工程物理,实验室制造,消费电子,精密过滤等行业。可以实现其它加工工艺如:线切割,冲压,电火花,CNC所达不到的效果及精度。

蚀刻加工

蚀刻加工图一

2.表面花纹的制作:蚀刻加工的特殊性,通过覆盖感光胶层,可以制造一些精美的凹凸立体感的图案。其不对产品材质产生任何影响。图案精美,立体感强。广泛用于品牌标识,礼品制造,创意设计等行业。

蚀刻加工

蚀刻加工图二,实际凹凸立体打标

蚀刻加工

蚀刻加工图三

3.去毛剌:蚀刻加工可以对零件表面或边缘去除毛剌。因为是通过化学浸蚀的方式,通过腐蚀去除一些细微毛剌达到产品边缘光滑。主要应用于电子,太阳能零域,可避免由于边缘锐利毛剌导致放电击穿,产生重大瑕疵。

蚀刻加工

蚀刻加工图四,无毛剌

不锈钢蚀刻加工过程中的注意事项

加工区:不锈钢件的加工区域应相对固定。不锈钢件加工区的平台应采取隔离措施,如铺上橡胶垫等。不锈钢件加工区应避免对不锈钢件的损伤与污染。

下料:不锈钢件的下料采用剪切或等离子切割,锯切等。

机械加工:不锈钢件在车、铣等机械加工时也应注意防护,作业完成时应清洗干净工件表面的油污、铁屑等杂物。

成型加工:在卷板、折弯过程中,应采取有效措施避免造成不锈钢件表面划伤和折痕。

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