ケミカルマシニングと光化学エッチング

光で焼き付けたマスクにより、エッチング液は地金が露出した部分だけを溶かす

ケミカルマシニングは、金属を溶かして取り除き、残したい部分はマスクで守ります。もっとも一般的な光化学エッチングでは、写真を現像するように、光でそのマスクを焼き付けます。電気シェーバーの網刃、スマートフォンのスピーカーグリル、小さな電子接点は、この方法でつくられます。

写真：Adam Greig, CC BY-SA 2.0, 提供： Wikimedia Commons

光化学エッチング · 断面で見る4つの段階4つの図を、上の行から左から右へ読んでください。丸数字は下の手順に対応しています。

しくみ

洗浄する。 金属板を脱脂・脱酸して、マスクがしっかり密着するようにします。
塗布する。 両面にフォトレジスト(感光性のプラスチックフィルム)をラミネートします。
露光する。 板を2枚のフォトツール(部品の形を印刷したフィルム)の間に挟み、紫外線を当てます。光は、フィルムが透明な部分のレジストを硬化させます。
現像する。 水洗で、光が当たらなかったレジストを洗い流し、切り抜く場所に地金が露出した窓を残します。
エッチングする。 板は、両面から温めたエッチング液(腐食性の溶液。塩化第二鉄が多い)のスプレーの下を通ります。金属は上下から溶けていき、両側が出会って貫通します。
剥離する。 残ったレジストを取り除き、板を水洗します。そのあと、完成した数十個の部品を、小さな保持タブからはずして取り出します。

ケミカルミリングは、その大型版です。大きな航空宇宙用パネルにマスカント(ゴム状の保護コーティング)を塗り、マスクを手で切り抜いて、パネルごと槽に浸けて、選んだ部分を薄くします。

材料: ほぼどんな金属でも可:ステンレス鋼、銅、真鍮、ニッケル、アルミニウム、チタン、ニッケル合金。硬さは関係ありません
代表的な部品: 細かい形状をもつ平らで薄い部品:メッシュ、フィルター、シム、板ばね、リードフレーム、ステンシル。ケミカルミリングでは、航空機の外板の薄肉ポケット
部品サイズ: 板厚は通常約 0.01–2 mm。部品の大きさは数ミリから板いっぱいまで。ケミカルミリングのパネルは長さ数メートル
精度: 板厚のおよそ ±10% のことが多い。最小の穴の幅は、おおむね板厚と同じ
表面仕上げ: 板は元の表面を保つ。切断面はなめらかでバリがなく、板厚の中央にわずかな段がある
向いているロット数: 数日でできる試作から数百万個まで。コストは板の枚数で決まり、部品の複雑さには左右されない
金型・設備コスト: 工具コストは非常に低い:フォトツールは数百ドル。本当の投資は、エッチングラインと薬品の取り扱い設備
速度: エッチングで、各面から1分あたり通常 100 分の数ミリが除去される。薄い板なら数分で貫通する