化学加工与光化学蚀刻
光印的掩膜让蚀刻液只溶解裸露的金属
化学加工通过溶解来去除金属，同时用掩膜保护想保留的区域。它最常见的形式是光化学蚀刻，用光来印出掩膜，很像冲洗照片。电动剃须刀网膜、手机扬声器网罩和微小的电子触点都是这样制成的。
工作原理
清洁。 金属板经过脱脂和除氧化，使掩膜牢固附着。
涂膜。 两面都贴上光刻胶（一种感光塑料膜）。
曝光。 板材夹在两张底片（印有零件形状的胶片）之间，用紫外光照射。光线让胶片透明处的光刻胶硬化。
显影。 冲洗掉光没有照到的光刻胶，在要切割的位置留下裸露金属的窗口。
蚀刻。 板材在两面都喷有温热蚀刻液（一种腐蚀性溶液，常为三氯化铁）的喷淋下通过。金属从上下两面溶解，直到两边相遇并穿透。
去膜。 去掉剩余的光刻胶并冲洗板材。然后把几十个成品零件从连接小片上掰下来。
化学铣削是它的“大兄弟”：大型航空航天壁板先涂一层保护胶（橡胶状的保护涂层），再手工划开保护层，然后把整块壁板浸入槽中，使选定区域减薄。
关键数据
- 材料
- 几乎任何金属：不锈钢、铜、黄铜、镍、铝、钛、镍合金，不论硬度
- 典型零件
- 带有精细细节的扁平薄件：网、滤网、垫片、扁簧、引线框架、模板；化学铣：飞机蒙皮上的减薄凹槽
- 零件尺寸
- 板材厚度通常约 0.01–2 mm；零件从几毫米宽到整张板大小；化学铣削的壁板可长达数米
- 精度
- 通常约为板厚的 ±10%；最小的孔径大致与板厚相当
- 表面质量
- 板材保持原有的表面；切边光滑无毛刺，在厚度中间有一道轻微的凸脊
- 适合的批量
- 从几天完成的样品到数百万件；成本取决于板材数量，而不是零件复杂度
- 模具与设备成本
- 工装成本很低：一张底片几百美元；蚀刻线和化学品处理才是真正的投入
- 速度
- 蚀刻通常每分钟从每面去除百分之几毫米；薄板几分钟就能通过
优点与局限
优点
- 没有毛刺、没有热量、金属内没有应力
- 硬度无关紧要
- 工装便宜，几小时就能更换
- 复杂度不额外收费：10 个孔和 10,000 个孔成本相同
局限
- 只能做薄板，通常不超过约 2 mm
- 孔不能比板厚小太多
- 边缘不是完全垂直：有轻微的侧蚀和凸脊
- 腐蚀性化学品需要小心处理和废液处理
应用领域
- 电子引线框架、屏蔽罩、触点、锡膏钢网
- 航空航天化学铣削的机身和机翼蒙皮、垫片、滤网
- 汽车与能源燃料电池极板、电池栅网、传感器、热交换器板
- 医疗手术刀片、植入网、滤网
- 消费品剃须刀网膜、扬声器网罩、手表零件、装饰板
- 爱好与珠宝模型套件细节件、蚀刻首饰、铭牌
如何识别
- 一个非常薄的金属件，带有极其细小的孔或图案。
- 切边光滑无毛刺；放大镜下，沿厚度中间有一道轻微的凸脊。
- 轮廓周围有细小的连接片痕迹，零件原先就是靠它们固定在板上。
- 铭牌和模型零件上，字母或标志被蚀刻到板厚的一半（半蚀刻）。
对比
观看
Precision Micro · 工艺的每一步，都讲解得很清楚
United Western Enterprises Inc. · 参观一家真实的光蚀刻工厂
NW Etch · 涂膜、曝光和蚀刻的生产现场镜头
Advanced Chemical Etching Ltd · 工厂里一条完整的蚀刻生产线
查看实拍照片
- 维基百科：光化学加工 — 步骤、材料和应用
- 维基百科：化学铣削 — 涂保护层、划线、浸槽和航空航天用途
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- 光印的掩膜决定蚀刻液在哪里溶解金属。
- 它适合带有精细复杂图案的薄板，不留毛刺，也没有热损伤。
- 要看极细的孔、无毛刺的边缘和厚度中间的轻微凸脊。
