在铜片上蚀刻表盘,很神奇的操作,长见识了

作者: cnpim CNPIM 07月22日

01 简述,蚀刻案例


蚀刻加工在金工作业中是常见的一种工艺,普遍使用强酸性的溶液腐蚀金属表面而成,常见的蚀刻液是三氯化铁。我们先来看一个案例,见识一下在铜片上蚀刻表盘。


何为蚀刻工艺?简单地说,蚀刻就是把你要留着的部分挡起来,把要腐蚀的部分露出来,再洗个腐蚀泡泡浴就成了。


其工艺流程简述为:来料前处理→烘干→涂膜→烘烤→曝光→显影→全检补漆→蚀刻→脱模→全检包装。



VC超薄均热板蚀刻样品展示(可蚀刻外形,可形成凹槽、柱子等)

图片来源于东莞同进蚀刻



02 蚀刻工艺流程介绍


金属的种类不同,其蚀刻的工艺流程也不同,但大致的工序如下:

金属蚀刻板→除油→水洗→浸蚀→水洗→干燥→丝网印刷→千燥→水浸2~3min→蚀刻图案文字→水洗→除墨→水洗→酸洗→水洗→电解抛光→水洗→染色或电镀→水洗→热水洗→干燥→软布抛(擦光)光→喷涂透明漆→干燥→检验→成品包装。



蚀刻前处理

在金属蚀刻之前的工序都是前处理,它是保证丝印油墨与金属面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,影响装饰效果。



丝网印刷


网印要根据印刷需要,制作标准纹样的丝印网版。在纹饰过程中,丝印主要起保护作用,而在涂感光胶时次数要多一些,以制得较厚的网片,从而使遮盖性能好,蚀刻的图纹清晰度高。版面的胶膜在光的作用下,产生光化学反应,使光合部交联成非水溶性胶膜,但由于光合部因水融化,丝网空格显露出来,因此,在涂有胶膜丝网版面上刻有符合黑白正阳片的漏网图纹。


将带图纹的丝印网版固定于网印机上,使用碱溶性耐酸油墨,在金属板材上印出所需的图案,干燥后可进行蚀刻。



蚀刻后处理

蚀刻后必须除去丝印油墨。一般的耐酸油墨易溶于碱中。将蚀刻板浸入40~60g/L的氢氧化钠溶液中,温度50~80℃,浸渍数分钟即可退去油墨。退除后,如果要求光亮度高,可进行抛光,然后进行染色,染色后为了防止变色及增加耐磨、耐蚀性,可以喷涂透明光漆。对于一些金属本身是耐蚀性能好而且不染色的,也可以不涂透明漆,要根据实际需要而定。



03 铜合金蚀刻工艺要求


1>铜合金蚀刻工艺过程:预处理*防蚀层制作一装挂一蚀刻*流动水洗*光化处理 — 自动水洗、检查、防蚀层一干燥、下挂*检查*包装。


2>主要工序要求如下所述。


①预处理

按铜及合金预处理工艺规范(见2.3.3节)进行。


②防蚀层制作

刻划法按刻划法工艺规范(见3.3.7节)进行;感光法按感光法工艺规范 (见3.4.5节)进行;丝印法按丝印工艺规范(见3.5.4节)进行;激光光刻法按激光光刻工艺 规范(见4.2.5节)进行。


③装挂

根据蚀刻方法的不同选择合适的装挂方式。

装挂时应牢固,保证工件不相互贴 合、碰撞。

装挂位置适当,尽量避免在化学处理时产生气囊,保证蚀刻的均匀性。

如是采用传 输式蚀刻设备进行蚀刻则不需要装挂,但要采用合适的工装,防止在喷射时使工件移位而影响蚀刻的进行。


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④蚀刻

纯铜碱性蚀刻按表4一16进行,铜及铜合金酸性蚀刻按表4一17进行。 

对于垂直蚀刻的工件要定时将上下位置对换,在蚀刻过程中要注意检查蚀刻深度的变化, 在蚀刻到深度的80%左右时应取出工件测量深度,然后再确定余下的蚀刻时间。

对于深度不高的台阶及图文蚀刻可根据预先工艺试验确定的时间进行。


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对于垂直蚀刻的工件要定时将上下位置对换,在蚀刻过程中要注意检查蚀刻深度的变化, 在蚀刻到深度的80%左右时应取出工件测量深度,然后再确定余下的蚀刻时间。

对于深度不高的台阶及图文蚀刻可根据预先工艺试验确定的时间进行。


⑤光化处理

按表4一18进行。


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⑥检查

这一步主要是检查蚀刻深度、蚀刻表面的效果是否符合工艺要求并同时检查防 蚀层有无异常。


⑦退除防蚀层

丝印、感光或激光光刻法制作的防蚀层可采用有机溶剂及5%氢氧化钠溶 液进行清理;刻划法制作的防蚀层可直接剥除,对于厚度不大的工件在剥除过程中应注意防止工件变形。

⑧干燥:在60℃一80℃的干燥箱(室)内干燥。


⑨卸挂

卸挂时应戴干净的细纱手套,在以后各工序,操作人员都应戴干净的细纱手套。 ①检查:按金属化学蚀刻验收技术条件(见4.2.5节)执行。


3>溶液配制与调整如下所述。 


①溶液的配制方法:略。

②溶液成分的分析项目及分析周期见表4-19.


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4>辅助材料应符合下表规定

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04 料带蚀刻工艺


料带蚀刻工艺主要包含表面清洁、贴膜、模切、排废、蚀刻和撕膜这几道工序。该工艺操作简单、自动化程度高,适用于金属薄料的蚀刻生产。



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南通卓力达料带蚀刻加工车间实拍图


1>外观控制


外观不良主要为脏污,需管控以下4 点:

(1)蚀刻完成后用风刀将附在卷料上的蚀刻液吹回蚀刻槽中。

(2)风刀后用浓度为 10%-20%的盐酸进行酸洗,进一步去除残留在料带上的蚀刻液和残渣。

(3)进行多级水洗,保证料带在烘干前洁净。

(4)贴膜需控制好温度和压膜力度,防止蚀刻时胶膜松动导致蚀刻液渗透到胶膜中污染表面。


2>粗糙度控制


料带蚀刻的粗糙度受材料表面状态的影响,材料表面越细致,蚀刻表面就越平滑。化学蚀刻液性能变差时也会使蚀刻表面变得粗糙。  

表面粗糙度的控制方法:

(1)选择表面平整的金属作为蚀刻料带,做好前处理制程。

(2)定期 监测和调整蚀刻液,保证蚀刻液在允许的浓度范围。

(3)定期清洗蚀刻糟和喷淋装置 ,保持喷头通畅。


3>侧蚀控制


金属料带在蚀刻液中的腐蚀首先沿着竖直(深度)方向进行,蚀刻到一定深度后蚀刻液会渗透至胶膜边缘,与胶膜边缘的金属发生化学反应,这就是侧蚀。侧蚀主要受金属本身材质的影响,也与蚀刻深度、蚀刻液成分、蚀刻条件(温度、P H、速率)等有关系。蚀刻速率越快,侧蚀量就越小,我们实际生产中也是通过控制走料速率来控制侧蚀量。如果走料速率越快,单位时间内金属的腐蚀面积就越大,蚀刻液放热多,溶液温度变化快,这就不利于蚀刻稳定性,一般走料 速率控制在2m/min—4m/min 。



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