光化学加工：简介、历史、工作原理、应用、优势
你好，希望你一切都好。在本文中，我们将讨论什么是光化学加工 ?详细地。首先，我们将详细了解介绍，一点历史，一步一步的工作，优点，缺点和应用。
先开始介绍吧，
光化学加工简介：
光化学加工在制造领域占有主导地位。这个过程是化学加工过程中分辨率更高的过程。
简而言之，在化学加工过程中用光刻胶材料替换任何掩膜层，将过程转变为光化学加工。
光刻胶材料用于在化学蚀刻之前进行紫外线照射，以在钣金部件上产生复杂的几何形状。
此过程也称为“光化学铣削”或“光刻”。用这种方法制造的实体是无应力和无裂纹的。
该工艺因其尺寸公差大而被广泛用于原型制作。
光化学加工历史：
光化学加工的发展始于 1782 年，当时 John Senebier 注意到很少有树脂失去对松节油的溶解性并在阳光下变硬。
实验从那时开始，一直到 1940 年。最后，通过将化学工艺和光刻胶（金属在紫外线下的硬化现象）合成，演变出一种名为光化学的加工工艺。
自 1960 年代以来，同样的东西已经商业化。
定义：
光化学加工是利用光刻胶材料将工件暴露在紫外线下，然后通过蚀刻的方法去除金属，从而在钣金部件上制造出所需形状的工艺。
光化学加工工作原理：
光化学加工工艺的工作原理来源于化学加工工艺。在干净的工件表面涂上一层光刻胶。
所使用的薄膜对紫外光敏感并且耐蚀刻剂。然后，将要制造的设计的一系列照片打印在胶片上。
印刷有两种色调，透明和黑色。胶卷准确无误地安装在工件上。当暴露在紫外线下时，光刻胶的作用是区分工作表面的软硬。
通常，光线透过薄膜透明区域的地方变得更硬，而黑色则保持柔和。然后将涂有抗蚀剂的工件通过显影剂以去除软抗蚀剂。
这种软抗蚀剂的去除区分了要加工和不加工的区域。金属的暴露区域将是被蚀刻的区域。
剩余的硬质抗蚀剂充当掩膜剂。然后将金属板通过蚀刻机，蚀刻剂被喷洒在工件的两侧。
没有抗蚀剂材料的金属区域会因化学试剂的反应而溶解。
当片材完成蚀刻后，通过将其置于溶解抗蚀材料的抗蚀剂剥离剂喷雾下来去除抗蚀剂。
结果将与设计和打印在照片胶片上的成品相同。
光化学加工步骤：
1。设计与印刷：
该过程从在任何 CAD 软件上设计组件的计算机屏幕上开始。生成的艺术品具有黑色或透明的设计结构，具体取决于所使用的光刻胶。
同样印在标准尺寸的照片胶片上。透明区域或黑色区域将是要制造的产品的图像。通常，艺术品在两张胶片上打印两次。
2。板材切割：
设计完成并打印在照片胶片上后，根据设计中指定的细节选择金属。然后从一卷金属板材上切割出板材。
要裁切的纸张尺寸将与打印的照片胶片的尺寸相同。光化学工艺中使用的金属板厚度应在0.013至2.032毫米之间，金属可以是铝、黄铜、铜、镍、银、钢、不锈钢、铜、黄铜、锌和钛。
3。床单的清洁：
然后清洁金属板，以确保金属板表面上不存在任何氧化物、油污或油脂。
清洗通常在全自动机器上使用高压水射流、酒精溶液和稀盐酸进行。
N清洁要点：
- 清洁不当会导致电阻附着力差、最终尺寸不准确。
- 清洁不当会在蚀刻过程中产生底切。
- 油、油脂等污染物会导致氧化。
床单洗完后，用热风机吹干。
4。在钣金上涂抗蚀剂：
一旦片材完全干燥，它就会涂上抗蚀剂材料。用作抗蚀剂的材料对紫外光敏感，对化学试剂有抵抗力。
在实践中，光刻胶分为两类；正性光刻胶和负性光刻胶。抗蚀剂材料的选择取决于照片胶片上印刷的设计，无论印刷数据是清晰的还是黑色的。
正性光刻胶 ：在正性光刻胶中，当片材通过紫外光时，曝光在紫外光下的光刻胶部分会变软。然后该软抗蚀剂在显影过程中溶解。未曝光的光刻胶仍然很硬。
负性光刻胶 ：在负性光刻胶的情况下，受UV光照射的部分变硬，而光刻胶的剩余部分保持柔软以进行显影。
5。在光刻胶上安装照片胶片：
一旦片材完成涂有抗蚀剂材料。印刷的照片胶片被仔细而精确地安装在片材两侧的抗蚀剂材料上。始终确保两片胶片的对齐准确无误。
6。让片材通过紫外线：
然后将片材通过紫外光。在这次曝光中，印在胶片上的透明区域允许紫外线照射到电阻层，而黑色则不允许。
由于所使用的抗蚀剂是一种感光材料，抗蚀剂通过改变其特性来对紫外光起反应，从而使其在条件下变硬以适应所使用的抗蚀剂类型。这导致将抗蚀剂分为硬质和软质。
7。开发过程：
片材进一步通过显影机，在显影机中，液体显影剂被喷洒在片材的两面。显影剂溶解软性抗蚀剂，而硬质抗蚀剂经显影剂处理后继续存在于金属板上。
在此过程结束时，片材的表面上保留有抗蚀剂，蚀刻后金属应保留，而片材的其余部分则暴露出金属，金属将被去除。
8。蚀刻：
下一步是将板材通过蚀刻机。在这里，化学试剂被喷洒在片材的两面。
覆盖有抗蚀剂材料的片材区域不会让蚀刻剂与金属发生反应，而片材的暴露区域会与蚀刻剂发生反应，导致金属由于化学性质的变化而熔化。
这种金属去除在板材上制造了设计的形状。整个过程在一台全自动封闭机器中驱动，带有滚动输送机，将钣金从机器的一端运送到另一端。
选择蚀刻剂需要考虑的因素：
- 要求表面质量。
- 使用的基材类型。
- 使用的抗蚀剂类型。
- 蚀刻深度。
- 成本和可用性。
光化学铣削中使用的蚀刻剂类型因使用的基材而异。下面列出的很少：
| 板材 | 蚀刻剂 |
| 铁合金（碳钢、合金钢、不锈钢等） | 氯化铁 |
| 有色合金（铍铜、黄铜等） | 氯化铜 |
| 钛、锌及其合金 | 铜基专有蚀刻剂 |
| 银及其合金 | 硝酸铁 |
| 黄金及其合金 | 碘基蚀刻剂 |
9。去除抗蚀剂涂层：
该片材进一步通过抗蚀剂剥离机。通过喷洒抗蚀剂剥离液，去除留在片材上以保护片材免受蚀刻剂反应的抗蚀剂。
抗蚀剂剥离剂溶解工件上的所有抗蚀剂材料。这是一个类似于显影的过程，而这里使用的显影剂浓度要大于显影过程中溶解软抗蚀剂所使用的浓度。
10.洗涤烘干：
一旦从片材上去除抗蚀剂，用加压冷水清洗片材并用热风机吹干。
由于该工艺广泛用于在单张板上生产多个相似的组件，因此每个边缘都可以通过在金属上轻轻一推而分开。结果就是成品。
黄色房间：
从“抗蚀剂涂层”到“显影”过程结束的一系列操作在黄色房间内进行。
所有这些工作都是在使用黄色荧光灯管 (YFT) 的情况下进行的，以防止光刻胶不必要地暴露在较短波长的光下。
PCM 中使用的单位和设备：
加工光化学加工所需的基本系统有绘图单元、钣金切割机械、图纸排版及配件、CAD平台及显影系统、照相印刷机及配件、工件清洗系统、数控UV光机、蚀刻机、自动清洗单元，掩模去除单元或抗蚀剂剥离机，最后是干燥单元。
光化学加工的应用：
以下是光化学加工的以下应用：
- 制造手术工具、显微部件。
- 生产金属垫片和密封件。
- 精细屏幕、精细网格、电触点以及 EMI 和 RFI 屏蔽罐的制造。
- 雕刻薄部件。
- 制造燃料电池组件、压力膜和散热器以及柔性加热元件。
光化学加工的优势：
以下是光化学加工的优点：
- 机械系统无法制造的组件可以轻松制造。
- 实时去除所有表面的材料。
- 通过 PCM 生产的组件表面无毛刺。
- 通过这种方法制造的组件无应力且无裂纹。
- 任何材料的微型部件都可以轻松加工。
- 可以加工极薄的金属。
- 快速又便宜。
- 可以制作出具有精确细节的极其复杂的轮廓。
光化学加工缺点：
以下是光化学加工的缺点：
- 设置成本高。
- 不适合小批量生产。
- 与过程相关的冒烟可能会给操作员带来健康问题。
- 由于底切，无法实现更高的切削深度。
- 钣金的厚度限制为 2.032 毫米。
工业技术