.svg/1280px-Etching_wet-chemical_vs_rie_(EN).svg.png)
Фотохимическая обработка ( PCM ), также известная как фотохимическое фрезерование или фототравление , представляет собой процесс химического фрезерования, используемый для изготовления деталей из листового металла с использованием фоторезиста и травителей для коррозионной обработки выбранных областей. Этот процесс появился в 1960-х годах как ответвление индустрии печатных плат. Фототравление позволяет производить очень сложные детали с очень мелкими деталями точно и экономично.
Этот процесс может предложить экономичные альтернативы штамповке , пробивке , лазерной или водоструйной резке или электроэрозионной обработке (EDM) для тонких прецизионных деталей. Инструмент недорог и быстро изготавливается. Это делает процесс полезным для создания прототипов и позволяет легко вносить изменения в массовое производство . Он сохраняет размерные допуски и не создает заусенцев или острых кромок. Он может изготовить деталь в течение нескольких часов после получения чертежа.
PCM можно использовать практически на любом коммерчески доступном металле или сплаве любой твердости. Он ограничен материалами толщиной от 0,0005 до 0,080 дюйма (от 0,013 до 2,032 мм). Металлы включают алюминий , латунь , медь , инконель , марганец , никель , серебро , сталь , нержавеющую сталь , цинк и титан .
Фотохимическая обработка является формой фотогравировки , а аналогичный процесс в микропроизводстве называется фотолитографией .
Процесс начинается с печати формы детали на оптически прозрачной и размерно стабильной фотопленке . « Фотошаблон » состоит из двух листов этой пленки, показывающих негативные изображения деталей (это означает, что область, которая станет деталями, является чистой, а все области, которые будут протравлены, являются черными). Два листа оптически и механически регистрируются для формирования верхней и нижней половин инструмента. [1]
Металлические листы разрезаются по размеру, очищаются, а затем ламинируются с обеих сторон УФ-чувствительным фоторезистом . Покрытый металл помещается между двумя листами фотошаблона, и создается вакуум, чтобы обеспечить тесный контакт между фотошаблоном и металлической пластиной. Затем пластина экспонируется в УФ-свете , что позволяет областям резиста, которые находятся в прозрачных участках пленки, затвердеть. После экспонирования пластина «проявляется», смывая неэкспонированный резист и оставляя незащищенными области, подлежащие травлению.
Линия травления представляет собой многокамерную машину, которая имеет приводные колесные конвейеры для перемещения пластин и рядов распылительных форсунок над и под пластинами. Травитель обычно представляет собой водный раствор кислоты, часто хлорида железа , который нагревается и направляется под давлением на обе стороны пластины. Травитель реагирует с незащищенным металлом, по сути, довольно быстро разъедая его. После нейтрализации и промывки оставшийся резист удаляется, а лист деталей очищается и высушивается.
Тонкие детали (толщиной менее 0,050 дюйма (1,3 мм)) из самых разных сплавов подходят для фототравления.
Промышленные применения включают в себя тонкие экраны и сетки, отверстия и маски, решетки аккумуляторных батарей, компоненты топливных элементов , датчики , пружины , мембраны давления, радиаторы , гибкие нагревательные элементы, ВЧ- и СВЧ-схемы и компоненты, полупроводниковые выводные рамки, пластины двигателей и трансформаторов, металлические прокладки и уплотнения , экраны и фиксаторы, электрические контакты, кодеры и световые прерыватели, экраны от электромагнитных и радиочастотных помех, ювелирные изделия и шайбы .
Фотоинструменты изготавливаются быстро и недорого. Большинство фотоинструментов стоят менее 350 долларов и могут быть изготовлены за два дня или меньше. В отличие от «жестких» инструментов, таких как штампы и пробивные штампы , фотоинструменты подвергаются воздействию только света и поэтому не подвержены износу. Из-за стоимости твердого инструмента для штамповки и тонкой вырубки требуется значительный объем, чтобы оправдать расходы. Некоторые детали, такие как полупроводниковые выводные рамки, настолько сложны и хрупки, что, несмотря на объемы в миллионы штук, их можно изготовить только методом фототравления.
В PCM единицей труда является лист. Поэтому наиболее экономично планировать максимально возможный размер листа, соответствующий размерам и допускам на размеры детали. Чем больше деталей на листе, тем ниже себестоимость единицы труда на деталь.
Толщина материала влияет на стоимость в зависимости от продолжительности травления. Большинство сплавов травятся со скоростью 0,0005–0,001 дюйма (0,013–0,025 мм) глубины в минуту на сторону.
В целом, для стальных, медных или алюминиевых деталей толщиной до 0,020 дюйма (0,51 мм) стоимость детали составит около 0,15–0,20 долл. США за квадратный дюйм. По мере усложнения геометрии детали фотохимическая обработка приобретает все большее экономическое преимущество по сравнению с последовательными процессами, такими как штамповка с ЧПУ, лазерная или водоструйная резка и электроэрозионная обработка.