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丝网印刷与金属蚀刻技术Word格式.docx

1、 金属蚀刻的关键之一就是需要可靠的耐蚀保护层,这种保护要能牢固地粘附在金属表面,而且还要能显示出精细美观的图文来。一般加工方法、印刷方法都难以实现,吸、只有丝网印刷是最可靠、最有效的方法。它是金属蚀刻工艺的关键。关于丝网印刷技术,本刊发表过不少专业文章,专业书籍也不少,本文不作介绍。 丝网印刷在金属蚀刻中的应用分为两种情况: 3.1直接丝印图文 印料使用与金属粘合牢固、耐酸(或耐碱)、耐电镀的油墨,以往这些印料都是用户自配,例如: 配方1:白厚漆80%酚醛清漆20%汽油适量 配方2:黑厚漆80%醇酸清漆15%120汽油5%左右 配方3:白厚漆70%沥青漆30%120汽油余量这样的配方原料易得、

2、价格便宜、抗蚀性好、透印力强、和金属结合牢固、去除方便。但图文精细度要求高,或大批量应用,自配往往达不到要求,甚至还带来意外的麻烦,所以就要选用专业厂生产的专用抗蚀印料。近年来,随着印制事业的发展,这类抗蚀油墨很多,表1所列,仅是举几个例子而已。 在上述印刷中,图文的精细度全靠网印来保证,它牵涉到网具选择、绷网、制印版、印刷工艺等多种因素,所以要求更高的就难以保证,需要采用下面的办法。 3.2网印液态光致抗蚀油墨 在金属表面涂布一层均匀的感光膜层,这种涂布方法,可用喷涂、刷涂、淋涂,但对尺寸不太大(A4左右)的平面,丝网印刷是最方便、可靠的方法。感光膜层面经曝光、显影形成图文。这种光致抗蚀油墨

3、是由光聚合树脂,光交联剂,光引发剂等组成,它不同于一般油墨,它有感光性能,要避光使用。 这种油墨丝印涂布都是满板印刷,采用100目200目丝网,也有用至300目的,这时为了保证印层均匀,不出现“白点,”往往印刷两次。油墨对印刷环境要求也比较高: (1)因为是感光材料,室不能有强光或直射的,一般用黄色灯光及黄色窗帘; (2)室清洁程度要求较高,为防止灰尘,最好是净化车间,在精细产品中,一粒灰尘往往就会造成几条断线; (3)在满足上述两个条件外,还要注意室温湿度及通风换气。 印好后要烘干,一般温度在60100围,绝对不要高温,否则将影响显影和蚀刻;时间在15分钟左右,以膜干不粘手为准。在这些过程中

4、仍然要注意避光和防止灰尘。光致抗蚀油墨国外生产单位和品牌都很多,举例如表2 。 表1:几种耐蚀刻油墨序号油墨名称型号制造商1线路板油墨8100系列胡棣油墨厂2耐腐蚀油墨I、II市纸印厂3自干抗蚀印料锡山市春光油墨厂4线路板汞墨牡丹牌8061油墨厂5热固抗腐蚀油墨DA264B380B262C290C日祥贸易公司代理6光固耐腐蚀图形油墨UE-9000B日祥贸易公司7防腐墨ER1-3余杭星桥丝印油墨厂8耐酸(碱)抗蚀油墨RI-216B RI-220B科旺特种油墨厂9UV硬化型抗蚀刻油墨UV-1000雄震贸易代理10碱溶性抗酸蚀油墨蓝99-956 墨99-200K新加坡友联油墨及用品表2:新型液态光致

5、抗蚀剂DLN-1德利科技水溶性光致抗蚀油墨DH001市东华精细化工厂液态感光抗蚀耐电镀油墨LPR-800G科旺特种油墨厂 光成像液体抗蚀剂JL-RS1000佳隆泰科技有限发展公司网印型光成像抗蚀抗电镀油墨LTD-P2108力拓达科技有限责任公司液态抗蚀刻油墨77T-100T普利斯登科技股份显像型抗蚀刻油墨PER-15 SC1502太阳油墨股份液态照相抗酸蚀油墨99-240 上述油墨一般都是耐酸不耐碱的,其性能和工艺不同,品种也有所差别,例如:(1)太阳油墨公司的PER-15系列油墨颜色 :蓝色含固量: 30%wt70%wt粘度:1PS200保存期:4个月(20 以下,暗处)固化温度:70 80

6、 10分钟15分钟曝光量:60100mj/平方厘米显影:1% Na2co3蚀刻:Fecl3 Cucl2脱膜:3%5% NaOH 45 (2)德利科技公司的液态光致抗蚀剂颜色:蓝绿色比重:1.21 g/立方厘米细度: 3um4000CPS固化:85 30分曝光:80W/cm 30秒0.51.0% Na2co3 30坚膜:140 30分或180 10分脱膜 :5%NaOH 50 所以在使用中首先要熟悉该产品的说明书,对不同产品要区别对待,尽管它们小异,对小异也不能忽视,有些问题要在实践中积累经验。例如有些油墨介绍中没有“坚膜”这道工序,但在双面蚀刻精细线条时发现加紧坚膜工序比不坚膜好;又如脱膜一般

7、都介绍用35%NaOH水溶液40 50去除,实际上这样的温度偏低,脱膜不净或脱不掉,大量生产中往往采用“碱煮”,即用5%NaOH溶液加热至接近沸腾,即90左右,脱膜才能快速有效进行,当然这要看工件的材料,如果某材料高温下要和碱液起作用,那就不能“碱煮”了。 4 蚀刻剂 蚀刻剂即蚀刻时用的腐蚀药水。不同材料要选用不同的蚀刻剂,其中三氯化铁溶液是用得最早、最普遍的蚀刻剂,但污染问题是它的致命弱点,在能不用它的场合,人们尽量避免用它。例如印制电路板行业20多年前用三氯化铁的厂家比比皆是,而现在早已不用了,代之而采用可再生或回收的氯化铜溶液,但在其它行业,三氯化铁溶液仍然被看作是一个有效的通用蚀刻剂,

8、只是对于不同基材、不同蚀刻对象,它的工艺规如浓度、温度等有所不同而已。作者以为用三氯化铁作蚀刻剂的人,必须对其污染进行治理,否则它将因公害而被禁止。多年来,作者边学习边实践,收集到一些蚀刻剂的配方,多数是别人的介绍,本人并未一一验证,罗列出来,供同行们参考。 5 蚀刻技术 有了蚀刻剂不代表就能蚀刻出合格的产品来,它还和选用蚀刻方式-蚀刻设备的关。 5.1 手工蚀刻 即将蚀刻液置于溶器中,保持一定温度,将被蚀刻的工件浸入液中,不时搅动蚀刻或晃动式件,直至蚀刻完成。它的加工速度慢,侧面腐蚀严重。但用于测试腐蚀液的性能,或个别少量制作还是可以的。 5.2 卧式蚀刻机 如图1所示,转动的叶轮将蚀刻液打

9、到工件上进行蚀刻,使用方便。铭牌、平面压模等多用此法,适合单面使用,在刻到一半的时候,需倒过头来继续蚀刻,这样做是为发蚀刻均匀。 5.3 立式蚀刻机如图2所示,这种蚀刻机下中央是一根高速旋转的硬塑管,圆周上分布若干小孔,使S大nS小 式中: S大:硬塑管径圆截面积 S小:硬塑管上小孔圆面积 N:硬塑管上小孔个数 硬塑管下端有纹与一尼龙塞旋紧,塞的高度与直径相等。尼龙塞四周有810条斜孔,其倾斜方向与硬管旋转方向相反,倾斜角度一般在45左右,这样当硬塑管旋转时,蚀刻液就被尼龙塞上斜孔导进硬塑管中,由于离心力的作用,又从小孔中甩出到工件表面,进行蚀刻。塑管四周都可放置工件,所以它的空间利用率较卧式

10、蚀刻机高,其它情况和卧式差不多。 5.4 喷淋式蚀刻机 如图3所示,它是比较理想的蚀刻设备,即可双面蚀刻,也可单面蚀刻。蚀刻比较均匀,侧腐蚀较小,蚀刻纯度较快,不易产生过腐蚀。温度、传送速度、喷淋压力都可调节或自控,适合于大量生产,但与目前蚀刻机相比其设备投资较大。 5.5 电解蚀刻机 如图4所示,电解蚀刻机对铭牌一类的需化学铣削的工件特别合适,其特点是: (1)加工速度快,一般比单纯化学蚀刻快10倍左右,例如对铝板约0.51.0mm/min;铜板0.51.0mm/min;不锈钢0.10.15mm/min (2)能用“蚂蚁啃骨头”方式加工较大的工件。 (3)被电解蚀刻的腐蚀面平整洁净。 (4)

11、最大的优点是蚀刻液无污染,基本无腐蚀,无独害。目前国生产电解蚀刻机的单位已不少见,举例如表6 6 有关问题 6.1侧腐蚀是蚀刻加工中不可避免的问题,图5是其示意形象。人们研究这个问题,引入了腐蚀系数(etch factor)概念K =H/B式中 K-腐蚀系数H-蚀刻深度B-侧腐蚀宽度 蚀刻工艺的努力方向就是要尽量增加K值,减少侧腐蚀,一般K值大于1,才有正式生产价值。影响侧腐蚀的因素很多,如:(1)蚀刻剂(腐蚀液)的选择;(2)蚀刻方式(设备)的选择;(3)工艺规的选择; (4)缓冲剂的研究和应用,这里的缓冲剂的应该理解为侧面保护或侧腐蚀防止剂。 6.2 蚀刻工件的后处理问题 蚀刻的保护膜去除

12、之后,就显露出光泽金属本色,例如黄铜装饰件、铭牌、未腐蚀的凸处是光亮的,被蚀刻的部分则是亚光的,层次清晰,经漂洗后,表面罩上保护漆,即为成品,也有在被蚀刻的凹处填上色漆,形成彩色图文,再罩以保护漆。高档的艺术品,脱膜后往往还要电镀,镀合金或填金,再填漆或直接罩光。也有局部电镀的,例如保护膜暂不去除,在被蚀刻部分镀上其它颜色(如银白色),然后去除保护膜,这样就是黄、白(金、银)二色的产品了,处理得好,效果高贵,华丽。 对于工业产品中使用的不锈钢材质的零件,一般去除保护膜,清洗干净就行了。 对于装饰件、工艺品,最终的表面处理,通常总是用有机涂层保护,如烘干型涂料,紫外光固化涂料(UV涂料),或电泳

13、涂料。 表3铜及铜表合金的蚀刻剂 配方使用温度1、FeCl3 3040g/502、FeCl3 600g;HCL 20ml;H2O 1000ml 3840Be40503、FeCl3 350g/l40604、FeCl3 3842405、FeCL3(2545) 1000ml;HCL 200ml30406、FeCl3(45Be) 100g;HNO3 100g;H2O 50g30357、CuCL2 3035g/l358、CuCL2 200g;NaCl 100g;HCL 100ml;H2O 900ml 9、CuCL2 150450g;NH4Cl 饱和;H2O 100ml10、CuCL 100g;NH4OH

14、 670ml;NH4Cl 100g;H2O 330ml;PH=9.6104060、11、CuCL 50g;H2SO4 250ml;H2O 630ml;ECS-03 6ml12、H2O2(27%) 50ml/l;H2SO4 200ml/l;NH4CL 1020g/l;H2O 750ml505513、H2O2 710%;H2SO4 1518%;AgNO3 300PPM;非那西汀 400PPM4514、H2O2 266ml/l;H2SO4 93ml/l;AgNO3 0.5g/l;H3PO4 35ml/l;脲素 10g/l;正丁醇 12.3ml/l;H2O 600ml室温15、(NH4)2S2O8 2

15、40g/l;H2SO4 13ml/l404516、(NH4)2S2O8 220260g/l;HgCL2 68mg/l;H3PO4 50100ml/l 17、(NH4)2S2O8 100g/l;氨水 150ml/l;稳定剂 (苯二甲酸等)0.010.5% 18、(NH4)2S2O8 816g/l325019、CrO3 2230g/l20、CrO3 240g/l;H2SO4 180g/l;NasO4 40g/l表4钢铁的蚀刻剂1、FeCL3 3545Be?20402、FeCL3 3438g/l3、HNO3 100ml;45 FeCL3 100ml;H2O 200ml4、HNO3:HCL3:H2O=

16、1:2:3 Vol5、HNO3 1015% Vol6、HNO320%;H2SO45%;H3PO4 5%;Vol60707、HNO3 48%;H2SO4 5.5%;H3PO4 11%;醋酸5.5%;8、草酸25g/l;H2O2 13g/l;H2SO4 1g/l20309、HNO3 30%;醋酸30%;H2O40%; 0、HNO3 300ml;AgNO3 35g;H2O 700ml 表5不锈钢类材料的蚀刻剂1、FeCL3 45483050653、FeCL3+HNO34、FeCL 3042 100ml;H2O225ml;HF 25ml5、FeCL3 4045 100ml;HF 40ml;HCL 15ml6、HCL 50%;HNO313%;H2O余量;H3PO4少量;HF少量 7、HCL20%;HNO320%;H2O60% 8、HCL50%;HNO35%;H3PO42.5%;9、HCL 100份;HgNO3 6.5份;H2O100份 10、HNO35%;H2SO418%6264表6几种电解蚀刻机载自特印网www.isgia.

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