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金属蚀刻片加工流程及应用案例解析
发布日期:2026-02-02

金属蚀刻片加工

金属蚀刻片加工作为精密制造领域的关键技术,通过化学蚀刻或物理蚀刻方法在金属薄板上实现微米级孔径加工,广泛应用于电子通信、汽车制造、医疗器械等行业。其核心优势在于无机械应力、加工精度高、支持复杂图案定制,成为替代传统冲压、激光切割工艺的理想选择。以下从加工流程、技术特点及典型应用案例三方面展开分析。

一、标准化加工流程:从材料到成品的精密控制

金属蚀刻片加工流程涵盖材料预处理、图形转移、化学蚀刻及后处理四大环节,每个步骤均需严格把控参数以确保品质。

1. 材料预处理

金属基材(如不锈钢、铜、铝、钛合金)需经过多道清洗工序去除表面油污、氧化物及杂质。例如,采用碱性溶液进行电解除油,配合超声波清洗设备彻底清除微观孔隙中的残留物,随后通过酸洗活化表面,增强光刻胶附着力。对于厚度0.02mm-1.5mm的金属薄板,预处理后的表面粗糙度需控制在Ra0.4μm以内,以避免蚀刻液渗透不均导致侧蚀。

2. 图形转移技术

当前主流采用光刻与丝网印刷双重技术路径:

光刻工艺:在金属表面涂布感光胶后,通过紫外光将菲林底片上的图形转印至材料表面。显影环节使用弱碱性溶液去除未曝光区域胶层,形成抗蚀掩膜。该技术可实现线宽0.02mm、孔径0.03mm的微细结构加工,孔径均匀性达±0.0075mm。

丝网印刷:针对大批量标准化产品,采用耐酸油墨通过丝网版直接印刷图形。此方法成本较低,但精度略逊于光刻工艺,适用于孔径≥0.1mm的常规结构。例如,某汽车喇叭网项目通过丝网印刷实现0.15mm孔径的均匀分布,日产能达3000平方米。

3. 化学蚀刻控制

蚀刻液配方根据材料特性定制:

不锈钢采用氯化铁与盐酸混合溶液,通过控制温度(45-55℃)与喷淋压力实现垂直蚀刻,侧蚀量可控制在材料厚度的10%以内。

铜材使用氯化铜体系,配合添加抑制剂减少侧向腐蚀,确保0.1mm厚铜箔的图形保真度。

蚀刻过程中需实时监测溶液浓度与PH值,例如每2小时检测一次氯化铁含量,通过自动补液系统维持工艺稳定性。对于高精度产品,还可采用电解蚀刻技术,通过电流加速腐蚀,实现孔壁锥度5-10°的精确控制。

4. 后处理与检测

蚀刻完成后需经过多级水洗、中和处理及烘干,随后采用激光扫描仪检测图形尺寸公差。对于高要求产品,还会进行电解抛光提升表面光洁度,或通过电镀增强耐腐蚀性。最终成品需通过AOI(自动光学检测)设备进行全检,确保无短路、毛刺等缺陷。

二、典型应用案例解析

1. 5G通信设备散热组件

某品牌折叠屏手机均热板采用0.05mm厚不锈钢基材,通过蚀刻工艺加工出密集微通道结构。该设计使热传导效率提升40%,同时将产品重量减轻30%。加工难点在于控制0.1mm宽通道的侧蚀量,通过优化蚀刻液流速与喷淋角度,最终实现通道宽度偏差≤0.005mm,孔壁锥度控制在8°以内。

2. 汽车氢燃料电池双极板

针对氢燃料电池堆的流场板需求,开发出钛合金蚀刻工艺。通过激光光刻技术制作掩膜,在0.2mm厚钛板上蚀刻出深度0.15mm、流道宽度0.3mm的蛇形流场结构。该工艺突破了传统机械加工的精度限制,使流道表面粗糙度降至Ra0.4μm,显著提升气体分布均匀性,电池功率密度提高15%。

3. 医疗内窥镜导向管

为某医疗器械企业定制的镍钛合金导向管,需在直径2mm的管壁上蚀刻出0.1mm宽的螺旋槽结构。采用卷对卷连续蚀刻设备,通过动态张力控制系统确保管材在蚀刻过程中保持直线度,最终产品弯曲疲劳寿命超过10万次,满足微创手术器械的严苛要求。蚀刻后的表面通过钝化处理形成氧化膜,耐腐蚀性提升3倍。

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