在雾化片微孔加工中,蚀刻工艺(光化学蚀刻或电化学蚀刻)因其独特的优势成为主流选择之一,尤其适合高精度、复杂微孔结构的批量生产。以下是选择雾化片微孔蚀刻加工
工艺的核心原因及与其他工艺的对比分析:
1. 蚀刻工艺的核心优势
(1) 高精度与复杂结构兼容性
雾化片微孔加工尺寸控制:蚀刻可实现 3–50μm 的孔径加工,且能形成锥形孔、异形孔等复杂结构(如入口大、出口小的阶梯孔),优化液体流动和雾化效率。
无机械应力:相比激光或机械钻孔,蚀刻属于非接触加工,避免材料变形或微裂纹,保持雾化片的固有机械性能(如振动一致性)。
(2) 批量生产与经济性
雾化片微孔加工并行加工:通过光刻掩膜可一次性在整张金属箔上加工数百万个微孔,适合大规模生产(如电子烟雾化片需求可达百万片/月)。
低成本模具:光刻掩模成本远低于精密机械钻孔或激光扫描的工时成本。
(3) 材料适用性广
多种金属兼容:镍、铜、不锈钢等均可通过蚀刻加工,满足不同场景需求(如镍基雾化片耐腐蚀,铜基导热性好)。
薄片加工优势:尤其适合 50–200μm 厚度的金属箔,蚀刻可避免冲压导致的边缘翘曲。
2. 与其他雾化片微孔加工工艺的对比
工艺 | 蚀刻 | 激光钻孔 | 电铸成型 | 机械冲压 |
精度(μm) | 3–50(可更小) | 10–100(热影响区大) | 1–20(依赖模具) | ≥50(边缘毛刺) |
孔型设计 | 任意形状(锥形、阵列) | 圆形/简单异形 | 依赖模具,可复杂 | 简单圆形/方形 |
生产效率 | 极高(批量并行) | 中低(逐孔加工) | 高(但模具制作慢) | 高(但精度低) |
成本 | 低(掩模+化学液) | 高(设备能耗、维护) | 中高(模具成本) | 低(但工具磨损快) |
材料限制 | 导电/非导电金属 | 几乎所有材料 | 仅限电铸金属(如镍) | 延展性好的金属 |
3. 雾化片微孔蚀刻加工工艺的典型流程(以镍雾化片为例)
清洗与涂胶:金属箔表面清洁后涂覆光刻胶(如正性胶)。
曝光与显影:通过掩膜板紫外曝光,显影后形成微孔图案。
蚀刻:化学蚀刻液(如FeCl₃溶液)溶解未保护区域,控制时间与温度以调节孔径和锥度。
去胶与后处理:去除残留光刻胶,可能增加疏水涂层(如PTFE)。
4. 雾化片微孔蚀刻加工的局限性及应对措施
侧蚀问题(Undercut):蚀刻液可能横向腐蚀,导致实际孔径>设计值。
解决方案:优化蚀刻液配方(如添加抑制剂)、采用间歇式蚀刻(Pulse Etching)。
环保压力:化学废液需处理(如中和、回收金属离子)。
趋势:开发绿色蚀刻剂(如基于柠檬酸的环保配方)。
5. 为什么电铸雾化片仍需结合蚀刻?
即使电铸工艺可直接成型微孔,但高端雾化片常采用“电铸+蚀刻”复合工艺:
电铸后修整:电铸孔边缘可能残留毛刺,通过轻微蚀刻提高表面光洁度。
二次加工:在电铸基底上蚀刻更复杂的次级结构(如导流槽)。
结论
雾化片微孔蚀刻加工工艺因其高精度、低成本、批量生产能力,成为雾化片微孔加工的首选,尤其适合对孔型一致性和生产效率要求严苛的场景(如医疗雾化器)。未来随着掩模技术和环保蚀刻剂的发展,其优势将进一步扩大。但对于纳米级孔径(<1μm)或超高频振动需求,可能需要结合激光或离子束工艺。