光化学腐蚀加工(或称光化学蚀刻加工、光化学腐刻加工)是一种结合光化学成像技术与选择性材料去除的精密加工技术,其流程主要包括以下步骤:
一、预处理阶段
光化学腐蚀加工的预处理需确保工件表面洁净且符合涂覆条件。以金属板为例,需先进行脱脂、酸洗、研磨等操作(Ra≤0.3μm)以去除氧化层和杂质。预处理的质量直接影响后续光化学蚀刻加工的图形转移精度。
二、光敏材料涂覆
将光刻胶(如自干型感光抗蚀油墨)均匀涂布在工件表面,通过旋涂或喷涂形成薄膜。此步骤在光化学腐刻加工中尤为关键,需控制胶层厚度以保证曝光显影的对比度。涂胶后需进行烘干固化,部分工艺还要求覆盖耐腐蚀胶带保护非加工区域。
三、曝光成像
将掩膜版(含设计图形)与涂胶工件精准对准,在紫外光照射下,光刻胶发生光化学反应。受光区域交联硬化形成抗蚀层,未曝光区域则保持可溶性。此阶段体现光化学蚀刻加工的核心光刻技术,源流可追溯至19世纪涅普斯的日光胶板工艺。
四、显影与图形转移
使用显影液溶解未固化的光刻胶,露出待腐蚀的基底材料,完成从掩膜到工件的图形复制。此步骤直接决定光化学腐刻加工的最终精度,微米级图形需精确控制显影时间与温度。
五、化学腐蚀
将工件浸入特定腐蚀液(如硝酸/磷酸混合液或三氯化铁溶液),通过选择性溶解去除暴露区域的材料。光化学腐蚀加工的腐蚀深度可通过液浓度和时长调控,适用于航空零件减重或半导体晶圆刻蚀。腐蚀后需立即清洗终止反应。
六、去胶与后处理
剥离残留光刻胶并进行终检,获得具有微孔、浮雕或镂空结构的成品。光化学蚀刻加工的典型应用包括印刷电路板、芯片封装钢网等,而航空领域则需配合酸洗或抛光等表面处理优化性能。
技术特点
无机械应力:适用于薄壁件、异形件
高复杂图形兼容性:可批量生产集成电路级精密结构
材料广泛性:兼容金属、玻璃、半导体等
通过上述流程可见,光化学腐刻加工通过光敏反应与化学腐蚀的协同作用,在微纳制造与工业应用中持续发挥着不可替代的作用。