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金屬蝕刻（Metal Etching）是一種通過化學(xué)或物理方法選擇性去除金屬材料，從而形成精密圖案或結(jié)構(gòu)的加工工藝。它廣泛應(yīng)用于電子、航空航天、裝飾、精密機械等領(lǐng)域。以下是金屬蝕刻的詳細工藝流程及關(guān)鍵要點：

1. 金屬蝕刻工藝分類

(1) 化學(xué)蝕刻（濕法蝕刻）

利用化學(xué)溶液與金屬發(fā)生反應(yīng)，溶解暴露區(qū)域。
特點：成本低、適合復(fù)雜圖形，但需控制腐蝕速率和側(cè)蝕（Undercut）。

(2) 電化學(xué)蝕刻（電解蝕刻）

在電解液中通過電流加速金屬溶解，適用于高精度需求。
特點：速度可控，適合硬質(zhì)金屬（如不銹鋼、鈦合金）。

(3) 激光蝕刻（干法蝕刻）

利用高能激光燒蝕金屬表面，非接觸式加工。
特點：精度高（微米級），但設(shè)備成本高，適合小批量高附加值產(chǎn)品。

2. 化學(xué)蝕刻工藝流程（以不銹鋼為例）

(1) 材料準(zhǔn)備

• 金屬選擇：常用鋁、銅、不銹鋼、鈦等。

• 清潔處理：去除油污、氧化層（堿洗、酸洗、超聲波清洗）。

(2) 涂覆光刻膠

• 光刻膠類型：

  • 干膜：通過熱壓貼合，適合大面積加工。

  • 濕膜：噴涂或旋涂，適合高精度圖形。

• 曝光：UV光通過掩膜（菲林）照射，使部分光刻膠固化（正膠）或溶解（負膠）。

(3) 顯影

• 用堿性溶液（如Na?CO?）去除未固化部分，露出待蝕刻區(qū)域。

(4) 蝕刻

• 蝕刻液配方（依金屬調(diào)整）：

  • 不銹鋼：FeCl?（三氯化鐵）或HNO? + HCl（王水）。

  • 銅：FeCl? 或 CuCl? + HCl。

  • 鋁：NaOH 或 H?PO?。

• 參數(shù)控制：

  • 溫度：20–50°C（影響蝕刻速率）。

  • 時間：根據(jù)深度調(diào)整（通常幾分鐘至幾十分鐘）。

  • 噴淋或浸泡：噴淋可提高均勻性。

(5) 去膠與后處理

• 去除光刻膠：NaOH溶液或?qū)Ｓ脛冸x劑。

• 清洗：去離子水沖洗，防止殘留腐蝕。

• 表面處理（可選）：

  • 拋光、鈍化（提高耐腐蝕性）。

  • 電鍍、噴砂（改善外觀或功能性）。

3. 關(guān)鍵工藝控制點

1. 側(cè)蝕控制（Undercut）

   • 側(cè)蝕會導(dǎo)致圖形失真，需優(yōu)化：

     • 降低蝕刻液濃度/溫度。

     • 使用抗側(cè)蝕添加劑（如硫脲）。

     • 選擇垂直蝕刻性好的工藝（如電化學(xué)蝕刻）。

2. 蝕刻均勻性

   • 采用噴淋式蝕刻機，避免氣泡堆積。

   • 定期攪拌或更新蝕刻液。

3. 環(huán)保與安全

   • 廢液處理：中和酸性/堿性廢液（如用Ca(OH)?沉淀重金屬）。

   • 防護措施：耐酸手套、通風(fēng)櫥。

4. 應(yīng)用領(lǐng)域

• 電子行業(yè)：PCB線路、引線框架、柔性電路。

• 精密零件：篩網(wǎng)、微孔板、傳感器膜片。

• 裝飾工藝：金屬標(biāo)牌、浮雕、珠寶紋理。

• 航空航天：渦輪葉片冷卻孔、輕量化結(jié)構(gòu)件。

5. 優(yōu)缺點對比

6. 常見問題與解決

• 問題1：蝕刻不均勻
  → 檢查蝕刻液濃度、溫度及噴淋壓力。

• 問題2：圖形邊緣毛刺
  → 優(yōu)化曝光顯影工藝，確保光刻膠附著力。

• 問題3：金屬過腐蝕
  → 縮短蝕刻時間或加入緩蝕劑（如苯并三氮唑）。

總結(jié)

金屬蝕刻工藝的核心在于精準(zhǔn)控制腐蝕區(qū)域與深度，需綜合考量材料特性、蝕刻液配方和掩模技術(shù)。化學(xué)蝕刻因成本低而普及，而激光和電解蝕刻更適合高精度需求。環(huán)保和工藝穩(wěn)定性是未來發(fā)展的關(guān)鍵方向。