Fotochemische bewerking:inleiding, geschiedenis, werkingsprincipe, toepassingen, voordelen

Hallo, Ik hoop dat het goed met je gaat. In dit artikel bespreken we Wat is Fotochemische bewerking ? in detail. Eerst zullen we de Inleiding, een klein beetje geschiedenis, Stap voor stap werken, Voordelen, Nadelen en Toepassing in detail bekijken.

Laten we eerst beginnen met de introductie,

Inleiding tot fotochemische bewerking:

Fotochemische bewerking speelt een dominante rol op het gebied van fabricage. Dit proces is de hogere resolutie van het chemische bewerkingsproces.

In eenvoudige woorden, de vervanging van een maskeermiddel door fotoresistmateriaal in het chemische bewerkingsproces verandert het proces in fotochemische bewerking.

Het fotoresistmateriaal wordt gebruikt voor blootstelling aan ultraviolet licht vóór het chemisch etsen om complexe geometrieën op plaatmetalen componenten te produceren.

Dit proces wordt ook wel ‘Fotochemisch frezen’ of ‘Foto-etsen’ genoemd. De met deze methode vervaardigde entiteiten zijn spanningsvrij en scheurvrij.

Dit proces wordt veel gebruikt voor prototyping vanwege de scherpe maattoleranties.

Fotochemische bewerkingsgeschiedenis:

De ontwikkeling van fotochemische bewerking begon in het jaar 1782 toen John Senebier opmerkte dat maar weinig harsen hun oplosbaarheid in terpentijn verloren en onder zonlicht hard werden.

De experimenten begonnen vanaf dat moment, tot 1940. Ten slotte werd een bewerkingsproces met de naam Photochemical ontwikkeld door het Chemische proces en Photoresist (verhardingsfenomeen van metaal onder UV-licht) samen te stellen.

Hetzelfde is sinds de jaren zestig commercieel geworden.

Definitie:

Fotochemische bewerking is een proces waarbij gewenste vormen op plaatmetalen componenten worden vervaardigd door het werkstuk bloot te stellen aan ultraviolet licht met behulp van een fotoresistmateriaal en vervolgens het metaal te verwijderen door middel van etsen.

Fotochemische bewerking Werkingsprincipe:

Het werkingsprincipe van het fotochemische bewerkingsproces is afgeleid van het chemische bewerkingsproces. Op het schone oppervlak van het werkstuk wordt een fotoresistfilm aangebracht.

De gebruikte film is gevoelig voor ultraviolet licht en bestand tegen het etsmiddel. Vervolgens wordt een serie foto's van het te vervaardigen ontwerp op een film afgedrukt.

De bedrukking heeft twee tinten, transparant en zwart. De fotofilm wordt foutloos nauwkeurig op het werkstuk gemonteerd. De fotoresist onderscheidt de werkoppervlakken als zacht en hard wanneer ze worden blootgesteld aan ultraviolet licht.

Over het algemeen, waar het licht door de transparante delen van de film schijnt, wordt het harder en blijft het zwart zacht. Vervolgens wordt het werkstuk met gecoate resist door een ontwikkelaar gehaald om de zachte resist te verwijderen.

Deze verwijdering van zachte resist onderscheidt de te bewerken en niet te bewerken gebieden. Het blootgestelde gebied van het metaal zal het gebied zijn dat moet worden geëtst.

De resterende harde resist werkt als een maskeermiddel. Het plaatwerk wordt vervolgens door een etsmachine gevoerd, waar het etsmiddel aan beide zijden van het werkstuk wordt gespoten.

De delen van het metaal waar zich geen resistmateriaal bevindt, worden opgelost door de reactie van een chemisch reagens.

Wanneer het vel klaar is met etsen, wordt de resist verwijderd door het onder een spray van resiststripper te plaatsen die het resistmateriaal oplost.

Het resultaat is dat het eindproduct hetzelfde is als het product dat op de fotofilm is ontworpen en afgedrukt.

Fotochemische bewerking Stap voor stap:

1. Ontwerpen en printen:

Het proces begint op een computerscherm en ontwerpt het onderdeel op elke CAD-software. Het gegenereerde kunstwerk heeft de ontwerpstructuur zwart of helder, afhankelijk van de fotoresist die wordt gebruikt.

Hetzelfde wordt afgedrukt op een fotofilm van een standaardformaat. Ofwel de heldere gebieden of de zwarte gebieden zijn het beeld van het te vervaardigen product. Over het algemeen wordt het kunstwerk twee keer afgedrukt op twee vellen film.

2. Snijden van blad:

Nadat een ontwerp is gemaakt en afgedrukt op een fotofilm, wordt het metaal geselecteerd conform de in het ontwerp gespecificeerde details. Vervolgens worden platen uit een rol plaatwerk gesneden.

Het formaat van het te snijden vel is gelijk aan het formaat van de afgedrukte fotofilm. Het plaatmetaal dat in het fotochemische proces wordt gebruikt, moet een dikte hebben tussen 0,013 en 2,032 mm en de metalen kunnen aluminium, messing, koper, nikkel, zilver, staal, roestvrij staal, koper, messing, zink en titanium zijn.

3. Schoonmaken van laken:

De plaat wordt vervolgens schoongemaakt om ervoor te zorgen dat er geen oxiden, verontreinigingen van olie of vet op het oppervlak van de plaat aanwezig zijn.

Reiniging wordt meestal uitgevoerd op volautomatische machines door toepassing van hogedrukwaterstralen, alcoholische oplossingen en verdunde HCl.

Nschoonmaakbeurt:

• Onjuiste reiniging kan resulteren in een slechte hechting van de weerstand, onnauwkeurige uiteindelijke afmetingen.
• Onjuiste reiniging kan ondersnijdingen veroorzaken tijdens het etsen.
• Verontreinigingen zoals olie en vet kunnen tot oxidatie leiden.

Zodra het laken klaar is met wassen, wordt het gedroogd onder heteluchtblazers.

4. Aanbrengen van resist op plaatwerk:

Zodra het vel volledig is opgedroogd, wordt het bedekt met een resistmateriaal. Het materiaal dat als resist wordt gebruikt, is gevoelig voor UV-licht en bestand tegen het chemische reagens.

In de praktijk wordt de fotoresist ingedeeld in twee typen; Positieve fotoresist en negatieve fotoresist. Het resistmateriaal wordt geselecteerd afhankelijk van het ontwerp dat op de fotofilm wordt afgedrukt, of de afgedrukte gegevens nu helder of zwart zijn.

Positieve fotoresist :Bij een positieve fotoresist wordt het deel van de resist dat wordt blootgesteld aan UV-licht zachter wanneer de plaat door het UV-licht wordt gehaald. Dan wordt die zachte resist opgelost in het ontwikkelproces. De onbelichte fotolak blijft hard.

Negatieve fotoresist :In het geval van een negatieve fotoresist wordt het deel dat aan UV-licht wordt blootgesteld hard en blijft het resterende deel van de resist zacht voor ontwikkeling.

5. Montage van fotofilm over de fotoresist:

Zodra de plaat klaar is met coaten met resistmateriaal. De bedrukte fotofilms worden aan beide zijden van het vel zorgvuldig en precies over het resistmateriaal gemonteerd. Er wordt altijd voor gezorgd dat de uitlijning van beide films nauwkeurig is.

6. Het vel door ultraviolet licht laten gaan:

Het vel wordt vervolgens door het UV-licht geleid. Bij deze belichting laten de heldere gebieden die op de film zijn afgedrukt, het UV-licht de weerstandslaag raken, terwijl het zwart dit niet toelaat.

Aangezien de gebruikte resist een fotogevoelig materiaal is, reageert de resist op het UV-licht door de eigenschap ervan te veranderen om hard te worden in overeenstemming met het type resist dat wordt gebruikt. Dit resulteert in een scheiding van de resist in hard en zacht.

7. Ontwikkelingsproces:

Het vel wordt verder door een ontwikkelmachine gevoerd waarin aan beide zijden van het vel een vloeibare ontwikkelaar wordt gesproeid. De ontwikkelaar lost de zachte resist op en de harde resist overleeft de ontwikkelaarbehandeling en blijft op het plaatwerk zitten.

Aan het einde van dit proces heeft de plaat de resist op het oppervlak waar het metaal zou moeten blijven na het etsen, terwijl de rest van de plaat blootliggend metaal heeft waar het metaal moet worden verwijderd.

8. Ets:

De volgende stap is om het vel door een etsmachine te halen. Hierbij wordt het chemische reagens aan beide zijden van de plaat gespoten.

De delen van de plaat die zijn bedekt met resistmaterialen laten het etsmiddel niet reageren met het metaal, terwijl het blootgestelde gebied van de plaat reageert op het etsmiddel, waardoor het metaal smelt als gevolg van verandering in chemische eigenschappen.

Deze metaalverwijdering fabriceert de ontworpen vorm op de plaat. Het hele proces wordt aangedreven in een volautomatische gesloten machine met rollende transportbanden om plaatwerk van het ene uiteinde van de machine naar het andere te transporteren.

Factoren waarmee rekening moet worden gehouden bij de keuze van het etsmiddel:

1. Kwaliteit van oppervlakteafwerking vereist.
2. Type gebruikt basismateriaal.
3. Type resist dat wordt gebruikt.
4. Diepte van de ets.
5. Kosten en beschikbaarheid.

Het type etsmiddel dat bij fotochemisch frezen wordt gebruikt, verschilt in staat van het gebruikte basismateriaal. Enkele staan ​​hieronder vermeld:

9. De resistlaag verwijderen:

Het vel wordt verder door een resiststripmachine geleid. De resist die op het vel achterbleef om het vel te beschermen tegen de reactie van etsmiddel, wordt verwijderd door de resiststrookvloeistof te versproeien.

De resiststripper lost al het resistmateriaal van het werkstuk op. Dit is een proces dat vergelijkbaar is met ontwikkelen, terwijl de concentratie van de hier gebruikte ontwikkelaar groter is dan die werd gebruikt in het ontwikkelproces om zachte resist op te lossen.

10. Wassen en drogen:

Zodra de resist van het vel is verwijderd, wordt het vel gewassen onder koud water onder druk en gedroogd door hete ventilatoren.

Aangezien dit proces veel wordt gebruikt voor de productie van verschillende vergelijkbare componenten op een enkele plaat, wordt elke rand gescheiden door een lichte druk van de hand op metaal. Het resultaat is het eindproduct.

Gele kamer:

Een opeenvolging van bewerkingen van het 'coaten van resist' tot het einde van het 'ontwikkelingsproces' wordt uitgevoerd in een gele kamer.

Al deze werken worden uitgevoerd onder het gebruik van gele fluorescerende lichtbuizen (YFT) om ongewenste blootstelling van fotoresists aan licht met een kortere golflengte te voorkomen.

Eenheden en apparatuur gebruikt in PCM:

De basissystemen die nodig zijn voor de verwerking van fotochemische bewerkingen zijn tekeneenheden, plaatbewerkingsmachines, tekeninglay-out en accessoires, CAD-platform en ontwikkelsystemen, fotografische drukmachine en accessoires, taakreinigingssystemen, numeriek gestuurde UV-lichtmachine en etsmachine, automatisch wassen units, maskerverwijderingsunits of resist stripper machine en tenslotte droogunits.

Toepassingen van fotochemische bewerking:

Hier is de volgende toepassing van fotochemische bewerking:

• Vervaardiging van chirurgische instrumenten, microscopische componenten.
• Productie van metalen pakkingen en afdichtingen.
• Vervaardiging van fijne schermen, fijne mazen, elektrische contacten en EMI- en RFI-afschermingsbussen.
• Graveren van dunne onderdelen.
• Vervaardiging van brandstofcelcomponenten, drukmembranen en koellichaam en flexibele verwarmingselementen.

Voordelen van fotochemische bewerking:

Hieronder volgen de voordelen van fotochemische bewerking:

• Componenten die niet door mechanische systemen kunnen worden vervaardigd, kunnen eenvoudig worden vervaardigd.
• Realtime materiaalverwijdering van alle oppervlakken.
• Productie van componenten door PCM resulteert in een braamvrij oppervlak.
• Onderdelen die met deze methode zijn vervaardigd, zijn spanningsvrij en scheurvrij.
• Miniatuurcomponenten van elk materiaal kunnen gemakkelijk worden verwerkt.
• Extreem dunne metalen kunnen worden bewerkt.
• Snel en goedkoop.
• Extreem complexe contouren kunnen worden geproduceerd met nauwkeurige details.

Nadelen van fotochemische bewerking:

Hieronder volgen de nadelen van fotochemische bewerking:

• Hoge installatiekosten.
• Niet geschikt voor productie van kleine volumes.
• Het roken dat met het proces gepaard gaat, kan gezondheidsproblemen veroorzaken bij de operator.
• Hogere snedediepte kan niet worden bereikt vanwege ondersnijding.
• De dikte van het plaatwerk is beperkt tot 2.032 mm.