Welche technischen Aspekte sind beim photochemischen Ätzen von Präzisionsmetallteilen zu beachten?

Entwerfen für photochemisches Ätzen

Der erste Schritt beim photochemischen Ätzen besteht darin, einen Entwurf für das zu ätzende Teil zu erstellen. Dieser Entwurf muss mehrere technische Überlegungen berücksichtigen, darunter die Dicke und Art des verwendeten Materials, den gewünschten Präzisionsgrad und die erforderliche Nachbearbeitung. Es ist wichtig, eng mit einem erfahrenen Ätzdienstleister zusammenzuarbeiten, um sicherzustellen, dass das Design für das photochemische Ätzverfahren optimiert ist.

Materialauswahl und Größenbestimmung

Das beim fotochemischen Ätzen verwendete Substratmaterial muss mit der chemischen Lösung kompatibel sein. In der Regel werden Metalle wie Edelstahl, Kupfer und Messing für das photochemische Ätzen verwendet, aber es ist auch möglich, nicht standardisierte Metalle mit speziellen Chemikalien zu ätzen.

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Im Allgemeinen eignet sich das chemische Ätzen am besten für dünne Materialien mit einer Dicke von 0,01 mm bis 2,5 mm und einer maximalen Plattengröße von 1500 mm x 600 mm.

Die Dicke und Größe des Materials kann sich auch auf die Kosten des Ätzverfahrens auswirken, wobei dünnere Materialien eine kürzere Ätzzeit erfordern. Je nach Design können dickere Materialien mehrere Ätzschritte oder längere Belichtungszeiten erfordern, um das gewünschte Muster oder Design zu erhalten.

Größe und Genauigkeit der Merkmale

Durch chemisches Ätzen können Merkmale erzeugt werden, die viel kleiner sind als bei herkömmlichen mechanischen Bearbeitungstechniken. Es können Größen bis zu einigen Mikrometern erzeugt werden, wobei die kleinste Größe des geätzten Merkmals durch die Materialstärke bestimmt wird und typischerweise ein Verhältnis von 1:1 hat. Die Genauigkeit jedes durchgeätzten Merkmals kann bis zu ±10 % der Materialdicke oder mindestens ±0,025 mm betragen.

Bei tiefengeätzten Merkmalen ist die Materialstärke weniger wichtig. Oberflächenmerkmale wie z. B. Fluidikkanäle können bis zu einer Tiefe von 0,025 mm geätzt werden; die Breite jeder geätzten Tiefe nimmt jedoch im Verhältnis 2:1 zu. Zum Beispiel hat eine Tiefe von 0,025 mm eine geätzte Breite von 0,050 mm.

Die Komplexität des Designs ist ein weiterer Faktor, der sich auf die mit dem chemischen Ätzen erreichbaren Strukturgrößen auswirken kann. Einfache Designs mit geraden Linien und Kurven können mit größerer Präzision geätzt werden als komplexe Designs mit unregelmäßigen Formen, Mustern und Profilen. Auch die Größe des zu ätzenden Teils wirkt sich auf den erreichbaren Präzisionsgrad aus, wobei größere Teile oft eine größere Mindesttoleranz beim Ätzen erfordern.

Ätzen von „Spitzen“ und Innen-/Außeneckenradien

Während des Ätzvorgangs wird das Metall nicht nur nach unten, sondern auch seitlich geätzt, wodurch eine V-förmige „Spitze“ um den Umfang des Schnitts entsteht. Dieser Effekt wird als „Hinterschnitt“ bezeichnet.

Der kontrollierbare Hinterschnitt kann zur Herstellung einer Vielzahl von Profilen verwendet werden, wodurch Produkte mit einzigartigen Eigenschaften wie scharfen Schnittkanten oder konischen Öffnungen entstehen.

Die Ätzspitze wirkt sich auch auf die Innen- und Außeneckenradien eines hergestellten Bauteils aus, wobei der minimale Inneneckenradius proportional zur Dicke des Materials ist. Ein minimaler Außeneckenradius von 75 % ist typisch.

Ätzen von Markern oder „Tie-Ins“

Eine Ätzmarke, manchmal auch als „Tie-in" bezeichnet, ist ein kleiner Vorsprung oder eine Vertiefung, die nach dem Ätzen auf einem Teil zurückbleibt. Sie werden verwendet, um Teile während des Ätzvorgangs an ihrem Platz zu halten oder um die Verarbeitungsschritte nach dem Ätzen zu unterstützen, wie z. B. die Teileidentifikation oder die Montage.

Je nach Bauteilgröße, Konstruktion oder Toleranzanforderung können Bauteile ohne Marker hergestellt werden; sie sind jedoch in der Regel unerlässlich, wenn die geforderte Toleranz weniger als 15 % der Metalldicke beträgt.

Zusammenfassung der technischen Überlegungen zum photochemischen Ätzen

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass das fotochemische Ätzen ein hochpräzises Fertigungsverfahren ist, mit dem komplizierte Metallteile für eine Vielzahl von Branchen hergestellt werden können. Das Verfahren bietet zwar viele Vorteile gegenüber herkömmlichen Metallbearbeitungstechniken, aber um die gewünschten Ergebnisse zu erzielen, müssen mehrere technische Faktoren sorgfältig berücksichtigt werden. Materialauswahl, Merkmalsgröße und -genauigkeit, Radien von Ätzspitzen und -ecken sowie Ätzkennzeichnungen müssen bei der Konstruktion eines Teils für das photochemische Ätzen berücksichtigt werden. Durch die enge Zusammenarbeit mit einem erfahrenen Anbieter können die Vorteile - und Kosteneinsparungen - des photochemischen Ätzens maximiert werden, um hochpräzise Metallteile für jede Anwendung herzustellen.