光化学機械加工：はじめに、歴史、動作原理、アプリケーション、利点

こんにちは、お元気ですか。この記事では、光化学加工とは何かについて説明します。 ？詳細に。最初に、概要、少しの歴史、段階的な作業、長所、短所、およびアプリケーションについて詳しく説明します。

最初に紹介を始めましょう

光化学機械加工の概要：

光化学機械加工は、製造の分野で支配的な役割を果たしています。このプロセスは、化学機械加工プロセスのより高い解像度です。

簡単に言えば、化学機械加工プロセスでマスカントをフォトレジスト材料に置き換えると、プロセスが光化学機械加工に変わります。

フォトレジスト材料は、化学エッチングの前に紫外線露光に使用され、板金部品に複雑な形状を生成します。

このプロセスは、「フォトケミカルミリング」または「フォトエッチング」とも呼ばれます。この方法で製造された実体は、応力や亀裂がありません。

このプロセスは、寸法公差が鋭いため、プロトタイピングに広く使用されています。

光化学加工の歴史：

光化学機械加工の開発は、ジョン・セネビエがテレビン油への溶解性を失い、日光の下で硬化した樹脂がほとんどないことに気付いた1782年に始まりました。

実験はそれから1940年まで始まりました。最後に、光化学という名前の機械加工プロセスは、化学プロセスとフォトレジスト（紫外線下での金属の硬化現象）を組み合わせることによって進化しました。

同じことが1960年代から商業的になりました。

定義：

光化学機械加工は、フォトレジスト材料を使用してワークピースを紫外線にさらし、エッチング法によって金属を除去することにより、板金コンポーネントに目的の形状を製造するプロセスです。

光化学機械加工の動作原理：

光化学機械加工プロセスの動作原理は、化学機械加工プロセスから派生しています。ワークピースのきれいな表面にフォトレジストフィルムがコーティングされています。

使用されるフィルムは紫外線に敏感で、エッチャントに耐性があります。次に、製作されるデザインの一連の写真がフィルムに印刷されます。

印刷には、透明と黒の2つの色合いがあります。フォトフィルムは、エラーなしでワークピースに正確に取り付けられます。フォトレジストは、紫外線にさらされたときに作業面を柔らかく、硬く区別する働きをします。

一般的に、フィルムの透明な部分を通して光が当たる場所は硬くなり、黒は柔らかくなります。次に、レジストがコーティングされたワークピースを現像液に通して、ソフトレジストを除去します。

このソフトレジストの除去により、機械加工される領域と機械加工されない領域が区別されます。金属の露出領域がエッチングされる領域になります。

残りのハードレジストはマスキング剤として機能します。次に、板金はエッチング機を通過し、そこでエッチング液がワークピースの両側にスプレーされます。

レジスト材料がない金属の領域は、化学試薬の反応によって溶解します。

シートのエッチングが終了したら、レジスト材料を溶解するレジストストリッパーのスプレーの下にシートを置くことによってレジストを除去します。

結果は、写真フィルムにデザインおよび印刷されたものと同じ完成品になります。

光化学機械加工の作業ステップバイステップ：

1。デザインと印刷：

このプロセスは、CADソフトウェアでコンポーネントを設計するコンピューター画面から始まります。生成されたアートワークは、使用されているフォトレジストに応じて、黒またはクリアのデザイン構造になります。

標準サイズの写真フィルムにも同じことが印刷されています。クリアエリアまたはブラックエリアのいずれかが、製造される製品のイメージになります。通常、アートワークは2枚のフィルムに2回印刷されます。

2。シートの切断：

デザインを作成して写真フィルムに印刷した後、デザインで指定された詳細に従って金属が選択されます。次に、板金のロールからシートが切り取られます。

カットするシートのサイズは、印刷するフォトフィルムのサイズと同じになります。光化学プロセスで使用される板金の厚さは0.013〜2.032 mmで、金属はアルミニウム、真ちゅう、銅、ニッケル、銀、鋼、ステンレス鋼、銅、真ちゅう、亜鉛、チタンです。

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3。シートのクリーニング：

次に、シートを洗浄して、酸化物、オイルの汚染物質、またはグリースがシートメタルの表面に存在しないことを確認します。

洗浄は通常、全自動機で高圧水ジェット、アルコール溶液、希釈HClを使用して行われます。

クリーニングの必要性：

• 不適切な洗浄は、抵抗の接着力が低下し、最終的な寸法が不正確になる可能性があります。
• 不適切なクリーニングは、エッチング中にアンダーカットを生成する可能性があります。
• オイル、グリースなどの汚染物質は酸化を引き起こす可能性があります。

シートの洗浄が終了したら、熱風送風機で乾燥させます。

4。板金へのレジストの塗布：

シートが完全に乾いたら、レジスト材料でコーティングします。レジストとして使用される材料は、UV光に敏感で、化学試薬に耐性があります。

実際には、フォトレジストは2つのタイプに分類されます。ポジ型フォトレジストとネガ型フォトレジスト。レジスト材料は、印刷されたデータがクリアであるか黒であるかにかかわらず、写真フィルムに印刷されたデザインに応じて選択されます。

ポジティブフォトレジスト ：ポジ型フォトレジストでは、シートを紫外線に通すと、レジストの紫外線に当たる部分が柔らかくなります。次に、そのソフトレジストが現像プロセスで溶解されます。未露光のフォトレジストは硬いままです。

ネガティブフォトレジスト ：ネガ型フォトレジストの場合、UV光を照射する部分が硬くなり、レジストの残りの部分は現像のために柔らかくなります。

5。フォトレジストへの写真フィルムの取り付け：

シートがレジスト材料でコーティングを終えたら。印刷されたフォトフィルムは、シートの両面のレジスト素材に注意深く正確に取り付けられます。両方のフィルムの位置合わせが正確であることが常に確認されます。

6。シートを紫外線に通す：

次に、シートは紫外線を通過します。この露光では、フィルムに印刷された透明な領域により、UV光が抵抗の層に当たることができますが、黒ではそれができません。

使用するレジストは感光性材料であるため、使用するレジストの種類に応じて、その特性を変化させて紫外線に反応し、硬くなります。これにより、レジストがハードとソフトに分けられます。

7。開発プロセス：

シートはさらに、液体現像剤がシートの両面に噴霧される現像機を通過する。現像液はソフトレジストを溶解し、ハードレジストは現像液処理に耐え、板金上に残ります。

このプロセスの最後に、シートの表面にレジストが残り、エッチング後に金属が残るはずですが、シートの残りの部分では、金属が除去される場所に金属が露出しています。

8。エッチング：

次のステップは、シートをエッチング機に通すことです。ここでは、化学試薬がシートの両面にスプレーされています。

レジスト材料で覆われたシートの領域では、エッチャントが金属と反応しませんが、シートの露出領域はエッチャントと反応し、化学的性質の変化により金属が溶融します。

この金属除去により、シート上に設計された形状が作成されます。プロセス全体は、ローリングコンベヤーを備えた完全自動のクローズドマシンで駆動され、マシンの一方の端からもう一方の端に板金を運びます。

エッチャントの選択で考慮すべき要素：

1. 必要な表面仕上げの品質。
2. 使用されるベース材料のタイプ。
3. 使用されているレジストのタイプ。
4. エッチングの深さ。
5. コストと可用性。

光化学ミリングで使用されるエッチャントの種類は、使用されるベース材料とは状態が異なります。以下にリストされているものはほとんどありません：

シート素材	エチャント
鉄合金（炭素鋼、合金鋼、ステンレス鋼など）	塩化第二鉄
非鉄合金（ベリリウム銅、真ちゅうなど）	塩化銅
チタン、亜鉛、およびそれらの合金	銅ベースの独自のエッチャント
銀とその合金	硝酸鉄
金とその合金	ヨウ素ベースのエッチャント

9。レジストコートを取り除く：

シートはさらにレジストストリッピングマシンを通過します。エッチャントの反応からシートを保護するためにシート上に残ったレジストは、レジストストリップ液を噴霧することによって除去される。

レジストストリッパーは、ワークピースからすべてのレジスト材料を溶解します。これは現像と同様のプロセスですが、ここで使用される現像液の濃度は、ソフトレジストを溶解するための現像プロセスで使用される濃度よりも高くなります。

10。洗濯と乾燥：

レジストがシートから除去されたら、シートを加圧冷水で洗浄し、ホットブロワーで乾燥させます。

このプロセスは、1枚のシートにいくつかの同様のコンポーネントを製造するために広く使用されているため、各エッジは金属を軽く押すことで分離されます。結果が完成品です。

イエロールーム：

「レジストのコーティング」から「現像」プロセスの終了までの一連の操作は、黄色い部屋で実行されます。

これらの作業はすべて、黄色の蛍光灯（YFT）を使用して実行され、フォトレジストが短波長の光に不要にさらされるのを防ぎます。

PCMで使用されるユニットと機器：

光化学加工の処理に必要な基本システムは、製図装置、板金切断機、図面レイアウトと付属品、CADプラットフォームと現像システム、写真印刷機と付属品、ジョブクリーニングシステム、数値制御UV光機、エッチング機、自動洗浄です。ユニット、マスク除去ユニットまたはレジストストリッパーマシン、そして最後にユニットを乾燥させます。

光化学機械加工のアプリケーション：

これが光化学機械加工の次のアプリケーションです：

• 手術器具、微細部品の製造。
• 金属製のガスケットとシールの製造。
• ファインスクリーン、ファインメッシュ、電気接点、およびEMI＆RFIシールド缶の製造。
• 薄いコンポーネントの彫刻。
• 燃料電池コンポーネント、圧力膜、ヒートシンク、および柔軟な発熱体の製造。

光化学機械加工の利点：

光化学機械加工の利点は次のとおりです。

• 機械システムでは製造できないコンポーネントは簡単に製造できます。
• すべての表面からのリアルタイムの材料除去。
• PCMによるコンポーネントの製造により、バリのない表面が得られます。
• この方法で製造されたコンポーネントは、応力や亀裂がありません。
• あらゆる素材のミニチュアコンポーネントを簡単に処理できます。
• 非常に薄い金属を機械加工できます。
• 迅速で安価です。
• 非常に複雑な輪郭を正確な詳細で作成できます。

光化学機械加工の欠点：

光化学機械加工の欠点は次のとおりです。

• 高いセットアップコスト。
• 少量生産には適していません。
• プロセスに関連する発煙は、オペレーターに健康上の問題を引き起こす可能性があります。
• アンダーカットのため、より深いカットを実現できません。
• 板金の厚さは2.032mmに制限されています。