광화학 가공

광화학 밀링(PCM) 또는 포토 에칭(Photochemical Milling)이라고도 하는 광화학 밀링(PCM)은 포토레지스트와 식초를 사용하여 시트 금속 구성품을 가공하여 선택된 영역을 부식시키는 데 사용되는 화학 밀링 공정이다. 이 과정은 1960년대에 인쇄회로기판 산업의 산물로 등장했다. 사진 식각은 매우 세밀한 디테일을 가진 매우 복잡한 부품을 정확하고 경제적으로 생산할 수 있다.

이 프로세스는 박 게이지 정밀 부품의 스탬프, 펀칭, 레이저 또는 워터젯 절단 또는 와이어 방전 가공(EDM)에 대한 경제적인 대안을 제공할 수 있다. 툴링은 저렴하고 빠르게 생산된다. 이를 통해 시제품 제작에 유용하게 사용할 수 있으며, 대량 생산 시 쉽게 변경될 수 있다. 치수 공차를 유지하며 날카로운 모서리나 날카로운 모서리를 생성하지 않는다. 도면을 받은 후 몇 시간 안에 제작할 수 있다.

PCM은 상업적으로 구할 수 있는 거의 모든 경도의 금속이나 합금에 사용될 수 있다. 두께가 0.0005~0.080인치(0.013~2.032mm)인 재료로 제한된다. 금속에는 알루미늄, 황동, 구리, 요실금, 망간, 니켈, 은, 강철, 스테인리스강, 아연, 티타늄이 포함된다.

광화학 가공은 사진 판화의 한 형태로, 미세조립의 유사한 과정을 포토리스토그래피라고 한다.

과정

그 과정은 부품의 모양을 광학적으로 깨끗하고 차원적으로 안정된 사진 필름에 인쇄하는 것으로 시작된다. '포토풀'은 이 영화의 두 장으로 구성돼 부품에 대한 부정적 이미지(부위가 될 부분이 맑고 에칭할 부분이 모두 검은색이라는 의미)를 보여준다. 두 장의 시트는 광학적으로 기계적으로 등록되어 공구의 상하부를 형성한다.^[1]

금속판을 크기로 잘라 세척한 후 자외선에 민감한 광채제로 양쪽에 라미네이트 처리한다. 코팅된 금속은 포토툴의 두 시트 사이에 배치되고 진공 상태를 끌어 포토툴과 금속판이 밀접하게 접촉하도록 한다. 그런 다음 플레이트는 UV광으로 노출되어 필름의 투명한 부분에 있는 저항 영역을 경화시킨다. 노출 후에는 플레이트가 "발달"되어 노출되지 않은 저항을 씻어내고 식각할 부위가 보호되지 않게 된다.

에칭 라인은 구동식 바퀴 컨베이어를 장착해 플레이트 위와 아래로 스프레이 노즐과 배열을 이동시키는 멀티챔버식 기계다. 식각제는 일반적으로 산성 용액으로 염화 철을 자주 사용하며, 판의 양쪽에 압력을 가하여 가열하고 유도한다. 식각제는 보호되지 않은 금속과 반응하여 금속을 상당히 빨리 부식시킨다. 중성화 및 헹굼 후 남은 저항을 제거하고 부품의 시트를 세척하여 건조시킨다.

적용들

광범위한 합금의 얇은 게이지(1.3 mm) 부품은 광 에칭에 적합하다.

산업용 애플리케이션에는 미세 스크린 및 메쉬, 조리개 및 마스크, 배터리 그리드, 연료전지 구성품, 센서, 스프링, 압력막, 열제거원, 유연한 가열 요소, RF 및 마이크로파 회로 및 구성품, 반도체 리드프레임, 모터 및 변압기 라미네이션, 금속 가스켓 및 실드 및 리테이너, 전기장치 등이 포함된다.캘 컨택트, 인코더 및 라이트 헬리콥터, EMI/RFI 실드, 보석 및 세탁기.

경제학

포토툴링은 빠르고 생산 비용이 저렴하다. 대부분의 포토툴은 가격이 350달러 미만이며 이틀 또는 그 이하로 제작할 수 있다. 스탬프, 펀칭 다이 등 '하드' 공구와 달리 포토툴은 빛에만 노출돼 마모를 겪지 않는다. 도장을 찍기 위한 하드 툴링 비용과 미세 블랭킹 비용 때문에 비용을 정당화하려면 상당한 양이 필요하다. 반도체 리드프레임과 같은 일부 부품은 너무 복잡하고 부서지기 쉬워서 수백만 개의 부피에도 불구하고 사진 에칭만으로 제작할 수 있다.

PCM에서 노동의 단위는 시트다. 따라서 부품의 크기 및 치수 공차에 따라 가능한 가장 큰 시트 크기를 계획하는 것이 가장 경제적이다. 시트당 부품 수가 많을수록 부품당 단위 인건비가 낮아진다.

재료 두께는 에칭 시간의 함수로써 원가에 영향을 미친다. 대부분의 합금은 면 당 분당 깊이(0.013–0.025 mm)에서 0.0005–0.001 사이의 비율로 에칭된다.

일반적으로 두께가 최대 0.020 in (0.51 mm)인 강철, 구리 또는 알루미늄 공작물은 부품 비용이 평방인치당 0.15–0.20 달러에 이를 것이다. 부품의 형상이 복잡해지면서 광화학 가공은 CNC 펀칭, 레이저 또는 워터젯 절단, 방전 가공과 같은 순차적 공정보다 더 큰 경제적 이점을 얻는다.

참조

참고 문헌 목록

• Degarmo, E. Paul; Black, J T.; Kohser, Ronald A. (2003), Materials and Processes in Manufacturing (9th ed.), Wiley, ISBN 0-471-65653-4.