专利名称：无污染金属刻蚀方法及其装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种无污染金属刻蚀方法及其装置，尤其利用新型光致抗蚀剂进行金属刻蚀方法及其专用装置。
全世界的标牌行业每年制备大量的各种不同的金属标牌。特别是近年来，铜标牌已经被不锈钢标牌所替代。在制备铜、不锈钢、钢等各种金属标牌时，传统的方法是用强酸腐蚀。强酸的废液，形成极大的污染。在制备精细图案的金属艺术品或任何一种金属模板，这些金属(钢、铜等)模板可以是移印文字版或图案版，也可以应用来制备丝绸印染或纺织品印染的钢模滚筒，还可以是用于印刷铝箔、塑料、纸张等的印刷滚筒。在制备铜、钢等各种金属滚筒时，传统的方法也是用强酸或者其它腐蚀性液体进行腐蚀的。传统方法不但形成极大的污染，污染环境，而且方法的控制性不好，加工时间长，难以实现自动化加工设备。
本发明目的是提供一种无酸污染的金属刻蚀方法及设备，尤其是对金属标牌和金属印刷滚筒进行加工的金属刻蚀方法及设备；本发明的目的还在于提供一种方法控制性好，加工效率高的金属刻蚀方法方法及设备；本发明的第三个目的是提供实现金属刻蚀自动化加工设备。
本发明的目的是这样实现的一种无酸污染的金属刻蚀方法，其特征是先在待加工金属板表面涂覆光致抗蚀剂，然后经干燥、感光、显影，再对金属表面进行电致刻蚀，即采用正极电连接待处理金属，负极由另一导电体构成，施加的直流电压范围是6-36V、其电流在15-300A；正负极之间通有导电盐溶液，且导电盐溶液在正负极之间形成一个流动的液流。
一种无酸污染的金属刻蚀的设备，包括导电盐溶液池、直流或脉动直流电源，与待处理金属连接的电源正极，与电源负极连接的导电电极，其特征是导电盐溶液中设有导电盐溶液驱动泵，电源负极制成一腔体、并与导电盐溶液泵的输出管相连，电源负极的表面制有多个导电盐溶液出液孔。
导电盐溶液(电刻蚀液)是一种专门的导电液体，基本组成为芒硝、硫酸钾、水、柠檬酸、食盐、适量表面活性剂等。
利用本发明设备，只要将电源负极的表面与待处理金属表面相贴近，在通有电流的情况下，通过电蚀作用对待处理金属表面进行处理，由于感光、显影后的光致抗蚀剂是绝缘的，外露出的金属表面很快的被处理。可根据所刻蚀的金属板的面积、以及金属板的种类，来决定电流密度(大小)。
本发明的特点是本发明利用强大电流蚀刻的原理，利用与电流反方向的喘激水流的物理效应，使得电刻蚀下来的金属微粒无法流向负极。本发明的另一特点是应用的新型光致抗蚀剂，产生良好的绝缘护层，可参考专利(专利申请号98111154)。本发明的特点还包括避免使用强酸腐蚀，避免污染的发生；由于本发明的刻蚀液体是一种专门的无公害的普通盐类水溶液(见实施例)。本发明所刻蚀下来的金属微粒不溶于水，本发明的刻蚀液中可含有一种促进这些金属微粒沉淀的促进剂(见实施例)。
本发明利用导电盐溶液进行的导电电蚀过程也是水流冷却的过程，可以散发电蚀工作中的热量。
本发明应用来制备精细图案的金属艺术品或任何一种金属模板，这些模板可以是移印用文字版或图案版。也可以应用来制备丝绸印染或纺织品印染以及铝箔包装印刷的钢模或铜模滚筒。
本发明刻蚀产生的金属微粒，是纯金属，这是由于本发明基于导电盐溶液的导电作用，而不是电解液，电蚀的过程主要不是化学反应；所得金属微粒或氧化的金属可以完全作为无机颜料工业的原料、金属冶金的原料、以及废品金属冶炼用。
在金属板(铜板、铝板、钢板、不锈钢板)上光致成像后，利用一种本发明的装置，进行电刻蚀。可以电刻蚀极为精细的图案和文字。其精细程度可得到3微米设备，且电蚀条陡直(无斜坡)。它的最大的特点是无污染、无公害，是标牌行业制备各种金属标牌的新方法，也可以应用于制备移印钢模板的光化学材料。由于标牌行业的特殊性，本发明也可以应用在高精细度印刷电路板(PCB)的刻蚀方法。
以下结合附图并通过实施例对本发明作进一步说明
图1为本发明方法的工艺流程2为本发明设备的示意3为本发明工作过程原理4为本发明设备中的负极截面结构示意5为本发明设备中的负极表面结构示意图对工艺方法的说明参见图1，对金属的选材、清洁去油和在待表面用丝网印刷光致抗蚀剂同常规工艺。使用98111154专利申请的光致抗蚀剂，可以电刻蚀极为精细的图案和文字。其精细程度可得到3微米。
前烘也就是干燥方法。必须严格控制在85-90℃。时间不得超过预定时间。一般10-15分钟即可。必须同时鼓风干燥。干燥后一般不会发生粘板现象。
感光即光固化。曝光的时间与所使用的光源强度有关。一般1000瓦高压汞灯，距离500毫米，曝光时间为60秒-90秒。由于使用的光源的新旧程度不同，中间玻璃的材质不同，曝光时间也会不同。客户应该自己调节。
修版显影以后有可能出现一些砂眼，可以用细毛笔涂上一些抗蚀剂，进行修版。
坚膜可以在140℃；30分钟烘固抗蚀膜，或180℃10分钟烘固抗蚀剂。(也可以直接在电炉或煤气火上烤，以冒青烟立即停止。)电致腐蚀(包括去钛金膜)如果用酸腐蚀的方法，必须先去钛金层。可以用氟化钠加少量柠檬酸水擦洗钛金层即可。污染极大。如果电蚀刻法，不用去钛金层。也没有污染。本发明电刻蚀方法负极由另一导电体(优选不锈钢)构成，且制成能喷出导电盐溶液的喷头，施加的直流电压范围是6-36V、优选12-24V，其工作电流在15-300A，工作电流的大小与加工的进度有关，在100A以上时，可以看出明显的电蚀效果，因此一般待加工工件面积大时，施加的工作电流大一些，否则可以小一些。
去膜在5％的氢氧化钠水溶液中，45℃-50℃。
参照图2-5，在本发明设备的实施例中，导电盐溶液池1的底部可设有金属沉淀池2与池连一泵3、可强制循环导电盐溶液，直流或脉动直流电源的功率一般在1000W以下，一般以脉动直流电为好，即经过降压和整流后即可，电源正极与待处理金属连接，与电源负极连接的导电电极优选不锈钢材料制成，且表面为一平面，电源负极制成一腔体、可以制成一手动工作头；并与导电盐溶液泵的输出软管8相连接，还连接有电源连线9。电源负极的表面制有多个导电盐溶液出液孔4。电源负极制成腔体，在其上的出液孔口部设有倒角5。
电蚀过程中不会产生任何污染，即使稍有电解现象也决不会导致对环境的影响。电源负极的表面的框上设有绝缘层7，在电源负极中间设有绝缘带6，绝缘层和绝缘带的厚度为0.5-2mm，优选0.8-1.0mm。这样可以在工作时将电源负极与待加工的金属表面贴近，其间隙由绝缘层决定，确保电蚀的工作效率。电源负极的表面面积尺寸为50-1000cm2，手动设备的负极工作头的平面尺寸为100-150cm2为优。图中工件为10，接直流电源或脉动电源的正极。电源负极的表面制有的导电盐溶液出液孔4直径为1-4mm，孔的密度在平面上均匀分布。
自动设备的制作也不困难，只要将与导电盐溶液泵的输出管软管和电源相连的负极腔体(工作头)设在由扫描电机带动的工作台上。
其它实施例例1、电刻蚀液是一种专门的导电液体。
基本组成为水 1000公斤、 芒硝 30公斤、食盐 1公斤、 表面活性剂5公斤例2、电刻蚀液基本组成2水 1000公斤、 硫酸钾30公斤柠檬酸1公斤、 表面活性剂0.5公斤例3、电刻蚀液组成3水 1000公斤、硫酸钠 50公斤柠檬酸钠0.5公斤、表面活性剂、0.5公斤、沉淀促进剂 0.2公斤例4、表面活性剂为聚乙二醇单烷基醚类。如。OP-10等聚丙二醇单烷基醚类等。
权利要求
1.一种无酸污染的金属刻蚀方法，其特征是先在待加工金属板表面涂覆光致抗蚀剂，然后经干燥、感光、显影，再对金属表面进行电致刻蚀，即采用正极电连接待处理金属，负极由另一导电体构成，施加的直流电压范围是6-36V、其电流在15-300A；正负极之间通有导电盐溶液，且导电盐溶液在正负极之间形成一个流动的液流。
2.一种无酸污染的金属刻蚀的设备，包括导电盐溶液池、直流或脉动直流电源，与待处理金属连接的电源正极，与电源负极连接的导电电极，其特征是导电盐溶液中设有导电盐溶液驱动泵，电源负极制成一腔体、并与导电盐溶液泵的输出管相连，电源负极的表面制有多个导电盐溶液出液孔。
3.由权利要求1所述的无酸污染的金属刻蚀方法，其特征是所述导电盐溶液基本组成为水、芒硝、硫酸钾、柠檬酸、食盐、适量表面活性剂。
4.由权利要求2所述的无酸污染的金属刻蚀设备，其特征是所述电源负极选用不锈钢材料制成，且表面为一平面，电源负极制成一腔体、制成一手动工作头；腔体与导电盐溶液泵的输出软管(8)相连接，还连接有电源连线(9)，腔体表面制有多个导电盐溶液出液孔(4)。
5.由权利要求2所述的无酸污染的金属刻蚀设备，其特征是电源负极的表面的框上设有绝缘层(7)，在电源负极中间设有绝缘带(6)，绝缘层和绝缘带的厚度为0.5-2mm，优选0.8-1.0mm。
6.由权利要求2所述的无酸污染的金属刻蚀设备，其特征是在其上的出液孔口部设有倒角(5)。
全文摘要
一种无酸污染的金属刻蚀方法,先在待加工金属板表面涂覆光致抗蚀剂,然后经干燥、感光、显影,对金属表面进行电致刻蚀,即采用正极电连接待处理金属,负极由另一导电体构成,正负极之间通有导电盐溶液,在正负极之间形成一个流动的液流。设备包括导电盐溶液池、直流或脉动直流电源,与待处理金属连接的电源正极,与电源负极连接的导电电极,电源负极制成一腔体、并与导电盐溶液泵的输出管相连,电源负极的表面制有多个导电盐溶液出液孔。
文档编号C25F3/00GK1257138SQ98111618
公开日2000年6月21日 申请日期1998年12月16日 优先权日1998年12月16日
发明者朱刘, 蒋振华, 慎微 申请人:朱刘