使用喷墨打印的蚀刻方法及用于蚀刻方法的喷墨打印机与流程

本发明涉及蚀刻技术领域，具体而言，涉及使用喷墨打印的蚀刻方法及用于蚀刻方法的喷墨打印机。

背景技术：

目前针对金属材质的蚀刻一般采用丝网印刷与金属蚀刻相结合的丝印蚀刻方式来实现，其中，丝网印刷是指用丝网作为版基，并通过感光制版方法，制成带有图文的丝网印版。丝网印刷由五大要素构成，丝网印版、刮板、油墨、印刷台以及承印物，利用丝网印版图文部分网孔可透过油墨，非图文部分网孔不能透过油墨的基本原理进行印刷。印刷时在丝网印版的一端倒入油墨，用刮板对丝网印版上的油墨部位施加一定压力，同时朝丝网印版另一端匀速移动，油墨在移动中被刮板从图文部分的网孔中挤压到承印物上。丝网印刷属于孔板印刷，印刷时通过刮板的挤压，使油墨通过图文部分的网孔转移到承印物上，形成与原稿一样的图文，丝网印刷具有设备简单、操作方便，印刷、制版简易且成本低廉，适应性强等优点。

通过丝网印刷在金属材质的承印物形成待刻蚀图案后进行金属蚀刻，在金属蚀刻后需要经过对酸液和洗网水两道洗涤工序才能清除干净金属材料的表面杂质，不仅工序比较耗时，而且洗涤工序所产生的废液若直接排放会污染环境，而若净化处理则需要用碱中和从而增加了额外成本，浪费了人力物力。

因此，亟需提供一种工序简化、耗时减少、成本降低的使用喷墨打印的蚀刻方法及用于蚀刻方法的喷墨打印机。

技术实现要素：

本发明针对上述现有技术的不足，为实现本发明一个目的，提供了一种使用喷墨打印的蚀刻方法，包括如下步骤：基材提供步骤：提供包括具有待刻蚀面的金属材料的基材；溶剂喷涂步骤：通过喷墨打印机的第一喷射将溶剂小滴以成像图案喷射到待刻蚀面上，蚀刻剂喷涂步骤：通过喷墨打印机的第二喷射将蚀刻剂小滴以成像图案向待刻蚀面喷射以与溶剂混合并化学反应从而在待刻蚀面上形成蚀刻图案；或者蚀刻剂喷涂步骤：通过喷墨打印机的第一喷射将蚀刻剂小滴以成像图案喷射到待刻蚀面上；溶剂喷涂步骤：通过喷墨打印机的第二喷射将溶剂小滴以成像图案向待刻蚀面喷射以与蚀刻剂混合并化学反应而在待刻蚀面上形成蚀刻图案。

进一步的，蚀刻剂包括以下的一种或多种：次氯酸或者/和次氯酸盐、高锰酸或者/和高锰酸盐、高氯酸或者/和高氯酸盐、重铬酸或者/和重铬酸盐、二价铜盐、三价铁盐、过氧化物或者/和过氧化物与酸的混合物且酸为无机酸或者/和有机酸、过氧化物与络合剂的混合物、包括纳米级硫磺分散液以及硫磺的溶液的硫单质、包括无机和有机多硫化物的多硫化物。

进一步的，次氯酸盐包括次氯酸钠、次氯酸钙或者次氯酸钾，高锰酸盐包括高锰酸钾，高氯酸盐包括高氯酸钠或者高氯酸钾，重铬酸盐包括重铬酸钾，二价铜盐包括醋酸铜、硝酸铜或者硫酸铜，三价铁盐包括硝酸铁、氯化铁或者硫酸铁，过氧化物包括过氧化钠、过氧化氢、有机过氧化物、过氧化钙或者过氧化钾。

进一步的，溶剂包括一元醇、二元醇、多元醇、醇醚、醚类化合物、酮类化合物、醛类化合物中的一种或多种。

进一步的，一元醇包括甲醇、乙醇或者异丙醇，二元醇包括乙二醇或者丙二醇，醇醚包括乙二醇单甲醚、乙二醇单乙醚、丙二醇丙醚或者二甘醇乙醚。

进一步的，蚀刻方法还包括如下步骤：添加剂喷涂步骤：通过喷墨打印机的第三喷射将添加剂小滴以成像图案向化学反应未完成的蚀刻剂和溶剂的混合物喷射。

进一步的，添加剂包括表面活性剂、消泡剂、ph调节剂、粘度调节剂、可溶性树脂中的一种或多种。

进一步的，蚀刻方法还包括如下步骤：打印头移动步骤：用于喷射溶剂、蚀刻剂和添加剂的喷头依次朝远离待刻蚀面的方向移动以对应进行第二喷射及第三喷射。

为实现本发明另一个目的，本发明还提供一种用于蚀刻方法的喷墨打印机，其中，蚀刻方法为所述任一种的蚀刻方法，喷墨打印机包括机架和控制器，机架用于支撑并固定基材，控制器用于控制喷墨打印机的喷射。

进一步的，喷墨打印机包括用于喷射的喷头和气液分隔膜，气液分隔膜邻接喷头设置。

本发明的有益效果为：使用喷墨打印的蚀刻方法分两次地喷射溶剂和蚀刻剂，无需采用现有技术对酸液和洗网水的两道洗涤工序，简化了工序、减少了耗时、降低了成本，另外，还有利于保护环境。用于蚀刻方法的喷墨打印机能在实现蚀刻方法的同时利用其所具有高分辨率打印的优点获得优良的蚀刻效果。

附图说明

图1为本发明使用喷墨打印的蚀刻方法的一种流程示意图；

图2为本发明使用喷墨打印的蚀刻方法的另一种流程示意图；

图3为对应于图1增加了溶剂喷涂步骤的流程示意图；

图4为对应于图2增加了溶剂喷涂步骤的流程示意图。

具体实施方式

下面，结合附图以及具体实施方式，对本发明做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。

参考图1和图2，本发明提供一种使用喷墨打印的蚀刻方法，该蚀刻方法包括如下步骤：基材提供步骤s10、溶剂喷涂步骤和蚀刻剂喷涂步骤，其中，在基材提供步骤s10中，提供包括具有待刻蚀面的金属材料的基材，金属材料可以是铜、铝、钛、钨等，基材可以是除金属材料之外的其他材料，也就是说，金属材料固定在基材上，两者为分体结构，另外，基材可以整体为上述金属材料，那么两者为一体结构。喷墨打印技术相比于传统的丝网印刷技术，具有工艺简单、打印分辨率高、材料浪费少等优点。而喷墨打印机是通过控制喷头喷射墨滴到打印介质上来实现图像或文字的打印。按照打印方式不同，喷墨打印分为扫描式打印和一遍通过式打印两种，在扫描式打印中，喷头安装于打印小车，打印小车做往复运动以将墨滴喷射到打印介质上，打印介质做步进运动。在一遍通过式打印中，喷头安装于打印模块上，打印模块固定不动，喷头对下方连续传送的打印介质进行喷墨打印。本发明使用喷墨打印的蚀刻方法利用喷墨打印机喷射溶剂、蚀刻剂甚至添加剂，因此，可以参照现有喷墨打印机对于墨滴的喷射控制方法来控制溶剂、蚀刻剂甚至添加剂的小滴以形成成像图案的喷射，在此不再赘述。溶剂喷涂步骤和蚀刻剂喷涂步骤可以采用两种不同次序，并且，溶剂和蚀刻剂可以分别存储在对应的不同墨盒中，在一个实施例中，溶剂喷涂步骤s20通过喷墨打印机的第一喷射将溶剂小滴以成像图案喷射到待刻蚀面上，蚀刻剂喷涂步骤s30通过喷墨打印机的第二喷射将蚀刻剂小滴以成像图案向待刻蚀面喷射以与溶剂混合并化学反应从而在待刻蚀面上形成蚀刻图案。在另一个实施例中，蚀刻剂喷涂步骤s20通过喷墨打印机的第一喷射将蚀刻剂小滴以成像图案喷射到待刻蚀面上，溶剂喷涂步骤s30通过喷墨打印机的第二喷射将溶剂小滴以成像图案向待刻蚀面喷射以与蚀刻剂混合并化学反应而在待刻蚀面上形成蚀刻图案。可知的是，成像图案与蚀刻图案相对应。因此，由上所述，本发明使用喷墨打印的蚀刻方法利用喷墨打印能以高分辨率的成像图案方式分两次以不同次序地喷射溶剂和蚀刻剂，避免了现有技术中的两道洗涤工序，简化了工序，不会产生洗涤工序所产生的废液若直接排放污染环境的隐患，另外，喷墨打印机的喷头分两次以不同次序地喷射溶剂和蚀刻剂以使两者在待刻蚀面上混合并发生化学反应，可以防止先将溶剂和蚀刻剂混合后并化学反应产生具腐蚀性液体再经喷头喷射而对喷头尤其是压电元件造成的腐蚀作用，避免了对喷头使用寿命的不利影响，保证了喷头维持高的打印精度。

优选的，上述蚀刻剂包括以下的一种或多种：次氯酸或者/和次氯酸盐、高锰酸或者/和高锰酸盐、高氯酸或者/和高氯酸盐、重铬酸或者/和重铬酸盐、二价铜盐、三价铁盐、过氧化物或者/和过氧化物与酸的混合物且酸为无机酸或者/和有机酸、过氧化物与络合剂的混合物、包括纳米级硫磺分散液以及硫磺的溶液的硫单质、包括无机和有机多硫化物的多硫化物。

具体来说，次氯酸盐包括次氯酸钠、次氯酸钙或者次氯酸钾，高锰酸盐包括高锰酸钾，高氯酸盐包括高氯酸钠或者高氯酸钾，重铬酸盐包括重铬酸钾，二价铜盐包括醋酸铜、硝酸铜或者硫酸铜，三价铁盐包括硝酸铁、氯化铁或者硫酸铁，过氧化物包括过氧化钠、过氧化氢、有机过氧化物、过氧化钙或者过氧化钾。另外，络合剂包括铵盐、氨水、有机胺化合物或者edta及其盐。

优选的，溶剂包括一元醇、二元醇、多元醇、醇醚、醚类化合物、酮类化合物、醛类化合物中的一种或多种。

具体来说，一元醇包括甲醇、乙醇或者异丙醇，二元醇包括乙二醇或者丙二醇，醇醚包括乙二醇单甲醚、乙二醇单乙醚、丙二醇丙醚或者二甘醇乙醚。另外，多元醇包括甘油。

进一步结合参考图3和图4，为了进一步提高蚀刻剂和溶剂相互化学反应的混合物的蚀刻效果，本发明使用喷墨打印的蚀刻方法还包括添加剂喷涂步骤s40，通过喷墨打印机的第三喷射将添加剂小滴以成像图案向上述化学反应未完成的蚀刻剂和溶剂的混合物喷射。可以理解的是，对应于溶剂喷涂步骤和蚀刻剂喷涂步骤的不同次序，添加剂喷涂步骤s40在溶剂喷涂步骤s30或蚀刻剂喷涂步骤s30之后实施。

优选的，添加剂包括表面活性剂、消泡剂、ph调节剂、粘度调节剂或者可溶性树脂中的一种或多种。

作为进一步的改进，本发明使用喷墨打印的蚀刻方法还包括打印头移动步骤s50(未图示)，在该步骤s50中，用于喷射溶剂、蚀刻剂和添加剂的喷头依次朝远离待刻蚀面的方向移动以对应进行第二喷射及第三喷射，也就是说，在已实施喷射溶剂或喷射蚀刻剂的第一喷射之后且在作为第二喷射的喷射溶剂或喷射蚀刻剂实施之前，喷头朝远离待刻蚀面的方向移动一定距离，从而避免溶剂和蚀刻剂混合化学反应可能产生的一定量腐蚀性挥发物质作用在喷头上，在已实施第二喷射之后且在作为第三喷射的喷射添加剂实施之前，喷头再朝远离待刻蚀面的方向进一步移动一定距离，从而避免溶剂、蚀刻剂和添加剂混合化学反应可能产生的较大量腐蚀性挥发物质作用在喷头上，需要知晓的是，上述腐蚀性挥发物质一般为气态形式，上述各移动距离均在喷墨打印机保证溶剂、蚀刻剂和添加剂以成像图案喷射至待蚀刻面上的范围之内，如此的话，喷头得到了良好的保护，避免喷头尤其是压电元件遭受腐蚀作用。

本发明还提供了一种用于蚀刻方法的喷墨打印机，该蚀刻方法为以上任一种的使用喷墨打印的蚀刻方法，喷墨打印机包括机架和控制器，机架用于支撑并固定基材，控制器用于控制喷墨打印机特别是喷头的喷射，该喷射包括第一喷射和第二喷射或者第一喷射、第二喷射和第三喷射，控制器可以是cpu、plc等，因此，喷墨打印机具有由任一种蚀刻方法所带来的优点，在此不再赘述。

作为进一步的改进，喷墨打印机包括喷头和气液分隔膜，该喷头用于喷射包括溶剂和蚀刻剂的两种喷剂或者喷射包括溶剂、蚀刻剂和添加剂的三种喷剂，气液分隔膜邻接打印头设置，该气液分隔膜允许喷头喷射的各种喷剂通过并落于待刻蚀面上但阻止例如上述气态腐蚀性挥发物质通过而作用在喷头上，因此，能够避免喷头尤其是压电元件遭受腐蚀作用。

需要说明的是，实施上述各步骤的时长及两步骤间的间隔时长均保证溶剂和蚀刻剂或者溶剂、蚀刻剂和添加剂能够混合化学反应获得理望的刻蚀效果。上述溶剂、蚀刻剂和添加剂的具体种类选择及配比可以由本领域技术人员根据具体金属材质、蚀刻图案等情况而确定。

为了简明起见，这里省略了对已知方法的详细描述。在上述实施例中，描述和示出了若干具体的步骤作为示例。但是，本发明的方法过程并不限于所描述和示出的具体步骤，本领域的技术人员可以在领会本发明的精神后，作出各种改变、修改和添加，或者改变步骤之间的顺序，或者若干步骤同时执行。

上述实施方式仅为本发明的优选实施方式，不能以此来限定本发明保护的范围，本领域的技术人员在本发明的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本发明所要求保护的范围。