金屬蝕刻（Metal Etching）是一種通過化學或物理方法選擇性去除金屬材料，從而形成精密圖案或結構的加工工藝。它廣泛應用于電子、航空航天、裝飾、精密機械等領域。以下是金屬蝕刻的詳細工藝流程及關鍵要點：
1. 金屬蝕刻工藝分類
(1) 化學蝕刻（濕法蝕刻）
利用化學溶液與金屬發生反應，溶解暴露區域。
特點：成本低、適合復雜圖形，但需控制腐蝕速率和側蝕（Undercut）。
(2) 電化學蝕刻（電解蝕刻）
在電解液中通過電流加速金屬溶解，適用于高精度需求。
特點：速度可控，適合硬質金屬（如不銹鋼、鈦合金）。
(3) 激光蝕刻（干法蝕刻）
利用高能激光燒蝕金屬表面，非接觸式加工。
特點：精度高（微米級），但設備成本高，適合小批量高附加值產品。
2. 化學蝕刻工藝流程（以不銹鋼為例）
(1) 材料準備
金屬選擇：常用鋁、銅、不銹鋼、鈦等。
清潔處理：去除油污、氧化層（堿洗、酸洗、超聲波清洗）。
(2) 涂覆光刻膠
光刻膠類型：
干膜：通過熱壓貼合，適合大面積加工。
濕膜：噴涂或旋涂，適合高精度圖形。
曝光：UV光通過掩膜（菲林）照射，使部分光刻膠固化（正膠）或溶解（負膠）。
(3) 顯影
用堿性溶液（如Na?CO?）去除未固化部分，露出待蝕刻區域。
(4) 蝕刻
蝕刻液配方（依金屬調整）：
不銹鋼：FeCl?（三氯化鐵）或HNO? + HCl（王水）。
銅：FeCl? 或 CuCl? + HCl。
鋁：NaOH 或 H?PO?。
參數控制：
溫度：20–50°C（影響蝕刻速率）。
時間：根據深度調整（通常幾分鐘至幾十分鐘）。
噴淋或浸泡：噴淋可提高均勻性。
(5) 去膠與后處理
去除光刻膠：NaOH溶液或專用剝離劑。
清洗：去離子水沖洗，防止殘留腐蝕。
表面處理（可選）：
拋光、鈍化（提高耐腐蝕性）。
電鍍、噴砂（改善外觀或功能性）。
3. 關鍵工藝控制點
側蝕控制（Undercut）
側蝕會導致圖形失真，需優化：
降低蝕刻液濃度/溫度。
使用抗側蝕添加劑（如硫脲）。
選擇垂直蝕刻性好的工藝（如電化學蝕刻）。
蝕刻均勻性
采用噴淋式蝕刻機，避免氣泡堆積。
定期攪拌或更新蝕刻液。
環保與安全
廢液處理：中和酸性/堿性廢液（如用Ca(OH)?沉淀重金屬）。
防護措施：耐酸手套、通風櫥。
4. 應用領域
電子行業：PCB線路、引線框架、柔性電路。
精密零件：篩網、微孔板、傳感器膜片。
裝飾工藝：金屬標牌、浮雕、珠寶紋理。
航空航天：渦輪葉片冷卻孔、輕量化結構件。
5. 優缺點對比
| 工藝類型 | 優點 | 缺點 |
|---|---|---|
| 化學蝕刻 | 成本低、適合復雜圖形 | 側蝕明顯，廢液污染 |
| 電解蝕刻 | 精度高、可控性強 | 設備復雜，耗電 |
| 激光蝕刻 | 無掩模、超精細 | 設備昂貴，效率低 |
6. 常見問題與解決
問題1：蝕刻不均勻
→ 檢查蝕刻液濃度、溫度及噴淋壓力。問題2：圖形邊緣毛刺
→ 優化曝光顯影工藝，確保光刻膠附著力。問題3：金屬過腐蝕
→ 縮短蝕刻時間或加入緩蝕劑（如苯并三氮唑）。
總結
金屬蝕刻工藝的核心在于精準控制腐蝕區域與深度，需綜合考量材料特性、蝕刻液配方和掩模技術。化學蝕刻因成本低而普及，而激光和電解蝕刻更適合高精度需求。環保和工藝穩定性是未來發展的關鍵方向。
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