光化学エッチング設計エンジニア向けガイド

金属の性質を持ち、2 つ以上の化学元素から構成され、そのうちの少なくとも 1 つが金属である物質。
必要な機械的および物理的特性を得るために添加された特定量の合金元素を含む銅。最も一般的な銅合金は 6 つのグループに分類され、それぞれに次の主要な合金元素のいずれかが含まれます。 黄銅 – 主な合金元素は亜鉛です。リン青銅 – 主な合金元素は錫です。アルミニウム青銅 – 主な合金元素はアルミニウムです。シリコンブロンズ – 主な合金元素はシリコンです。銅ニッケルおよびニッケル銀 – 主な合金元素はニッケルです。ベリリウム、カドミウム、クロム、鉄などのさまざまな元素を少量含む希銅合金または高銅合金。
硬度は、表面のへこみや摩耗に対する材料の耐性の尺度です。硬度には絶対的な基準はありません。硬度を定量的に表すために、各種類の試験には硬度を定義する独自のスケールがあります。押し込み硬度は静的方法で測定されます。ブリネル、ロックウェル、ビッカース、およびヌープ テストによる。くぼみのない硬度は、スクレールスコープ テストと呼ばれる動的方法で測定されます。
金属を加工または機械加工してワークピースに新しい形状を与える製造プロセス。広義には、この用語には、設計とレイアウト、熱処理、マテリアルハンドリング、検査などのプロセスが含まれます。
ステンレス鋼は、高強度、耐熱性、優れた機械加工性、耐食性を備えています。特定の用途向けにさまざまな機械的および物理的特性をカバーするために 4 つの一般的なカテゴリが開発されています。4 つのグレードは次のとおりです。CrNiMn 200 シリーズおよび CrNi 300 シリーズ オーステナイト タイプ。クロムマルテンサイト系、焼入性400シリーズ。クロム、非硬化性400シリーズフェライトタイプ。溶体化処理および時効硬化のための追加元素を含む析出硬化型クロムニッケル合金。
超硬合金の高速加工を可能にするために炭化チタン工具に添加されます。工具コーティングとしても使用されます。コーティング工具を参照してください。
ワークピースのサイズによって許容される最小数量と最大数量は、設定された標準とは異なりますが、それでも許容されます。
ワークピースはチャックに保持され、パネルに取り付けられるか、中心間に保持されて回転されます。その間、切削工具 (通常は一点工具) がその周囲に沿って、または端または面を通して送られます。直線旋削 (切削) の形式でワークピースの周囲に沿って）;テーパー旋削（テーパーの作成）。ステップ旋削（同じワークピース上で異なるサイズの旋削直径）。面取り（エッジまたは肩の面取り）。フェーシング（端をカット）。回転ねじ（通常は雄ねじですが、雌ねじの場合もあります）。粗加工（バルク金属除去）。旋盤、ターニングセンタ、チャック盤、自動ネジ盤などの機械に使用されます。
精密板金加工技術としての光化学エッチング (PCE) は、厳しい公差を達成でき、再現性が高く、多くの場合、精密金属部品をコスト効率よく製造できる唯一の技術です。高い精度が必要であり、一般に安全です。keyアプリケーション。
設計エンジニアが優先金属加工プロセスとして PCE を選択した後は、その多用途性だけでなく、製品設計に影響を与える (そして多くの場合強化する) 可能性があるテクノロジーの特定の側面を十分に理解することが重要です。この記事では、設計エンジニアが何をしなければならないかを分析します。 PCE を最大限に活用することに感謝し、このプロセスを他の金属加工技術と比較します。
PCE には、イノベーションを刺激し、「挑戦的な製品機能、機能強化、洗練さ、効率性を含めることで限界を拡張する」多くの特性があります。設計エンジニアが潜在能力を最大限に発揮することは重要であり、マイクロメタル (HP Etch および Etchform を含む) はその顧客を支持します。 OEM を単なる下請けメーカーではなく、製品開発パートナーとして扱うことで、OEM が設計段階の早い段階でこの多様性を最適化できるようになります。機能的な金属加工プロセスが提供できる可能性。
金属とシートのサイズ: リソグラフィーは、さまざまな厚さ、グレード、焼き戻し、シート サイズの金属スペクトルに適用できます。各サプライヤーは、異なる公差でさまざまな厚さの金属を機械加工できます。PCE パートナーを選択するときは、そのサプライヤーについて正確に尋ねることが重要です。能力。
たとえば、micrometal のエッチング グループを使用する場合、このプロセスは 10 ミクロンから 2000 ミクロン (0.010 mm ～ 2.00 mm) の範囲の薄い金属シートに適用でき、シート/コンポーネントの最大サイズは 600 mm x 800 mm です。機械加工可能な金属鋼とステンレス鋼、ニッケルとニッケル合金、銅と銅合金、錫、銀、金、モリブデン、アルミニウムが含まれます。また、チタンとその合金などの高腐食性材料を含む難削材も含まれます。
標準エッチング許容差: 許容差はあらゆる設計において重要な考慮事項であり、PCE 許容差は材料の厚さ、材質、PCE サプライヤーのスキルと経験によって異なります。
マイクロメタル エッチング グループのプロセスは、材料とその厚さに応じて、±7 ミクロンという低い公差で複雑な部品を製造できます。これは、すべての代替金属製造技術の中でもユニークです。ユニークなことに、同社は特別な液体レジスト システムを使用して、超微細加工を実現しています。薄い (2 ～ 8 ミクロン) フォトレジスト層により、化学エッチング中の精度が向上します。これにより、エッチング グループは 25 ミクロンの非常に小さいフィーチャ サイズ、材料厚さの 80 パーセントの最小開口、再現可能な 1 桁ミクロンの公差を実現できます。
目安として、micrometal のエッチング グループは、最大 400 ミクロンの厚さのステンレス鋼、ニッケル、および銅の合金を、素材の厚さの 80% という小さなフィーチャ サイズで、厚さの ±10% の公差で加工できます。ステンレス鋼、ニッケル、銅の合金400 ミクロンより厚いスズ、アルミニウム、銀、金、モリブデン、チタンなどの他の材料では、厚さの ±10% の公差で、材料の厚さの 120% もの小さなフィーチャー サイズを持つことができます。
従来の PCE は比較的厚いドライ フィルム レジストを使用するため、最終部品の精度と利用可能な公差が損なわれ、100 ミクロンのフィーチャ サイズと 100 ～ 200 パーセントの材料厚さの最小開口しか達成できません。
場合によっては、従来の金属加工技術ではより厳しい公差を達成できますが、限界があります。たとえば、レーザー切断は金属の厚さの 5% までの精度が得られますが、その最小フィーチャー サイズは 0.2 mm に制限されます。PCE は最小基準を達成できます。 0.1mmのフィーチャーサイズと0.050mmより小さい開口部が可能です。
また、レーザー切断は「単一点」金属加工技術であることを認識する必要があります。つまり、一般にメッシュなどの複雑な部品の場合はより高価であり、ディープエッチングを使用して燃料などの流体デバイスに必要な深さ/彫刻機能を実現することはできません。バッテリーと熱交換器はすぐに入手できます。
バリとストレスのない機械加工。PCE の正確な精度と最小フィーチャ サイズ機能を再現する能力に関しては、スタンピングが最も近いかもしれませんが、トレードオフは、金属加工中に加えられる応力と残留バリの特性です。スタンピングの。
打ち抜き部品は高価な後処理を必要とし、部品の製造に高価な鋼工具を使用するため、短期的には実現できません。さらに、超硬金属を加工する際には工具の摩耗が問題となり、多くの場合、高価で時間のかかる修理が必要になります。PCEは、そのバリや応力のない特性、工具の摩耗ゼロ、供給速度により、多くの曲げバネの設計者や複雑な金属部品の設計者によって指定されています。
追加コストなしで独自の機能を実現: プロセスに固有のエッジ「先端」により、リソグラフィーを使用して製造される製品に独自の機能を組み込むことができます。エッチングされた先端を制御することで、さまざまなプロファイルを導入でき、鋭い切れ刃の製造が可能になります。医療用ブレードに使用されるものや、フィルター スクリーン内の流体の流れを方向付けるためのテーパー状の開口部などです。
低コストのツーリングと設計の反復: 機能が豊富で複雑かつ精密な金属部品とアセンブリを求めるあらゆる業界の OEM にとって、PCE は現在、困難な形状にうまく機能するだけでなく、設計エンジニアが柔軟に対応できるため、最適なテクノロジーとなっています。製造時点に先立って設計を調整します。
これを達成する主な要因は、デジタル ツールやガラス ツールの使用です。これらのツールは製造コストが安いため、製造開始の数分前でも安価に交換できます。スタンピングとは異なり、デジタル ツールのコストは部品の複雑さによって増加しません。設計者がコストではなく最適化された部品の機能に重点を置くため、イノベーションが刺激されます。
従来の金属加工技術では、部品の複雑さの増加はコストの増加に相当すると言えますが、その多くは高価で複雑な工具によるものです。また、従来の技術が標準外の材料、厚さ、および標準外の材料に対処しなければならない場合にもコストは上昇します。グレードはすべて PCE のコストに影響を与えません。
PCE では硬い工具を使用しないため、変形や応力が排除されます。さらに、所望の形状が得られるまで金属が均一に溶解されるため、製造される部品は平坦できれいな表面を持ち、バリがありません。
Micro Metals 社は、設計エンジニアがシリーズに近いプロトタイプで利用可能なサンプリング オプションを確認できるように、使いやすい表を設計しました。この表には、ここからアクセスできます。
経済的なプロトタイピング: PCE では、ユーザーは部品ごとではなくシートごとに料金を支払います。つまり、さまざまな形状のコンポーネントを 1 つのツールで同時に処理できます。1 回の生産実行で複数の部品タイプを製造できることが、膨大なコストの鍵となります。プロセスに固有の節約。
PCE は、柔らかい、硬い、脆いなど、ほぼすべての種類の金属に適用できます。アルミニウムは、その柔らかさのために打ち抜きが難しいことで知られ、反射特性のためにレーザー切断が難しいことで知られています。同様に、チタンの硬度は困難です。たとえば、チタンの硬度は困難です。マイクロメタルは、これら 2 つの特殊材料に対して独自のプロセスとエッチング化学を開発しており、チタン エッチング装置を備えた世界で数少ないエッチング会社の 1 つです。
これを、PCE が本質的に高速であるという事実と組み合わせると、近年このテクノロジーの採用が急激に増加した理由は明らかです。
より小さく、より複雑な精密金属部品を製造するというプレッシャーに直面しているため、設計エンジニアはますます PCE に注目しています。
他のプロセスの選択と同様、設計者は、設計の特性とパラメータを検討する際に、選択した製造技術の特定の特性を理解する必要があります。
フォトエッチングの多用途性と精密板金製造技術としての独自の利点により、フォトエッチングは設計革新の原動力となり、代替金属製造技術が使用されていれば不可能と考えられていた部品の作成に真に使用できます。