اچینگ یا حکاکی شیمیایی یکی از روش‌های پرکاربرد حکاکی

اچینگ یا حکاکی شیمیایی (Etching) یکی از قدیمی‌ترین روش های حکاکی است که عموما برای فلزات مورد استفاده قرار می‌گیرد. این روش در صنایع هوا فضا، نیمه‌هادی‌ها و چاپ مدارهای الکتریکی کاربرد زیادی دارد. با اقای مهندس  همراه باشید.

حکاکی شیمیایی با نام‌های مختلفی مانند فرزکاری شیمیایی (Chemical Milling)، اچینگ (Etching)، اچینگ صنعتی و سونش شناخته می‌شود. این فرآیند قدیمی از ۴۰۰ سال قبل از میلاد برای مصارف مختلف مانند طرح اشکال گوناگون بر روی زره سربازان استفاده می‌شده است. ماده‌ی شیمیایی که در آن زمان استفاده می‌شده، اسیدهای طبیعی مانند اسید لاکتیک و اسید سیتریک بوده‌اند. اما امروزه اکثرا از مواد اچ کننده یا اچانت های قلیایی استفاده می‌شود.

حکاکی شیمیایی به بیان کلی به معنای استفاده از مواد شیمیایی با دمای کنترل شده، به منظور بار برداری از ماده و ایجاد شکل دلخواه است. این فرایند اکثرا بر روی فلزات انجام می‌شود اما در صنایع مدرن، انجام اچینگ بر روی دیگر مواد نیز در حال گسترش است. روند کلی فرایند به این صورت است که تنها مناطق و اشکالی که نیاز به حکاکی دارند، بدون پوشش خواهند ماند و بقیه قطعه با پوشش‌های مخصوص خنثی پوشانده می‌شود. بسته به نوع فرآیند و ماده‌ی اولیه قطعه کار و همچنین ماده‌ی اچانت، قطعه در مدت زمان مشخصی در حمامی از ماده‌ی شیمایی فرو برده می‌شود تا شکل دلخواه حاصل شود. در فرایند اچینگ، ماده شمیایی بخش‌های مورد نظر از قطعه را اصطلاحا می‌خورد و ماده اولیه را در خود حل می‌کند.

اچینگ در صنایع مختلفی از چاپ مدارهای الکتریکی گرفته تا صنعت تولید نیمه‌هادی‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرد. در صنعت هوا فضا نیز از این فرایند برای برداشتن لایه‌هایی نازک از قطعه‌های غول پیکر هواپیما، پنل‌های سطحی موشک‌ها و قطعات اکتسرود شده استفاده می‌شود. صنایع میکروالکترومکانیک و نیمه‌هادی‌ها، از مصرف‌کنندگان اصلی اچانت‌ها هستند و در کنار فناوری حکاکی شیمیایی، از فرایند حکاکی پلاسما نیز استفاده می‌کنند.

مراحل اچینگ یا حکاکی شیمیاییی

این فرایند به طور کلی شامل پنج مرحله است: تمیزکاری، پوشش دهی، پاک کردن پوشش از طرح، فرو بردن در ماده شیمیایی و پاک کردن ماسک از کل قطعه کار.

تمیزکاری

این مرحله مهم به منظور از بین بردن انواع ناخالصی از سطح قطعه کار انجام می‌شود. تمامی روغن‌ها، اکسیدها و مواد اضافی سطح قطعه کار باید تمیز شوند. اگر این مرحله به درستی انجام نشود، سطح حکاکی شده نامرغوب خواهد بود و یا حکاکی یک‌دست حاصل نمی‌شود. در تمیزکاری می‌توان از مواد قلیایی مخصوص و صابون‌های صنعتی استفاده کرد.

پوشش دهی (Masking)

در این مرحله کل قطعه کار با ماسک مخصوص پوشانده می‌شود. ماسک را می‌توان به روش‌های مانند غوطه ور کردن و خشک کردن، پاشش ماسک و یا فرآیندهای پوشش دهی الکترواستاتیک بر روی قطعه کار اعمال کرد. نوع ماسک انتخاب شده به جنس قطعه کار و ماده‌ی شمیایی اچینگ بستگی دارد. ماسک باید به خوبی به سطح قطعه کار بچسبد و علاوه بر آن، در برابر اچانت خنثی باشد.

پاک کردن پوشش از طرح (Scribing)

این فرآیند شامل از بین بردن ماسک از طرح مورد نظر است. در حکاکی‌های دستی از ابزارهایی مانند چاقوی مخصوص یا سوزن اچینگ و ابزارهای این‌چنینی استفاده می‌شود و در روش‌های صنعتی، یک اوپراتور با استفاده از شابلون مخصوص، طرح را پاک می‌کند و یا از ماشین‌های کنترل عددی CNC برای این منظور استفاده می‌شود.

فرو بردن در ماده شیمیایی (Etching)

در این مرحله، قطعه کار در حمامی از ماده شیمیایی (اچانت) غوطه ور می‌شود. زمان غوطه‌وری به نرخ اتچینگ و عمق حکاکی قطعه بستگی دارد. نرخ اتچینگ نیز بر طبق فاکتورهای زیادی مانند جنس قطعه کار، اچانت و دما محاسبه می‌شود.

پاک کردن ماسک از کل قطعه کار (Demasking)

در مرحله‌ی آخر، تمامی ماسک و ماده‌ی شیمیایی از قطعه شسته می‌شوند. ماده‌ی شیمیایی به راحتی و با آب (مگر در فرآیندهای خاص) شسته می‌شود. ماسک نیز با ابزارهای Scribing از قطعه کار برداشته می‌شود.

مواد شیمیایی متدوال برای اچینگ (اچانت ها)

برای هر نوع ماده اولیه قطعه کار، باید اچانت مخصوص استفاده شود که در ادامه برخی از آنها معرفی می‌شوند:

• آلومینیم
  • سدیم هیدروکسید
  • ترکیب Keller
• فولاد
  • هیدروکلریک و نیتریک اسید
  • فریک کلرید برای فولاد ضد زنگ
  • نیتال برای فولادهای معمولی
• مس
  • کوپریک کلراید
  • فریک کلراید
  • آمونیم پرسولفات
  • آمونیا
  • نیتریک اسید
  • هیدروکلریک اسید و هیدروژن پراکسید
• سیلیکا
  • هیدروفلوریک اسید