用于蚀刻的金属带材的覆膜方法、蚀刻方法及覆膜设备

摘要

本发明涉及蚀刻技术，提供一种用于蚀刻的金属带材的覆膜方法、蚀刻方法及覆膜设备，覆膜方法包括预覆膜步骤、首次模切步骤、一次脱膜步骤、二次覆膜步骤、二次模切步骤、三次覆膜步骤、四次覆膜步骤及二次脱膜步骤。所述覆膜设备包括依次设置且可供金属带材连续移动的第一覆膜装置、第一模切装置、第一脱膜装置、第二覆膜装置、第二模切装置、第三覆膜装置、第四覆膜装置及第二脱膜装置。本发明中，能够依次完成在金属带材上覆胶膜，机械化去除金属带材上蚀刻区的胶膜，保护非蚀刻区，并使蚀刻区域可直接与蚀刻液接触，节省了人工，压缩了加工周期，减少化学试剂比例和环境及原材料的要求，提高了非蚀刻区域的可靠性，极大地提高生产效率。

说明书

技术领域

本发明涉及蚀刻技术，更具体地说，是涉及一种用于蚀刻的金属带材的覆膜方法、蚀刻方法及覆膜设备。

背景技术

蚀刻也称光化学蚀刻(photochemical etching)，是指通过曝光制版、显影后，将要蚀刻区域的保护膜去除，在蚀刻时接触化学溶液，达到溶解腐蚀的作用，形成凹凸或者镂空成型的效果。蚀刻最早可用来制造铜版、锌版等印刷凹凸版，广泛地被使用于减轻重量仪器镶板，铭牌及传统加工法难以加工之薄形工件等的加工；经过不断改良和工艺设备发展，亦可以用于航空、机械、化学工业中电子薄片零件精密蚀刻产品的加工，特别在半导体制程上，蚀刻更是不可或缺的技术。作为一种精密而科学的化工加工技术，光化学蚀刻在多种金属材料上被广泛运用，对金属材料进行蚀刻，其关键主要是体现在以下两方面的问题：一、保护需要的部分不被蚀刻；二、使不需要的部分被完全蚀刻，从而获得需要的图文。目前较为流行的方法如下：

曝光法：工程根据图形开出备料尺寸→材料准备→材料清洗→烘干→贴膜或涂布→烘干→曝光→显影→烘干-蚀刻→脱膜→OK。

网印法：开料→清洗板材(不锈钢其它金属材料)→丝网印→蚀刻→脱膜→OK。

加工治具放置并固定已加工成型的工件，在工件非蚀刻区域上喷涂、印刷或贴合上预先按非蚀刻区域加工的保护膜，然后让蚀刻液接触工件已去除保护膜的部分，发生蚀刻反应，然后脱膜或清洗去除保护膜，然后冲水清洗并烘干， 完成蚀刻区域的蚀刻。

蚀刻前的印刷阶段为保证印层均匀，不出现“白点”，一般需要印刷两次或更多，同时在整个过程对环境要求都很高。比如：

1)由于用到感光材料，使用时室内不能有强光或直射的阳光，一般使用专用黄色灯光及黄色窗帘；

2)室内清洁要求较高，由于印刷层极薄，为减少灰尘，需使用千级无尘车间。在精细产品中，一粒灰尘往往就会造成几条断线，造成过蚀；

3)注意室内温湿度及通风换气；

4)印刷好后要空港，温度一般在60至100℃范围，不能过高，否则将影响显影；时间需要精确控制在一刻钟左右，保证膜层略干且不粘手。在此过程中仍然需要保证避光和防止灰尘等。

而且由于需对工件进行定位固定，并预先制作准备模治具，故而及耗人工，效率低下且无法保证人工操作的精度，制程及其不稳定。

综上，传统蚀刻方法存在如下缺点：

1)需花费较高成本的反应溶液及去离子水；

2)化学药品处理时人员所遭遇的安全问题；

3)光阻附着性问题；

4)气泡形成及化学蚀刻液无法完全与金属原材料表面接触所造成的不完全及不均匀的蚀刻；

5)大量的人工；

6)人工操作产生的不稳定性制程；

7)较长的加工周期；

8)较为庞大的设备成本投入；

9)废气及潜在的爆炸性；

由此可见，传统工艺复杂繁琐，费时费力，要求严苛，成本高昂，并且在加工过程中需要用到大量的化学试剂，对环境具有潜在威胁，对操作人员具有 安全威胁，同时会有废气及潜在的爆炸性威胁等不安全因素存在。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于蚀刻的金属带材的覆膜方法、蚀刻方法及设备，旨在解决现有技术中金属带材蚀刻前采用印刷或覆膜时成本高，存在安全威胁、人工成本高等问题。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：提供一种用于蚀刻的金属带材的覆膜方法，包括以下工艺步骤：

S1、预覆膜步骤：于金属带材正面覆盖第一保护膜；

S2、首次模切步骤：将覆盖有第一保护膜的金属带材正面进行模切，分离出蚀刻区域和非蚀刻区域；

S3、一次脱膜步骤：将非蚀刻区域的第一保护膜去除；

S4、二次覆膜步骤：将脱膜步骤后的非蚀刻区域以及蚀刻区域上覆盖第二保护膜，所述第二保护膜粘度高于所述第一保护膜；

S5、二次模切步骤：将二次覆膜后的金属带材正面进行模切，再次分离出蚀刻区域和非蚀刻区域；

S6、三次覆膜步骤：将二次模切步骤中金属带材正面的蚀刻区域覆盖第三保护膜，第三保护膜的宽度小于蚀刻区域的宽度；

S7、四次覆膜步骤：将三次覆膜步骤后的金属带材的背面以及正面的非蚀刻区域覆盖第四层保护膜；

S8、二次脱膜步骤：将蚀刻区域的第一保护膜、第二保护膜以及第三保护膜去除使蚀刻区域裸露。

可选地，上述S1至S8各步骤在连续生产线上连续进行。

可选地，所述第二保护膜为耐腐蚀耐高温的高温胶布。

本发明还提供了一种蚀刻方法，包括上述的覆膜方法，还包括蚀刻步骤：将上述S8步骤中脱膜后的金属带材置于蚀刻液中进行蚀刻。

本发明还提供了一种用于蚀刻的金属带材的覆膜设备，包括依次设置且可供金属带材连续移动的第一覆膜装置、第一模切装置、第一脱膜装置、第二覆膜装置、第二模切装置、第三覆膜装置、第四覆膜装置以及第二脱膜装置。

可选地，还包括用于放置金属带材的开卷装置、用于清洗金属带材的清洗装置，所述开卷装置与所述清洗装置依次设于所述第一覆膜装置前方。

可选地，所述第一覆膜装置包括第一保护膜放卷装置、以及贴紧配合且可供第一保护膜及金属带材从中通过的第一上压辊与第一下压辊；所述第二覆膜装置包括第二保护膜放卷装置、以及贴紧配合且可供第二保护膜及金属带材从中通过的第二上压辊与第二下压辊；所述第三覆膜装置包括第三保护膜放卷装置、以及贴紧配合且可供第三保护膜及金属带材从中通过的第三上压辊与第三下压辊。

可选地，所述第四覆膜装置包括三个第四保护膜放卷装置以及相对设置且可供第四保护膜及金属带材从中通过的第四上压辊与第四下压辊，其中两所述第四保护膜放卷装置位于所述第四上压辊上方且分别位于金属带材的两侧，另一第四保护膜放卷装置位于所述第四下压辊下方。

可选地，所述第一脱膜装置包括用于将保护膜收起的第一收卷装置以及贴紧配合的第五上压辊与第五下压辊；所述第二脱膜装置包括用于将保护膜收起的第二收卷装置以及贴紧配合的第六上压辊与第六下压辊。

可选地，所述第一模切装置包括第一动模与第一定模，所述第一动模上设有至少两个第一导向定位柱，所述第一定模上设有与所述第一导向定位柱相匹配的第一定位孔；所述第二模切装置包括第二动模与第二定模，所述第二动模上设有至少两个第二导向定位柱，所述第二定模上设有与所述第二导向定位柱相匹配的第二定位孔。

本发明中采用上述方法及设备，能够依次完成在金属带材上覆胶膜，机械化去除金属带材上蚀刻区的胶膜，并保护非蚀刻区，并使蚀刻区域可直接与蚀刻液接触，这样极大的节省了人工，压缩了加工周期，减少化学试剂比例和环 境及原材料的要求，提高了非蚀刻区域保护层的可靠性，极大地提高了生产效率。

附图说明

图1A至图1H是采用本发明实施例提供的覆膜方法进行覆膜时的剖视图；

图2是本发明实施例提供的用于蚀刻的金属带材的覆膜设备的示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者可能同时存在居中元件。当一个元件被称为“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。

还需要说明的是，本实施例中的左、右、上、下等方位用语，仅是互为相对概念或是以产品的正常使用状态为参考的，而不应该认为是具有限制性的。

本发明中覆膜方法主要应用在蚀刻前的准备工作，改变传统印刷感光油墨来保护非蚀刻区域的做法，对用于蚀刻的金属带材进行覆膜来保护非蚀刻区域，这种覆膜方法克服传统工艺复杂繁琐，费时费力，要求严苛，成本高昂，并且在加工过程中需要用到大量的化学试剂，对环境具有潜在威胁，对操作人员具有安全威胁，同时会有废气及潜在的爆炸性威胁等缺点，提高了生产效率、降低生产成本和操作人员劳动强度，并且安全环保。

具体地，结合图1A至图1H本发明实施例中覆膜方法包括以下工艺步骤：

S1、预覆膜步骤：于金属带材正面覆盖第一保护膜；

如图1A所示，在金属带材10正面覆盖第一保护膜11，其中，第一保护膜11为一种低粘度胶布，其材质可为粘度50G内的PET保护膜，当然也可以为其 它材质的保护膜。需要说明的是，在进行预覆膜步骤前，还要对金属带材进行清洗，清洗时将金属带材置于清洗装置中将正面及背面进行清洗，去除表面灰尘及异物。

S2、首次模切步骤：将覆盖有第一保护膜的金属带材正面进行模切，分离出蚀刻区域和非蚀刻区域；

如图1B所示，金属带材10正面覆盖第一保护膜11后，再进行首次模切。首次模切主要针对金属带材10正面的第一保护膜11进行分隔，分离出蚀刻区域111和非蚀刻区域112，即是使蚀刻区域111上的第一保护膜111和非蚀刻区域112的第一保护膜111分离。

S3、一次脱膜步骤：将非蚀刻区域的第一保护膜去除；

如图1C所示，将非蚀刻区域112的第一保护膜11去除。本步骤中，采用机械去除，即采用压辊使金属带材10移动同时采用收卷装置将去除的第一保护膜11收卷起来。当然，此步骤也可以采用非机械方式如手工方式进去除，如在金属带材10量较少的情况下，可以采用人工方式撕除。

S4、二次覆膜步骤：将脱膜步骤后的非蚀刻区域以及蚀刻区域上覆盖第二保护膜，所述第二保护膜粘度高于所述第一保护膜；

如图1D所示，在金属带材10正面再覆盖第二保护膜12，第二保护膜为耐腐蚀耐高温的高温胶布，具体可为(请补充材质)。由图中可以看出，由于蚀刻区域111上还有第一保护膜11，这样，在蚀刻区域111上由上至下就依次覆盖有第二保护膜12以及第一保护膜11，而非蚀刻区域111只有第一保护膜11。

S5、二次模切步骤：将二次覆膜后的金属带材正面进行模切，再次分离出蚀刻区域和非蚀刻区域；

如图1E所示，对二次覆膜后的金属带材10进行二次模切。由于第二保护膜12覆盖整个金属带材10的正面，这样，首次模切形成的蚀刻区域和非蚀刻区域又连为一体，因此需要进行二次模切再次分离出蚀刻区域111和非蚀刻区域112，即是使蚀刻区域111上的第二保护膜12和非蚀刻区域12的第二保护 膜12分离。

S6、三次覆膜步骤：将二次模切步骤中金属带材正面的蚀刻区域覆盖第三保护膜，第三保护膜的宽度小于蚀刻区域的宽度；

如图1F所示，将二次模切后的金属带材10正面的蚀刻区域111再次覆盖第三保护膜13，第三保护膜13的宽度小于蚀刻区域111的宽度。第三保护膜13可为美纹胶或OPP胶带，其作用主要用于排废即连续性去除蚀刻区域附着的保护膜，保证在蚀刻步骤中蚀刻区域111能与蚀刻液直接接触和连续性排废以提高工作效率。当然，第三保护膜13也可以为其他材质。

S7、四次覆膜步骤：将三次覆膜步骤后的金属带材的背面以及正面的非蚀刻区域覆盖第四层保护膜；

如图1G所示，在本次步骤中，在金属带材10的背面全部覆盖第四层保护膜14，同时，在金属带材10正面的非蚀刻区域也覆盖第四层保护膜14，其中，正面的非蚀刻区域覆盖的第四层保护膜14位于金属带材10的两侧，正面的第四层保护膜14的边缘与背面的第四层保护膜14的边缘贴合。第四层保护膜14为环保膜，具体为蓝色PET高温胶带，第四层保护膜14不局限于蓝色PET高温胶带。

S8、二次脱膜步骤：将蚀刻区域的第一保护膜、第二保护膜以及第三保护膜去除使蚀刻区域裸露。

如图1H所示，在本步骤中，将三次覆膜步骤中覆盖的第三保护膜13去除。由于在二次模切步骤中，第三保护膜13下方的第二保护膜12已经经过模切分离出蚀刻区域111和非蚀刻区域112，结合图1G，在蚀刻区域111，金属带材10附着的第一保护膜11粘度较小，而在非蚀刻区域112，金属带材10附着的第二保护膜12粘度较大，利用此时蚀刻区域111和非蚀刻区域112附着的胶膜粘度不一样，故在去除第三保护膜13时可轻松地将利用蚀刻区域111内粘度较低的第一保护膜11及第二保护膜12一起脱去，从而使蚀刻区域111的金属带材能够裸露出来便于与蚀刻液接触，最后去膜后的金属带材如图1H所示。

需要说明的是，采用上述方法进行覆膜时，在金属带材10量较少时，可以采用人工逐步进行。本实施例，作为优选的方案，上述各步骤在连续生产线上连续进行。采用连续生产线进行覆膜，生产效率高，且降低操作人员劳动强度。

本发明还提供了一种蚀刻方法，包括上述的覆膜方法，还包括蚀刻步骤：将上述S8步骤中脱膜后的金属带材置于蚀刻液中进行蚀刻。蚀刻步骤中蚀刻液的配置等与现有技术相同，此处不作赘述。在前期的覆膜保护步骤中采用了上述的覆膜方法取代传统感光油墨保护，使得整个蚀刻工期缩短，人工成本降低，且提高了非蚀刻区域保护层的可靠性，提高了生产效率。

上述的金属带材在经过上述蚀刻后再通过机加工的方式进行加工，这种方法比先加工再蚀刻效率更高，成本更低。

参照图2，本发明采用上述方法进行覆膜的覆膜设备，包括依次设置且可供金属带材10连续移动的第一覆膜装置20、第一模切装置30、第一脱膜装置40、第二覆膜装置50、第二模切装置60、第三覆膜装置70、第四覆膜装置80以及第二脱膜装置90。

作为优选的方案，还包括位于第一覆膜装置20后方的开卷装置101以及位于第二脱膜装置90前方的收卷装置102。本实施例中，所述的前方、后方，是以金属带材10前进方向为参考。

本实施例中，覆膜设备还包括依次设置的第一工作平台103、第二工作平台104、第三工作平台105、第四工作平台106以及第五工作平台107。其中，第一覆膜装置20、第一模切装置30分别位于第一工作平台103及第二工作平台104上，第一脱膜装置40和第二覆膜装置50置于第三工作平台105上，第二模切装置60置于第四工作平台106上，而第三覆膜装置70、第四覆膜装置80以及第二脱膜装置90置于第五工作平台107上。当然，在场地允许情况下，也可以只有一个较长的工作平台，将上述各装置均置于此工作平台上。

本实施例中，卷状的金属带材10置于放卷装置101上，由放卷放置101逐渐将金属带材10放出，第一工作平台103置于放卷装置101前方。第一工作 平台103上还设置有用于移动金属带材10的第一送料辊轮组201以及用于清洗金属带材10的清洗装置202，第一送料辊轮组201位于清洗装置202的后方，而清洗装置202位于第一覆膜装置20的后方。清洗装置202对金属带材10正面及背面进行清洗，去除表面灰尘及异物。

第一覆膜装置20包括第一保护膜放卷装置21、以及贴紧配合且可供第一保护膜11及金属带材10从中通过的第一上压辊22与第一下压辊23。第一上压辊22与第一下压辊23中至少一压辊通过传动装置连接至驱动装置从而带动压辊转动。由图2可以看出，第一保护膜放卷装置21位于第一上压辊22上方且靠前位置，第一保护膜11向后放卷与金属带材10同时从第一上压辊22与第一下压辊23之间通过，由第一上压辊22和第一下压辊23对第一保护膜11及金属带材10进行挤压完成第一次覆膜工序并向前传输。

第二工作平台104上的第一模切装置30包括第一动模(图中未示出)与第一定模(图中未示出)，第一动模上具有至少两个垂直设置的第一导向定位柱，导向定位柱的末端呈圆锥型，第一定模上设有与第一导向定位柱相匹配的第一定位孔。通过第一动模与第一定模的配合，将覆盖金属带材10上的第一保护膜11进行分割，分割出蚀刻区域及非蚀刻区域。同时，在第二工作平台104上且位于第一模切装置30的前方还设有第二送料辊轮组203，经过第一次模切后的金属带材10附着在第二送料辊轮组203上并利用压合产生的摩擦力向前传输。

第三工作平台105上的第一脱膜装置40包括第一收卷装置41以及相对设置的第五上压辊42与第五下压辊43。由图2可以看出，第一收卷装置41位于第五上压辊42上方且靠后位置，金属带材10在经过第五上压辊42与第五下压辊43时，非蚀刻区域的第一保护膜11被去除并收卷在第一收卷装置41上，同时，金属带材10在第五上压辊42与第五下压辊43作用下向前传输。

第三工作平台105上的第二覆膜装置50位于第一脱膜装置40的前方。第二覆膜装置50结构与第一覆膜装置20结构相同，第二覆膜装置50包括第二保护膜放卷装置51、以及贴紧配合且可供第二保护膜12及金属带材10从中通过 的第二上压辊52与第二下压辊53。由第一脱膜装置40传输过来的金属带材10经第二覆膜装置50后又于正面覆盖第二保护膜12。

第四工作平台106上的第二模切装置60与第一模切装置30结构相同，其包括第二动模与第二定模，第二动模上设有至少两个第二导向定位柱，第二定模上设有与第二导向定位柱相匹配的第二定位孔。通过第二动模与第二定模的配合，将覆盖金属带材10上的第二保护膜12进行分割，分割出蚀刻区域及非蚀刻区域。同时，在第四工作平台104上且位于第二模切装置60的前方还设有第三送料辊轮组204，经过第二次模切后的金属带材10附着在第三送料辊轮组204上并利用压合产生的摩擦力向前传输。

第五工作平台107上的第三覆膜装置70与第一覆膜装置20及第二覆膜装置50结构相同。第三覆膜装置70包括第三保护膜放卷装置71、以及贴紧配合且可供第三保护膜13及金属带材10从中通过的第三上压辊72与第三下压辊73。

第五工作平台107上且位于第三覆膜装置70前方还设有第四覆膜装置80。第四覆膜装置80包括三个第四保护膜放卷装置81以及相对设置且可供第四保护膜从中通过的第四上压辊82与第四下压辊83，其中两第四保护膜放卷装置81位于第四上压辊上方且分别位于金属带材10的两侧，另一第四保护膜放卷装置81位于第四下压辊83下方。位于上方的两个第四保护膜放卷装置81放出的第四保护膜14将金属带材10正面两侧的非蚀刻区域全部覆盖，而位于下方的第四保护膜放卷装置81放出的第四保护膜14将金属带材10的背面全部覆盖第四层保护膜14，其中，正面两侧的第四层保护膜14的边缘与背面的第四层保护膜14的边缘贴合。

第五工作平台107上的第二脱膜装置90位于第四覆膜装置80的前方。第二脱膜装置90与第一脱膜装置40结构相同。第二脱膜装置90包括第二收卷装置91以及贴紧配合的第六上压辊92与第六下压辊93。第二收卷装置91位于第六上压辊92上方且靠前位置，金属带材10在经过第六上压辊92与第六下压 辊93时，非蚀刻区域的第三保护膜13、第二保护膜12及第一保护膜11被去除并收卷在第二收卷装置91上，同时，金属带材10在第六上压辊92与第六下压辊93作用下向前传输并收卷在收卷装置102上。

采用上述设备及方法对金属带材10进行覆膜后，再将金属带材10直接于蚀刻液接触进行蚀刻，完成蚀刻后再将金属带材加工成工件使用。这种方法极大的节省了人工，压缩了加工周期，减少化学试剂比例和环境及原材料的要求，提高了非蚀刻区域保护层的可靠性，极大地提高了生产效率。

以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。