蝕刻加工的基本原理

蝕刻加工就是將需要蝕刻的金屬制件浸泡在由各種化學成分組成的蝕刻溶液中，在室溫或加熱的情況下，經(jīng)過一定時間的反應(yīng)后，需要蝕刻部分的金屬慢慢溶解，最終達到所需要的蝕刻深度，使金屬制件表面顯露出具有凹凸立體感的裝飾文字或圖紋。蝕刻加工的過程實際上是金屬在化學溶液中的自溶解，也就是腐蝕過程。這種溶解的過程可按化學機理也可以按電化學機理進行，但由于金屬蝕刻的溶液都是一般的酸、堿、電解質(zhì)溶液。因此，金屬的化學蝕刻應(yīng)該按電化學溶解機理進行。

蝕刻加工的材料：蝕刻的材料可以分為金屬材料和非金屬材料。在這里我們所指的加工，是專對金屬材料的蝕刻加工，不同的金屬材料需要配專用的藥水。同進主要是以不銹鋼、銅、鐵的蝕刻生產(chǎn)，類似鉬等特殊稀有金屬材料也可以加工。同進是高端精密蝕刻的第一品牌，擁有多條進口蝕刻生產(chǎn)線,和多家世界500強企業(yè)合作。免費提供金屬蝕刻工藝解決方案，24小時服務(wù)。

蝕刻加工過程中應(yīng)注意的問題

1、減少側(cè)蝕和突沿，提高蝕刻加工系數(shù)

側(cè)蝕產(chǎn)生突沿。通常印制板在蝕刻液中的時間越長，（或者使用老式的左右搖擺蝕刻機）側(cè)蝕越嚴重。側(cè)蝕嚴重影響印制導線的精度，嚴重側(cè)蝕將使制作精細導線成為不可能。當側(cè)蝕和突沿降低時，蝕刻系數(shù)就升高，高的蝕刻系數(shù)表示有保持細導線的能力，使蝕刻后的導線接近原圖尺寸。電鍍蝕刻抗蝕劑無論是錫－鉛合金，錫，錫－鎳合金或鎳，突沿過度都會造成導線短路。因為突沿容易斷裂下來，在導線的兩點之間形成電的橋接。

2、提高板子與板子之間蝕刻加工速率的一致性

在連續(xù)的板子蝕刻中，蝕刻加工速率越一致，越能獲得均勻蝕刻的板子。要達到這一要求，必須保證蝕刻液在蝕刻的全過程始終保持在最佳的蝕刻狀態(tài)。這就要求選擇容易再生和補償，蝕刻速率容易控制的蝕刻液。選用能提供恒定的操作條件和對各種溶液參數(shù)能自動控制的工藝和設(shè)備。通過控制溶銅量，PH值，溶液的濃度，溫度，溶液流量的均勻性(噴淋系統(tǒng)或噴嘴以及噴嘴的擺動)等來實現(xiàn)。

3、提高整個板子表面蝕刻加工速率的均勻性

板子上下兩面以及板面上各個部位的蝕刻均勻性是由板子表面受到蝕刻劑流量的均勻性決定的。蝕刻過程中，上下板面的蝕刻速率往往不一致。一般來說，下板面的蝕刻速率高于上板面。因為上板面有溶液的堆積，減弱了蝕刻反應(yīng)的進行?？梢酝ㄟ^調(diào)整上下噴嘴的噴啉壓力來解決上下板面蝕刻不均的現(xiàn)象。蝕刻印制板的一個普遍問題是在相同時間里使全部板面都蝕刻干凈是很難做到的，板子邊緣比板子中心部位蝕刻的快。采用噴淋系統(tǒng)并使噴嘴擺動是一個有效的措施。更進一步的改善可以通過使板中心和板邊緣處的噴淋壓力不同，板前沿和板后端間歇蝕刻的辦法，達到整個板面的蝕刻均勻性。

蝕刻加工的最小孔徑是多大？

蝕刻工藝并不是什么圖紙都能加工，也有一定的局限性，圖紙設(shè)計時注意幾個基本的原理：

1．蝕刻開孔的大小＝1.5*材料厚度，例如：0.2mm的厚度。開孔直徑＝0.2*1.5＝0.3mm。  如果需要最小的孔，可以開喇叭孔，但也要看圖紙結(jié)構(gòu)而定。  

2．孔與孔之間的線寬與材料厚度1：1，例如，材料厚度0.2mm，留下來的線寬在0.2mm左右，當然也要看產(chǎn)品的整體結(jié)構(gòu)，所以敬請各位工程師在設(shè)計產(chǎn)品時遵循基本原理，特殊情況另議。

蝕刻加工的精度和側(cè)蝕問題   

在蝕刻加工的工藝中，除不經(jīng)任何防蝕處理的整體蝕刻方法外，都必須要注意防蝕層下蝕刻的“蔓延”問題，也就是我們常說的側(cè)腐蝕。側(cè)腐蝕的大小直接關(guān)系到圖文的精度和蝕刻線條的極限尺寸。通常把防蝕層下的水平方向的蝕刻寬度A稱為側(cè)蝕量，側(cè)蝕量A與蝕刻深度H的比值就是側(cè)蝕率F：

F=A/H

式中：A為側(cè)蝕刻量(mm)，H為蝕刻深度(mm)；F為側(cè)蝕刻率或腐蝕因素，用以表示不同條件下側(cè)蝕刻量與蝕刻深度之間的關(guān)系。

以上有關(guān)圓弧R的大小受蝕刻深度，被蝕刻窗口的最小寬度與蝕刻深度的比值、蝕刻液的組成、蝕刻方法及材料種類等的影響較大。側(cè)蝕刻的量決定了化學蝕刻的精度，側(cè)蝕量越小，加工的精度越高，適用的范圍就越寬，反之，加工的精度低，適用范圍小。

側(cè)蝕量的大小主要受金屬材料的影響，在常用的幾種金屬材料中，以銅的側(cè)蝕量最小，鋁的側(cè)蝕量最大。選擇更為優(yōu)越的蝕刻劑，雖然蝕刻的速度提高并不明顯，但的確可改善金屬蝕刻加工的側(cè)蝕量。

蝕刻加工作業(yè)

把藥品以澆注或浸漬的方法，把需加工的露出之模具與藥品相接觸，而只有把露出的部分加以溶解去除之作業(yè)，所使用溶液是酸性的水溶液，把濃度稀釋到能控制范圍，濃度愈濃，溫度愈高，蝕刻速度愈快，亦蝕刻液與加工面的接觸時間愈長，蝕刻的量愈多，蝕刻后附著在模具全體的藥品經(jīng)水洗后，再用堿性水溶液中和，最后予以充分干燥。

蝕刻完了后之模具，尚無法出貨，遮蔽作業(yè)所用之涂料或膠帶類須去除，也要確認蝕刻是否均勻，例如起因于焊接或模具材料之不良的蝕刻不均等，則須加以修整。

若有需要，把蝕刻面之花樣被覆 (Pattern) 去除，僅留非加工面之遮蔽，再施經(jīng)輕度蝕刻的酸洗作業(yè)，或?qū)嵤﹪娚?span id="xzhpfrt" class="ql-author-16958867"> (Sand blast) ，把蝕刻面作成均勻有光澤的面。

化學蝕刻的幾種形式對比及應(yīng)用

（１）靜蝕刻

即將被蝕刻的板或零件浸入蝕刻液，待蝕刻一定深度后取出，水洗，然后進入下道工序。該方法只適用于少量的試驗品或試驗室使用。

（２）動蝕刻

Ａ．鼓泡式（也稱吹氣式），即把容器內(nèi)的蝕刻液用空氣攪拌鼓泡（吹氣）的方法進行蝕刻。

Ｂ．潑濺式，在一個容器內(nèi)用潑濺的方法把蝕刻液潑在被蝕刻物體表面進行蝕刻的方法。

Ｃ．噴淋式，用一定壓力將蝕刻液噴淋在被蝕刻物體的表面進行蝕刻的一種方法。該方法較為普遍，且蝕刻速度和質(zhì)量較為理想。

幾種不銹鋼蝕刻加工材料選擇

很多易變的因素表示侵蝕介質(zhì)的特征，即化學制品和其濃度、大氣狀態(tài)、溫度、時間，所以假如不了解介質(zhì)的準確的性質(zhì)，要使用材料、選擇材料是難題。但是，以下可作為選擇指南：

304型 廣泛使用的材料。在建筑中能經(jīng)受一般的銹蝕，可抵擋食物加工介質(zhì)浸蝕（但含有濃酸和氯化物成分的高溫狀態(tài)可能泛起侵蝕），能抵擋有機化合物、染料和廣泛的各種各樣的無機化合物。304L型（低碳），耐硝酸性好，并耐用中等溫度和濃度的硫酸，廣泛地用作液態(tài)氣體貯罐，用作低溫設(shè)備（304N）、用具其它消費產(chǎn)品，廚房設(shè)備、病院設(shè)備、運輸工具、廢水處理裝置。

316型  比304型含有稍多的鎳，并含有2%─3%的鉬，耐蝕性比304型好，特別是在傾向于引出發(fā)點侵蝕的氯化物介質(zhì)中。316型已發(fā)展用作亞硫酸鹽紙漿機，由于它耐用硫酸化合物。而且，它的用途已擴大到在加工產(chǎn)業(yè)中處理良多化學制品。

317型  含有3%—4%的鉬（在這個系列中也是所得到的較高的水平），并含有比316型較多的鉻，具有更高的耐點侵蝕和裂痕侵蝕機能。

430型  比304型合金含量低，用作在溫順的大氣中高拋光裝飾用途，也可用作硝酸和食物加工設(shè)備。

410型  在三種一般化用途的不銹鋼中具有最低的合金含量，需要強度和耐蝕性配合的高承力部件選用，例如堅固件。410型在溫順的大氣中、水氣中和很多緩和的化學產(chǎn)品介質(zhì)中耐蝕。

2205型  比304型和316型優(yōu)勝，由于他對氯化物應(yīng)力侵蝕裂紋具有高的抵擋力，并具有大約兩倍的強度。316不銹鋼板、316不銹鋼管、316不銹鋼帶。

304蝕刻不銹鋼材質(zhì) H-TA 是什么意思？

是指蝕刻不銹鋼的平整度要求。H 代表硬度，日本進口的最少在370以上，TA是代表去應(yīng)力處理，就是在生產(chǎn)過程中多了一個退火處理。TA = TENSION ANNEALED FINISH，是日金自家制，平整度有要求的材料。例如：SUS304-CSP-H 無相關(guān)平整度要求，SUS304CSP-H -TA 有平整度要求。

蝕刻技術(shù)

利用對金屬表面的侵蝕作用，從金屬表面去除金屬的處理技術(shù)。

(1) 電解蝕刻 (electrolytic etching)

用母模作導電性陰極，以電解液作媒介，對加工部分，集中實施蝕刻的侵蝕去除法。

(2) 化學蝕刻 (chemical etching)

利用耐藥品被膜，把蝕刻侵蝕去除，作用集中于所要部位的方法。

照相蝕刻技術(shù) (photo-etching process)

在金屬表面全面均勻形成層狀的感旋光性耐藥品被膜 (photo resist) ，而透過原圖底片，用紫外線等曝光，后施以顯像處理，來形成所要形狀的耐藥品被膜之被覆層，再以蝕刻浴的酸液或堿液，對露出部產(chǎn)生化學或電化學侵蝕作用，來溶解金屬的加工技術(shù)。

(3) 化學蝕刻技術(shù)之特性

?  不需要電極、母型 (master) 等工具，故無需此等工具之維護費。

?  由規(guī)劃到生產(chǎn)間所需時間短，可作短期加工。

?  材料之物理、機械性質(zhì)不受加工影響。

?  加工不受形狀、面積、重量之限制。

?  加工不受硬度、脆性之限制。

?  能對所有金屬 ( 鐵、不銹鋼、鋁合金、銅合金、鎳合金、鈦、史泰勒合金 ) 實施加工。

?  可高精度加工。

?  可施復雜、不規(guī)則、不連續(xù)之設(shè)計加工。

?  面積大，加工效率良好，但小面積時，其效率比機機械加工差。

?  水平向之切削易得高精度，但深度、垂直方向不易得到同機機械加工之精度。

?  被加工物之組成組織宜均勻，對不均質(zhì)材，不易加工順利。

化學蝕刻不可用于加工窄而深的凹槽

這是因為在化學蝕刻反應(yīng)所產(chǎn)生的汽泡會集聚在防蝕層邊緣的下面，而這些被堵在防蝕層下面的氣泡事實上起了把金屬表面與腐蝕劑隔開的作用。以致造成一種非常不規(guī)則的腐蝕，形成很不整齊的邊緣，這對于深度較大的加工是一件麻煩事。雖然一些性能不錯的防蝕材料較軟，易于使氣泡排出，對于這種加工到一定深度后，即使采用機械攪拌的方法也不足以使防蝕層邊緣的氣泡完全排出，但當加工到一定深度后，即使采用機模攪拌的方法也不足以使防蝕層邊緣的氣泡完全排出。對于這種加工最有效的方法就是采用比較費時的手工方法把圖形邊緣的防蝕層修平。另一種可能的原因就是腐蝕液表面張力的作用，這種情況同樣也會在窄或小半徑的表面造成腐蝕不能的情況，對于深度較大的凹槽加工要求寬度不低于4mm，對于深度不大的凹槽或圓孔要求寬度或半徑不小于深度的1.5倍。

蝕刻加工中的酸堿對工作人員的危害及救治

1、鹽酸對工作人員的危害及救治

高濃度的鹽酸對鼻黏膜和結(jié)膜有刺激作用，會出現(xiàn)角膜渾濁、嘶啞、窒息感、胸痛、鼻炎、咳嗽、有時痰中帶血。鹽酸霧可導致眼瞼部能皮膚劇烈疼痛。如發(fā)生事故，應(yīng)立即將受傷者移到新鮮空氣處輸氧，清洗眼睛和鼻，并用2%的蘇打水漱口。濃鹽酸濺到皮膚上，應(yīng)立即用大量的清水沖洗5-10min，在燒傷的表面涂上蘇打漿。嚴重者應(yīng)立即送醫(yī)院治療。鹽酸在空氣中最高的容許濃度為5mg/m3。

2、H3PO4對工作人員的危害及救治

H3PO4蒸氣能引起鼻黏膜萎縮，對皮膚有相當強的腐蝕作用，能引起皮膚炎癥疾患及肌肉損傷，甚至造成全身中毒現(xiàn)象。H3PO4在空氣中最高容許量為1mg/m3。在工作中如不慎接觸皮膚，應(yīng)立即用大量的清水沖洗，把H3PO4洗盡后，一般可以用紅汞或龍膽紫溶液涂抹于患處，嚴重時應(yīng)送醫(yī)院治療。

濕式蝕刻加工技術(shù)

最早的蝕刻加工技術(shù)是利用特定的溶液與薄膜間所進行的化學反應(yīng)來去除薄膜未被光阻覆蓋的部分，而達到蝕刻加工的目的，這種蝕刻方式也就是所謂的濕式蝕刻。因為濕式蝕刻是利用化學反應(yīng)來進行薄膜的去除，而化學反應(yīng)本身不具方向性，因此濕式蝕刻過程為等向性，一般而言此方式不足以定義3微米以下的線寬，但對于3微米以上的線寬定義濕式蝕刻仍然為一可選擇采用的技術(shù)。

濕式蝕刻之所以在微電子制作過程中被廣泛的采用乃由于其具有低成本、高可靠性、高產(chǎn)能及優(yōu)越的蝕刻選擇比等優(yōu)點。但相對于干式蝕刻，除了無法定義較細的線寬外，濕式蝕刻仍有以下的缺點：1) 需花費較高成本的反應(yīng)溶液及去離子水；2) 化學藥品處理時人員所遭遇的安全問題；3) 光阻附著性問題；4) 氣泡形成及化學蝕刻液無法完全與晶圓表面接觸所造成的不完全及不均勻的蝕刻；5) 廢氣及潛在的爆炸性。

濕式蝕刻過程可分為三個步驟：1) 化學蝕刻液擴散至待蝕刻材料之表面；2) 蝕刻液與待蝕刻材料發(fā)生化學反應(yīng)； 3) 反應(yīng)后之產(chǎn)物從蝕刻材料之表面擴散至溶液中，并隨溶液排出。三個步驟中進行最慢者為速率控制步驟，也就是說該步驟的反應(yīng)速率即為整個反應(yīng)之速率。

大部份的蝕刻過程包含了一個或多個化學反應(yīng)步驟，各種形態(tài)的反應(yīng)都有可能發(fā)生，但常遇到的反應(yīng)是將待蝕刻層表面先予以氧化，再將此氧化層溶解，并隨溶液排出，如此反復進行以達到蝕刻的效果。如蝕刻硅、鋁時即是利用此種化學反應(yīng)方式。

濕式蝕刻的速率通?？山逵筛淖?nèi)芤簼舛燃皽囟扔枰钥刂啤Ｈ芤簼舛瓤筛淖兎磻?yīng)物質(zhì)到達及離開待蝕刻物表面的速率，一般而言，當溶液濃度增加時，蝕刻速率將會提高。而提高溶液溫度可加速化學反應(yīng)速率，進而加速蝕刻速率。

除了溶液的選用外，選擇適用的屏蔽物質(zhì)亦是十分重要的，它必須與待蝕刻材料表面有很好的附著性、并能承受蝕刻溶液的侵蝕且穩(wěn)定而不變質(zhì)。而光阻通常是一個很好的屏蔽材料，且由于其圖案轉(zhuǎn)印步驟簡單，因此常被使用。但使用光阻作為屏蔽材料時也會發(fā)生邊緣剝離或龜裂的情形。邊緣剝離乃由于蝕刻溶液的侵蝕，造成光阻與基材間的黏著性變差所致。解決的方法則可使用黏著促進劑來增加光阻與基材間的黏著性，如Hexamethyl-disilazane (HMDS)。龜裂則是因為光阻與基材間的應(yīng)力差異太大，減緩龜裂的方法可利用較具彈性的屏蔽材質(zhì)來吸收兩者間的應(yīng)力差。

蝕刻化學反應(yīng)過程中所產(chǎn)生的氣泡常會造成蝕刻的不均勻性，氣泡留滯于基材上阻止了蝕刻溶液與待蝕刻物表面的接觸，將使得蝕刻速率變慢或停滯，直到氣泡離開基材表面。因此在這種情況下會在溶液中加入一些催化劑增進蝕刻溶液與待蝕刻物表面的接觸，并在蝕刻過程中予于攪動以加速氣泡的脫離。

 不銹鋼蝕刻加工預處理

不銹鋼蝕刻的預處理主要是指不銹鋼的清潔處理，使不銹鋼有一個潔凈的表面有利于防蝕層的制作。不銹鋼不同于銅或鋁合金，在空氣中不易氧化，所以經(jīng)清潔后不需要進行鈍化處理，這就使得不銹鋼的預處理比銅和鋁合金要簡單得多。同時，不銹鋼在堿性溶液中有很高的穩(wěn)定性，可以采用較強的堿性溶液進行清潔處理。在不銹鋼的清潔處理中，可采用堿性清潔配方，也可采用酸性清潔配方，不銹鋼蝕刻的預處理詳細工藝流程：工件驗收→裝掛→化學除油→二級流動水洗→酸洗→三級流動水洗→除油效果在線檢查→干燥→下掛→轉(zhuǎn)防蝕層制作

不銹鋼蝕刻加工過程中的注意事項

加工區(qū)：不銹鋼件的加工區(qū)域應(yīng)相對固定。不銹鋼蝕刻加工區(qū)的平臺應(yīng)采取隔離措施，如鋪上橡膠墊等。不銹鋼蝕刻加工區(qū)應(yīng)避免對不銹鋼件的損傷與污染。

下料：不銹鋼件的下料采用剪切或等離子切割，鋸切等。

機械加工：不銹鋼件在車、銑等機械加工時也應(yīng)注意防護，作業(yè)完成時應(yīng)清洗干凈工件表面的油污、鐵屑等雜物。

成型加工：在卷板、折彎過程中，應(yīng)采取有效措施避免造成不銹鋼件表面劃傷和折痕。

蝕刻加工的厚度范圍

一般來說，金屬蝕刻加工的范圍在0.02-1.5mm之間，大于1.5的材料厚度，蝕刻加工的時間非常長，成本非常高，不建議用蝕刻加工工藝，可選沖壓，線切割或激光。但如果有半刻要求的，就需要用蝕刻加工工藝了！

蝕刻加工的優(yōu)勢和特點

蝕刻加工比沖壓工藝產(chǎn)能大，效率要高，且研發(fā)周期短，調(diào)整速度快，最大特點是：可以半刻，可以在同一張材料上做出高低不同的效果，用途最多的是LOGO和各種花紋精美的圖案，這是沖壓工藝達不到的效果！