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金属蚀刻过程的控制

金属蚀刻质量的保证主要来自于对蚀刻过程的控制,金属蚀刻过程的控制分为化学参数控制和物理参数控制。

1.化学参数控制

化学参数控制对于维持蚀刻液均匀的蚀刻速度是非常关键的,化学参数控制主要包括溶液浓度的控制和溶液中各组分之间的比例控制。对这两方面的控制,前者的浓度控制容易,可以通过分析的方法就能确定溶液中成分的消耗情況。而对于后者控制难度要大一些主要是因为蚀刻液中的添加物质含量较低,并且可能是一些较难分析的材料,或和蚀刻液中的主料分离较为困难。

化学参数控制的依据来源于对溶液成分的分析而不是经验的估计,当然对于一些小厂并不排除操作者可以通过观察蚀刻过程进行的激烈程度、被蚀刻金属表面的状态以及溶液颜色的变化再根据经验来进行调节,并满足在一定程度上的可控性。这种方式对于成分单一的蚀刻液具有一定的实用性,但对于成分组成复杂,同时对金属蚀刻深度均一性要求较高的工件,采用这种方法有很大的局限性,难于保证批量生产的需要。从保证产品质量稳定的角度出发,要求蚀刻厂能把分析结果作为调整蚀刻液的依据。

化学蚀刻溶液的分析周期主要受以下几方面因素的影响:①溶液体积;②溶液的初始浓度;③单位体积的负荷量;④蚀刻量(一般以日为单位)。对这几方面的影响因素很容易理解,溶液体积小、溶液初始浓度低、单位体积的负荷量较大的情况下,蚀刻液成分的变化速度就快其分析周期就较短,反之则长。通常而言,如果蚀刻溶液体积不大,批量生产的情况下应保持每个班次分析一次(这里的班次是以8h为一个生产周期计算)。

2.物理参数控制

物理参数的控制分为通用参数控制及蚀刻方式所决定的其他参数控制。通用参数控制主要是对在蚀刻过程中时间、温度进行控制:由蚀刻方式所决定的其他参数控制包括浸泡蚀刻的溶液搅拌程度的控制以及喷射蚀刻的喷射压力的控制。在化学参数可控范围内,物理参数的控制对于维持其蚀刻速度的恒定及蚀刻均匀性是非常重要的。物理参数的控制相对于化学参数的控制来说要容易得多,也直观得多。同时,一些设备对温度、时间及喷射压力都有自控装置,只需要预先将这些参数输人即可。

任何金属蚀刻都一定有两个需要控制的指标,即深度和表面平滑度。虽然物理因素和化学因素的变化都会对蚀刻深度及表面平滑度产生影响,但在确定的蚀刻液成分及浓度的情况下,对深度的影响主要是物理因素,在温度、压力恒定的前提下,确保蚀刻深度指标的因素是蚀刻时间,在实际生产中也是通过时间来对蚀刻深度进行控制。而对于表面平滑度,虽然温度的变化会有一定的影响,但主要还是受蚀刻液的化学组分的影响,在化学组中添加物质对表面平滑度的影响比蚀刻主剂的影响更大,同时调整也更困难,但可以通过实验确定一个单位面积消耗量的经验值来控制。