一种提高蚀刻产品质量的蚀刻液制造技术

技术编号:24882671 阅读:31 留言:0更新日期:2020-07-14 18:09
本发明专利技术涉及一种提高蚀刻产品质量的蚀刻液,由三氯化铁、氯化铜、硫化氢和水组成。本发明专利技术可明显降低三氯化铁蚀刻剂的蚀刻温度,加快整体蚀刻速度,进而大大提高产品的蚀刻质量,侧蚀质量可达到0.01mm以下,具有良好的应用前景。

【技术实现步骤摘要】
一种提高蚀刻产品质量的蚀刻液
本专利技术属于金属蚀刻领域,特别涉及一种提高蚀刻产品质量的蚀刻液。
技术介绍
金属蚀刻也称光化学金属蚀刻,通常通过曝光制版、显影后,将要金属蚀刻区域的保护膜去除,在金属蚀刻时接触化学溶液,达到溶解腐蚀的作用,形成需要成型的效果。该工艺目前已用于航空、机械、化学工业中电子薄片零件精密金属蚀刻产品的加工,特别在半导体制程上,金属蚀刻更是不可或缺的技术。化学蚀刻就是将需要蚀刻的金属制件浸泡在由各种化学成分组成的蚀刻溶液中,经过一定时间的反应后,需要蚀刻部分的金属慢慢溶解,最终达到所需要的蚀刻深度,使金属制件表面形成需要成型的效果。化学蚀刻的过程实际上是金属在化学溶液中的自溶解,也就是腐蚀过程。通过大量的工艺试验和生产实践,总结形成了蚀刻液成份、浓度、温度和工件传输速度的多参数动态综合控制技术,这些参数是动态变化的,其设定与调整与产品材质和厚薄、产品大小和形式、感光胶膜材质和厚薄有关,与一次配置的蚀刻液蚀刻的产品总量有关,对蚀刻质量、效率和侧蚀量有直接影响。常用的化学蚀刻剂有氢氟酸、过氧化氢和三氯化铁蚀刻液等。蚀刻金属通常最常见的蚀刻质量问题是侧蚀质量,侧蚀质量往往达不到0.01mm以下,尤其厚度大的蚀刻片,侧面呈梯形。这同蚀刻液温度和蚀刻速度有关,蚀刻液温度越高、蚀刻速度越慢,蚀刻质量越差,尤其三氯化铁蚀刻液,蚀刻时间越长,放出热量越大,造成侧蚀质量越差。因此,如何解决三氯化铁蚀刻液温度高和如何解决蚀刻速度慢而造成蚀刻产品质量差,成为化学蚀刻一大技术难题。专利技术内容本专利技术所要解决的技术问题是提供一种提高蚀刻产品质量的蚀刻液,该蚀刻液可有效解决常规的蚀刻液侧蚀质量差的技术缺陷。本专利技术提供了一种提高蚀刻产品质量的蚀刻液,由三氯化铁、氯化铜、硫化氢和水组成。所述三氯化铁浓度为30%~35%。所述氯化铜浓度为18%~25%。所述硫化氢输入到蚀刻液中的压力为3-8bar。所述硫化氢输入量为0.5--0.8m3/h。本专利技术中三氯化铁蚀刻液的反应方程式如下:Fe+2FeCl3=3FeCl2——(1)标准自由能△F0(1)=-53100-8.9TCr+2FeCl3=CrCl2+2FeCl2——(2)标准自由能△F0(2)=-68600-9.6TNi+2FeCl3=NiCl2+2FeCl2——(3)标准自由能△F0(3)=-44600-3.73TMo+3FeCl3=MoCl3+3FeCl2——(4)标准自由能△F0(4)=-65000+53.78T从标准自由能△F0(1)-△F0(4)可以看出:三氯化铁蚀刻剂作氧化剂,在蚀刻过程中可放出大量的热,反应时间越长,放出的热量越大,造成侧蚀质量越差。本专利技术中氯化铜的氧化反应方程式为:Fe+CuCl2=FeCl2+Cu——(5)标准自由能△F0(5)=-32500+3.2TNi+CuCl2=NiCl2+Cu——(6)标准自由能△F0(6)=-24000-3.4TCr+CuCl2=CrCl2+Cu——(7)标准自由能△F0(7)=-48000+3.1T氯化铜蚀刻剂还可同三氯化铁在氧化反应时生成的二氯化铁反应。2FeCl2+CuCl2=2FeCl3+Cu——(8)标准自由能△F0(8)=-23500+6.5T从标准自由能△F0(5)-△F0(8)中的焓可以看出:氯化铜蚀刻剂作氧化剂,在蚀刻过程中放出的热量,明显少于三氯化铁蚀刻剂作氧化剂,在蚀刻过程中放出的热量。本专利技术所述的硫化氢,蚀刻过程中可同氯化铜蚀刻剂在氧化反应时形成的铜进行化学反应:Cu+H2S=CuS↓+H2↑——(9)标准自由能△F0(9)=-7370+9.97T从标准自由能△F0(9)中的焓可以看出:硫化氢添加剂同氯化铜蚀刻剂在氧化反应时形成的铜进行化学反应时,放出的热量较少。而形成的硫化铜的溶度积ksp为6.3×10-36,所以形成的硫化铜为很稳定的沉淀物,蚀刻过程中可迅速离开化学反应区而沉淀下去。从化学反应(8)还可看出:氯化铜蚀刻剂除了可蚀刻外,还可降低三氯化铁蚀刻剂化学反应形成的产物二氯化铁,同时又可增加反应物三氯化铁。根据热力学原理,化学反应产物排出越快或原反应物增加,化学反应进行的也越快,尽而大大加快硫化铜蚀刻剂和三氯化铁蚀刻剂的氧化反应,即加快蚀刻速度。有益效果本专利技术可明显降低三氯化铁蚀刻剂的蚀刻温度,加快整体蚀刻速度,进而大大提高产品的蚀刻质量,侧蚀质量可达到0.01mm以下,具有良好的应用前景。具体实施方式下面结合具体实施例,进一步阐述本专利技术。应理解,这些实施例仅用于说明本专利技术而不用于限制本专利技术的范围。此外应理解,在阅读了本专利技术讲授的内容之后,本领域技术人员可以对本专利技术作各种改动或修改,这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。实施例1首先在0.3mm厚的不锈钢板上涂敷一层光刻胶,在100℃下烘干,然后在双面曝光机上按预制图形板曝光,在专用显影机上显影,并于250℃下烘干,烘干后的显影板,在专用蚀刻机上进行化学蚀刻,其中的蚀刻液由30%的三氯化铁,18%的氯化铜,硫化氢添加剂输入到蚀刻液中的压力为3bar,输入量为0.5m3/h,余量为水。蚀刻后的产品在90℃的7%重量比的氢氧化钠水溶液中浸泡,直至未被蚀刻的光刻胶全部脱落为止,并放入烘干机中于150℃烘干,得到最终产品,经检测,最大侧蚀质量为0.007mm。实施例2用实施例1实施方法进行实施,其中不锈钢板厚0.5mm,用预制图形板曝光,蚀刻液为32%的三氯化铁,20%的氯化铜,硫化氢添加剂输入到蚀刻液中的压力为5bar,输入量为0.6m3/h,余量为水。最终产品经过与实施例1相同方法检测,最大侧蚀质量为0.008mm。实施例3用实施例1实施方法进行实施,其中不锈钢板厚0.7mm,用预制图形板曝光,蚀刻液为35%的三氯化铁,25%的氯化铜,硫化氢添加剂输入到蚀刻液中的压力为8bar,输入量为0.8m3/h,余量为水。最终产品经过与实施例1相同方法检测,最大侧蚀质量为0.009mm。对比例1用实施例1实施方法进行实施,其中不锈钢板厚0.5mm,用预制图形板曝光,蚀刻液为35%的三氯化铁,5%的氯化铜,余量为水。最终产品经过与实施例1相同方法检测,最大侧蚀质量为0.018mm。蚀刻过程中温度高,且速度缓慢。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种提高蚀刻产品质量的蚀刻液,其特征在于:由三氯化铁、氯化铜、硫化氢和水组成。/n

【技术特征摘要】
1.一种提高蚀刻产品质量的蚀刻液,其特征在于:由三氯化铁、氯化铜、硫化氢和水组成。


2.根据权利要求1所述的蚀刻液,其特征在于:所述三氯化铁浓度为30%~35%。


3.根据权利要求1所述的蚀刻液,其特征在于:所...

【专利技术属性】
技术研发人员:尹国钦任忠平
申请(专利权)人:宁波福至新材料有限公司
类型:发明
国别省市:浙江;33

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