一种浸泡喷淋刻蚀方法及设备技术

本发明专利技术提供一种浸泡喷淋刻蚀方法及浸泡喷淋刻蚀设备，所述浸泡喷淋刻蚀方法包括：先将生长有石墨烯的基底具有需要留存的石墨烯薄膜的一面覆盖一层保护膜；再加入到流动的刻蚀药液中刻蚀基底，形成保护膜/石墨烯。所述浸泡喷淋刻蚀设备包括刻蚀装置、配液装置、出液管和补液管，所述刻蚀装置包括刻蚀槽，所述配液装置包括配液槽，所述出液管连通所述刻蚀槽的底部和所述配液槽的底部，用于药液从刻蚀槽底部流向配液槽底部，所述补液管连通所述刻蚀装置和配液装置，用于药液从配液装置流向刻蚀装置。本发明专利技术提供的方法及设备能使基底刻蚀速率均衡，保证石墨烯方阻的均匀和良率。

【技术实现步骤摘要】
一种浸泡喷淋刻蚀方法及设备
本专利技术属于石墨烯基底刻蚀的工程领域，涉及一种优化改良刻蚀金属基底的过程方法。
技术介绍
目前石墨烯薄膜的生产，是采用垂直浸泡刻蚀的方式，多片产品同时放置在治具内，然后在仅有内循环和单出口流动的槽内刻蚀金属基底，由于槽内药液流动不均匀，添加的药水和槽内的药水混合得较慢以及槽内药水组分从上到下会产生比重差异，导致铜箔的刻蚀速率出现差异，产品阻值大小不一。由于刻蚀铜箔的过程中导致的产品阻值的不稳定性，会使后续生产的产品遇到各种问题，比如红外的良率等。对此，需要优化刻蚀金属基底的过程，使刻蚀槽内铜箔的刻蚀速率均一，需要克服现有技术中的槽内药液流动不均匀、添加的药水和槽内的药水混合较慢以及药水组分比重差异的问题。
技术介绍
部分的内容仅仅是专利技术人所知晓的技术，并不当然代表本领域的现有技术。
技术实现思路
针对现有技术存在问题中的一个或多个，本专利技术的目的是将现有的集中垂直刻蚀的方式，改为浸泡喷洒刻蚀，让更混合均匀的药水匀速达到每片产品金属基底的表面，实现稳定均匀的将基底铜刻蚀干净。为了实现以上目的，本专利技术提供一种浸泡喷淋刻蚀方法，包括：先将生长有石墨烯的基底具有需要留存的石墨烯薄膜的一面覆盖一层保护膜；再加入到流动的刻蚀药液中刻蚀基底，形成保护膜/石墨烯。根据本专利技术的一个方面，所述加入到流动的刻蚀药液中刻蚀基底的方法为：将覆盖有保护膜的石墨烯/基底置于刻蚀药液中浸泡，并向生长有石墨烯的基底的表面喷洒刻蚀药液。将覆盖有保护膜的石墨烯/基底加入到流动的刻蚀药液中刻蚀基底，能够使金属基底表面的药液的浓度保持在一个相对稳定的范围内，从而使金属基底的刻蚀速率均匀。根据本专利技术的一个方面，所述基底为金属基底。优选地，所述金属基底为铜基底、镍基底或铜镍合金基底。根据本专利技术的一个方面，所述刻蚀药液为盐酸/双氧水溶液。优选地，所述盐酸/双氧水溶液中，HCL含量为35-50g/L，H2O2的含量为0.7-0.95M。进一步优选地，所述刻蚀药液的温度控制在20-25℃。控制药液的温度能稳定刻蚀速率，使刻蚀速率不至于过快也不会太慢，保证刻蚀过程的均匀稳定。优选地，所述喷洒刻蚀药液的压力为1-1.5kg/cm2。喷洒的喷嘴是单口的，在泵的压力控制下将单束水喷出。进一步优选地，所述刻蚀药液没过所述覆盖有保护膜的石墨烯/基底的高度为10-50mm，优选30mm。喷洒刻蚀药液不仅补充了药液，还使药液流动起来。刻蚀时，将金属基底浸于刻蚀药液深度的中间位置，药液没过金属基底的高度一般为10-50毫米左右，使喷嘴喷出的药液在10-50毫米的液体中得到缓冲，形成的水刀不直接与金属基底接触。结合没过金属基底的高度和喷洒的压力，使补充的药液形成的水刀不会对金属基底造成伤害，还能使金属表面的药液得到充分更新，一般选择药液没过金属基底20-30毫米、特别是30毫米的高度且喷洒刻蚀药液的压力为1-1.5kg/cm2为最佳。根据本专利技术的一个方面，所述喷洒刻蚀药液为向覆盖有保护膜的石墨烯/基底的两面同时喷洒刻蚀药液。当需要两面都进行刻蚀时，向两面同时进行喷洒，保证两面的金属基底都能接触到流动的药液。此方法也可以应用于PCB领域的刻蚀。优选地，向覆盖有保护膜的石墨烯/基底的上表面喷洒刻蚀药液的压力为1-1.5kg/cm2，向覆盖有保护膜的石墨烯/基底的下表面喷洒刻蚀药液的压力比向上表面喷洒刻蚀药液的压力大0.3-0.5kg/cm2。根据本专利技术的一个方面，所述薄膜上被刻蚀的金属基底的厚度的计算方法为：H＝V1*T；其中，H为被刻蚀的金属基底的厚度，单位为mm；V1为药水的刻蚀速率，单位为mm/min；T为刻蚀的时间，单位为min。根据本专利技术的一个方面，所述浸泡喷淋刻蚀方法还包括对喷洒的刻蚀药液进行药液补充。现有技术采用浸泡的方式刻蚀金属基底，药水处于相对静止的状态，没有新鲜的药水快速的流动到产品表面，浸泡刻蚀的反应速率慢，产品表面易产生氧气等气泡；而产生的气泡因为没有流动药液的冲击，容易附着在产品的表面，气泡的附着同时也阻挡了新鲜药水和金属基底的接触，使药水不能快速地到达金属基底的表面，进一步减缓了反应速率，使金属基底的刻蚀不均匀；又因为刻蚀液的比重大，使用浸泡刻蚀的方式在刻蚀槽内容易形成上下不均匀的情况。药水的流动是一个保持刻蚀正常进行的重要因素，但是如果采用直接喷淋的方式，喷淋的药水直接冲击金属基底表面，冲击力强，容易造成石墨烯这种微观物质被损坏。为了实现均匀刻蚀，条件是药液到达金属表面的流速基本一致，并且药液组分均匀一致。采用浸泡和喷淋的方式相结合，使金属基底浸泡于药水中，同时对金属基底的两个表面进行喷淋，液体阻挡了喷淋药水的冲击力，使石墨烯不易损坏，喷淋的药液使浸泡的药液流动起来还不断对浸泡的药液进行了药液补充，使补充后的药水能够快速到达金属基底的表面，提升刻蚀的速率，减少产品表面产生气泡，使金属基底的刻蚀均匀。刻蚀槽内的药液在刻蚀的过程中盐酸和双氧水不断被消耗，浓度降低。进行补充的药水的盐酸和双氧水浓度略高于刻蚀槽内的药液中盐酸和双氧水的浓度，使补充后的刻蚀槽内的药液符合浓度指标。根据本专利技术的一个方面，所述浸泡喷淋刻蚀方法还包括刻蚀完成后，对所述保护膜/石墨烯进行风干。本专利技术还提供一种石墨烯薄膜的转移方法，包括：使用所述浸泡喷淋刻蚀方法；和将所述保护膜/石墨烯的石墨烯面与目标衬底贴合，去除保护膜，即完成一层石墨烯薄膜的转移。本专利技术还提供一种浸泡喷淋刻蚀设备，包括：刻蚀装置、配液装置、出液管和补液管，所述刻蚀装置包括刻蚀槽，所述配液装置包括配液槽，所述出液管连通所述刻蚀槽的底部和所述配液槽的底部，用于药液从刻蚀槽底部流向配液槽底部，所述补液管连通所述刻蚀装置和配液装置，用于药液从配液装置流向刻蚀装置。所述刻蚀装置还包括上喷淋器、支撑板，所述上喷淋器位于所述支撑板的上侧，所述上喷淋器与所述补液管连通。使用浸泡喷淋设备时，将金属基底置于支撑板上，并将金属基底浸泡于刻蚀药液中，上喷淋器对金属基底进行喷淋，使金属基底在流动的药液中刻蚀。根据本专利技术的一个方面，所述支撑板为框架结构。为了使薄膜的下表面能与药液接触，将支撑板设计成框架结构，使薄膜的上表面和下表面都能够与药液进行接触。根据本专利技术的一个方面，所述支撑板包括固定装置。优选地，所述固定装置采用销钉。固定装置用于固定放置在支撑板上的金属基底，防止金属基底受到水流的影响。在进行刻蚀时，支撑板位于药液深度的中间位置，喷淋器与支撑板的距离为10-50毫米，喷淋器的压力设置在1-1.5kg/cm2。喷淋器中的药水在向支撑板流动的过程中，受到10-50毫米深度的刻蚀药液的缓冲，使支撑板上的金属基底没有被直接冲刷。根据本专利技术的一个方面，所述刻蚀装置还包括滚轮，所述支撑板设置在滚轮上。滚轮的转动带动支撑板向前本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种浸泡喷淋刻蚀方法，其特征在于，包括：/n先将生长有石墨烯的基底具有需要留存的石墨烯薄膜的一面覆盖一层保护膜；/n再加入到流动的刻蚀药液中刻蚀基底，形成保护膜/石墨烯。/n

【技术特征摘要】
1.一种浸泡喷淋刻蚀方法，其特征在于，包括：
先将生长有石墨烯的基底具有需要留存的石墨烯薄膜的一面覆盖一层保护膜；
再加入到流动的刻蚀药液中刻蚀基底，形成保护膜/石墨烯。


2.根据权利要求1所述的浸泡喷淋刻蚀方法，其特征在于，所述加入到流动的刻蚀药液中刻蚀基底的方法为：将覆盖有保护膜的石墨烯/基底置于刻蚀药液中浸泡，并向生长有石墨烯的基底的表面喷洒刻蚀药液；
优选地，所述基底为金属基底；进一步优选地，所述基底为铜基底、镍基底或铜镍合金基底；
优选地，所述刻蚀药液为盐酸/双氧水溶液；进一步优选地，所述盐酸/双氧水溶液中，HCL含量为35-50g/L、H2O2的含量为0.7-0.95M；
优选地，所述刻蚀药液的温度控制在20-25℃；
优选地，所述喷洒刻蚀药液的压力为1-1.5kg/cm2；优选地，所述刻蚀药液没过所述覆盖有保护膜的石墨烯/基底的高度为10-50mm，优选30mm；
优选地，所述喷洒刻蚀药液为向覆盖有保护膜的石墨烯/基底的两面同时喷洒刻蚀药液；进一步优选地，向覆盖有保护膜的石墨烯/基底的上表面喷洒刻蚀药液的压力为1-1.5kg/cm2，向覆盖有保护膜的石墨烯/基底的下表面喷洒刻蚀药液的压力比向上表面喷洒刻蚀药液的压力大0.3-0.5kg/cm2；
优选地，薄膜上被刻蚀的金属基底的厚度的计算方法为：
H＝V1*T；
其中，H为被刻蚀的金属基底的厚度，单位为mm；
V1为药水的刻蚀速率，单位为mm/min；
T为刻蚀的时间，单位为min。


3.根据权利要求1或2所述的浸泡喷淋刻蚀方法，其特征在于，还包括对喷洒的刻蚀药液进行药液补充；优选地，所述浸泡喷淋刻蚀方法还包括刻蚀完成后，对所述保护膜/石墨烯进行风干。


4.一种石墨烯薄膜的转移方法，其特征在于，包括：
使用权利要求1-3所述的浸泡喷淋刻蚀方法；和
将所述保护膜/石墨烯的石墨烯面与目标衬底贴合，去除保护膜，即完成一层石墨烯薄膜的转移。


5.一种浸泡喷淋刻蚀设备，其特征在于，包括：...

【专利技术属性】
技术研发人员：李涛，刘海滨，茅丹，张娟娟，
申请(专利权)人：无锡格菲电子薄膜科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32