蝕刻是一種利用化學(xué)強(qiáng)酸腐蝕、機(jī)械拋光或電化學(xué)電解對物體表面進(jìn)行處理的技術(shù)。除了增強(qiáng)美感之外，它還增加了對象的附加值。從傳統(tǒng)的金屬加工到高科技半導(dǎo)體制造，都在蝕刻技術(shù)的應(yīng)用范圍之內(nèi)。
什么是金屬蝕刻？
金屬蝕刻是一種通過化學(xué)反應(yīng)或物理沖擊去除金屬材料的技術(shù)。金屬蝕刻技術(shù)可分為濕蝕刻和干蝕刻。金屬蝕刻由一系列化學(xué)過程組成。不同的蝕刻劑對不同的金屬材料具有不同的腐蝕特性和強(qiáng)度。
金屬蝕刻又稱光化學(xué)蝕刻，是指在金屬蝕刻過程中經(jīng)過曝光、制版、顯影，與化學(xué)溶液接觸后，去除金屬蝕刻區(qū)的保護(hù)膜，以達(dá)到溶解腐蝕、形成凸點(diǎn)、或挖空。最早用于制造銅板、鋅板等印刷凹凸板，廣泛用于減輕儀表板的重量，或加工銘牌等薄型工件。經(jīng)過技術(shù)和工藝設(shè)備的不斷改進(jìn)，蝕刻技術(shù)現(xiàn)已應(yīng)用于航空、機(jī)械、化工、半導(dǎo)體制造工藝，進(jìn)行電子薄件精密金屬蝕刻產(chǎn)品的加工。
蝕刻技術(shù)的類型
濕蝕刻：
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濕法蝕刻是將晶圓浸入合適的化學(xué)溶液中，或?qū)⒒瘜W(xué)溶液噴射到晶圓上進(jìn)行淬火，通過溶液與被蝕刻物體的化學(xué)反應(yīng)去除薄膜表面的原子，從而達(dá)到蝕刻的目的. 進(jìn)行濕法刻蝕時，溶液中的反應(yīng)物首先通過停滯邊界層擴(kuò)散，然后到達(dá)晶片表面，發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生各種產(chǎn)物。蝕刻化學(xué)反應(yīng)的產(chǎn)物是液相或氣相產(chǎn)物，然后這些產(chǎn)物通過邊界層擴(kuò)散并溶解到主溶液中。濕法蝕刻不僅會在垂直方向蝕刻，還會有水平蝕刻效果。
干蝕刻：
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干蝕刻通常是等離子蝕刻或化學(xué)蝕刻的一種。由于蝕刻效果的不同，等離子體中離子的物理原子、活性自由基的化學(xué)反應(yīng)以及器件（晶圓）的表面原子，或兩者的結(jié)合，包括以下內(nèi)容：
物理蝕刻：濺射蝕刻、離子束蝕刻
化學(xué)蝕刻：等離子蝕刻
物理化學(xué)復(fù)合蝕刻：反應(yīng)離子蝕刻（RIE）
干蝕刻是一種各向異性蝕刻，具有良好的方向性，但選擇性比濕蝕刻差。在等離子體蝕刻中，等離子體是一種部分離解的氣體，氣體分子被離解成電子、離子和其他具有高化學(xué)活性的物質(zhì)。干蝕刻最大的優(yōu)點(diǎn)是“各向異性蝕刻”。然而，（自由基）干蝕刻的選擇性低于濕蝕刻。這是因?yàn)楦晌g刻的蝕刻機(jī)理是物理相互作用；因此，離子的沖擊不僅可以去除蝕刻膜，還可以去除光刻膠掩模。
蝕刻工藝
根據(jù)金屬的種類，蝕刻工藝會有所不同，但一般蝕刻工藝如下：金屬蝕刻板→清洗脫脂→水洗→烘干→覆膜或絲印油墨→烘干→曝光制圖→顯影→水洗干燥→蝕刻→脫膜→干燥→檢驗(yàn)→成品包裝。
1. 金屬蝕刻前的清洗工藝：
不銹鋼或其他金屬蝕刻前的工序是清洗處理，主要作用是去除材料表面的污垢、灰塵、油漬等。清洗工藝是保證后續(xù)薄膜或絲印油墨對金屬表面有良好附著力的關(guān)鍵。因此，必須徹底清除金屬蝕刻表面的油污和氧化膜。脫脂應(yīng)根據(jù)工件的油污情況而定。最好在絲印油墨前進(jìn)行電脫脂，以保證脫脂效果。除氧化膜外，還應(yīng)根據(jù)金屬種類和膜厚選擇最佳蝕刻液，以保證表面清潔。絲網(wǎng)印刷前必須干燥。如果有水分。
2. 貼干膜或絲印感光膠層：
根據(jù)實(shí)際產(chǎn)品材質(zhì)、厚度、圖形的精確寬度，確定使用干膜或濕膜絲印。對于不同厚度的產(chǎn)品，在應(yīng)用感光層時，應(yīng)考慮產(chǎn)品圖形所需的蝕刻處理時間等因素?？梢灾谱鞲窕蚋〉母泄饽z層，覆蓋性能好，金屬蝕刻產(chǎn)生的圖案清晰度高。
3. 干燥：
薄膜或滾印絲印油墨完成后，感光膠層需要徹底干燥，為曝光過程做準(zhǔn)備。同時要保證表面清潔，無粘連、雜質(zhì)等。
4. 曝光：
此工序是金屬蝕刻的重要工序，曝光能量會根據(jù)產(chǎn)品材質(zhì)的厚度和精度來考慮。這也是蝕刻加工企業(yè)技術(shù)能力的體現(xiàn)。曝光工藝決定了蝕刻能否保證更好的尺寸控制精度等要求。
5. 顯影：
將金屬蝕刻版表面的感光膠層曝光后，圖案膠層曝光后固化。之后，將圖案中不需要的部分，即需要腐蝕的部分暴露出來。開發(fā)過程也決定了產(chǎn)品的最終尺寸是否能滿足要求。此過程將徹底去除產(chǎn)品上不需要的感光膠層。
6. 蝕刻或蝕刻工藝：
產(chǎn)品預(yù)制工藝完成后，化學(xué)溶液將被蝕刻。這個過程決定了最終產(chǎn)品是否合格。這個過程涉及到蝕刻液的濃度、溫度、壓力、速度等參數(shù)。產(chǎn)品的質(zhì)量需要由這些參數(shù)共同決定。
7. 去除：
蝕刻后的產(chǎn)品表面仍覆蓋一層感光膠，需要去除蝕刻后產(chǎn)品表面的感光膠層。由于感光膠層是酸性物質(zhì)，所以大多采用酸堿中和法進(jìn)行膨化。經(jīng)溢水清洗和超聲波清洗后，去除表面的感光膠層，防止感光膠殘留。
8. 檢測：
取膜完成后，后續(xù)是檢測，包裝，最終成品確認(rèn)是否符合其規(guī)格。
蝕刻工藝中的注意事項(xiàng)
l 減少側(cè)面腐蝕和突出邊緣，提高金屬蝕刻加工系數(shù)：一般印制板在金屬蝕刻液中的時間越長，側(cè)面蝕刻越嚴(yán)重。底切嚴(yán)重影響印制線的精度，嚴(yán)重的底切將無法制作細(xì)線。當(dāng)?shù)浊泻瓦吘墱p少時，蝕刻系數(shù)增加。高蝕刻系數(shù)表明能夠保持細(xì)線并使蝕刻的線接近原始圖像的尺寸。無論電鍍抗蝕劑是錫鉛合金、錫、錫鎳合金還是鎳等，過度突出的邊緣都會導(dǎo)致導(dǎo)線短路。由于突出的邊緣容易折斷，因此在導(dǎo)線的兩點(diǎn)之間形成了電橋。
l 提高板與板之間蝕刻加工速率的一致性：在連續(xù)板蝕刻中，金屬蝕刻加工速率越一致，可以獲得越均勻的蝕刻板。為了在預(yù)蝕刻過程中始終保持最佳蝕刻狀態(tài)，需要選擇易于再生和補(bǔ)償、蝕刻速率易于控制的蝕刻溶液。選擇能夠提供恒定操作條件并能夠自動控制各種溶液參數(shù)的技術(shù)和設(shè)備?？赏ㄟ^控制溶銅量、PH值、溶液濃度、溫度、溶液流動的均勻性等來實(shí)現(xiàn)。
l 提高整個板面金屬蝕刻加工速度的均勻性：板的上下兩面及板面各部分的蝕刻均勻性是由板面金屬蝕刻液流速的均勻性決定的。在蝕刻過程中，上下板的蝕刻速率往往不一致。下板面的蝕刻速率高于上板面。由于溶液在上板表面的積累，蝕刻反應(yīng)減弱。上下板蝕刻不均可以通過調(diào)節(jié)上下噴嘴的噴射壓力來解決。采用噴霧系統(tǒng)，擺動噴嘴，通過使板中心和邊緣的噴霧壓力不同，可以進(jìn)一步提高板整個表面的均勻性。
蝕刻工藝的優(yōu)點(diǎn)
因?yàn)榻饘傥g刻工藝是通過化學(xué)溶液蝕刻的。
l 保持與原材料的高度一致性。它不改變材料的性能，材料的應(yīng)力，以及材料的硬度、抗拉強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度和延展性。基加工工藝在設(shè)備內(nèi)以霧化狀態(tài)蝕刻，表面無明顯壓力。
l 沒有毛刺。產(chǎn)品加工過程中，全程無壓緊力，不會出現(xiàn)卷邊、磕碰、壓點(diǎn)。
l 可配合后工序沖壓完成產(chǎn)品的個性化成型動作，可采用掛點(diǎn)方式進(jìn)行整版電鍍、粘合、電泳、發(fā)黑等，更具性價比。
l 還可以應(yīng)對小型化和多樣化，周期短，成本低。
蝕刻加工應(yīng)用領(lǐng)域
消費(fèi)電子領(lǐng)域
過濾與分離技術(shù)
航空航天領(lǐng)域
醫(yī)療設(shè)備
精密機(jī)械
汽車
高端工藝品
