Uvod
Jetkanje je kritičan proces u proizvodnji materijala, posebno u industrijama poput proizvodnje poluvodiča, elektronika, i mikrofabrikacije. Proces uključuje uklanjanje materijala s podloge kako bi se stvorili uzorci ili strukture. Obično se koriste dvije glavne metode jetkanja: suho jetkanje i mokro jetkanje. Svaka metoda ima svoje prednosti, nedostatke, i specifične slučajeve uporabe. Ovaj blog će istražiti ključne razlike između suhog i mokrog jetkanja, njihove koristi, prijava, te kako odabrati odgovarajuću metodu za određeni projekt.
1. Pregled vrsta bakropisa: Suho jetkanje vs. Mokro jetkanje
Graviranje se općenito može kategorizirati u dvije vrste: suho jetkanje i mokro jetkanje. Svaki ima svoje metode, obrada, prednosti, i nedostatke.
Suhi postupak jetkanja
Suho jetkanje danas je najraširenija metoda jetkanja. Uključuje korištenje visokoenergetskih, neutralno nabijeni ioni za jetkanje specifične površine podloge. Ovi ioni nastaju pretvaranjem reaktivnih plinova u plazmu pomoću radiofrekvencije (RF) polje, otuda i izraz "jetkanje plazmom".
Međutim, ne koriste sve tehnike suhog jetkanja plazmu. Neke metode koriste različite pristupe.
Za održavanje procesa, kontinuirana opskrba reaktivnim plinovima — poput argona, kisik, helij, i dušik—potreban je kako bi ih RF polje moglo dosljedno pretvoriti u plazmu.
Suho jetkanje ima prednost u odnosu na mokro jer proizvodi manje otpada i koristi manje kemikalija. Dodatno, omogućuje i izotropno i anizotropno jetkanje, pružajući strojarima veću kontrolu nad preciznošću jetkanja.
Vrste suhog jetkanja
- Jetkanje reaktivnim ionima (RIE): RIE kombinira fizičko prskanje s kemijskim reakcijama za uklanjanje materijala. Posebno je koristan za stvaranje fine, strukture visokog omjera stranica.
- Jetkanje prskanjem/ionsko glodanje: Ova metoda koristi ionsko bombardiranje za fizičko uklanjanje materijala, često se koristi za jetkanje metala i izolatora.
- Duboko reaktivno ionsko jetkanje (TRI): DRIE je optimiziran za stvaranje dubokih, strukture visokog omjera stranica, poput onih pronađenih u MEMS-u (Mikro-elektro-mehanički sustavi).
Prednosti i nedostaci suhog jetkanja
- Prednosti:
- Visoka kontrola smjera: Suho jetkanje može proizvesti vrlo precizne i okomite bočne stijenke.
- Bolja rezolucija: Prikladno za izradu finijih detalja i struktura visokog omjera.
- Smanjeno bočno jetkanje: Minimizira neželjeno jetkanje susjednih materijala.
- Prikladno za višeslojne strukture: Suho jetkanje se često koristi kada se radi o više materijala na jednoj podlozi.
- Nedostaci:
- Veći troškovi: Zahtijeva specijaliziranu opremu i kontrolirano okruženje.
- Složena postavka: Za rad i održavanje opreme potrebno je više tehničkog znanja.
- Potencijalna šteta: To može uzrokovati fizičko oštećenje podloge ionskim bombardiranjem.
Mokri postupak jetkanja
Mokro jetkanje koristi tekuće otopine, poznati kao urezivači, kao medij za uklanjanje materijala. Ova rješenja, kao što su fluorovodična kiselina i klorovodična kiselina, vrlo su korozivni i učinkovito otapaju materijal podloge. Za očuvanje predviđenih površina podloge, zaštitne maske izrađene od materijala otpornih na jetkanje poput oksida, krom, ili zlato se primjenjuju.
Proces je relativno jednostavan: maskirana podloga je izložena jetkaču, koji zatim otapa nezaštićene slojeve. Uz adekvatnu ekspoziciju, samo zaštićeni dijelovi podloge ostaju netaknuti.
Iako je izotropna priroda mokrog jetkanja dovela do smanjenja njegove upotrebe među stručnjacima, neki su razvili tehnike kako bi proces učinili anizotropnijim, čime se povećava njegova korisnost.
Vrste mokrog jetkanja
- Metoda uranjanja: U najjednostavnijem obliku mokrog jetkanja, supstrati su uronjeni u kemijsku otopinu koja selektivno nagriza materijal.
- Metoda centrifuge i raspršivanja: Ova metoda uključuje prskanje otopine za jetkanje na rotirajuću podlogu, pružajući kontroliraniji proces jetkanja.
Prednosti i nedostaci mokrog jetkanja
- Prednosti:
- Jednostavnost: Zahtijeva manje sofisticiranu opremu i lakše se postavlja.
- Niže troškove: Jeftiniji za implementaciju i održavanje.
- Svestranost: Korisno za širok raspon materijala i može nositi veće podloge.
- Nedostaci:
- Nedostatak kontrole smjera: Rezultat je izotropno jetkanje, što može utjecati na bočne dimenzije.
- Sporije stope jetkanja: Obično nije tako brz kao proces suhog jetkanja.
- Manja preciznost: Nije idealno za stvaranje fine, strukture visokog omjera stranica.
2. Koja je razlika između suhog i mokrog jetkanja?
Primarna razlika leži u mediju koji se koristi za jetkanje i rezultirajućim profilima jetkanja:
- Suho jetkanje općenito je anizotropan i koristi zrake plazme ili iona u vakuumskom okruženju za uklanjanje materijala sa supstrata. Suho jetkanje omogućuje bolju kontrolu nad profilima jetkanja, što ga čini prikladnim za primjene koje zahtijevaju fine detalje i visoku preciznost.
- Mokro jetkanje je izotropan, pomoću tekućih kemikalija, i pogodniji je za primjene gdje je potrebno ravnomjerno uklanjanje u svim smjerovima. Mokro jetkanje, dok je isplativije, obično je manje precizan i prikladniji je za primjene u kojima visoka preciznost nije toliko kritična.
3. Čimbenici koje treba uzeti u obzir pri odabiru metode jetkanja
Prilikom odabira metode jetkanja, mora se uzeti u obzir nekoliko čimbenika kako bi se osigurali najbolji rezultati za određenu primjenu. To uključuje:
Selektivnost
Selektivnost se odnosi na sposobnost procesa jetkanja da ukloni jedan materijal dok drugi materijal ostane relativno nepromijenjen. Visoko selektivno jetkanje ključno je pri radu s višeslojnim materijalima, gdje je potrebno precizno jetkanje kako bi se uklonili samo određeni slojevi bez oštećenja drugih. kao što je u proizvodnji poluvodiča.
Stopa jetkanja
Brzina jetkanja je debljina ugraviranog materijala po jedinici vremena. Sinonim za to je brzina jetkanja. Operateri to mjere u nanometrima po minuti (nm/min) ili mikrometara u minuti (µm/min). Brzina kojom se materijal uklanja može utjecati na učinkovitost procesa. Brža brzina jetkanja može biti poželjna za proizvodnju velikih količina, ali mora biti u ravnoteži s potrebom za preciznošću i kontrolom.
Ujednačenost jetkanja
Ujednačenost osigurava da je urezani uzorak dosljedan po cijeloj površini. Ovo je osobito važno u primjenama gdje je točnost dimenzija kritična, kao što je u proizvodnji mikroelektroničkih uređaja.
Ostala razmatranja
- Izotropno jetkanje: Ova vrsta jetkanja uklanja materijal ravnomjerno u svim smjerovima, koji je prikladan za stvaranje zaobljenih ili podrezanih crta. Međutim, Ovaj ishod nije točan, a njegova točnost mogla bi uzrokovati podrezivanja na slojevima koji se ne bi trebali ukloniti.
- Anizotropno jetkanje: Ova metoda selektivno uklanja materijal u smjeru okomitom na površinu, omogućujući stvaranje okomitih zidova i dubokih rovova. To je točniji oblik jetkanja i služi za stvaranje kružnih uzoraka na podlozi.
4. Primjene suhog i mokrog jetkanja
Suho i mokro jetkanje naširoko se koriste u raznim industrijama, pri čemu je elektronska industrija glavna. Također se često primjenjuju u obrada, gdje mnoge tvornice strojeva koriste ove tehnike za graviranje logotipa i dizajna. Primjeri takvih primjena uključuju:
- Izrada poluvodiča: Suho jetkanje naširoko se koristi za stvaranje zamršenih uzoraka na silicijskim pločicama, dok se mokro jetkanje koristi za skupnu mikrostrojnu obradu.
- PCB jetkanje: Mokro jetkanje se često koristi za tiskane ploče (PCB) proizvodnje zbog svoje isplativosti i jednostavnosti.
- Proizvodnja optičkih instrumenata: Obje metode mogu se koristiti prema specifičnim zahtjevima točnosti i složenosti, a koriste se u izradi raznih optičkih instrumenata (kao što su kamere, kapci, otvorima, itd.).
- Proizvodnja mjernih instrumenata: Tehnologija jetkanja neophodna je za proizvodnju komponenti s preciznim dimenzijama i tolerancijama. Suho jetkanje često je prvi izbor za proizvodnju preciznih mikrokomponenti u naprednim mjernim instrumentima ( kao što su mjerači naprezanja, okviri ogledala galvanometra, električni kontakti i stezaljke, itd.).
5. Zaključak
Odabir između suhog i mokrog jetkanja ovisi o specifičnim zahtjevima aplikacije, kao što su preciznost, koštati, i propusnost. Suho jetkanje je idealno za visokoprecizne primjene, dok je mokro jetkanje prikladnije za velike, isplativa proizvodnja. Razumijevanje razlika između ovih metoda pomaže proizvođačima i inženjerima odabrati najbolji pristup za svoje potrebe.
Referenca sadržaja：https://en.wikipedia.org/wiki/Etching
6. Česta pitanja
Q: Koja metoda jetkanja je bolji izbor: suho jetkanje ili mokro jetkanje?
A: Izbor ovisi o specifičnim zahtjevima aplikacije. Suho jetkanje je poželjno za visokoprecizne primjene gdje su potrebni anizotropno jetkanje i fina kontrola, kao što je u proizvodnji poluvodiča. Mokro jetkanje je prikladnije za aplikacije koje zahtijevaju izotropno jetkanje i jednostavnije je, isplative postavke, kao što je to u nekim procesima proizvodnje PCB-a.
Q: Koji je od ova dva procesa jetkanja cjenovno pristupačniji?
A: Mokro jetkanje općenito je pristupačnije zbog jednostavnijeg postavljanja i nižih operativnih troškova. Oprema za suho jetkanje je skuplja i zahtijeva kontrolirano vakuumsko okruženje, što povećava ukupne troškove. Međutim, isplativost može varirati ovisno o obujmu proizvodnje i složenosti potrebnog jetkanja.
Q: Koja je razlika između laserskog jetkanja i laserskog graviranja?
A: Lasersko jetkanje obično se odnosi na postupak uklanjanja materijala s površine kako bi se stvorio dizajn ili tekst, često u svrhu obilježavanja. Lasersko graviranje, s druge strane, je dublji i stvara udubljeno područje unutar materijala, često se koristi za trajno označavanje ili ukrašavanje.
Q: Može li se mokro jetkanje učiniti anizotropnim?
A: Dok je mokro jetkanje inherentno izotropno, mogu se primijeniti neke tehnike kako bi ga učinili anizotropnijim. Na primjer, korištenje temperaturnih gradijenata ili posebnih smjesa za jetkanje može utjecati na brzinu jetkanja u različitim smjerovima. Međutim, postizanje prave anizotropije usporedive sa suhim jetkanjem ostaje izazov.
