Įvadas
Odinimas yra svarbus medžiagų gamybos procesas, ypač tokiose pramonės šakose kaip puslaidininkių gamyba, Elektronika, ir mikrogamyba. Procesas apima medžiagos pašalinimą iš pagrindo, kad būtų sukurti raštai ar struktūros. Dažniausiai naudojami du pagrindiniai ėsdinimo būdai: sausas ofortas ir šlapias ėsdinimas. Kiekvienas metodas turi savo privalumų, trūkumai, ir konkretūs naudojimo atvejai. Šiame tinklaraštyje bus nagrinėjami pagrindiniai sausojo ir šlapiojo ėsdinimo skirtumai, jų nauda, paraiškos, ir kaip pasirinkti tinkamą metodą konkrečiam projektui.
1. Oforto tipų apžvalga: Sausas ofortas vs. Šlapias ofortas
Ofortą galima iš esmės suskirstyti į du tipus: sausas ofortas ir šlapias ėsdinimas. Kiekvienas turi savo metodus, procesai, Privalumai, ir trūkumai.
Sauso ėsdinimo procesas
Sausas ėsdinimas šiandien yra plačiausiai naudojamas ėsdinimo būdas. Tai apima didelės energijos naudojimą, neutraliai įkrautus jonus, kad išgraviruotų specifinį substrato paviršių. Šie jonai susidaro paverčiant reaktyviąsias dujas į plazmą, naudojant radijo dažnį (RF) laukas, iš čia ir atsirado terminas „ėsdinimas plazmoje“.
Tačiau, ne visuose sauso ėsdinimo metoduose naudojama plazma. Kai kurie metodai taiko skirtingus metodus.
Norėdami išlaikyti procesą, nuolatinis reaktyviųjų dujų, tokių kaip argonas, tiekimas, Deguonis, helis, ir azoto – būtinas, kad RF laukas galėtų nuolat juos paversti plazma.
Pirmenybė teikiama sausam ėsdinimui, o ne šlapiam ėsdinimui, nes susidaro mažiau atliekų ir sunaudojama mažiau cheminių medžiagų. Be to, tai leidžia atlikti ir izotropinį, ir anizotropinį ėsdinimą, suteikiant mašinistams didesnę ėsdinimo tikslumo kontrolę.
Sauso oforto tipai
- Reaktyvusis jonų ėsdinimas (RIE): RIE sujungia fizinį purškimą su cheminėmis reakcijomis, kad pašalintų medžiagą. Tai ypač naudinga kuriant smulkmenas, didelio formato santykio struktūros.
- Išgraviruotas ėsdinimas / jonų frezavimas: Šis metodas naudoja jonų bombardavimą, kad fiziškai pašalintų medžiagą, dažnai naudojamas metalams ir izoliatoriams ėsdinti.
- Gilus reaktyvus jonų ėsdinimas (TRYS): DRIE yra optimizuotas kurti giliai, didelio formato santykio struktūros, pvz., rastus MEMS (Mikroelektromechaninės sistemos).
Sauso ėsdinimo privalumai ir trūkumai
- Privalumai:
- Aukštos krypties valdymas: Sausas ėsdinimas gali sukurti labai tikslias ir vertikalias šonines sieneles.
- Geresnė raiška: Tinka smulkesnėms detalėms ir didelio formato struktūroms kurti.
- Sumažintas šoninis ofortas: Tai sumažina nepageidaujamą gretimų medžiagų ėsdinimą.
- Tinka daugiasluoksnėms konstrukcijoms: Sausas ėsdinimas dažnai naudojamas dirbant su keliomis medžiagomis ant vieno pagrindo.
- Trūkumai:
- Didesnė kaina: Reikalinga specializuota įranga ir kontroliuojama aplinka.
- Sudėtinga sąranka: Norint valdyti ir prižiūrėti įrangą, reikia daugiau techninių žinių.
- Galima žala: Tai gali sukelti fizinę substrato žalą dėl jonų bombardavimo.
Šlapio ėsdinimo procesas
Šlapiam ėsdinimui naudojami skysti tirpalai, žinomi kaip ėsdintojai, kaip medžiagos pašalinimo terpė. Šie sprendimai, pvz., vandenilio fluorido rūgštis ir druskos rūgštis, yra labai ėsdinančios ir efektyviai tirpdo pagrindo medžiagą. Išsaugoti numatytas substrato vietas, apsauginės kaukės, pagamintos iš ėsdinimui atsparių medžiagų, tokių kaip oksidai, Chromas, arba taikomas auksas.
Procesas yra gana paprastas: užmaskuotas substratas veikiamas ėsdinimo priemone, kuri vėliau ištirpdo neapsaugotus sluoksnius. Esant tinkamam poveikiui, lieka nepažeistos tik apsaugotos pagrindo dalys.
Nors šlapiojo ėsdinimo izotropinis pobūdis sumažino jo naudojimą tarp specialistų, kai kurie sukūrė metodus, kad procesas būtų anizotropiškesnis, taip padidindamas jo naudingumą.
Šlapio oforto tipai
- Panardinimo metodas: Paprasčiausia šlapio ėsdinimo forma, substratai panardinami į cheminį tirpalą, kuris selektyviai ėsdina medžiagą.
- Sukimo ir purškimo metodas: Šis metodas apima ėsdinimo tirpalo purškimą ant besisukančio pagrindo, užtikrina labiau kontroliuojamą ėsdinimo procesą.
Šlapio ėsdinimo privalumai ir trūkumai
- Privalumai:
- Paprastumas: Reikalinga mažiau sudėtinga įranga ir ją lengviau nustatyti.
- Mažesnė kaina: Pigiau diegti ir prižiūrėti.
- Universalumas: Naudinga įvairioms medžiagoms ir tinka didesniems pagrindams.
- Trūkumai:
- Trūksta krypties valdymo: Izotropinio ėsdinimo rezultatai, kurie gali turėti įtakos šoniniams matmenims.
- Lėtesnis ėsdinimo greitis: Paprastai ne taip greitai, kaip sauso ėsdinimo procesai.
- Mažiau tikslumo: Ne idealiai tinka kurti, didelio formato santykio struktūros.
2. Kuo skiriasi sausas ofortas ir šlapias ėsdinimas?
Pagrindinis skirtumas yra ėsdinimo terpėje ir gaunamuose ėsdinimo profiliuose:
- Sausas ofortas paprastai yra anizotropinis ir naudoja plazmos arba jonų pluoštus vakuuminėje aplinkoje, kad pašalintų medžiagą iš substrato. Sausas ėsdinimas leidžia geriau valdyti ėsdinimo profilius, todėl jis tinkamas darbams, kuriems reikia smulkių detalių ir didelio tikslumo.
- Šlapias ofortas yra izotropinis, naudojant skystas chemines medžiagas, ir labiau tinka naudoti, kai reikalingas vienodas pašalinimas visomis kryptimis. Šlapias ofortas, o ekonomiškiau, yra ne toks tikslus ir geriau tinka tais atvejais, kai didelis tikslumas nėra toks svarbus.
3. Veiksniai, į kuriuos reikia atsižvelgti renkantis ėsdinimo metodą
Renkantis ėsdinimo būdą, turi būti atsižvelgta į kelis veiksnius, siekiant užtikrinti geriausius tam tikros programos rezultatus. Tai apima:
Selektyvumas
Selektyvumas reiškia ėsdinimo proceso gebėjimą pašalinti vieną medžiagą, o kita medžiaga lieka santykinai nepaveikta.. Labai selektyvus ėsdinimas yra labai svarbus dirbant su daugiasluoksnėmis medžiagomis, kur reikalingas tikslus ėsdinimas, norint pašalinti tik tam tikrus sluoksnius, nepažeidžiant kitų. pavyzdžiui, puslaidininkių gamyboje.
Išgraviravimo greitis
Išgraviravimo greitis yra medžiagos storis, išgraviruotas per laiko vienetą. Jo sinonimas yra ėsdinimo greitis. Operatoriai tai matuoja nanometrais per minutę (nm/min) arba mikrometrai per minutę (µm/min). Medžiagos pašalinimo greitis gali turėti įtakos proceso efektyvumui. Didelės apimties gamybai gali prireikti greitesnio ėsdinimo greičio, tačiau ji turi būti suderinta su tikslumo ir kontrolės poreikiu.
Oforto vienodumas
Vienodumas užtikrina, kad išgraviruotas raštas būtų vienodas visame paviršiuje. Tai ypač svarbu tais atvejais, kai matmenų tikslumas yra labai svarbus, pavyzdžiui, gaminant mikroelektroninius prietaisus.
Kiti svarstymai
- Izotropinis ofortas: Šio tipo ėsdinimas tolygiai pašalina medžiagą visomis kryptimis, kuri tinka sukurti suapvalintus arba apatinius bruožus. Tačiau, Šis rezultatas nėra tikslus, o jo tikslumas gali sukelti sluoksnių įpjovimus, kurie nėra skirti pašalinti.
- Anizotropinis ofortas: Šis metodas selektyviai pašalina medžiagą statmena paviršiui kryptimi, leidžianti sukurti vertikalias sienas ir gilius griovius. Tai tikslesnė ėsdinimo forma ir veikia kuriant apskritus raštus ant pagrindo.
4. Sausojo ir šlapiojo ėsdinimo taikymas
Sausas ir šlapias ėsdinimas plačiai naudojamas įvairiose pramonės šakose, elektronikos pramonė yra pagrindinė. Jie taip pat dažnai taikomi apdirbimas, kur daugelis mašinų dirbtuvių naudoja šiuos metodus logotipams ir dizainui išgraviruoti. Tokių programų pavyzdžiai apima:
- Puslaidininkių gamyba: Sausas ėsdinimas plačiai naudojamas kuriant sudėtingus silicio plokštelių raštus, o šlapiasis ėsdinimas naudojamas masiniam mikroapdirbimui.
- PCB ėsdinimas: Drėgnasis ėsdinimas dažnai naudojamas spausdintinėms plokštėms (PCB) gamyba dėl savo ekonomiškumo ir paprastumo.
- Optinių prietaisų gamyba: Abu metodai gali būti naudojami pagal specifinius tikslumo ir sudėtingumo reikalavimus, ir naudojami įvairių optinių instrumentų gamyboje (pavyzdžiui, fotoaparatai, langinės, angas, kt.).
- Matavimo prietaisų gamyba: ėsdinimo technologija yra būtina gaminant tikslių matmenų ir leistinų nuokrypių komponentus. Sausas ėsdinimas dažnai yra pirmasis pasirinkimas gaminant tikslius mikrokomponentus pažangiuose matavimo prietaisuose ( pavyzdžiui, deformacijų matuokliai, galvanometriniai veidrodžių rėmai, elektros kontaktai ir gnybtai, kt.).
5. Išvada
Pasirinkimas tarp sauso ir šlapio ėsdinimo priklauso nuo konkrečių taikymo reikalavimų, pavyzdžiui, tikslumas, Kaina, ir pralaidumą. Sausas ėsdinimas idealiai tinka didelio tikslumo darbams, o šlapias ofortas labiau tinka didelio masto, ekonomiška gamyba. Šių metodų skirtumų supratimas padeda gamintojams ir inžinieriams pasirinkti geriausią jų poreikius atitinkantį metodą.
Turinio nuoroda：https://en.wikipedia.org/wiki/Etching
6. DUK
Q.: Kuris ėsdinimo būdas yra geresnis pasirinkimas: sausas ofortas arba šlapias ėsdinimas?
A: Pasirinkimas priklauso nuo konkrečių programos reikalavimų. Sausas ėsdinimas yra pageidautinas didelio tikslumo darbams, kai būtinas anizotropinis ėsdinimas ir tiksli kontrolė, pavyzdžiui, puslaidininkių gamyboje. Drėgnasis ėsdinimas labiau tinka tais atvejais, kai reikalingas izotropinis ėsdinimas, ir paprastesnis, ekonomiškos sąrankos, pavyzdžiui, kai kuriuose PCB gamybos procesuose.
Q.: Kuris iš dviejų ėsdinimo procesų yra pigesnis?
A: Šlapias ėsdinimas paprastai yra pigesnis dėl paprastesnės sąrankos ir mažesnių eksploatacinių išlaidų. Sauso ėsdinimo įranga yra brangesnė ir jai reikalinga kontroliuojama vakuuminė aplinka, o tai padidina bendras išlaidas. Tačiau, ekonominis efektyvumas gali skirtis priklausomai nuo gamybos apimties ir reikalingo ėsdinimo sudėtingumo.
Q.: Kuo skiriasi graviravimas lazeriu ir graviravimas lazeriu??
A: Lazerinis ėsdinimas paprastai reiškia medžiagos pašalinimo nuo paviršiaus procesą, kad būtų sukurtas dizainas ar tekstas, dažnai žymėjimo tikslais. Lazerinis graviravimas, kita vertus, yra gilesnis ir sukuria įdubą medžiagoje, dažnai naudojamas nuolatiniam ženklinimui ar dekoravimui.
Q.: Ar šlapias ėsdinimas gali būti anizotropinis?
A: Nors šlapias ėsdinimas iš prigimties yra izotropinis, Kai kurie metodai gali būti naudojami siekiant padaryti jį anizotropiškesnį. Pavyzdžiui, naudojant temperatūros gradientus arba specialius ėsdinimo mišinius, galima paveikti ėsdinimo greitį įvairiomis kryptimis. Tačiau, pasiekti tikrą anizotropiją, panašią į sausą ėsdinimą, išlieka sudėtinga.
