金属蚀刻是什么? 了解金属蚀刻原理、制程、加工应用领域与趋势

金属蚀刻是一项广泛用于制造精密金属材料的技术,除了适用各种金属材料之外,还可应用在大量生产高精密蚀刻产品的制程,因此被广泛应用在许多领域产业中。 然而,多数人可能还对这个制程的应用和技术细节不太熟悉,本文将深入探讨金属蚀刻原理、制程,并介绍此工艺的优点和应用领域,帮助您进一步了解使用金属蚀刻制程的优势,以及 该如何应用在不同产业领域中。

什么是金属蚀刻? 金属蚀刻原理及制程简介

金属蚀刻又称腐蚀反应,主要利用化学或物理方法进行腐蚀,来移除金属表面部分材料的一种精密制程,就像是对金属进行精细雕刻,从而形成所需的图案、形状或纹理,这项 技术也可以让物品看起来更具美感,还能提升其附加价值,因此在各种领域产业中都有着广泛的应用。

金属蚀刻原理

化学蚀刻主要原理是利用化学物质所产生氧化还原反应特性,让指定露出之金属材料表面接触化学溶剂,精确、有选择比的将该区域溶解腐蚀、蚀刻出所需形状和细节;物理蚀刻原理为 将化学成分离子化,加速离子撞击表面,造成蚀刻现象。 而金属蚀刻通常会先针对欲保留的材料表面进行保护,以确保不想被腐蚀的特定部分,接着再利用蚀刻液或离子来腐蚀不需要的另一部分。

金属蚀刻制程

由于各种蚀刻剂的腐蚀效果和强度会根据金属材料不同而有所差异,因此对应的金属蚀刻制程也会不太一样,但一般半导体金属蚀刻制程步骤如下:

  • 1.表面清洁
  • 2.干燥
  • 3.涂布光阻
  • 4.光阻软烤
  • 5.曝光
  • 6.显影
  • 7.水洗
  • 8.干燥
  • 9.光阻硬烤
  • 10.蚀刻
  • 11.清洗
  • 12.干燥

此外,金属蚀刻制程还可分为以下「湿蚀刻」和「干蚀刻」2种:

  • 湿蚀刻:是一种利用化学溶剂来溶解蚀刻金属材料的方式,具有高选择性、高蚀刻速率和低设备成本的特色,湿蚀刻不仅可以在垂直方向蚀刻,还有水平蚀刻的效果。 但是湿蚀刻受到等向性蚀刻轮廓的限制,无法应用于高规格底切要求的图形化蚀刻上。
  • 干蚀刻:通常是离子蚀刻,主要利用化学气体经设备离子化,经由物理蚀刻或溶合化学蚀刻同时两者的蚀刻方式,来移除表面材料。 其中最大特点是「方向性蚀刻」,意味着能够精准地控制蚀刻方向,创造出清晰的边缘和平滑的表面。 不过,干蚀刻的选择性不如湿蚀刻,可能会影响到非目标材料,例如光阻,这是因为其蚀刻机制是物理作用,所以制程中离子会没有分别的产生冲击作用。

金属蚀刻工艺的优点有哪些? 蚀刻工艺4大优点

金属蚀刻工艺优点1:精密度和一致性高

因为金属蚀刻主要是透过化学溶剂进行蚀刻,所以不会改变材料的硬度、强度及延展性等材料性能。

再加上金属蚀刻制程可以同时精确地制造出细微的图案和形状,不仅适用于高精密蚀刻需求的加工产业,更有助于提高生产一致性。

金属蚀刻工艺优点2:生产快速、成本低

由于金属蚀刻制程无须模具,通常采批量生产的方式,因此大大提升了生产效率,同时也降低了产品制作成本。

金属蚀刻工艺优点3:加工材料广泛

金属蚀刻制程适用于各种金属材料,无论是高硬度材料还是极柔软的材料都没问题,例如金、银、铜、镍、铁等,还有部分非金属材料也可以透过金属蚀刻制程加工,所以 金属蚀刻制程被广泛应用在许多不同的产业领域中。

金属蚀刻工艺优点4:灵活运用、高弹性

金属蚀刻制程不仅能够加工精细的图案,还能制造形状复杂、难以加工的产品,从简单的二维图形到高难度的三维结构都不是问题。

金属蚀刻可以应用在哪里? 蚀刻加工应用领域

金属蚀刻最早被应用在制造铜版、锌版等凹凸版印刷物,或是难以加工的薄形工件,例如名牌等。

随着技术制程和工艺设备的不断改良,如今的蚀刻工艺已可应用于制作电子精密金属蚀刻产品的加工。 以下列出金属蚀刻加工的主要应用领域:

  • 半导体
  • 消费电子领域
  • 精密机械
  • 医疗设备
  • 航空航太领域

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