Ætsning

Den aktuelle version af siden er endnu ikke blevet gennemgået af erfarne bidragydere og kan afvige væsentligt fra den version , der blev gennemgået den 6. november 2021; verifikation kræver 1 redigering .

Ætsning  er en gruppe af teknologiske metoder til kontrolleret fjernelse af overfladelaget af materiale fra emnet under påvirkning af kemikalier. En række ætsningsmetoder sørger for aktivering af ætsningsreagenser af andre fysiske fænomener, for eksempel anvendelsen af ​​et eksternt elektrisk felt under elektrokemisk ætsning, ionisering af atomer og molekyler af reagenser under ion-plasma ætsning, osv.

Definition. Arter

I litteraturen er udtrykket "ætsning" sædvanligvis ledsaget af en definition, der forklarer den specifikke ætsningsteknologi (kemisk, sur, alkalisk, elektrokemisk osv.). Ved anvendelse af udtrykket "ætsning" uden nærmere definition, menes som regel kemisk ætsning i en vandig elektrolyt .

Hvis en del af overfladen, der skal ætses, skal bevares, så beskyttes den (kemisk eller mekanisk) ved at påføre en speciel maske.

De vigtigste typer ætsning:

1. væske (kemisk aktive opløsninger),
2. elektrokemisk,
3. tør (fysisk forstøvning, ionforstøvning ; kemisk gasfaseætsning; reaktiv ionætsning ).

Ætsningsproces

Ætseprocessen er opdelt i følgende trin:

1. overfladebehandling (f.eks. mekanisk slibning og polering, affedtning);
2. interaktion af et ætsemiddel eller elektrolyt (opløsninger af syrer , opløsninger og smelter af salte og alkalier , andre organiske og uorganiske væsker, plasma) med det materiale, der behandles;
3. rensning af overfladen fra ætsemiddel og ætseprodukter (som regel er dette vask med en slags opløsningsmiddel).

Ætseprocessen kan være ledsaget af gasudvikling. Især er syreætsning af metaller ofte ledsaget af brintudvikling , hvilket kræver anvendelse af særlige sikkerhedsforanstaltninger.

Når der udføres kunstværker, i produktionen af ​​printplader og elektroniske enheder ved hjælp af litografiteknikker , er en del af overfladen beskyttet af masker af stoffer, der er modstandsdygtige over for ætsning. Selvom under ætsningsprocessen kun overfladen behandles, begynder materialet under masken nær dens kanter ved langvarig ætsning også at blive ætset, hvilket kan føre til beskadigelse af emnet.

Ætseprocessen har en tendens til at være selektiv. Selektiviteten af ​​ætsning er baseret på forskellen i hastighederne af en kemisk reaktion i forskellige dele af den ætsede overflade. Især overfladeområder med makro- og mikrodefekter, såsom revner, ridser, dislokationer, tomrum, urenhedsatomer i krystalgitteret og andre er karakteriseret ved en øget ætsningshastighed. For eksempel i et polykrystallinsk materiale er ætsningshastigheden af ​​intergranulære grænser, der kommer frem på overfladen, højere end ætsningshastigheden af ​​overfladen af ​​selve krystallitterne: denne forskel bruges nogle gange til efterbehandling af findelt metallurgisk silicium . Selektiviteten af ​​ætsning påvirkes også af anisotropien af ​​egenskaberne af enkeltkrystaller , det vil sige, at forskellige krystalflader ætses med forskellige hastigheder: denne forskel bruges til at manifestere defekter i krystalgitteret af en enkelt krystal, mens atomskala defekter provokere udseendet af ætsningshuller karakteristiske (på grund af krystallens anisotropi - afhængigheden af ​​ætsningsresultatet af retninger) mikronskala former. De resulterende ætsningshuller kan vurderes både kvalitativt og kvantitativt ved hjælp af et konventionelt optisk mikroskop. Med en høj koncentration af defekter i det ætsede område er dis og krusninger tydeligt synlige for det blotte øje.

I nogle tilfælde spiller ætsningsprocessens tendens til selektivitet en negativ rolle og bør reduceres så meget som muligt. Ikke-selektiv (mere præcist, svagt selektiv) ætsning kaldes polering. Ved poleringsætsning sker som udgangspunkt 2. ætsetrin (se ovenfor) meget hurtigere end 3. trin, som følge af, at det meste af overfladematerialet når at reagere og midlertidigt passiveres, før de passiverende ætseprodukter frigiver overfladen for den næste elementære handling af kemisk reaktion. Omdannelsen af ​​ætsemekanismen til en polering kan opnås enten ved et passende udvalg af reagenser eller ved at ændre deres koncentration eller ved at vælge reaktionstemperaturbetingelserne eller ved en kombination af disse metoder.

Et eksempel på en klar koncentrationsafhængighed af ætseprocessens selektivitet er ætsningen af ​​silicium i en blanding af koncentreret salpetersyre og flussyre . I blandingen er salpetersyre ansvarlig for oxidationen af ​​siliciumoverfladen, og flussyre er ansvarlig for overførslen af ​​oxidet til den undslippende gasfase. Når vægtforholdet mellem salpetersyre og flussyre er mindre end 1:1, er ætsningen rent selektiv. Med en stigning i koncentrationen af ​​salpetersyre til 2:1 får ætsningen en udtalt polerende karakter.

Etchanters

Ætser bruges til kemisk og elektrokemisk ætsning. Ætsninger til elektrokemisk ætsning i fravær af elektrisk strøm påvirker muligvis ikke materialet overhovedet, eller deres virkning kan afvige fra effekten, når en elektrisk strøm løber.

Der er en-komponent og multi-komponent ætsemidler.

Komponenterne af multikomponent ætsemidler udfører 3 hovedroller i ætsemidlet:

1. modifikation af overfladen af ​​det forarbejdede materiale (for eksempel overfladeoxidation);
2. opløsning af det modificerede materiale (f.eks. opløsning af det resulterende oxid);
3. kontrol af ætseprocessen (for eksempel forøgelse eller formindskelse af ætsningshastigheden, forøgelse eller formindskelse af graden af ​​ætseselektivitet osv.).

Der er selektive og ikke-selektive ætsemidler. Graden af ​​selektivitet af ætsemidlet kan også være forskellig.

Nogle af de selektive ætsemidler kan være polering.

Ansøgning

Ætsning påføres:

• at fjerne overfladelaget af forurenende stoffer, oxider, fedtfilm osv. (f.eks. kalk fra et halvfabrikat i metallurgi );
• at afsløre strukturen af ​​materialer (for eksempel strukturen af ​​metaller og legeringer i metallografi );
• til påføring af et reliefmønster i den kunstneriske bearbejdning af materialer (normalt metaller).
• til dannelse af ledende spor og puder i produktionen af ​​printplader
• til dannelse af ledende spor, puder og vinduer i oxidlag til diffusion ved fremstilling af integrerede kredsløb ved fotolitografi ;
• til fremstilling af membraner (ætsning af ultrasmå huller ved hjælp af fotolitografimetoden);
• til kemisk polering af overfladen og fjernelse af det under den foregående mekaniske behandling forstyrrede lag.

Litteratur

• V. V. Usova, T. P. Plotnikova, S. A. Kushakevich. Ætsning af titanium og dets legeringer.
• M. Beckert, H. Klemm. Metoder til metallografisk ætsning. Vejviser.

Yderligere læsning

• Danilin BS, Kireev V. Yu. Anvendelse af lavtemperaturplasma til ætsning og rensning af materialer. - M. : Energoatomizdat, 1987. - 263 s.

• Ivanovsky G. F., Petrov V. I. Ion-plasmabehandling af materialer. - M . : Radio og kommunikation, 1986. - 232 s.

• Forrester, T. A. Intense ionstråler. — M .: Mir, 1992. — 354 s. — ISBN 5-03-001999-0 .

Se også

• selektiv ætsning
• Reaktiv ionætsning
• Radering i litografi
• halshugning
• Bejdse (træbearbejdning)
• Ætsning

Ordbøger og encyklopædier	Britannica (online)