蝕刻效果的好壞與許多因素有關。最主要的有金屬材料本身的結構及成分、性質等;電解質溶液的成分、配方;蝕刻過程的各種操作條件,如溫度、電流密度、操作時間等應控制在最適當?shù)姆秶鷥取?SPAN lang=EN-US>
(一)蝕刻金屬的材料
不同的金屬材料應選用不同的溶液配方及工藝條件,才能取得預期的效果。一般來說,純金屬材料要比合金材料容易控制,因為單純的金屬材料溶解速度均勻,而合金材料受合金中其他成分的影響,特別是有些難溶的合金元素不容易溶解,而且電位又高于基本金屬元素,形成小的電池系統(tǒng),使蝕刻的底部產生不均勻、平整的情況。對合金材料的溶液成分應比純金屬溶液復雜。
(二)電解蝕刻溶液的配方及成分
電解蝕刻溶液的配方及成分對蝕刻的效果、速度和質量有重大的影響。溶液在蝕刻過程中要起導電作用及分散電流的作用,同時還要和金屬及其溶解產物發(fā)生作用,所以情況比較復雜。既要使蝕刻具有一定的速度,又要保證蝕刻的質量是均勻、平滑的表面:目前從理論上尚未有一套確定蝕刻溶液最佳成分、比例的方法。因此必須通過試驗去優(yōu)化溶液成分的組合及含量的比例,才能得到最佳的、適合于某種材料蝕刻的溶液成分配方,以收到最佳的蝕刻效果。
(三)操作條件對電解蝕刻效果的影響
1.溶液的pH值
電解溶液的pH值是電解液酸、堿程度的標志,對不同的金屬溶解有不同的作用。如果溶液的pH變化大,則不利于反應的進行,對蝕刻溶解的速度造成影響。在電解蝕刻過程中選擇了合適的pH范圍之后,要經常檢測溶液的pH值,把它及時地調整在控制的范圍之內,避免pH波動過大,造成不良的影響和后果。
2.蝕刻溶液的溫度
溶液溫度的高低對蝕刻的速度有重要影響。根據(jù)化學反應的規(guī)律,溫度高有利于反應的進行,也就是說蝕刻的速度加快、效率提高,但是溫度高,溶液的蒸發(fā)加快,特別是溶液包含有揮發(fā)性組分如氨等成分時,更是如此,因此要不斷地補充水分及揮發(fā)性組分,否則也會影響溶液的pH和相對的穩(wěn)定。此外,還要增加加熱裝置,消耗能源。因此,槽液的溫度應控制在適當?shù)姆秶形鹛岣撸詈檬窃谑覝叵虏僮鳎@樣可以簡化操作,減少設備投資及能源的消耗。
3.陽極電流密度的影響
在電解蝕刻過程中,金屬的溶解主要是靠電流作為原動力的。電流的通過量決定了金屬電解蝕刻的溶解量。因此,電流密度對蝕刻起重要作用。一般來說,根據(jù)法拉第定律,通過金屬蝕刻部位的電流量越大,蝕刻部位金屬的溶解量也越大,但這是對普通的活性金屬而言。對于一些有鈍化傾向的金屬,當電流密度增加時,金屬的陽極電位增加,當陽極電位進入鈍化區(qū)范圍時,金屬處于鈍化狀態(tài),溶解電流變小,金屬的溶解量也變小。圖6—8鐵在棚酸鈉-硼酸溶液中的電流-電位曲線為純鐵浸于近中性的硼酸鈉-硼酸溶液中的陽極電流一電位曲線。從圖6-8中可以看到最初電流密度由0µA/cm2開始,都是陽極的活性溶解,電流慢慢增大到l2µA/cm2時,電位也增大到一0.65V,但隨后電流便不能再升高,但電位卻繼續(xù)升高。鐵開始鈍化,陽極溶解電流急劇變小,幾乎等于0µA/cm2,這說明陽極電流密度只能控制在一定的活性溶解區(qū)內,否則,超過一定的電位范圍以后,金屬不但不能溶解,反而進入鈍化狀態(tài),金屬溶解速度減慢甚至停止。
4.陰、陽極間距
在電解蝕刻過程中,陰極和陽極之間的距離要保持得當,陰、陽極間的距離太遠,電流效率低,溶液的電阻大。距離太近,則電流的分布不均勻,蝕刻區(qū)的金屬溶解也不均勻,影響蝕刻的效果和質量,這主要看陽極的蝕刻面積而定。一般來說陽極需要蝕刻的面積大、范圍廣,陰、陽極之間的距離應遠些,這有利于電流的均勻分配和順利通過。若蝕刻的面積小,部位范圍較小,極間的距離應該小些,有利于提高電流效率和蝕刻的效果。