蝕刻液的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種蝕刻液，所述蝕刻液由以重量計的下述組分配制而成：15%-25%的三氯化鐵，30%-50%的氫氟酸，2%-5%的磷酸，其余為水。優(yōu)選地，在蝕刻液中，以重量計，三氯化鐵的含量為20%-25%，氫氟酸的含量為35%-50%，磷酸的含量為2%-3%，其余為水。本發(fā)明的蝕刻液能夠在實現(xiàn)高蝕刻效率和優(yōu)良的加工效果的同時能夠形成凸凹起伏和平緩過渡的表面微結(jié)構(gòu)。
【專利說明】蝕刻液

【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及化學蝕刻工藝領域，更具體地涉及一種用于模具鋼蝕刻加工的蝕刻液。

【背景技術】
[0002]化學蝕刻是通過化學反應利用化學溶液的腐蝕作用將不期望的金屬快速溶解除掉的過程。金屬蝕刻必須采用高效穩(wěn)定的蝕刻液才能實現(xiàn)高效穩(wěn)定的蝕刻功能，這樣，蝕刻產(chǎn)品的精度才能滿足較高的加工要求。化學蝕刻加工對掩膜處理的工件進行噴淋蝕刻，通過液壓系統(tǒng)調(diào)節(jié)噴淋壓力。為了保證加工的均勻性，將加工樣件放置在可旋轉(zhuǎn)的工作臺上，設置加工時間，即可進行模具鋼的蝕刻加工?，F(xiàn)有的蝕刻液適用于高精度尺寸的要求微結(jié)構(gòu)的快速蝕刻，蝕刻過程穩(wěn)定，原料成本低，能滿足生產(chǎn)線的加工需求。此外，現(xiàn)有的刻蝕液包括三氯化鐵和硝酸，并且其顯著特點是蝕刻圖案或文字的輪廓縫隙較窄，微細蝕刻加工的尺寸偏差小，發(fā)生的側(cè)蝕量較小，在蝕刻過程中會從未掩膜區(qū)域自上而下發(fā)生蝕刻，刻蝕的定域性好，蝕刻效率高，易于控制，蝕刻加工的微結(jié)構(gòu)具有明顯棱邊過渡，凸起呈長方體陣列分布，凹坑為邊沿垂直性好的深坑，在保證蝕刻深度的同時有較好的形貌特征，深徑比可以控制在一定范圍內(nèi)，截面形狀近似于矩形波，整體微觀結(jié)構(gòu)凸凹過渡明顯。但是，現(xiàn)有的蝕刻液加工出來的圖形往往存在表面開口大，內(nèi)部開口小的形狀，其斷面如梯形。模具鋼表面呈方格子狀細紋，這樣造成的后果是加工工件觸感差，同時還影響視覺效果。
[0003]因此，期望的是獲得一種能夠在實現(xiàn)高蝕刻效率和優(yōu)良的加工效果的同時能夠形成凸凹起伏和平緩過渡的表面微結(jié)構(gòu)的蝕刻液。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了解決上述問題中的至少一個，本發(fā)明提供了一種蝕刻效率高且加工效果優(yōu)良的蝕刻液，同時所述蝕刻液能夠在模具鋼的表面上形成凹凸起伏和平緩過渡的表面微結(jié)構(gòu)。
[0005]根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供了一種蝕刻液，所述蝕刻液由以重量計的下述組分配制而成:15%-25%的三氯化鐵，30%-50%的氫氟酸，2%-5%的磷酸，其余為水。
[0006]優(yōu)選地，在蝕刻液中，以重量計，三氯化鐵的含量可以為20%_25%，氫氟酸的含量可以為35%-50%，磷酸的含量可以為2%-3%，其余為水。
[0007]更優(yōu)選地，在蝕刻液中，以重量計，三氯化鐵的含量可以為20%，氫氟酸的含量可以為35%,磷酸的含量可以為2%,其余為水。
[0008]根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種蝕刻液，所述蝕刻液由以下含量的組分配制而成:15%-25%的三氯化鐵，20%-40%的硝酸，2%-5%的磷酸，其余為水。
[0009]優(yōu)選地，在蝕刻液中，以重量計，三氯化鐵的含量可以為20%_25%，硝酸的含量可以為30%-40%，磷酸的含量可以為2%-3%，其余為水。
[0010]更優(yōu)選地，在蝕刻液中，以重量計，三氯化鐵的含量可以為20%，硝酸的含量可以為30%，磷酸的含量可以為2%，其余為水。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]圖1示出了傳統(tǒng)的蝕刻液的加工示意圖。
[0012]圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的一個示例的蝕刻液的加工示意圖。

【具體實施方式】
[0013]下面將對本發(fā)明的實施例進行詳細說明。
[0014]具體地講，本發(fā)明提供的蝕刻液可以由以重量計的下述組分配制而成:15%_25%的三氯化鐵，30%-50%的氫氟酸，2%-5%的磷酸(H3PO4),其余為水。
[0015]優(yōu)選地，在蝕刻液中，以重量計，三氯化鐵的含量可以為20%_25%，氫氟酸的含量可以為35%-50%，磷酸的含量可以為2%-3%，其余為水。更優(yōu)選地，在蝕刻液中，以重量計，三氯化鐵的含量可以為20%，氫氟酸的含量可以為35%，磷酸的含量可以為2%，其余為水。
[0016]此外，本發(fā)明提供的蝕刻液可以由以重量計的下述組分配制而成:15%_25%的三氯化鐵，20%-40%的硝酸，2%-5%的磷酸，其余為水。
[0017]優(yōu)選地，在蝕刻液中，以重量計，三氯化鐵的含量可以為20%_25%，硝酸的含量可以為30%-40%，磷酸的含量可以為2%-3%，其余為水。更優(yōu)選地，在蝕刻液中，以重量計，三氯化鐵的含量可以為20%，硝酸的含量可以為30%，磷酸的含量可以為2%，其余為水。
[0018]在本發(fā)明中，蝕刻液中的三氯化鐵的含量為15%_25%。如果三氯化鐵的含量小于15%，則與模具鋼中的主要成分鐵的反應物質(zhì)較少，極大地制約了蝕刻反應的速率，因此蝕刻效果較差。但是，如果三氯化鐵的含量超過25%，則反應速率提高，但蝕刻過程的控制難度加大。
[0019]在本發(fā)明中，蝕刻液中的氫氟酸的含量為30%_50%。如果氫氟酸的含量小于30%，則對模具鋼中的某些難溶物質(zhì)的蝕除能力減弱，從而氫氟酸可能因含量較少而被消耗掉，進而導致蝕除反應停止。但是，如果氫氟酸的含量大于50%時，則由于氫氟酸與模具鋼中的成分的反應劇烈，蝕除作用強，而導致蝕刻反應過快，影響蝕刻表面的加工效果。
[0020]此外，在本發(fā)明中，蝕刻液中的磷酸的含量為2%_5%。磷酸在蝕刻液中起到緩蝕劑的作用，如果磷酸含量小于2%時，則由于磷酸的含量較少，而會因不斷消耗而減小對蝕刻反應的緩蝕作用，從而達不到提高蝕刻表面粗糙度的預期效果。另外，磷酸的含量也不宜過高，否則對蝕刻反應的已知作用過強，不利于蝕刻反應的正常進行。
[0021 ] 如果采用硝酸代替蝕刻液中的氫氟酸，則蝕刻液中的硝酸的含量為20%_40%。在添加硝酸的情況下，蝕刻液的蝕除速率減小，蝕除能力會減弱，在相同的加工時間內(nèi)對模具鋼的蝕除量減小，但是蝕刻過程穩(wěn)定，易于控制。然而，由于硝酸的強氧化性，在加工面存在氧化物的附著，從而導致蝕刻面呈暗褐色，減小了表面光潔度，但是同樣形成凸凹起伏、平緩過渡的表面微結(jié)構(gòu)。
[0022]因為鹽酸無法溶解硅、鎳、鑰及其氧化物，并且鹽酸的蝕刻效果與氫氟酸相比較差，所以在本發(fā)明中選擇使用氫氟酸，以溶解難溶物質(zhì)，從而實現(xiàn)高的蝕刻效率。
[0023]磷酸是蝕刻緩蝕劑，在一定程度上能夠抑制蝕刻反應的速率，防止HF的過腐蝕，在金屬的表面上生成鈍化膜，使成膜的速率略小于溶解速率，達到表面光良的效果。另外，磷酸能夠阻礙金屬與HF接觸，減少氫氣的產(chǎn)生，保持蝕刻液的有效成分，抑制酸霧，并減小對環(huán)境的污染。此外，由于使用磷酸，所以工件的溶解過程受到抑制，加工區(qū)域能夠均勻溶解，加工面平整，表面金屬的晶相組織層次清晰，并且光澤度良好。
[0024]硝酸作為蝕刻添加劑，硝酸在蝕刻液中的含量需要被控制在一定范圍內(nèi)，如果硝酸的含量增多，則會導致模具鋼表面生成厚薄不均而致密的暗褐色鈍化膜，從而影響蝕刻反應的進一步發(fā)生和表面的蝕刻效果。
[0025]本發(fā)明的蝕刻液可以通過下述步驟配制而成:分別稱取適量的三氯化鐵、氫氟酸或硝酸、磷酸以及水；將稱取的三氯化鐵溶于水中，得到預混液；待得到的預混液冷卻至室溫，再加入氫氟酸和磷酸，混合均勻后即得到蝕刻液。
[0026]下面將結(jié)合具體示例對本發(fā)明的蝕刻液進行詳細說明。
[0027]示例 I
[0028]在示例I中，采用下述方法來制備蝕刻液:首先，分別稱取以重量計15%的三氯化鐵、30%的氫氟酸、2%的磷酸和53%的水；將稱取的三氯化鐵溶于水中，得到預混液；待得到的預混液冷卻至室溫時，再加入氫氟酸和磷酸，混合均勻后即得到蝕刻液。
[0029]示例 2
[0030]在示例2中，采用下述方法來制備蝕刻液:首先，分別稱取以重量計20%的三氯化鐵、35%的氫氟酸、3%的磷酸和42%的水；將稱取的三氯化鐵溶于水中，得到預混液；待得到的預混液冷卻至室溫時，再加入氫氟酸和磷酸，混合均勻后即得到蝕刻液。
[0031]示例 3
[0032]在示例3中，采用下述方法來制備蝕刻液:首先，分別稱取以重量計25%的三氯化鐵、50%的氫氟酸、5%的磷酸和20%的水；將稱取的三氯化鐵溶于水中，得到預混液；待得到的預混液冷卻至室溫時，再加入氫氟酸和磷酸，混合均勻后即得到蝕刻液。
[0033]示例 4
[0034]在示例4中，采用下述方法來制備蝕刻液:首先，分別稱取以重量計15%的三氯化鐵、20%的硝酸、2%的磷酸和63%的水；將稱取的三氯化鐵溶于水中，得到預混液；待得到的預混液冷卻至室溫時，再加入硝酸和磷酸，混合均勻后即得到蝕刻液。
[0035]示例5
[0036]在示例5中，采用下述方法來制備蝕刻液:首先，分別稱取以重量計20%的三氯化鐵、30%的硝酸、3%的磷酸和47%的水；將稱取的三氯化鐵溶于水中，得到預混液；待得到的預混液冷卻至室溫時，再加入硝酸和磷酸，混合均勻后即得到蝕刻液。
[0037]示例 6
[0038]在示例6中，采用下述方法來制備蝕刻液:首先，分別稱取以重量計25%的三氯化鐵、40%的硝酸、5%的磷酸和30%的水；將稱取的三氯化鐵溶于水中，得到預混液；待得到的預混液冷卻至室溫時，再加入硝酸和磷酸，混合均勻后即得到蝕刻液。
[0039]圖1示出了使用傳統(tǒng)的蝕刻液對工件進行蝕刻所得到的加工示意圖，圖2示出了使用本發(fā)明的示例2的蝕刻液對工件進行蝕刻所得到的加工示意圖。如圖1所示，采用包括三氯化鐵和硝酸的傳統(tǒng)的蝕刻液蝕刻后的工件表面具有明顯的棱邊過渡，凸起呈大體上梯形陣列分布，凹坑為邊沿棱角分明的深坑。相比之下，如圖2所示，采用本發(fā)明的示例2的蝕刻液蝕刻后的工件表面具有凹凸起伏和平緩過渡的表面微結(jié)構(gòu)。此外，示例2的蝕刻液具有高的蝕刻效率和優(yōu)良的加工效果。
[0040]此外，本發(fā)明的其它示例的蝕刻液能夠獲得與示例2的蝕刻液類似的蝕刻效果。
[0041]因此，本發(fā)明的蝕刻液不僅能夠在模具鋼的表面上形成凹凸起伏和平緩過渡的表面微結(jié)構(gòu)，而且蝕刻效率高且加工效果優(yōu)良。
【權利要求】
1.一種蝕刻液，所述蝕刻液由以重量計的下述組分配制而成:15%-25%的三氯化鐵，30%-50%的氫氟酸，2%-5%的磷酸，其余為水。
2.根據(jù)權利要求1所述的蝕刻液，其中，在蝕刻液中，以重量計，三氯化鐵的含量為20%-25%，氫氟酸的含量為35%-50%，磷酸的含量為2%_3%，其余為水。
3.根據(jù)權利要求1所述的蝕刻液，其中，在蝕刻液中，以重量計，三氯化鐵的含量為20%，氫氟酸的含量為35%，磷酸的含量為2%，其余為水。
4.一種蝕刻液，所述蝕刻液由以重量計的下述組分配制而成:15%-25%的三氯化鐵，20%-40%的硝酸，2%-5%的磷酸，其余為水。
5.根據(jù)權利要求4所述的蝕刻液，其中，在蝕刻液中，以重量計，三氯化鐵的含量為20%-25%，硝酸的含量為30%-40%，磷酸的含量為2%-3%，其余為水。
6.根據(jù)權利要求4所述的蝕刻液，其中，在蝕刻液中，以重量計，三氯化鐵的含量為20%，硝酸的含量為30%，磷酸的含量為2%，其余為水。
【文檔編號】C23F1/28GK104419931SQ201310376404
【公開日】2015年3月18日 申請日期:2013年8月26日 優(yōu)先權日:2013年8月26日
【發(fā)明者】張永俊, 王冠, 宋卿 申請人:廣州三星通信技術研究有限公司, 三星電子株式會社