CN111876781B - 一种厚钼板的蚀刻液及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本申请提供了一种厚钼板的蚀刻液及其制备方法，涉及钼板蚀刻技术领域，以体积计量，含有10％～15％的H2SO4、20％～35％的HNO3和5％～10％的含醚键有机添加剂，余量为H2O；在蚀刻厚钼板时，能够保证蚀刻底纹均匀、侧蚀小；能够保证钼蚀刻制品有较好的尺寸精度和尺寸均匀性；并且能够适用于实际生产中进行批量化生产。
Description
技术领域
本申请涉及钼板蚀刻技术领域，具体而言，涉及一种厚钼板的蚀刻液及其制备方法。
背景技术
化学蚀刻作为一种特殊的加工方法，不会对基体引入应力、毛刺等缺陷，且兼具加工效率高和精度高的优势，在不锈钢、铜、铝等金属的加工中有着成熟的应用。
金属钼具有熔点高、强度高、无磁性、热膨胀系数小、耐腐蚀等物理化学性能，其制品广泛应用于航空航天、半导体行业中。由于钼耐腐蚀且其腐蚀产物状态不同于常规金属，使得钼的精密化学蚀刻存在较高的技术难度。尤其是厚钼板(板厚＞0.20mm的金属板)的蚀刻，板厚度越厚、蚀刻深度越大，实现精密蚀刻的技术难度也就越高，目前的，适用于微量(蚀刻量在微米以下)蚀刻加工的技术对厚钼板不再有效。对于厚钼板，蚀刻技术攻关方向主要是在研究蚀刻液配方上。
目前钼的蚀刻液一般由硝酸、其他无机酸(硫酸、盐酸、磷酸中的一种)、水、硝酸盐组成，应用于钼板蚀刻加工中存在的问题是：
1)硝酸是起主要作用的成分，且蚀刻速率对硝酸浓度敏感。当硝酸的浓度过高时(vol％>40％)腐蚀速率快，会造成蚀刻过程不宜控制、蚀刻纹理粗糙，进而影响高精度蚀刻制品对尺寸精度(尺寸偏差±0.05mm内)的要求；当硝酸的浓度低时(vol％<20％)腐蚀速率非常慢，使得生产变得非常低效，且侧腐蚀明显(蚀刻因子要求一般＞5)。
2)蚀刻加工过程中，抗蚀膜层下的金属基体在做补偿扩展的过程中，金属板面各方向容易出现蚀刻量不均匀，蚀刻效果表现出各向异性，不能满足高精度蚀刻制品对各向同性(各方向蚀刻量差值＜0.01mm)的要求。
3)硝酸的化学腐蚀消耗、分解、挥发等造成的浓度变化，会使得产品质量出现波动，不利于批量化生产。
发明内容
本申请的第一个目的在于提供一种厚钼板的蚀刻液，其在蚀刻厚钼板时，能够保证蚀刻底纹均匀、侧蚀小；能够保证钼蚀刻制品有较好的尺寸精度和尺寸均匀性；并且能够适用于实际生产中进行批量化生产。
本申请的第二个目的在于提供一种厚钼板的蚀刻液的制备方法，能够快速、稳定的生产上述厚钼板的蚀刻液。
本申请的实施例通过以下技术方案实现：
一种厚钼板的蚀刻液，应用于对厚钼板的精密镂空蚀刻，以体积计量，含有10％～15％的H2SO4、20％～35％的HNO3和5％～10％的含醚键有机添加剂，余量为H2O。
进一步的，以体积计量，含有11％～14％的H2SO4、22％～32％的HNO3和6％～9％的含醚键有机添加剂，余量为H2O。
进一步的，以体积计量，含有12％～13％的H2SO4、25％～30％的HNO3和7％～8％的含醚键有机添加剂，余量为H2O。
进一步的，以体积计量，含有12.5％的H2SO4、27％的HNO3和7.5％的含醚键有机添加剂，余量为H2O。
进一步的，所述H2SO4的质量分数为95％～98％。
进一步的，所述HNO3的质量分数为65％～68％。
进一步的，所述含醚键有机添加剂为脂肪醇聚氧乙烯醚和/或烷基酚聚氧乙烯醚。
进一步的，所述H2O为去离子水。
一种如上所述的厚钼板的蚀刻液的制备方法，制备步骤如下：
S1.量取H2O至配液容器；
S2.分次向配液容器加入H2SO4，并不断搅拌；
S3.待溶液温度降至室温后，加入HNO3至配液容器，并不断搅拌；
S4.待溶液温度降至室温后，加入含醚键有机添加剂至配液容器，并不断搅拌。
进一步的，步骤S2中，在加入H2SO4时，控制溶液温度小于60℃。
本申请实施例的技术方案至少具有如下优点和有益效果：
本申请提供的蚀刻液，添加了含醚键有机添加剂，对耐蚀油墨层下基体的蚀刻各向同性有增益效果，从而保证钼蚀刻制品有高的尺寸精度和尺寸均匀性，在各组分及其含量的协同作用下，能够完成对厚钼板(厚度＞0.20mm)的蚀刻，且能够批量化生产出底纹均匀、侧蚀小、高的尺寸精度和尺寸均匀性的精密蚀刻钼金属板制品，次品率低，产品质量满足航天器件和半导体设备的使用要求。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
下面对本发明实施例提供的一种厚钼板的蚀刻液及其制备方法进行具体说明。
一种厚钼板的蚀刻液，应用于对厚钼板的精密镂空蚀刻，以体积计量，含有10％～15％的H2SO4、20％～35％的HNO3和5％～10％的含醚键有机添加剂，余量为H2O，具体而言，H2SO4可以为10％、11％、12％、13％、14％、15％的H2SO4，HNO3可以为20％、22％、24％、26％、28％、30％、32％、35％的HNO3，含醚键有机添加剂可以为5％、6％、7％、8％、9％、10％的含醚键有机添加剂，其中，H2SO4的质量分数为95％～98％，可选的，H2SO4的质量分数为95％、96％、97％、98％，HNO3的质量分数为65％～68％，可选的，HNO3的质量分数为65％、66％、67％、68％，含醚键有机添加剂为脂肪醇聚氧乙烯醚和/或烷基酚聚氧乙烯醚，H2O为去离子水。
一种上述厚钼板的蚀刻液的制备方法，制备步骤如下：
S1.量取H2O至配液容器；
S2.分次向配液容器加入H2SO4，并不断搅拌；需要说明的是，在加入H2SO4的整个过程中，需要控制温度在60℃以下；
S3.待溶液温度降至室温后，加入HNO3至配液容器，并不断搅拌；
S4.待溶液温度降至室温，加入含醚键有机添加剂至配液容器，并不断搅拌。
实施例1
一种厚钼板的蚀刻液，包括：浓度为65％的硝酸体积分数为35％，浓度为98％的硫酸体积分数为15％，含醚键有机添加剂体积分数为10％，去离子水体积分数为40％。
实施例2
一种厚钼板的蚀刻液，包括：浓度为65％的硝酸体积分数为25％，浓度为98％的硫酸体积分数为15％，含醚键有机添加剂体积分数为10％，去离子水体积分数为50％。
实施例3
一种厚钼板的蚀刻液，包括：浓度为65％的硝酸体积分数为25％，浓度为98％的硫酸体积分数为10％，含醚键有机添加剂体积分数为10％，去离子水体积分数为55％。
实施例4
一种厚钼板的蚀刻液，包括：浓度为65％的硝酸体积分数为25％，浓度为98％的硫酸体积分数为10％，含醚键有机添加剂体积分数为5％，去离子水体积分数为60％。
实施例5
一种厚钼板的蚀刻液，包括：浓度为65％的硝酸体积分数为20％，浓度为98％的硫酸体积分数为12％，含醚键有机添加剂体积分数为8％，去离子水体积分数为60％。
实施例6
一种厚钼板的蚀刻液，包括：浓度为65％的硝酸体积分数为30％，浓度为98％的硫酸体积分数为13％，含醚键有机添加剂体积分数为7％，去离子水体积分数为50％。
对比例1
一种厚钼板的蚀刻液，包括：浓度为65％的硝酸体积分数为35％，浓度为98％的硫酸体积分数为15％，含醚键有机添加剂体积分数为0％，去离子水体积分数为50％。
对比例2
一种厚钼板的蚀刻液，包括：浓度为65％的硝酸体积分数为45％，浓度为98％的硫酸体积分数为10％，含醚键有机添加剂体积分数为10％，去离子水体积分数为35％。
对比例3
一种厚钼板的蚀刻液，包括：浓度为65％的硝酸体积分数为15％，浓度为98％的硫酸体积分数为15％，含醚键有机添加剂体积分数为10％，去离子水体积分数为60％。
试验例
采用实施例1-6和对比例1-3提供的厚钼板的蚀刻液，对厚度分别为0.40mm、0.50mm、0.80mm钼板进行双面镂空蚀刻，用影像仪对蚀刻图形进行尺寸精度检测、底纹观察，计算单个图形各方向蚀刻量差、蚀刻因子，需要说明的是，尺寸精度是指加工的尺寸误差，底纹类似于加工里的表面光洁度或粗糙度，各方向蚀刻量差是指同一个图形重复测量几次的厚钼板数据上的偏差值，蚀刻因子通过相应公式计算。结果如下表所述：
1)0.40mm厚钼板
2)0.50mm厚钼板
3)0.80mm厚钼板
由上表可得，本申请提供的蚀刻液应用于厚钼板的镂空蚀刻，在其配方各组分和配比的协同作用下，加工产品可满足尺寸精度、各向同性、侧腐蚀、底纹质量的高的要求。
另外，实施例1-6对于不同厚度的钼板蚀刻，均能加工出合格产品，表明蚀刻液在一定浓度变化范围内的有效性，配合生产中的调控设备可保证批量生产的进行。
以上仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种厚钼板的蚀刻液，应用于对厚钼板的精密镂空蚀刻，其特征在于：以体积计量，含有10％～15％的H2SO4、20％～35％的HNO3和5％～10％的含醚键有机添加剂，余量为H2O；
所述含醚键有机添加剂为脂肪醇聚氧乙烯醚和/或烷基酚聚氧乙烯醚。
2.根据权利要求1所述的厚钼板的蚀刻液，其特征在于：以体积计量，含有11％～14％的H2SO4、22％～32％的HNO3和6％～9％的含醚键有机添加剂，余量为H2O。
3.根据权利要求2所述的厚钼板的蚀刻液，其特征在于：以体积计量，含有12％～13％的H2SO4、25％～30％的HNO3和7％～8％的含醚键有机添加剂，余量为H2O。
4.根据权利要求3所述的厚钼板的蚀刻液，其特征在于：以体积计量，含有12.5％的H2SO4、27％的HNO3和7.5％的含醚键有机添加剂，余量为H2O。
5.根据权利要求1所述的厚钼板的蚀刻液，其特征在于：所述H2SO4的质量分数为95％～98％。
6.根据权利要求1所述的厚钼板的蚀刻液，其特征在于：所述HNO3的质量分数为65％～68％。
7.根据权利要求1所述的厚钼板的蚀刻液，其特征在于：所述H2O为去离子水。
8.一种如权利要求1至7中任意一项所述的厚钼板的蚀刻液的制备方法，其特征在于：制备步骤如下：
S1.量取H2O至配液容器；
S2.分次向配液容器加入H2SO4，并不断搅拌；
S3.待溶液温度降至室温后，加入HNO3至配液容器，并不断搅拌；
S4.待溶液温度降至室温后，加入含醚键有机添加剂至配液容器，并不断搅拌。
9.根据权利要求8所述的厚钼板的蚀刻液的制备方法，其特征在于：步骤S2中，在加入H2SO4时，控制溶液温度小于60℃。
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