Leptání

Aktuální verze stránky ještě nebyla zkontrolována zkušenými přispěvateli a může se výrazně lišit od verze recenzované 6. listopadu 2021; ověření vyžaduje 1 úpravu .

Leptání  je skupina technologických metod pro řízené odstraňování povrchové vrstvy materiálu z obrobku působením chemikálií. Řada leptacích metod umožňuje aktivaci leptacích činidel jinými fyzikálními jevy, například aplikací vnějšího elektrického pole při elektrochemickém leptání, ionizaci atomů a molekul činidel při iontově-plazmovém leptání atd.

Definice. Druh

V literatuře je pojem „leptání“ obvykle doprovázen definicí vysvětlující konkrétní technologii leptání (chemické, kyselé, alkalické, elektrochemické atd.). Při použití termínu "leptat" bez další definice se zpravidla rozumí chemické leptání ve vodném elektrolytu .

Pokud je třeba část povrchu určeného k leptání konzervovat, pak je chráněna (chemicky nebo mechanicky) aplikací speciální masky.

Hlavní typy leptání:

  1. kapalina (chemicky aktivní roztoky),
  2. elektrochemický,
  3. suché (fyzikální naprašování, iontové naprašování ; chemické leptání v plynné fázi; reaktivní iontové leptání ).

Proces leptání

Proces leptání je rozdělen do následujících kroků:

  1. příprava povrchu (např. mechanické broušení a leštění, odmašťování);
  2. interakce leptadla nebo elektrolytu (roztoky kyselin , roztoky a taveniny solí a zásad , jiné organické a anorganické kapaliny, plazma) se zpracovávaným materiálem;
  3. čištění povrchu od leptadel a leptacích přípravků (zpravidla se jedná o mytí nějakým rozpouštědlem).

Proces leptání může být doprovázen vývojem plynu. Zejména leptání kovů kyselinou je často doprovázeno vývojem vodíku , což vyžaduje použití speciálních bezpečnostních opatření.

Při provádění uměleckých děl, při výrobě desek plošných spojů a elektronických zařízení pomocí litografických technik je část povrchu chráněna maskami z látek, které jsou odolné proti leptání. Přestože se při procesu leptání zpracovává pouze povrch, při delším leptání se začne leptat i materiál pod maskou v blízkosti jejích okrajů, což může vést k poškození obrobku.

Proces leptání bývá selektivní. Selektivita leptání je založena na rozdílu rychlostí chemické reakce v různých částech leptaného povrchu. Zejména povrchové oblasti s makro- a mikrodefekty, jako jsou praskliny, škrábance, dislokace, vakancí, atomy nečistot v krystalové mřížce a další, se vyznačují zvýšenou rychlostí leptání. Například v polykrystalickém materiálu je rychlost leptání intergranulárních hranic vznikajících na povrchu vyšší než rychlost leptání povrchu samotných krystalitů: tento rozdíl se někdy používá pro dodatečnou úpravu jemně rozptýleného metalurgického křemíku . Selektivita leptání je také ovlivněna anizotropií vlastností monokrystalů , to znamená, že různé plochy krystalů jsou leptány různou rychlostí: tento rozdíl se používá k manifestaci defektů v krystalové mřížce monokrystalu, zatímco defekty v atomovém měřítku vyvolat vznik leptacích jamek charakteristické (v důsledku anizotropie krystalu - závislost výsledku leptání na směrech) mikronové tvary. Výsledné leptací jamky lze hodnotit jak kvalitativně, tak kvantitativně pomocí běžného optického mikroskopu. Při vysoké koncentraci defektů v leptané oblasti jsou zákal a vlnky jasně viditelné pouhým okem.

V některých případech hraje negativní roli tendence procesu leptání k selektivitě a měla by být co nejvíce omezena. Neselektivní (přesněji slabě selektivní) leptání se nazývá leštění. U leštícího leptání zpravidla probíhá 2. krok leptání (viz výše) mnohem rychleji než 3. krok, v důsledku čehož má většina povrchového materiálu čas reagovat a dočasně pasivovat, než produkty pasivačního leptání uvolní povrch pro další elementární akt chemické reakce. Přeměnu leptacího mechanismu na leštící lze dosáhnout buď vhodnou volbou činidel, nebo změnou jejich koncentrace, nebo volbou reakčních teplotních podmínek nebo kombinací těchto metod.

Příkladem jasné koncentrační závislosti selektivity procesu leptání je leptání křemíku ve směsi koncentrované kyseliny dusičné a fluorovodíkové . Ve směsi je kyselina dusičná zodpovědná za oxidaci povrchu křemíku a kyselina fluorovodíková je zodpovědná za přenos oxidu do unikající plynné fáze. Když je hmotnostní poměr kyseliny dusičné ke kyselině fluorovodíkové menší než 1:1, je leptání čistě selektivní. Se zvýšením koncentrace kyseliny dusičné na 2:1 získává leptání výrazný leštící charakter.

Etchanters

Leptadla se používají při chemickém a elektrochemickém leptání. Leptadla pro elektrochemické leptání za nepřítomnosti elektrického proudu nemusí materiál vůbec ovlivnit, nebo se jejich účinek může lišit od účinku při protékání elektrického proudu.

Existují jednosložková a vícesložková leptadla.

Komponenty vícesložkových leptadel plní v leptadle 3 hlavní role:

  1. úprava povrchu zpracovávaného materiálu (například povrchová oxidace);
  2. rozpuštění modifikovaného materiálu (např. rozpuštění výsledného oxidu);
  3. řízení procesu leptání (například zvýšení nebo snížení rychlosti leptání, zvýšení nebo snížení stupně selektivity leptání atd.).

Existují selektivní a neselektivní leptadla. Stupeň selektivity leptadla může být také různý.

Některá selektivní leptadla mohou být leštící.

Aplikace

Leptání se aplikuje:

Literatura

Další čtení

Viz také

  Přejděte na položku Wikidata  Slovníky a encyklopedie