Плазменное травление RIE RIE ICP DRIE

Травление алюминия

Алюминий, пожалуй, самый распространенный в быту металл. Практически в каждом доме есть множество мелких предметов из алюминия, сюда можно отнести разного рода брелоки, подарочные имитации ножей, металлические покрытия флэшек и т. д. – список можно продолжать практически бесконечно.

Вполне естественно желание любого мужчины сделать свои мелкие принадлежности уникальными. Для металлических предметов идея усовершенствования приходит сама собой: нанести гравировку. Чтобы загравировать изделия можно использовать лазерный гравер. Однако, для алюминия этот способ не подходит.

Температура плавления металла составляет 600 градусов Цельсия. Для гравировки металла с такой температурой плавления гравер найти сложно, но можно. Но приходится учитывать оксидную пленку, которая покрывает поверхность металла при соприкосновении с кислородом. А температура плавления уже этой пленки составляет порядка 2000 градусов Цельсия. Это значит, что наиболее распространенный способ нанесения гравировок и надписей, термический, не подходит. Именно в подобных ситуациях стоит вспомнить о другом способе: травлении. Отметим, что травление может быть как художественным (для создания рисунков и гравировок на поверхности металла), так и техническим, с целью очистить поверхность металла от оксидной пленки, сделать металл пригодным к дальнейшей обработке.

Травление алюминия можно осуществлять двумя способами:

Электролитический способ.
Химический способ.

Каждый из методов, а так же их воплощение в домашних условиях разберем во всех подробностях.

Описание процесса

Смысл реакции протравки алюминия в том, чтобы снять тонкий слой металла с поверхности. В промышленности таким образом избавляются от трещин, сколов, царапин и оксидной пленки на поверхности. Процедура помогает подготовить металл к дальнейшей обработке.

Если речь идет о химическом травлении, то алюминий растворяется кислотой или восстанавливается в щелочь. Время выдержки металла зависит от раствора и всегда строго нормировано. Если не соблюсти время реакции, то раствор снимет слишком большое количество металла. В рамках промышленной отрасли потери в несколько грамм на реакцию способны перерасти в общие потери в размерах десятков и сотен тонн.

Если речь идет о художественной травке, то для неё чаще используется электролитический способ, который подразумевает восстановление алюминия в растворе электролита. Для того, чтобы создать на поверхности металл надпись, его сначала покрывают защитным составом или пленкой. Обязательным условием является плотное прилегание пленки к поверхности металла Следующим шагом на пленке или составе выполняют отверстие в форме будущей гравировки. В результате электрохимической реакции раствор собирает металл исключительно с будущей надписи. Время реакции для художественной травки алюминия так же ограниченно, слишком глубокая гравировка может порезать пальцы.

Как в условиях домашнего творчества, так и в промышленности обязательно использование защитных средств. Если речь идет о химическом процессе, то обязательны следующие средства индивидуальной защиты:

Толстые резиновые перчатки.
Респиратор с защитной планкой для глаз.
Фартук.

Так же стоит помнить, что ванночки под кислоту изготавливают из дерева или бетона, служба одной ванночки не превышает 2 лет вне зависимости от активности использования.
Раствор для травления алюминия

Травку химическим путем может осуществляться в следующих растворах:

Хлорное железо. Травление алюминия в хлорном железе подразумевает активный процесс выделения металла в кислоту и его осаждение в месте травления. Это значит, что место гравировки придется постоянно чистить, чтобы освободить его для дальнейшей реакции. Поэтому в промышленных условиях хлоридное железо для травления используется очень редко. Но для домашних условий раствор вполне подходит. Травление стоит производить из условий 0,1 мм в минуту. Достаточно эстетично смотрятся гравюры глубиной 0,5 мм, залитые краской.
Каустическая сода. Травление алюминия каустической содой подразумевает использование бытовой химии. Наиболее подходящим является сухая вариация средства против канализационных засоров «Крот». Стандартный пакет средства заливается граненные стаканом теплой воды и производится травление. Для красивой гравюры или отчистки поверхности металла хватит 3-4 минут реакции. Обратите внимание, что реакция происходит с выделением вредного газа, поэтому должно проводиться в хорошо проветриваемом помещении. Оптимальная температура раствора 70-80 градусов.
Ортофосфорная кислота. Травление алюминия ортофосфорной кислотой подразумевает использование 10-20 % ортофосфорной кислоты. Для реакциии раствор подогревают до 40-50 градусов. В зависимости от изначального состояния металла на реакцию требуется от 40 секунд до 2- 3 минут. Использование щелочей, ортофосфорной и соляной кислоты недопустимо в электротехнике. Если в будущем планируется использовать алюминиевую деталь для использования в электродеталях или самодельных радиосборках лучше использовать другую смесь для травления.
Азотной. Травление азотной кислотой непригодно для использования в художественной гравировке. Используется азотная кислота, как правило, после щелочи или для подготовки поверхности перед покраской. В результате травления металла в щелочи на поверхности образуется темный слой металлического шлама, который образуется в результате восстановления металла в объем щелочного раствора. Для того, чтобы придать изделию эстетичный вид используется 15-20% раствор азотной кислоты. Оптимально травление при комнатной температуре раствора. На всю реакцию достаточно 2-5 минут.

Кроме этого: Пожарная сигнализация для жилого дома

Как говорилось ранее, на поверхности алюминия образуется оксидная пленка. Большая часть химических растворов используется для так называемого осветления поверхности металла. Иначе говоря, чтобы убрать шлам от прошлых манипуляций или подготовить металл к будущей обработке.

Для домашнего травления можно использовать кислоты. Но для художественной гравировки лучше использовать электролитический способ. Так же, при использовании кислот стоит учитывать требования к проветриванию помещения.

Травление в домашних условиях

Травление в домашних условиях вполне посильная задача. Наиболее результативным будет использование электрохимической реакции для создания гравировки. В процессе выполнения потребуется:

Источник тока, 9-12 В. Источник тока в обязательном порядке должен иметь контакты с клеммами.
Раствор соли.
Гвоздь.
Пленку для защиты поверхности. Подойдет обычный скотч или бесцветный лак в качестве защитного состава.
Инструмент для нанесения изображения на пленку. Может подойти металлический резак, но для создания красивой, симметричной гравировки с ровными линиями лучше использовать лазерный гравер. Мощность гравера должна быть достаточной для того, чтобы прорезать пленку.
Посуда из диэлектрика. Отлично подойдет обрезанная емкость от пластиковой бутылки.
Ацетон и ватные тампоны или ветошь.

Внимание! Для защиты организма стоит использовать резиновые перчатки.

Для того, чтобы приготовить раствор поваренной соли, нужно растворить в литре воды 4 столовые ложки соли. Особого влияния на домашнее травление температура не оказывает. Для достижения эффекта можно использовать как немного нагретый раствор, так и остывшую емкость комнатной температуры.

В первую очередь нужно приготовить раствор способом, описанным выше.
Второе действие: очистка поверхности изделия. Его нужно протереть ацетоном, промыть горячей водой и просушить.
На поверхность металла нужно нанести защитный состав или пленку.
С помощью гравера вырезать планируемую гравировку. Обратите внимание, что рисунок может быть как выпуклым, так и впалым. Секрет в том, что для выпуклого рисунка, гравером нужно обрезать защитный состав везде, кроме места предполагаемых линий. Тогда в результате электролиза алюминий снимается с поверхности вокруг предполагаемой гравировки, а сама гравюра остается нетронутой. В случае, если будет вырезан именно рисунок, то его и снимет электрохимическая реакция.
Клемму со знаком «минус» нужно присоединить к гвоздю. Гвоздь стоит обернуть в ветошь или картон для дополнительной защиты.
На руки надеть резиновые перчатки.
Опустить в раствор подвешенный на нитках или леске предмет.
Засечь на таймере 5 минут и опустить в раствор клемму и гвоздь.
Через пять минут достать предмет. Просушить его и отчистить от остатков лака или пленки ацетоном.
Гравюра готова.

Использовать достижения современной промышленности для травления металлов можно и нужно. Это может стать предметом хобби или дополнительного заработка. Но стоит всегда помнить о мерах безопасности. В конкретном приведенном примере электрохимической реакции это резиновые перчатки и ветошь на гвоздь перед тем, как опустить его в раствор.

Источник

Плазменное травление (RIE, RIE-ICP, DRIE)

Установки реактивно-ионного травления Etchlab 200 и Etchlab 380 multiwafer производства SENTECH Instruments GmbH (Германия) без вакуумного загрузочного шлюза.

Обработка пластин диаметром до 200 мм и 380 мм соответственно.
Процесс: RIE
До 8 газовых линий
Программное обеспечение SENTECH Software
OES и лазерная интерферометрия

Установки реактивно-ионного травления SI 591 Compact и SI 591 производства SENTECH Instruments GmbH (Германия) с вакуумным загрузочным шлюзом.

Обработка пластин диаметром до 200 мм или 7х7 дюймов.
Процесс: RIE
Вакуумный загрузочный шлюз
До 16 газовых линий
Использование фторной и хлорной химии
Программное обеспечение SENTECH Software
OES и лазерная интерферометрия
Кластерная конфигурация

Установки реактивно-ионного травления SI 500 RIE производства SENTECH Instruments GmbH (Германия) с гелиевым охлаждением обратной стороны подложки и вакуумным загрузочным шлюзом.

Обработка пластин диаметром до 200 мм или 7х7 дюймов
Процесс: RIE
Гелиевое охлаждение обратной стороны подложки
Вакуумный загрузочный шлюз
До 16 газовых линий
Использование фторной и хлорной химии
Программное обеспечение SENTECH Software
OES и лазерная интерферометрия
Кластерная конфигурация

Кроме этого: Ошибка Прекращена работа программы Radeon Setting Host Application

Установки травления в индуктивно-связанной плазме SI 500 производства SENTECH Instruments GmbH (Германия).

Обработка пластин диаметром до 200 мм или до 300 мм
Процессы: ICP-RIE, RIE
Источник индуктивно-связанной плазмы (ИСП)
Высокая плотность плазмы и скорость травления
Гелиевое охлаждение обратной стороны подложки
Вакуумный загрузочный шлюз
До 16 газовых линий
Использование фторной и хлорной химии
Программное обеспечение SENTECH Software
OES и лазерная интерферометрия
Кластерная конфигурация

Установки травления в индуктивно-связанной плазме SI 500 производства SENTECH Instruments GmbH (Германия).

Установки криогенного травления в индуктивно-связанной плазме SI 500 С производства SENTECH Instruments GmbH (Германия).

Обработка пластин диаметром до 200 мм
Процессы: Cryo ICP-RIE, ICP-RIE, RIE
Источник индуктивно-связанной плазмы (ИСП)
Криогенный электрод (-150 o С. +400 o С)
Высокая плотность плазмы и скорость травления
Гелиевое охлаждение обратной стороны подложки
Вакуумный загрузочный шлюз
До 16 газовых линий
Использование фторной и хлорной химии
Программное обеспечение SENTECH Software
OES и лазерная интерферометрия
Кластерная конфигурация

Плазменное травление — это процесс травления материала при воздействии на него плазмы газового разряда. В микроэлектронике его используют в основном для удаления слоев материала с поверхности подложки, после процесса литографии, при производстве интегральных схем или других полупроводниковых приборов. Основными преимуществами данного типа травления по сравнению жидкостным травлением является его анизотропия и образование газообразных продуктов реакции, которые легко удаляются из рабочего объема.

Плазменное травление подразделяется на три основных вида:

Удаление поверхностных слоев материла происходит под воздействием ускоренных ионов. В зависимости от того, каким образом генерируется ионный пучок выделяют:

Ионно-плазменное травление
Ионно-лучевое травление

Удаление поверхностных слоев материала осуществляется за счет их взаимодействия с радикалами, образованными в плазменном разряде.

Для удаления поверхностных слоев материла используют как бомбардировку ускоренными ионами, так химическое взаимодействие с компонентами плазменного разряда. В настоящее время это наиболее часто использующийся процесс. Выделяют два вида плазмохимического травления:

Реактивное ионно-плазменное травление. Обрабатываемые образцы помещают на электрод газоразрядного устройства и бомбардируют ионами химически активной плазмы. Например, RIE (реактивное ионное травление) и ICP (травление в индуктивно-связанной плазме).
Реактивное ионно-лучевое травление. Образцы помещают в высоковакуумную камеру, а их бомбардировка осуществляется из автономного источника ионами химически активных газов

Установки плазменного травления имеют до 16 газовых линий, OES, лазерную интерферометрию и вакуумный загрузочный шлюз. Установки SENTECH предназначены для использования в НИОКР для реализации процессов сухого плазменного травления.

Источник

Травление алюминия

На изображении представлено травление алюминия, выполненное на оборудовании Trion Technology

Советы от специалистов Trion Technology

Чистый алюминий, сам по себе, легко травится в плазме хлора Cl₂. Тем не менее, естественный оксидный слой покрывает все алюминиевые пленки. Чистый хлор Cl₂ не травит данный оксид, поэтому добавляется BCl₃ для увеличения количества распыляемого вещества и выведения кислорода из слоя оксида алюминия.

В большинстве современных интегральных схем алюминий сплавляется с небольшим количеством (от 0,5% до 2%) кремния и меди. Медь, в частности, трудно травить с помощью реактивного ионно-плазменного травления (RIE), поэтому BCl₃ также полезен для увеличения количества физических распылений, которые удаляют медь.

Трихлорид бора (BCl₃)

Важно, чтобы травление алюминия происходило в отдельном реакторе (или тщательно вычищенным) нежели реактор, используемый для травления кремниевых соединений. Причина заключается в том, что реактивы «отравляют» друг друга. Фторсодержащие полимерные остатки оксида травления реагируют с алюминием с образованием фторида алюминия на поверхности металла, который является инертным по отношению к травящему хлору.
Побочный продукт от травления алюминия – хлорид алюминия — образует порошок фторида алюминия при воздействии фторированной плазмы: данный порошок затем оседает и загрязняет поверхность образца. Другим важным фактором в алюминиевом травлении является загрязнение материала влагой. По этой причине, а также из соображений безопасности, настоятельно рекомендуют пользоваться вакуумной загрузочной камерой.
Очевидно, что травление алюминия является одним из самых сложных процессов. Тем не менее, если все сделано правильно, могут быть получены отличные результаты. Хорошим стартовым рецептом для наиболее равномерного, но изотропного травления алюминия является:

Кроме этого: Центральный катетер 8212 Установка центрального венозного катетера

Наилучшее давление для хорошей однородности

Высокая скорость травления, но необходимо удалить естественный оксид

Слишком большой расход может привести к подтравливанию

* Примечание: снижение давления до 30 мТорр даст анизотропное травление.

Травление алюминия на оборудовании Trion Technology

На фото представлена модель Trion Phantom Minilock с газовой обвязкой

Оборудование Trion Technology хорошо поддерживает процессы травления алюминия. В частности, данный процесс может быть осуществлен с помощью моделей Trion Minilock или Trion Oracle с вакуумным загрузочным шлюзом.

Вакуумный загрузочный шлюз требуется для обеспечения безопасности, так как для процессов используются небезопасные газы. В данном случае, как уже было сказано выше, при травлении использовались газы BCl₃ и Cl_2.

В камере было установлено низкое давление — ниже 10 мТорр, поэтому для данного процесса требуется комплектация с турбомолекулярным насосом большой мощности. Источник ICP (Inductively Coupled Plasma – индуктивно-связанная плазма) не требуется для данного вида травления. Однако технология ICP может значительно расширить возможности Вашего прибора.

Часто для данного процесса используют электростатический прижимной столик с гелиевым охлаждением(опция e-chuck). Данная опция необходима в том случае, если при травлении используется фоторезист в качестве маске по алюминию. Скорость травления составила до 2000 A в мин.

Источник

Как я делал гравировку на алюминии у себя дома. Травление металла.

С начала года нашей команде Endurance (LaserLab) задавали вопрос, сможем сделать лазером красивую гравировку на алюминии? И будет ли это доступно для всех?

Алюминий является распространенным металлом, поэтому неудивительно что люди хотят наносить на него свои гравировки. Я с удовольствием сделал это для алюминиевых брелока, флэшки и корпуса своего мобильного.

Какие свойства у алюминия?! Да, металл. T_плавления 600 градусов, с высокой теплопроводностью и часто имеет на своем покрытии оксид алюминия, у которого температура плавления больше 1100 градусов. Поэтому термообработка будет не такой простой. Давайте рассмотрим ещё вариант. Как вы знаете, провода делают из меди и алюминия. Алюминий является отличным проводником, значит, мы можем задействовать процесс электролиза. В этом и фишка, о которой читайте дальше! А именно, травление алюминия.

Всё просто!) Нам понадобятся:

Вода (не больше 1 л).
Источник электрического тока (от 9 до 12 В).
Обыкновенная поваренная соль NaCl.
Диэлектрическая емкость (например, из пластика).
Гвоздь или другой острый твердый предмет.

И конечно лазер L-Cheapo! Мощностью 3-5 Вт.

Дальше действуйте по инструкции:

1. Подготовьте рисунок, который Вы хотите награвировать на алюминиевую пластину.

Например, растровое изображение логотипа.

2. Избавьтесь от жира на своем алюминиевом образце. Покройте его любым из перечисленных материалов: коричневым скотчем, краской, лаком, лентой.

3. Поместите изделие на 3D-принтер, и запустите лазер в работу (необходимо разрушить поверхностный слой из пункта 2 и у Вас получатся открытые области).

4. Перемешайте соль в воде, получив концентрированный раствор.

5.1. Возьмите источник тока (на фотографии красный «плюс» и белый провод «минус»).
5.2. К минусу присоедините предмет из железа и опустите его в соляной раствор.
5.3. К плюсу присоедините образец из алюминия и опустите его в раствор в эту же емкость.
6. Подайте ток!

7. Ждите процесс электролиза (травления) в растворе около 5 минут. В зависимости от концентрации раствора и силы тока прикиньте время нужное для травления. Нам удавалось травить образец на фотографии за 3 минуты.

8. Достаньте образец из раствора.

Перед помещением в емкость с раствором, не забывайте, что Ваш образец, на который нужно нанести рисунок, необходимо тщательно изолировать от внешней среды, за исключением тех областей, где должна быть нанесена гравировка.

Вы можете провести этот опыт как дома так и в своей мастерской.

С этой технологией каждый может стать мастером по гравировке на металле (как минимум, на алюминии).

Всё это ценные и практические знания. Будем рады, если Вы подпишитесь на новости Endurance

Источник

РубрикаУстановка

Навигация по записям

Предыдущая запись Установка windows 7 долго идет завершение установки