Ätzmittel

Was ist ein Ätzmittel?

Ätzmittel ist ein Mittel, das Metalle und Metalloxide angreift und bei der Bearbeitung von Substraten und anderen Materialien verwendet wird. Im Vergleich zu Bearbeitungsmethoden wie dem Pressen ist das Ätzen eine Methode mit überlegenen Mikrofertigungseigenschaften und Nassätzverfahren unter Verwendung von Ätzmitteln sind kostengünstiger und leichter in Serie zu produzieren als Trockenätzungen unter Verwendung von Gasen. Die Art der Verbindung, die reagiert, hängt von der Art des Metalls ab, so dass das geeignete Ätzmittel je nach Substratmaterial ausgewählt wird.

Beachten Sie, dass Ätzmittel oft starke Säuren, starke Basen und giftige Verbindungen enthalten, so dass vor der Verwendung Schutzausrüstung und Sicherheitsmaßnahmen gewählt werden müssen.

Anwendungen von Ätzmitteln

Ätzen ist eine Methode zur Bearbeitung von Metallen wie Gold und Aluminium und Metalloxiden wie Indium-Zinn-Oxid (ITO) durch Abtragen im Tauchverfahren. Es gibt zwei Arten des Ätzens: das Trockenätzen, bei dem Gas usw. verwendet wird und das Nassätzen, bei dem das Metall in einer Lösung aufgelöst wird; beim Nassätzen werden Ätzmittel verwendet.

Im Vergleich zur Pressbearbeitung ermöglichen die Ätzverfahren eine Feinbearbeitung und werden daher bei der Herstellung von Leiterplatten, Halbleiterbauelementen und Displays eingesetzt. In der Produktion kommen zwei Verfahren zum Einsatz: das Trockenätzen, wenn eine präzise Bearbeitung erforderlich ist und das Nassätzen, wenn Kosten und Massenproduktion gefragt sind.

Ätzverfahren und Ätzmitteltypen

Das Trockenätzen ist eine Methode, bei der Gas oder Plasma für den Ätzvorgang verwendet wird. Es verfügt über hervorragende Mikrofertigungseigenschaften, erfordert jedoch besondere Bedingungen wie ein Vakuum, so dass die Kosten hoch sind und es sich nicht für die Massenproduktion eignet.

Beim Nassätzen hingegen werden Ätzmittel verwendet, die Verbindungen enthalten, die Metalle angreifen. Je nach Art des Metalls reagieren und lösen sich die verschiedenen Verbindungen unterschiedlich, so dass es eine Vielzahl von Ätzmitteln gibt.

Es gibt zum Beispiel starke Säuren wie Salzsäure und Salpetersäure, starke Basen wie Natriumhydroxid sowie solche, die Schwermetallionen mit hoher Oxidationskraft enthalten, wie Eisen(III)-chlorid.

Behandlung von Leiterplatten mit Ätzmitteln

Ein Beispiel für die Verwendung von Ätzmitteln ist die Behandlung von gedruckten Schaltungen. Da die strukturierte Oberfläche einer Leiterplatte aus Kupfer besteht, ist es notwendig, ein Ätzmittel zu wählen, das Kupfer angreift und auflöst. Drei im Handel erhältliche Lösungen werden hier vorgestellt:

• Ätzen mit einer wässrigen Eisen(III)-chloridlösung
  Reaktionsformel: 2FeCl3 + Cu → 2FeCl2 + CuCl2

  Dies ist eine gängige Methode, bei der dreiwertige Eisen-Ionen als Oxidationsmittel wirken. Diese Methode zeichnet sich durch eine hohe Reproduzierbarkeit der Ätzung und niedrige Kosten aus. Allerdings fallen dabei viele Abwässer an, die Schwermetalle wie Kupfer enthalten, so dass die Kosten für die Abwasserbehandlung hoch sind.

• Ätzen mit einer Kupferdichloridlösung
  Reaktionsformel: CuCl2 + Cu → 2CuCl

  Die Ätzeigenschaften sind zwar schlechter als bei der oben beschriebenen Ätzung mit einer wässrigen Eisen(Ⅲ)chloridlösung, der Vorteil ist jedoch, dass das Ätzmittel wiederverwendet werden kann.

• Ätzen mit Ammoniumperoxodisulfat
  Reaktionsformel: Cu + (NH4)S2O8 → CuSO4 + (NH4)2SO4

  Da die Ätzrate allein nur langsam ist, wird ein Katalysator wie Silberionen verwendet. Als Peroxid zersetzt es sich leicht und ist instabil.

Behandlung des Ätzmittelabwassers

Da Ätzmittel Metalle ionisieren und auflösen, enthält die Flüssigkeit nach der Verwendung große Mengen an Schwermetallionen. Unbehandelte Abwässer dürfen daher nicht in die Umwelt gelangen. Daher wird die Behandlung von Ätzmittelabwässern im Allgemeinen an spezialisierte Abwasserbehandlungsunternehmen ausgelagert.

Da Ätzmittelabwässer auch starke Säuren und Basen enthalten, besteht bei der Lagerung von Behältern je nach Behältermaterial die Gefahr der Korrosion. Es ist daher wichtig, zunächst einen geeigneten Behälter mit chemischer Beständigkeit auszuwählen. Ätzmittel können Haut und Augen reizen, unabhängig davon, ob sie vor oder nach dem Gebrauch verwendet werden. Sicherheitsdatenblätter (SDS) sollten vor dem Umgang mit Ätzmitteln sorgfältig gelesen werden, und die entsprechende Schutzausrüstung sollte getragen und mit äußerster Vorsicht gehandhabt werden.