¿Qué son los Grabadores?
Los grabadores son agentes que corroen los metales y los óxidos metálicos y se utilizan para procesar sustratos y otros materiales. En comparación con métodos de procesado como el prensado, el grabado es un método con propiedades de microfabricación superiores, y los métodos de grabado húmedo con grabadores son más rentables y fáciles de producir en masa que el grabado en seco con gases. El tipo de compuesto que reacciona difiere en función del tipo de metal, por lo que el grabador adecuado se selecciona en función del material del sustrato.
Hay que tener en cuenta que los grabadores suelen contener ácidos fuertes, bases fuertes y compuestos tóxicos, por lo que hay que seleccionar el equipo de protección y las medidas de seguridad antes de utilizarlos.
Usos de los Grabadores
El grabado es un método de tratamiento de metales como el oro y el aluminio y de óxidos metálicos como el óxido de indio y estaño (ITO) por eliminación por inmersión. Existen dos tipos de grabado: el grabado en seco, que utiliza gas, etc., y el grabado en húmedo, que disuelve el metal en una solución, y en el grabado en húmedo se utiliza grabadores.
En comparación con el proceso de prensado, los procesos de grabado permiten un procesamiento fino y, por lo tanto, se utilizan en la producción de placas de circuitos impresos, dispositivos semiconductores y pantallas. En la producción se utilizan dos métodos: el grabado en seco, cuando se requiere un procesamiento de precisión, y el grabado húmedo, cuando se requieren costes y una producción en masa.
Métodos de Grabado y Tipos de Grabadores
El grabado en seco es un método que utiliza gas o plasma para realizar el proceso de grabado. Tiene excelentes propiedades de microfabricación, pero requiere condiciones especiales, como el vacío, por lo que su coste es elevado y no es adecuado para la producción en masa.
El grabado húmedo, por su parte, utiliza grabadores que contienen compuestos que corroen los metales. Los distintos compuestos reaccionan y se disuelven de forma diferente según el tipo de metal, por lo que existe una gran variedad de grabadores.
Por ejemplo, hay ácidos fuertes como el ácido clorhídrico y el ácido nítrico, bases fuertes como el hidróxido de sodio, así como los que contienen iones de metales pesados con alto poder oxidante como el cloruro de hierro (III).
Tratamiento de Circuitos Impresos con Grabadores
Un ejemplo del uso de los grabadores es el tratamiento de placas de circuitos impresos. Dado que la superficie estampada de una placa de circuito impreso es de cobre, es necesario seleccionar un agente grabador que corroa y disuelva el cobre. A continuación se presentan tres soluciones disponibles en el mercado.
• Grabado con una solución acuosa de cloruro de hierro (III)
Fórmula de reacción: 2FeCl3 + Cu → 2FeCl2 + CuCl2
Se trata de un método habitual que utiliza una reacción en la que los iones de hierro trivalentes actúan como agentes oxidantes. Es un método con alta reproducibilidad de grabado y bajo coste, pero genera gran cantidad de efluentes que contienen metales pesados como el cobre, por lo que el coste del tratamiento de efluentes es elevado.
• Grabado con una solución de dicloruro de cobre
Fórmula de reacción: CuCl2 + Cu → 2CuCl
Aunque las propiedades de grabado son inferiores a las del grabado utilizando una solución acuosa de cloruro de hierro(Ⅲ) descrita anteriormente, la ventaja es que la solución de grabado puede reciclarse.
• Grabado con peroxodisulfato de amonio
Fórmula de reacción: Cu + (NH4)S2O8 → CuSO4 + (NH4)2SO4
Como la velocidad de grabado es lenta por sí sola, se utiliza un catalizador como los iones de plata. Como peróxido, se descompone fácilmente y es inestable.
Tratamiento de los Efluentes
Como los grabadores ionizan y disuelven los metales, el líquido después de su uso contiene grandes cantidades de iones de metales pesados. Por lo tanto, los efluentes no tratados no pueden verterse al medio ambiente. Por ello, el tratamiento de los efluentes de los agentes grabadores suele encargarse a empresas especializadas en el tratamiento de residuos.
Como el efluente de los grabadores también contiene ácidos y bases fuertes, existe el riesgo de corrosión de los contenedores durante el almacenamiento, dependiendo del material del contenedor. Por lo tanto, es importante seleccionar primero un recipiente adecuado con resistencia química. Los grabadores pueden ser irritantes para la piel y los ojos, independientemente de que se utilicen antes o después de su uso. Deben leerse atentamente las Fichas de Datos de Seguridad (FDS) antes de manipular los grabadores, y debe llevarse el equipo de protección adecuado y manipularse con extrema precaución.