[发明专利]一种浸泡喷淋刻蚀方法及设备

说明书

本发明提供一种浸泡喷淋刻蚀方法及浸泡喷淋刻蚀设备，所述浸泡喷淋刻蚀方法包括：先将生长有石墨烯的基底具有需要留存的石墨烯薄膜的一面覆盖一层保护膜；再加入到流动的刻蚀药液中刻蚀基底，形成保护膜/石墨烯。所述浸泡喷淋刻蚀设备包括刻蚀装置、配液装置、出液管和补液管，所述刻蚀装置包括刻蚀槽，所述配液装置包括配液槽，所述出液管连通所述刻蚀槽的底部和所述配液槽的底部，用于药液从刻蚀槽底部流向配液槽底部，所述补液管连通所述刻蚀装置和配液装置，用于药液从配液装置流向刻蚀装置。本发明提供的方法及设备能使基底刻蚀速率均衡，保证石墨烯方阻的均匀和良率。

技术领域

本发明属于石墨烯基底刻蚀的工程领域，涉及一种优化改良刻蚀金属基底的过程方法。

背景技术

目前石墨烯薄膜的生产，是采用垂直浸泡刻蚀的方式，多片产品同时放置在治具内，然后在仅有内循环和单出口流动的槽内刻蚀金属基底，由于槽内药液流动不均匀，添加的药水和槽内的药水混合得较慢以及槽内药水组分从上到下会产生比重差异，导致铜箔的刻蚀速率出现差异，产品阻值大小不一。

由于刻蚀铜箔的过程中导致的产品阻值的不稳定性，会使后续生产的产品遇到各种问题，比如红外的良率等。对此，需要优化刻蚀金属基底的过程，使刻蚀槽内铜箔的刻蚀速率均一，需要克服现有技术中的槽内药液流动不均匀、添加的药水和槽内的药水混合较慢以及药水组分比重差异的问题。

背景技术部分的内容仅仅是发明人所知晓的技术，并不当然代表本领域的现有技术。

发明内容

针对现有技术存在问题中的一个或多个，本发明的目的是将现有的集中垂直刻蚀的方式，改为浸泡喷洒刻蚀，让更混合均匀的药水匀速达到每片产品金属基底的表面，实现稳定均匀的将基底铜刻蚀干净。为了实现以上目的，本发明提供一种浸泡喷淋刻蚀方法，包括：

先将生长有石墨烯的基底具有需要留存的石墨烯薄膜的一面覆盖一层保护膜；

再加入到流动的刻蚀药液中刻蚀基底，形成保护膜/石墨烯。

根据本发明的一个方面，所述加入到流动的刻蚀药液中刻蚀基底的方法为：将覆盖有保护膜的石墨烯/基底置于刻蚀药液中浸泡，并向生长有石墨烯的基底的表面喷洒刻蚀药液。将覆盖有保护膜的石墨烯/基底加入到流动的刻蚀药液中刻蚀基底，能够使金属基底表面的药液的浓度保持在一个相对稳定的范围内，从而使金属基底的刻蚀速率均匀。

根据本发明的一个方面，所述基底为金属基底。

优选地，所述金属基底为铜基底、镍基底或铜镍合金基底。

根据本发明的一个方面，所述刻蚀药液为盐酸/双氧水溶液。

优选地，所述盐酸/双氧水溶液中，HCL含量为35-50g/L，H₂O₂的含量为0.7-0.95M。

进一步优选地，所述刻蚀药液的温度控制在20-25℃。控制药液的温度能稳定刻蚀速率，使刻蚀速率不至于过快也不会太慢，保证刻蚀过程的均匀稳定。

优选地，所述喷洒刻蚀药液的压力为1-1.5kg/cm²。喷洒的喷嘴是单口的，在泵的压力控制下将单束水喷出。

进一步优选地，所述刻蚀药液没过所述覆盖有保护膜的石墨烯/基底的高度为10-50mm，优选30mm。

喷洒刻蚀药液不仅补充了药液，还使药液流动起来。刻蚀时，将金属基底浸于刻蚀药液深度的中间位置，药液没过金属基底的高度一般为10-50毫米左右，使喷嘴喷出的药液在10-50毫米的液体中得到缓冲，形成的水刀不直接与金属基底接触。结合没过金属基底的高度和喷洒的压力，使补充的药液形成的水刀不会对金属基底造成伤害，还能使金属表面的药液得到充分更新，一般选择药液没过金属基底20-30毫米、特别是30毫米的高度且喷洒刻蚀药液的压力为1-1.5kg/cm²为最佳。