Grabado en seco vs. grabado en húmedo: diferencia, proceso y aplicaciones

El grabado es un proceso utilizado para eliminar capas superficiales de un material (conocido como sustrato/oblea). El proceso implica el uso de un líquido (agente de grabado) o gas reactivo, que elimina las capas deseadas mientras que una capa de enmascaramiento protege las capas que se desean conservar. Además, el proceso tiene principalmente dos tipos conocidos como grabado en húmedo y grabado en seco.

Este artículo explicará ambos tipos, la diferencia entre grabado en seco vs. grabado en húmedo, los factores a considerar al elegir entre ambos tipos y todo lo demás que necesita saber sobre estos métodos de grabado.

Factores a considerar al elegir el método de grabado

Elegir el método de grabado a utilizar para eliminar superficies de un material en particular es un proceso que requiere una consideración cuidadosa. Por lo tanto, hay algunos parámetros que los maquinistas considerarían antes de elegir un método particular a utilizar. Hemos destacado tres de ellos a continuación.

1. Selectividad

La selectividad compara la tasa de grabado del gas o líquido reactivo y la oblea/sustrato. Es la relación entre las tasas de grabado de ambos materiales. También podría significar la afinidad del gas o líquido reactivo para atacar solo la capa no deseada o tanto la capa no deseada como las capas deseadas. Este parámetro es muy importante, ya que ayuda a determinar si la máscara sobrevivirá al material de grabado para evitar que el líquido o gas reactivo ataque la parte deseada.

2. Tasa de grabado

La tasa de grabado es el espesor del material grabado por unidad de tiempo. Un sinónimo de ella es la velocidad de grabado. Los operadores la miden en nanómetros por minuto (nm/min) o micrómetros por minuto (µm/min).

3. Uniformidad del grabado

Esto es importante cuando el proceso de grabado servirá para un gran lote de material. También podría usarse para comparar las tasas de grabado en varias partes de un solo material. Este parámetro se determina restando la tasa de grabado más alta de un lote de la tasa de grabado más baja, dividido por la suma de ambas tasas.

Otras consideraciones

Después de elegir el proceso de grabado, los maquinistas también consideran los resultados que causaría el agente de grabado (gas o líquido de grabado). Hay dos posibles resultados que incluyen:

Grabado isótropo

Esta forma de grabado elimina capas de la superficie del material en múltiples direcciones. Este resultado no es realmente preciso, y su precisión podría causar contrasalidas en las capas que no están destinadas a ser eliminadas.

Grabado anisótropo

El grabado anisótropo elimina material solo en una dirección y es la opción preferida entre los maquinistas. Es una forma más precisa de grabado y funciona para crear patrones circulares en el sustrato.

Descripción general de los tipos de grabado: grabado en seco vs. grabado en húmedo

Dado que hemos aclarado los diversos tipos de parámetros y resultados involucrados en el grabado, podemos pasar a los distintos tipos. Como mencionamos anteriormente, hay dos tipos principales de grabado. Sin embargo, hay varios subtipos dentro de estos dos. Esta sección destacará ambos tipos, sus subtipos y las ventajas y desventajas de ambos.

Proceso de grabado en seco

El grabado en seco es ahora el tipo de grabado más comúnmente utilizado. Este proceso implica el uso de iones de alta energía con carga neutra para el grabado de la superficie objetivo de un sustrato. El proceso genera estos iones usando un campo de radiofrecuencia para convertir gases reactivos en plasma. De ahí proviene el sinónimo de grabado por plasma.

Sin embargo, es importante señalar que hay técnicas de grabado en seco que no utilizan el método de plasma.

Para que este proceso funcione, debe existir un sistema de suministro continuo de gas, de modo que el campo de RF pueda convertir constantemente estos gases reactivos en plasma. Ejemplos de gases reactivos utilizados en el proceso incluyen argón, oxígeno, helio, nitrógeno, etc.

Este proceso se prefiere a la técnica de grabado en húmedo debido a la generación de menos residuos y al uso de una menor cantidad de productos químicos. Además, el proceso puede ser isótropo o anisótropo, lo que ofrece a los maquinistas un mayor nivel de control sobre el grado de grabado.

Tipos de grabado en seco

Hay principalmente tres tipos de grabado en seco. Son:

1. Grabado iónico reactivo (RIE)

Este proceso implica una configuración que utiliza dos electrodos, un campo de radiofrecuencia y un contenedor de vacío lleno de gas. El operador coloca el sustrato/oblea en uno de los electrodos dentro del vacío lleno del gas reactivo destinado como agente de grabado. Los dos electrodos forman un campo eléctrico para acelerar los iones hacia el sustrato. Este campo eléctrico es responsable de la propiedad anisótropa de este proceso.

Luego, se aplica un campo de radiofrecuencia para descomponer el gas de grabado en un haz de plasma con carga neutra. Este haz ataca la superficie de la oblea y reacciona con el material en la superficie del sustrato para formar subproductos.

2. Grabado por pulverización catódica / fresado iónico

Este proceso implica el uso de bajas presiones (10mPa) en un vacío para dirigir el gas (que en la mayoría de los casos es argón) sobre el sustrato. Las moléculas de gas utilizan su energía cinética para desprender las moléculas injertadas en la superficie del sustrato. Así, este modo utiliza más un aspecto físico para eliminar las capas no deseadas.

3. Grabado iónico reactivo profundo (DRIE)

Esta técnica de grabado utiliza el proceso químico del RIE, como se explicó anteriormente. Sin embargo, también utiliza un aspecto físico donde los iones de plasma podrían desprender átomos del material si tienen suficiente energía cinética.

Ventajas y desventajas del grabado en seco

Ventajas	Desventajas
No utiliza una gran cantidad de productos químicos.	Algunos gases utilizados son corrosivos.
El proceso es menos sucio.	El equipo utilizado para esto es costoso.
Es un método de grabado más preciso.	El equipo especializado requiere mayor experiencia para operar.
Los subproductos son más fáciles de desechar.
Los operadores pueden automatizar el proceso, reduciendo los riesgos de operación.

Proceso de grabado en húmedo

Como su nombre indica, este proceso utiliza soluciones líquidas como medio de grabado. Estos líquidos generalmente se denominan agentes de grabado. Para efectuar el proceso, se necesitan grandes cantidades de estos líquidos para hacer un baño químico.

Algunos de estos líquidos son altamente corrosivos, y esta propiedad les ayuda a penetrar el sustrato. Ejemplos de líquidos utilizados incluyen ácido fluorhídrico, ácido clorhídrico, etc.

Para proteger las capas deseadas que permanecen después de usar los baños químicos, los operadores utilizan materiales resistentes a las propiedades corrosivas de los agentes de grabado. Ejemplos de estas máscaras incluyen óxidos, cromo, oro, etc.

El proceso es bastante sencillo. Después de que el sustrato enmascarado entra en contacto con el líquido, el líquido erosiona las capas no deseadas. Tras una exposición suficiente, solo permanecen las partes enmascaradas del sustrato.

La propiedad isótropa de esta técnica hizo que perdiera relevancia entre los expertos en grabado. Sin embargo, algunos operadores han encontrado formas de hacer el proceso algo anisótropo.

Tipos de grabado en húmedo

La técnica de grabado en húmedo tiene solo dos métodos de operación. Son:

1. El método de inmersión

Este es el método común de grabado en húmedo que implica un baño químico. El operador sumerge el sustrato en el baño químico y espera hasta que las capas no deseadas se hayan eliminado por completo.

2. El método de girar y rociar

Este método implica rociar el sustrato con el agente de grabado mientras se gira y se conecta a una fuente de absorción. Sin embargo, el giro del sustrato podría no tener realmente un efecto, ya que la reacción depende de la disposición atómica de la parte expuesta del sustrato.

Ventajas y desventajas del grabado en húmedo

Ventajas	Desventajas
No utiliza una gran cantidad de productos químicos.	Algunos gases utilizados son corrosivos.
El proceso es menos sucio.	El equipo utilizado para esto es costoso.
Es un método de grabado más preciso.	El equipo especializado requiere mayor experiencia para operar.
Los subproductos son más fáciles de desechar.
Los operadores pueden automatizar el proceso, reduciendo los riesgos de operación.

¿Cuál es la diferencia entre el grabado en seco y el grabado en húmedo?

Aunque ambos procesos buscan lograr el mismo resultado, el método para hacerlo es diferente, y el resultado también es ligeramente diferente. En esta sección, destacaremos las diferencias entre estos dos procesos en una tabla.

Grabado en seco	Grabado en húmedo
Este proceso utiliza gases reactivos para el grabado.	El grabado en húmedo utiliza componentes líquidos (agentes de grabado) para el grabado.
El grabado en seco es más preciso (es decir, contrasalidas más pequeñas o inexistentes)	La técnica de grabado en húmedo tiene mayor selectividad.
Puede desechar fácilmente los productos químicos utilizados.	Desechar grandes cantidades de productos químicos líquidos es más difícil.
El proceso puede automatizarse fácilmente.	El proceso requiere constantemente la intervención del operador.
El grabado en seco tiene un mayor nivel de seguridad.	El grabado en húmedo podría causar riesgos al operador. Por lo tanto, tiene un menor nivel de seguridad.

Aplicaciones del grabado en seco y el grabado en húmedo

El grabado en seco y el grabado en húmedo tienen aplicaciones en varias industrias, siendo la industria electrónica una de las más destacadas. Además, aparecen en la industria del mecanizado. Muchos talleres de mecanizado utilizan estas tecnologías para procesar logotipos. Ejemplos de estas aplicaciones incluyen:

1. Fabricación de semiconductores

El método de grabado en seco (específicamente, los subtipos de grabado iónico reactivo y grabado iónico reactivo profundo) se utiliza comúnmente para tratar materiales semiconductores. El grabado en materiales semiconductores es un proceso utilizado para grabar algunas características necesarias en los dispositivos eléctricos en los que se utilizarán.

2. Grabado de PCB

El método de grabado en húmedo es similar al aplicado en la fabricación de placas de circuito impreso (PCB). Estas placas suelen tener cobre no deseado, y la técnica se utiliza para eliminarlo. Aunque el nombre real del proceso utilizado es fotolitografía, tiene características operativas similares al método de grabado en húmedo.

3. Fabricación de instrumentos ópticos

El procedimiento de grabado es una técnica utilizada para fabricar diversos instrumentos ópticos como cámaras, obturadores, aperturas, etc.

4. Fabricación de instrumentos de medición

El proceso también es influyente en la fabricación de instrumentos de medición como galgas extensométricas, marcos de espejos de galvanómetros, contactos eléctricos y terminales, etc.

Conclusión

El grabado en húmedo y en seco son dos procesos bastante importantes en la fabricación de electrónica y son útiles en diversas aplicaciones. Aunque ambos buscan lograr el mismo resultado, son diferentes en sus modos de operación y en los diversos productos químicos utilizados en el proceso. 

¿Está buscando marcado láser en sus piezas mecanizadas a medida? En Sendot Technology, podemos ofrecerle una variedad de servicios de grabado para satisfacer sus necesidades, ya sea una sola pieza o marcado a granel. También ofrecemos diversos acabados superficiales y otros servicios de fabricación como mecanizado CNC, moldeo por inyección e impresión 3D.

Obtenga una cotización ahora

Preguntas frecuentes

¿Qué método de grabado es la mejor opción: grabado en seco o grabado en húmedo?

El método de grabado en seco es mejor porque es más seguro y utiliza menos productos químicos. Además, es la mejor opción si desea crear grabados profundos en el sustrato y requiere paredes verticales. Sin embargo, el proceso es costoso y no es aconsejable usarlo cuando se tiene un presupuesto ajustado.

¿Cuál de los dos procesos de grabado es más asequible?

El método de grabado en húmedo es más asequible ya que su principal requisito es un baño químico.

¿Cuál es la diferencia entre el grabado láser y el grabado por láser en profundidad?

La diferencia entre ambos es su modo de operación y sus resultados. El grabado láser derrite la superficie del sustrato para crear caracteres en relieve. El grabado láser en profundidad elimina materiales de la superficie para crear caracteres hundidos en el material.