酸性蚀刻液 (2)精.ppt
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1、酸性蚀刻液第1页,本讲稿共20页酸、碱性蚀刻液的比较酸、碱性蚀刻液的比较组成与特点组成与特点碱性蚀刻液碱性蚀刻液酸性蚀刻液酸性蚀刻液主要成分主要成分氯化铜、盐酸、氯化钠或氯化胺氯化铜、氨水、氯化氨,补助成分为氯化钻、氯化钠、氯化胺或其它含硫化合物以改善特性适用领域适用领域一般适用于多层印制板的外层电路图形的制作或微波印制板阴板法直接蚀刻图形的制作一般适用于多层印制板的内层电路图形的制作及纯锡印制板的蚀刻抗蚀剂抗蚀剂干膜、液态光致抗蚀剂等图形电镀之金属抗蚀层如镀覆金、镍、锡铅合金主要特点主要特点1.蚀刻速率易控制,蚀刻液在稳定 状态下能达到高的蚀刻质量2.溶铜量大3.蚀刻液容易再生与回收,从而减
2、 少污染1.蚀刻速率快,可达70m/min以上 侧蚀小2.溶铜能力高,蚀刻容易控制3.蚀刻液能连续再生循环使用,成本低第2页,本讲稿共20页酸、碱性蚀刻液的比较酸、碱性蚀刻液的比较性能对比性能对比碱性蚀刻液碱性蚀刻液酸性蚀刻液酸性蚀刻液控制控制温度、比重及PH值温度、比重、HCl及ORP(氧化/还原电位)蚀刻速度蚀刻速度约1mil/min 约0.5mil/min 补充药液补充药液氨水H2O2、HCl自动控制成本自动控制成本低高毒性毒性低高水洗水处理水洗水处理因有金属馁错合物,较不易处理PH调整即可分离出铜渣第3页,本讲稿共20页酸性蚀刻液的概况酸性蚀刻液的概况一、氯化铁一、氯化铁/盐酸盐酸Fe
3、Cl3 w/w约40%,HCl约5%,能蚀铜约70克/公升FeCl3+3H2O Fe(OH)3+3HCl 补充HCl防止沉淀 蚀刻原理:FeCl3+Cu FeCl2+CuCl-(1)FeCl3+CuCl FeCl2+CuCl2-(2)CuCl2+Cu 2CuCl-(3)(3)式取代(1)式进行蚀铜反应若发生下列反应则会发生沉淀物 4CuCl2+FeCl2+O2 2CuCl Cu O+FeCl3 (黑绿色)目前多使用于铁目前多使用于铁/镍合金蝕刻,如导线架业,镍合金蝕刻,如导线架业,PCBPCB厂较少使用。厂较少使用。第4页,本讲稿共20页酸性蚀刻液的概况酸性蚀刻液的概况二、氯气盐酸二、氯气盐酸
4、最高可蚀刻铜约180克/公升 Cu+CuCl2 2CuCl 加入13N HCl使反应加快,但盐酸不 参与反应,只有带出消耗。2CuCl+Cl2 2CuCl2净反应:Cu+Cl2 CuCl2 因为氯气管理比较困难,目前只有在美国比较大的因为氯气管理比较困难,目前只有在美国比较大的PCBPCB厂使用厂使用三、双氧水盐酸三、双氧水盐酸最高可蚀刻铜约160克/公升 Cu+CuCl2 2CuCl HCl的酸值控制在23N 2CuCl+H2O2+2HCl 2CuCl2+2H2O净反应:Cu+H2O2+2HCl CuCl2+2H2O双氧水贮存双氧水贮存/稳定性较困难,而且实际消耗盐酸,比用氯气法成本高稳定性
5、较困难,而且实际消耗盐酸,比用氯气法成本高第5页,本讲稿共20页酸性蚀刻液的概况酸性蚀刻液的概况四、氯酸钠盐酸四、氯酸钠盐酸最高可蚀刻铜约180克/公升 3Cu+3CuCl2 6CuCl HCl之酸值控制在2.5N以下 6CuCl+NaClO3+6HCl 6CuCl2+3H2O+NaCl净反应:3Cu+NaClO3+6HCl 3CuCl2+3H2O+NaCl 优点:优点:A 于双氧水法比较,盐酸的反应量相同,但盐酸带出量则因浓度为 2.5N一下而大量减少。B 氯化钠氧化当量为双氧水的三倍,所以双氧水使用量为氯化钠的三倍。C 目前国外大量使用成本约低于双氧水法1015%,而且试用小于4mil细
6、线生产fine line制作。目前业界最常用的即为目前业界最常用的即为H H2 2O O2 2/HCl/HCl系统和系统和NaClONaClO3 3/HCl/HCl系统这两种酸性蚀刻液。系统这两种酸性蚀刻液。第6页,本讲稿共20页酸性蚀刻液的概况酸性蚀刻液的概况酸性蚀刻反应原理分析酸性蚀刻反应原理分析以以NaClO3/HCl系统为例系统为例1.1、蚀铜反应:铜可以三种氧化状态存在,板面上的金属铜Cu0,蚀刻槽液 中的蓝色离子Cu2+,以及较不常见的亚铜离子Cu+。金属铜Cu0可在蚀刻槽液中被Cu2+氧化而溶解,见下面反应式(1)3Cu+3CuCl2 6CuCl-(1)1.2、再生反应:金属铜C
7、u0被蚀刻槽液中的Cu2+氧化而溶解,所生成的2Cu+又被自动添加进蚀刻槽液中的氧化剂和HCl经过系列反应氧化成Cu2+,而这些Cu2+又继续跟板面上的金属铜Cu0发生反应,因此使蚀刻液能将更多的金属铜Cu0咬蚀掉。这就是蚀刻液的循环再生反应,见下面反应式(2)6CuCl+NaClO3+6HCl 6CuCl2+3H2O+NaCl-(2)1.3、净反应:3Cu+NaClO3+6HCl 3CuCl2+3H2O+NaCl-(3)第7页,本讲稿共20页影响蚀刻液的因素影响蚀刻液的因素Cl-浓度的影响浓度的影响当盐酸浓度升高时蚀刻时间减少盐酸浓度不可超过6N,高于6N盐酸的挥发量大且对设备腐蚀,并且随着
8、酸浓度的增加,氯化铜的溶解度迅速降低添加Cl-可以提高蚀刻速率的原因 氯化铜 溶液中 发生铜 的蚀刻 生成的氯 化亚铜不 易溶于水 在铜的表面形成膜 阻止反 应进一 步进行过量Cl-与 氯化亚铜 络合形成 可溶性的 络离子(CuCl3)2-从铜表 面上溶 解下来 提高蚀 刻速率影响蚀刻速率主要因素Cl-的浓度Cu+的浓度 Cu2+的浓度蚀刻液的温度第8页,本讲稿共20页影响蚀刻液的因素影响蚀刻液的因素Cu+浓度的影响浓度的影响 根据蚀刻反应机理,随着铜的蚀刻就会形成一价铜离子。较微量的Cu+就会显著的降低蚀刻速率。在蚀刻操作中要保持在蚀刻操作中要保持CuCu+的含量在一个低的范围内的含量在一个
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