碱性氯化铜蚀刻液.doc

碱性氯化铜蚀刻液1. 特性1) 适用于图形电镀金属抗蚀层，如镀覆金、镍、锡铅合金，锡镍 合金及锡的印制板的蚀刻2) 蚀刻速率快，侧蚀小，溶铜能力高，蚀刻速率容易控制3) 蚀刻液可以连续再生循环使用，成本低2. 蚀刻过程中的主要化学反应在氯化铜溶液中加入氨水，发生络合反应：CuCb + 4NH — Cu(NH)4Cl2在蚀刻过程中， 板面上的铜被 [Cu(NH3)4] 2+络离子氧化，其蚀刻反应如 下：Cu(NH3)4Cl2+Cu —2Cu(NH3)2Cl 所生成的[Cu(NH3)2]1+为CU+的络离子，不具有蚀刻能力在有过量NH 和Cl-的情况下，能很快地被空气中的 Q所氧化，生成具有蚀刻能力 的[Cu(NH3)4]2+络离子，其再生反应如下：2Cu(NHhCI + 2NHCI + 2NH + 1/2 Q 2 — 2Cu(NH)4Cl2 + HQ从上述反应可看出， 每蚀刻 1克分子铜需要消耗 2克分子氨和 2 克分 子氯化铵因此，在蚀刻过程中，随着铜的溶解，应不断补加氨水和 氯化铵应用碱性蚀刻液进行蚀刻的典型工艺流程如下：镀覆金属抗蚀层的印制板 (金、镍、锡铅、锡、锡镍等镀层 ) —去膜—水洗—吹干—检查修板—碱性蚀刻—用不含 Cf的补加液二次蚀刻—水洗—检查—浸亮 ( 可选择 ) —水洗—吹干3. 蚀刻液配方蚀刻液配方有多种， 1979 年版的印制电路手册 (Printed CircuitsHa ndbook)中介绍的配方见表10— 4。

表 10－4 国外介绍的碱性蚀刻液配方组份123NHi • H2O3.0克6.0克2- 6克分子/分子/分子/升NH4CI升升1-4.0—2+Cu5.01.5-00.1-0.6NaCIO22.0(仅NH4HCO3起始—10.375(NH4)3PO4液）0- 1.5NH4NO30.05—0.50- 1.5 0.01国内目前大多采用下列配方： CuCb • 2H2O 100〜150g/l、NH4CI100g/l、NH3 • HO 670〜700ml/1 2配制后溶液PH值在9.6左右溶液中各组份的作用如下:NHI • HO的作用是作为络合剂，使铜保持在溶液里NH4Cl 的作用是能提高蚀刻速率、溶铜能力和溶液的稳定性NH4)3PQ的作用是能保持抗蚀镀层及孔内清洁4. 影响蚀刻速率的因素蚀刻液中的Cu+的浓度、PH值、氯化铵浓度以及蚀刻液的温度对蚀刻 速率均有影响 掌握这些因素的影响才能控制溶液， 使之始终保持恒 定的最佳蚀刻状态，从而得到好的蚀刻质量Cu2+浓度的影响因为cu+是氧化剂，所以Cu2+的浓度是影响蚀刻速率的主要因素研 究铜浓度与蚀刻速率的关系表明：在 0－11 盎司/ 加仑时，蚀刻时间 长；在 11－16 盎司/ 加仑时，蚀刻速率较低，且溶液控制困难；在 18－22 盎司/ 加仑时，蚀刻速率高且溶液稳定；在 22－30 盎司/ 加仑 时，溶液不稳定，趋向于产生沉淀。

在自动控制蚀刻系统中， 铜浓度是用比重控制的 在印制板的蚀刻过 程中，随着铜的不断溶解，溶液的比重不断升高，当比重超过一定值 时，自动补加氯化铵和氨的水溶液，调整比重到合适的范围一般比 重控制在18〜24°Be'溶液PH值的影响蚀刻液的PH值应保持在8.0〜8.8之间当PH值降到8.0以下时， 一方面是对金属抗蚀层不利 另一方面，蚀刻液中的铜不能被完全络 合成铜氨络离子，溶液要出现沉淀，并在槽底形成泥状沉淀这些泥 状沉淀能在加热器上结成硬皮， 可能损坏加热器， 还会堵塞泵和喷嘴， 给蚀刻造成困难，如果溶液 PH值过高，蚀刻液中氨过饱和，游离氨 释放到大气中，导致环境污染另一方面，溶液的 PH值增大也会增大侧蚀的程度，而影响蚀刻的精度氯化铵含量的影响通过蚀刻再生的化学反应可以看出 :[Cu(NH 3)2] 1+的再生需要有过量的NH和NHCI存在如果溶液中缺乏NHCI,而使大量的[Cu(Nf)2]1+得不 到再生，蚀刻速率就会降低，以至失去蚀刻能力所以，氯化铵的含 量对蚀刻速率影响很大 随着蚀刻的进行， 要不断补加氯化铵 但是， 溶液中 CI -含量过高会引起抗蚀层被浸蚀一般蚀刻液中 NH4CI 含量在 150g/I 左右。

温度的影响 蚀刻液温度低于40C，蚀刻速率很慢，而蚀刻速率过慢会增大侧蚀 量，影响蚀刻质量温度高于60C，蚀刻速率明显增大但 NH的挥 发量也大大增加， 导致污染环境并使蚀刻液中化学组份比例失调 故 一般应控制在45 C〜55 C为宜5. 蚀刻液的调整自动控制调整随着蚀刻的进行，蚀刻液中铜含量不断增加，比重逐渐升高，当蚀刻 液中铜浓度达到一定高度时就要及时调整在自动控制补加装置中， 是利用比重控制器控制蚀刻液的比重 当比重升高时， 自动排放比重 过高的溶液，并添加新的补加液， 使蚀刻液的比重调整到允许的范围 补加液要事先配制好， 放入补加桶内， 使补加桶的液面保持在一定的 高度专卖的蚀刻盐品种很多， 其补加液的配制方法大同小异 下面仅介绍 一种：华美CP21蚀刻盐补加液的配制方法 蚀刻盐 255g/l PH 值 9.8 氨水(26%) 450ml/l 比重 1.03 水 450ml/l人工调整方法一：首先在蚀刻液冷却、 静置情况下， 取样分析清液中的铜浓度， 然后根据分析结果，确定废液的排放量排放量可按下式计算： 排放量=(分析值-规定值)/分析值*总体积 式中：排放量－从蚀刻槽中排出废液的体积 (l) 分析值－由化学分析得出的铜含量 (g/l) 规定值－配方中规定的铜含量 (g/l) 总体积－蚀刻槽中蚀刻液的体积 (l) 原则上是排放多少体积的废液就补加多少体积的补加液。

方法二：上述1升补加液可蚀铜约150〜165g铜可统计生产中蚀刻铜的量，当达到这个范围时，放去 20％之工作液，补充新的补加液 到相同体积6. 蚀刻过程中常出现的问题 蚀刻速率降低 这个问题与许多因素有关 要检查蚀刻条件， 例如：温度，喷淋压力， 溶液比重、 PH 值和氯化铵的含量等，使之达到适宜的范围 蚀刻溶液中出现沉淀由于氨的含量过低 （PH 值降低 ），或用水稀释等原因造成的溶液比 重过大也会造成沉淀抗蚀镀层被浸蚀蚀刻液PH值过低或Cl-含量过高造成的铜表面发黑，蚀刻不动 蚀刻液中 NH4Cl 的含量过低造成的。