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1、.专业整理.一种过硫酸盐腐蚀体系在PCB制板中的应用分析2015年12月本文主要对一种PBC 板腐蚀剂的成分，化学性质，腐蚀原理，再生使用等方面进行了分析，对其中各组分在腐蚀中的作用进行了简要的探究。 .学习帮手.目录目录1摘 要2第1章 前言41.1. 过硫酸钠腐蚀体系主要成分41.2. 辅助成分4第2章 腐蚀原理42.1. 过硫酸钠体系的微蚀42.2. Cu2+在微蚀体系中的作用52.3. Cl-在腐蚀体系中的作用6第3章 腐蚀液的再生过程73.1. 腐蚀液的再生73.2. 过硫酸盐腐蚀体系的再生8第4章 结束语8参考文献9一种过硫酸盐腐蚀体系在PCB制板中的应用分析 摘 要目前,部分印刷
2、电路板生产采用以三氯化铁为基础的腐蚀液,以及三氯化铁和氯化铜的混合液。近年来,随着电子工业的迅速发展,印刷电路板的产量日益增加。因此,将会造成大量的电路板腐蚀废液的产生和排放。这种电路板腐蚀废液具有较强的酸性和腐蚀性, 而且其中含有大量的Cu2+ 、Fe2+ 、Fe3+ 和H + 离子,其中约含Fe3+ 100g /L、Fe2+ 70g /L和Cu2+ 70g /L。如若不经治理而任意排放,不仅浪费了大量的金属铜,还会造成地下管道的腐蚀。更严重的是造成江、河、湖、海和地下水的严重污染,尤其是铜对水生物有较强的毒性。据有关资料报导,水中Cu2+ 含量在0. 1-0. 2ppm就会使鱼致死1。 所
3、以，寻找一种绿色环保，利于回收铜质，废液好处理的腐蚀剂就显得格外重要。目前的一种过硫酸盐腐蚀体系，就是符合这些要求的优良的腐蚀剂。与传统FeCl3腐蚀体系或盐酸-过氧化氢腐蚀体系相比具有优良的品质，本文就该种腐蚀剂的成分，腐蚀原理进行了分析，对其再生使用进行了简要的介绍。关键词：PBC 腐蚀剂 过硫酸盐体系 成分、腐蚀原理 ABSTRACTCurrently, part of the printed circuit board production using ferric chloride based etching solution, as well as a mixture of fer
4、ric chloride and copper chloride. The ions are introduced in order to improve the corrosion rate of the printed circuit board. In recent years, with the rapid development of the electronics industry, the production of printed circuit boards is increasing. Therefore, it will cause a lot of circuit bo
5、ard etching waste generation and emissions. This circuit board etching waste liquid with a strong acidic and contains a lot of Cu2 +, Fe2 +, Fe3 + and H + , which contains about Fe3 + 100g / L, Fe2 + 70g / L and Cu2+ 70g/L And if it does not by any emission control, not only wasting a lot of copper,
6、 it will result in corrosion of underground pipelines. More serious is causing serious pollution of rivers, lakes, sea and groundwater, particularly copper to aquatic organisms have a strong toxicity. According to the information reported, the water content of Cu2 + 0. 1-0. 2ppm will cause the fish
7、to death. So, look for a green, conducive to recovery of copper, corrosive waste a good deal of it is particularly important. A persulfate corrosion current system is in line with good etchant these requirements. FeCl3 etching system or with traditional Fenton corrosion system compared with the exce
8、llent quality, the paper that type of corrosive ingredients, nature, corrosion principle is analyzed, a brief description of its use of renewable.Keyword: PCB Etchant Persulfate systems components, corrosion principles第1章 前言1.1. 过硫酸钠腐蚀体系主要成分 顾名思义，该种腐蚀体系的主要成份是过硫酸钠，化学式：Na2S2O8，分子量：238.13。白色结晶性粉末。能逐渐分解
9、，潮湿和高温能使分解加速。能被乙醇和银离子分解。20时水中溶解度为549g/L。相对密度2.400 （堆积密度：0.7）。有强氧化性、有刺激性。是本反应的一种过程的主反应剂，在水中不稳定，可分解为过氧化氢、硫酸钠和硫酸，反应方程式如下：作为本反应的氧化剂，过硫酸钠在整个反应过程中起着不可或缺的作用，在反应初期作为主反应剂，在反应后期作为“再生反应”的反应剂，在整个体系中起着决定性作用，是本反应体系的主要成分。1.2. 辅助成分 该种腐蚀剂，除含有过硫酸钠这主要成分以外，还含有三种主要的辅助成分。这些辅助成分在腐蚀进程中起着不可忽略的重要作用。主要的辅助成分有：氯化钠（氯化铵），五水硫酸铜，磷酸
10、三铵，其中氯化钠（氯化铵）的作用是能提高蚀刻速率、溶铜能力和溶液的稳定性，提供铜的配体，降低溶液中的Cu2+。(NH4)3PO4的作用是能保持抗蚀镀层及孔内清洁。这些辅助成分的存在，优化了腐蚀剂的腐蚀质量，改善了过硫酸钠在腐蚀过程中的动力学特性，提高了腐蚀的效率，减少了腐蚀液中发生沉淀的可能。因此，复制成分在反应体系中也起着不可替代的作用。第2章 腐蚀原理2.1. 过硫酸钠体系的微蚀 目前PCB常用的微蚀体系有两种：双氧水体系和过硫酸钠体系。由于双氧水易分解，而稳定剂的价格又较为昂贵，因此过硫酸钠体系的应用较广。微蚀的作用是在铜层表面形成微观粗糙的表面，以增强与镀铜层的结合力。微蚀深度太浅会导
11、致镀铜层结合力不足，在后工序分层或脱落；微蚀太深不仅增加药品的消耗，更严重的还会造成蚀铜过度甚至孔壁空洞。对PCB造成不利的影响，严重的会导致制板的失败。采用过硫酸盐和几种特别添加剂配制成的微蚀剂，不仅具有传统微蚀剂的优点，而且拥有其独特的优点：微蚀处理的铜表面比传统微蚀剂处理的光亮；微蚀处理后暴露在空气中10min，铜表面也不变色；微蚀处理后的元件没有原电池腐蚀现象发生；其工作溶液比传统微蚀剂稳定；微蚀速率容易控制以满足不同的微蚀要求；微蚀处理不影响精密线路板和元件的尺寸。因此，该种体系的腐蚀剂在制板腐蚀领域得了到广泛的应用，是一种重要的腐蚀体系。2.2. Cu2+在微蚀体系中的作用过硫酸根
12、离子的氧化性极强，标准电极电势2.05V（相比之下高锰酸根离子在酸性环境下的标准电极电位只有1.51V），因此过硫酸盐氧化铜的反应在热力学上是非常有利的，但从反应动力学上看是不利的，若无合理的催化剂，反应将进行得十分缓慢。在文献三中，采用失重法对微蚀速率进行了测定(具体方法见参考文献3)，得出的实验结果如下图所示。当CuSO4浓度为0时，微蚀速率是最低的；随着CuSO4浓度的升高，微蚀速率也逐渐增加；当CuSO4的浓度超过50g/L以上后，微蚀速率将趋于稳定且保持在一个较高的水平上。可见Cu2+是本反应的一个重要的催化剂。作为生成物，Cu2+浓度的增加将会对反应起到阻碍作用。但当铜离子浓度增大
13、到一定值时，铜离子的增加所带来的两种效应逐渐平衡，微蚀速率趋于稳定。这种稳定性一直延伸到硫酸铜浓度为150g/L，微蚀速率仍然没有明显变化的趋势。20时硫酸铜的溶解度为20.7g，折合饱和浓度为171g/L。即使硫酸铜已经饱和，微蚀速率也不会有太大变化。因此，腐蚀体系中的硫酸铜浓度应该保持在50g/L以上，以保证腐蚀的速率。特别是在初次配置腐蚀液时，这个问题就显得十分重要。因为初次反应时，没有因腐蚀而产生的铜离子作为催化剂，致使初次腐蚀的反应速率太慢，不能到达高效的要求。所以，就需要加入一定量的硫酸铜以提供铜离子作为反应的催化剂使初次腐蚀时的反应速率加快；而且选用硫酸铜，不引入新的离子杂质，便
14、于对因达到溶铜上限而彻底失效的腐蚀剂中铜质的回收。过硫酸钠体系在低硫酸铜浓度下微蚀速率较慢，但随着硫酸铜浓度增加到一定值直至常温下饱和，微蚀速率都基本保持在一个较高的水平。因而保持腐蚀体系中铜离子的浓度，对延长腐蚀液的使用，提高腐蚀效率等方面起着重要的作用。2.3. Cl-在腐蚀体系中的作用 在腐蚀剂中，一种重要的辅助成分就是氯化钠，氯化钠加入反应体系中，主要是为反应体系提供了Cl-，Cl-能起到以下作用： 氯离子被过硫酸根离子氧化为有强氧化性和高反应活性的氯气，甚至原子氯，以很高的反应活性可与金属迅速反应。高浓度氯离子对很多金属离子的配位能力较强，二价铜离子被络合成为CuCl42-离子，降低
15、了反应后金属离子的浓度，使腐蚀剂的溶铜量得到提高，而且促进金属被氧化为金属离子的反应向正向进行。 氯离子能迅速穿透和破坏很多金属表面的氧化层，活化金属表面，产生“氯离子效应”(即孔蚀)，也使得反应速率加快。在该腐蚀液中含有大量SO42-等离子。对于该种溶液体系，氯离子的加入引起铜自腐蚀电位和孔蚀电位负移，说明氯离子对铜有很强的侵蚀性2。在日常的现象中，也有不少“氯离子效应”的例子。例如：铝片投入冷稀硫酸中难于发生反应，但投入冷稀盐酸或者在稀硫酸中加入一些食盐，经过一段时间的活化诱导时间后，会发生相当激烈的反应；锌粒与稀盐酸反应，比与稀硫酸反应要激烈等也是同样的原因。 而进一步的实验表明2:氯离子浓度与腐蚀速率的关系也不是简单的正相关。如下图所示，当Cl-0.03mol/L时，
