蚀刻液分类及工艺流程

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1、蚀刻液分类及工艺流程一、目前PCB业界使用的蚀刻液类型有六种类型：酸性氯化铜碱性氯化铜 氯化铁 过硫酸铵 硫酸/铬酸 硫酸/双氧水蚀刻液前三种常用。二、各种蚀刻液特点酸性氯化铜蚀刻液1) 蚀刻机理：Cu+CuCI2 Cu2CI2Cu2CI2+4CI- 2(CuCI3)2-2) 影响蚀刻速率的因素：影响蚀刻速率的主要因素是溶液中 CI-、Cu+、Cu2+ 的含量及蚀刻液的温度等。a、CI-含量的影响：溶液中氯离子浓度与蚀刻速率有着密切的关系，当盐酸浓度升高时，蚀刻时间减少。在含有6N的HCI溶液中蚀刻时间至少是在水溶 液里的1/3，并且能够提高溶铜量。但是，盐酸浓度不可超过 6N，高于6N盐酸

2、的挥发量大且对设备腐蚀，并且随着酸浓度的增加，氯化铜的溶解度迅速降低。 添加CI-可以提高蚀刻速率，原因是：在氯化铜溶液中发生铜的蚀刻反应时，生 成的Cu2CI2不易溶于水，则在铜的表面形成一层氯化亚铜膜，这种膜能够阻止 反应的进一步进行。过量的CI-能与Cu2CI2络合形成可溶性的络离子(CuCI3)2-， 从铜表面上溶解下来，从而提高了蚀刻速率。b、Cu+含量的影响：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。所以在蚀刻操作中要保持Cu+的含量在一个低的范围内。c、Cu2+含量的影响：溶液中的Cu2+含量对蚀刻速率有一定的影响。一般 情况下，溶液

3、中Cu2+浓度低于2mol/L时，蚀刻速率较低；在2mol/L时速率较 高。随着蚀刻反应的不断进行，蚀刻液中铜的含量会逐渐增加。当铜含量增加到 一定浓度时，蚀刻速率就会下降。为了保持蚀刻液具有恒定的蚀刻速率， 必须把 溶液中的含铜量控制在一定的范围内。d、温度对蚀刻速率的影响：随着温度的升高，蚀刻速率加快，但是温度也 不宜过高，一般控制在4555 C范围内。温度太高会引起 HCI过多地挥发，造 成溶液组分比例失调。另外，如果蚀刻液温度过高，某些抗蚀层会被损坏。碱性氯化铜蚀刻液1) 蚀刻机理： CuCI2+4NH4Cu(NH3)4CI2Cu(NH3)4CI2+Cu2Cu(NH3)2CI2) 影响

4、蚀刻速率的因素：蚀刻液中的 Cu2+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。a、Cu2+离子浓度的影响：Cu2+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082g/L时，蚀刻时间长；在82120g/L时，蚀刻速率较低，且溶液控制困难；在 135165g/L时，蚀 刻速率高且溶液稳定；在165225g/L时，溶液不稳定，趋向于产生沉淀。b、溶液pH值的影响：蚀刻液的pH值应保持在8.08.8之间，当pH值降 到8.0以下时，一方面对金属抗蚀层不利；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

5、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； 同时，溶液的 pH 值增大也会增大侧蚀的程度，从而影响蚀刻的精度。c、氯化铵含量的影响：通过蚀刻再生的化学反应可以看出：Cu(NH3)2+的再生需要有过量的 NH3 和 NH4Cl 存在，如果溶液中缺乏 NH4Cl ，大量的 Cu(NH3)2+ 得不到再生，蚀刻速率就会降低，以致失去蚀刻能力。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。d 、温度的影响：蚀刻速率与温度有很大关系，蚀刻速率随着

6、温度的升高而 加快。蚀刻液温度低于40 C,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NH3的挥发量也大大增 加，导致污染环境并使蚀刻液中化学组分比例失调。 故温度一般控制在4555 C 为宜。氯化铁蚀刻液1) 蚀刻机理：FeCI3+Cu FeCI2+CuCIFeCI3+CuCI FeCI2+CuCI2CuCI2+Cu 2 CuCI2) 影响蚀刻速率的因素：a、Fe3+浓度的影响：Fe3+的浓度对蚀刻速率有很大的影响。蚀刻液中Fe3+ 浓度逐渐增加， 对铜的蚀刻速率相应加快。 当所含超过某一浓度时， 由于溶液粘 度增加，蚀刻速率反而有所降低。

7、b、蚀刻液温度的影响：蚀刻液温度越高，蚀刻速率越快，温度的选择应以 不损坏抗蚀层为原则，一般在 4050 C为宜。c、 盐酸添加量的影响：在蚀刻液中加入盐酸，可以抑制FeCI3水解，并可 提高蚀刻速率，尤其是当溶铜量达到 37.4g/L 后，盐酸的作用更明显。但是盐酸 的添加量要适当，酸度太高，会导致液态光致抗蚀剂涂层的破坏。d、蚀刻液的搅拌：静止蚀刻的效率和质量都是很差的，原因是在蚀刻过程 中在板面和溶液里会有沉淀生成， 而使溶液呈暗绿色， 这些沉淀会影响进一步的 蚀刻。过硫酸铵蚀刻液蚀刻机理： Cu+(NH4)2S2O8 CuSO4+(NH4)2SO4Cu+(O) +Ag+ S2O82-

8、2SO42-+(NH4)2S2O8+H2OH2SO4+(NH4)2SO4+(O)H2SO4CuSO4+H2O若添加银作为催化剂，Ag3+Ag3+Cu Cu2+ Ag+硫酸 / 铬酸蚀刻液蚀刻机理： CrO3+H2OH 2CrO42H2CrO4+3CuCr2O3+3CuO+2H2OCr2O3+3CuO+6H2SO4 Cr2(SO4)3+3CuSO4+6H2O总反应式为：2CrO3+3Cu+6H2SO4 Cr2(SO4)3+3CuSO4+6H2OCuO+H2SO4H2O+CuSO4硫酸 / 双氧水蚀刻液蚀刻机理： H2O2H2O+(O)Cu+(O) CuO总反应式为： Cu+H2O2+H2SO42H2O+CuSO4蚀刻工艺流程应用酸性蚀刻液进行蚀刻的典型工艺流程如下：印制正图像的印制板T检查修版一碱性清洗（可选择）一水洗一表面微蚀刻 （可选择）水洗检查酸性蚀刻水洗酸性清洗例如5%- 10%HO水洗一吹干一检查一去膜T 再生单面板和减成法及内层芯板蚀刻大多采用酸性蚀刻。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一去膜一水洗一吹干一检查修版一碱性蚀刻一用 不含Cu2+的补加液二次蚀刻水洗吹干检查对于酸性蚀刻无法制作的板，采用碱性蚀刻，例如封孔能力超过了制程能力 等。一般的抗蚀层采用的是镀上一层锡。