上海捷福瑞環(huán)?？萍冀榻B：PCB五種蝕刻方式

堿性蝕刻

1主要成分

    氯化銅、氨水、氯化胺，少量的氧化劑，緩蝕劑等

2適用領(lǐng)域

  一般適用于多層印制板的外層電路圖形的制作或微波印制板陰板法直接蝕刻圖形的制作抗蝕刻 圖形電鍍之金屬抗蝕層如鍍覆金、鎳、錫鉛合金

3主要特點(diǎn)

1.蝕刻速率易控制, 蝕刻液在穩(wěn)定狀態(tài)下能達(dá)到高的蝕刻質(zhì)量

2.溶銅量大

3.蝕刻液容易再生與回收, 從而減少污染

控制重點(diǎn) 溫度、比重及PH值

4蝕刻速率   約1mil/min

5主要反應(yīng)機(jī)理

蝕銅反應(yīng)

    銅可以三種氧化狀態(tài)存在，板面上的金屬CU，蝕刻槽液中的藍(lán)色銅離子Cu(NH3)42+,以及中間狀態(tài)的亞銅離子Cu(NH3)21+。金屬銅CU可在蝕刻槽液中被Cu(NH3)42+,氧化而溶解，即完成蝕銅反應(yīng)，見下面反應(yīng)式：

2Cu+2Cu（NH3）4Cl2→4Cu(NH3)2Cl(亞銅離子)

再生反應(yīng)

  上列反應(yīng)式中所生成的中間態(tài)亞銅子Cu(NH3)21+是一種淺藍(lán)色泥污狀的沉淀物，溶解度很差，若不能迅速除掉之，則會(huì)在板面上形成蝕銅的障礙，故必須輔助以蝕刻子液(即氯化氨和氨水)及空氣中大量的氧氣，經(jīng)過系列反應(yīng)將其繼續(xù)氧化成可溶性的Cu(NH3)42+,而又再成為蝕銅的氧化劑，繼續(xù)跟板面上的金屬銅CU發(fā)生反應(yīng)，因此使蝕刻液能將更多的金屬銅CU咬蝕掉。這就是蝕刻液的循環(huán)再生反應(yīng)，見下面的反應(yīng)式：

4Cu(NH3)2Cl+4NH3+4NH4Cl+O2→4Cu(NH3)4Cl2+2H2O

凈反應(yīng) 

2Cu+4NH3+4NH4Cl+O2→4Cu(NH3)4Cl2+2H2O

酸性蝕刻

1主要成分

   氯化銅、鹽酸、氯化鈉或氯化胺

2適用領(lǐng)域

  一般適用于多層印制板的內(nèi)層電路圖形的制作及純錫印制板的蝕刻，或用于全板電鍍+干膜負(fù)片生產(chǎn)工藝

3主要特點(diǎn)

 使用也較為廣泛的系統(tǒng)，在產(chǎn)能、回收控制及使用方法上也較為成熟。但是由于氯化亞鐵再生為氯化銅的速率較慢，致使生產(chǎn)速度只有氯化氨銅的一半。同時(shí)會(huì)對(duì)鉛錫、純錫等蝕刻阻劑造成侵蝕，而多應(yīng)用在內(nèi)層、單面板蝕刻，且使用時(shí)會(huì)產(chǎn)生氯氣，為了趕交期追求效率，也有不少線路板廠采用負(fù)片+酸性蝕刻工藝

4蝕刻速率

   0.5mil/min

5主要反應(yīng)機(jī)理

蝕銅反應(yīng)：

    銅可以三種氧化狀態(tài)存在，板面上的金屬銅Cu0，蝕刻槽液 中的藍(lán)色離子Cu2+ ，以及較不常見的亞銅離子Cu+ 。金屬銅Cu0可在蝕刻槽液中被Cu2+氧化而溶解，見下面反應(yīng)式

3Cu + 3CuCl2 → 6CuCl

再生反應(yīng)：

     金屬銅Cu0被蝕刻槽液中的Cu2+氧化而溶解，所生成的2Cu+又被自動(dòng)添加進(jìn)蝕刻槽液中的氧化劑和HCl經(jīng)過系列反應(yīng)氧化成Cu2+，而這些Cu2+又繼續(xù)跟板面上的金屬銅Cu0發(fā)生反應(yīng)，因此使蝕刻液能將更多的金屬銅Cu0咬蝕掉。這就是蝕刻液的循環(huán)再生反應(yīng)，見下面反應(yīng)式

6CuCl+NaClO3 +6HCl→6CuCl2+3H2O+NaCl

凈反應(yīng)：

3Cu + NaClO3 + 6HCl → 3CuCl2 + 3H2O + NaCl

氯化鐵蝕刻

1主要成分

  氯化鐵 鹽酸

2適用領(lǐng)域

  一般適用于單面板制作

3主要特點(diǎn)

 在回收上需使用氯氣，單位體積產(chǎn)能小，控制較難，蝕刻速度慢等缺點(diǎn)，多為單面板廠使用

4控制重點(diǎn)

   比重及PH值

5主要反應(yīng)機(jī)理

蝕刻機(jī)理：

  FeCl3+Cu→FeCl2+CuCl 

  FeCl3+CuCl→FeCl2+CuCl2 　

  CuCl2+Cu→2 CuCl 　　

5影響蝕刻速率的因素

    ①Fe3+濃度的影響：Fe3+的濃度對(duì)蝕刻速率有很大的影響。蝕刻液中Fe3+濃度逐漸增加，對(duì)銅的蝕刻速率相應(yīng)加快。當(dāng)所含超過某一濃度時(shí)，由于溶液粘度增加，蝕刻速率反而有所降低。

    ②蝕刻液溫度的影響：蝕刻液溫度越高，蝕刻速率越快，溫度的選擇應(yīng)以不損壞抗蝕層為原則，一般在40~50℃為宜。

    ③鹽酸添加量的影響：在蝕刻液中加入鹽酸，可以抑制FeCl3水解，并可提高蝕刻速率，尤其是當(dāng)溶銅量達(dá)到37.4g/L后，鹽酸的作用更明顯。但是鹽酸的添加量要適當(dāng)，酸度太高，會(huì)導(dǎo)致液態(tài)光致抗蝕劑涂層的破壞。 　　   

   ④蝕刻液的攪拌：靜止蝕刻的效率和質(zhì)量都是很差的，原因是在蝕刻過程中在板面和溶液里會(huì)有沉淀生成，而使溶液呈暗綠色，這些沉淀會(huì)影響進(jìn)一步的蝕刻。

過硫酸銨/鈉微蝕

1主要成分

   過硫酸銨 硫酸/過硫酸鈉 硫酸

2適用領(lǐng)域

  一般適用于多層印制板的內(nèi)外層電路圖形的微蝕制作

3主反應(yīng)方式

Na2S2O8+Cu→CuSO4+Na2SO4

4主要特點(diǎn)及注意事項(xiàng)

  過硫酸鈉之微蝕系統(tǒng)已經(jīng)取代過硫酸銨系統(tǒng)有20年之久，由于過硫酸鈉不會(huì)產(chǎn)生銨銅復(fù)合物造成廢水處理之困難，且會(huì)形成較均勻的粗化表面一般設(shè)置約為過硫酸鈉100±10g/l，硫酸約為1-3℅,溫度約為35℃±2℃，設(shè)置時(shí)間約為60-120seconds，微蝕深度約為0.375至2um，溶銅控制量＜20g/l，咬蝕速率約為0.5-2un/mil，，但其缺點(diǎn)是無法以硫酸銅回收機(jī)進(jìn)行回收，銅濃度高于設(shè)定值則必須擋槽。

    過硫酸鈉的咬蝕速率會(huì)因銅濃度高于0.75g/l，咬蝕速率會(huì)由0.2um/mil提高到0.25um/mil，因此在過硫酸鈉蝕刻速率不易控制，為解決咬蝕速度多變的性質(zhì)，會(huì)有廠商開發(fā)穩(wěn)定化的過硫酸系統(tǒng)，加入5-15g/l安定劑與槽液中

雙氧水微蝕

1主要成分

   雙氧水 硫酸

2適用領(lǐng)域

  一般適用于多層印制板的內(nèi)外層電路圖形的微蝕制作

3主要作用

 清潔板面和粗化銅面

4主反應(yīng)方式

Cu+H2O2→CuO+H2O

CuO+H2SO4→CuSO4+H2O

5主要特點(diǎn)及注意事項(xiàng)

    雙氧水本身是氧化性溶液，但由于雙氧水本身性質(zhì)不夠穩(wěn)定，必須加入安定劑和促進(jìn)劑，且將蝕刻所產(chǎn)生之銅離子以硫酸根將其包圍，并提供結(jié)晶所需之硫酸跟，以利蝕銅量的增加與結(jié)晶回收的順利進(jìn)行，此種蝕刻溫度一般為40℃，溫度過低則蝕刻反應(yīng)進(jìn)行太慢，溫度太高則影響蝕刻因子。雙氧水濃度設(shè)定為5-10℅，硫酸濃度一般定為10℅,蝕刻液中之銅濃度會(huì)因蝕刻進(jìn)行而上升，一般限制為50g/l以下，而當(dāng)槽液中銅濃度增加時(shí)，雙氧水濃度會(huì)降低，因此控制銅離子是微蝕液中非常重要的參數(shù)

    雙氧水的缺點(diǎn)為安定劑不佳，雙氧水會(huì)因溫度過高而使環(huán)氧基斷裂，另外會(huì)二價(jià)銅之催化作用產(chǎn)生水分子和氧氣，為抑制雙氧水的分解，必須在曹液中加入安定劑，其不安定的原理是因雙氧水分解產(chǎn)生自由基，而自由基會(huì)加速產(chǎn)生連鎖反應(yīng)，因此加入安定劑可以吃掉自由基而得以抑制分解反應(yīng)的發(fā)生