碱性蚀刻经验谈.doc

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1、碱性蚀刻经验谈一、蚀刻液的种类：本人使用过的蚀刻液有：酸性氯化铜蚀刻液、碱性氯化铜蚀刻液、三氯化铁蚀刻液三种，其中三氯化铁蚀刻液在电路板行业已经没有人再用，仅用于部分金属（如不锈钢）蚀刻。电路板行业大量使用含氨的碱性氯化铜蚀刻液，由于需要添加氨水或充氨气，在碱性条件下使用，一般称为碱性蚀刻液。这种蚀刻液具有蚀刻速度快、侧蚀小、溶铜量高、循环使用成本低、适应性广、可自动控制等优点。国内电路板行业仅部分单面板，多层板的内层，柔性电路板有用到其它类型的蚀刻液。二、碱性氯化铜蚀刻液的组成和原理碱性氯化铜蚀刻液包

2、括以下组分：1、铜氨络离子[Cu(NH3)4]2+——蚀刻的主要作用成分，由母液提供，以Cu含量或密度形式体现；2、游离氨NH3——参与蚀刻反应，由氨水补充，以PH值体现；3、氯离子Cl-——活化剂，由氯化铵补充；4、铵离子NH4+——PH稳定剂及氨补充剂，由氯化铵补充；5、添加剂——促进蚀刻反应产物[Cu(NH3)2]+转化为具有蚀刻作用的[Cu(NH3)4]2+。通常，由氨水+氯化铵+添加剂组成补充液。蚀刻反应机理：[Cu(NH3)4]2++Cu→2[Cu(NH3)2]+所生成的[Cu(NH3)2]

3、+为Cu+的络离子，不具有蚀刻能力。在有过量NH3和Cl-，在起催化作用的添加剂的作用下，能很快地被空气中的O2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：2[Cu(NH3)2]+＋2NH4+＋2NH3＋0.5O2=2[Cu(NH3)4]2+＋H2O从上述反应，每蚀刻1摩尔铜需要消耗2摩尔氨和2摩尔铵离子（氧气则靠喷淋时与空气接触提供）。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。三、影响蚀刻速率的因素：蚀刻液中的Cu含量、pH值、氯化铵浓度、添加剂含量以及蚀

4、刻液的温度对蚀刻速率均有影响。1、Cu含量：蚀刻液中的Cu绝大部分是以铜氨络离子[Cu(NH3)4]2+形式存在，一般以化验的Cu2+含量或密度体现。它是蚀刻反应的氧化剂，适当的含量能够得到稳定且快速的蚀刻速率一般控制在120-150g/L（或18-23波美度）。过高液体粘度增大，容易产生沉淀。2、溶液pH值的影响：此处所说的PH值，实际上是指游离氨的浓度。蚀刻液的pH值应保持在8.0-8.6之间，当pH值降到8.0以下时，游离氨不足以把蚀刻液中的铜完全络合成铜氨络离子，溶液会出现粘性的沉淀，这些沉淀能

5、在加热器上结成硬皮可能损坏加热器，会堵喷嘴给造成蚀刻不均等。如果溶液pH值过高，蚀刻液中氨氨释放到大气中，导致成分不稳定和环境污染。3、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NH3和NH4+存在；同时，Cl-也是活化金属铜所需的活化剂。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。氯化铵以氯离子含量来衡量，一般控制在160-180g/L。4、添加剂的影响：没有添加剂的蚀刻液，无法快速吸收空气里的氧气再生

6、，各种商品添加剂作用基本相当。5、温度的影响：蚀刻速率与温度有很大关系，蚀刻速率随着温度的升高而加快。由于塑料设备的限制和NH3受热易挥发，温度一般控制在50℃左右（45-55℃）。四、蚀刻故障及处理：蚀刻不净和侧蚀过大是碱性蚀刻的两个主要故障现象，而这些故障的绝大部分原因是蚀刻的速度慢。本人处理的蚀刻后发现的问题，有超过一半是电镀的问题，只是在蚀刻后才被发现。所以出现蚀刻故障时，首先要看看是否与电镀有关。1、蚀刻不净：先要区分蚀刻速度慢与铜厚不均。蚀刻速度慢与药水成分是否合理及喷淋压力有关，压力调整很

7、简单，蚀刻液的主要成分也很容易通过化验测定。但是，商品蚀刻液的添加剂是无法测定的，过多和过少都会使得蚀刻速度减低，务必小心处理。对于铜厚不均的要通过控制电镀层均匀解决，此处不做评论。2、侧蚀过大：侧蚀是任何一种蚀刻方法都无法避免的自然现象，减少侧蚀主要还是靠改良蚀刻剂的喷淋方式，各种商品蚀刻液号称低侧蚀都是忽悠人的。发生侧蚀过大的原因，一般都是蚀刻速度慢，药液在板子上停留时间过久产生的浸泡作用。喷淋时药液仅在垂直方向与板子接触，而停留在板子上的药液则会横向蚀刻铜箔——此为浸泡作用。蚀刻速率越快，板子浸泡

8、的时间就短，浸泡时间一长，侧蚀就过大了。3、其它：点状露铜：常发生于镀镍金板的低电位处，镀镍针孔所致，联成一片常被误以为是金面氧化，以高倍数放大镜观察可辩。