氯化铜蚀刻之监控.ppt

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1、氯化铜蚀刻之监控前言近年来,印刷电路板制程,在内层板或单面板的直接蚀刻上,使用氯化铜药液者愈来愈多。但也因缺乏活用氯化铜的基本知识，而拒此法于千里之外者，亦常有之。以下简单整理有关氯化铜蚀刻的反应及其控制管理的情形，以供业界参考。蚀刻之计算●蚀铜反应（理论值）：Cu(铜)+CuCL2(氯化铜)二价铜2CuCL（氯化亚铜）······（1）二价铜●再生反应：2CuCL+2HCL+H2O22CuCL2+2H2O······(2)●由上述二式中氯化铜的再生循环，以说明再生及添加用量如下：控铜厚35μm（1OZ）之单面基板上，

2、其平均铜重量约312.2g/m2×0.6÷63.5)×2×98.9=583g再由(1)式中知其CUCL2应有的重量为:[(583÷2)+(583÷2－312×0.6)]=396g由(2)式中可知,进行再生反应－－必须使用之药液量为:盐酸－－[583÷(2×98.9)]×2×36.5=215g双氧水－－[583÷(2×98.9)]×1×34=100g水－－[583÷(2×98.9)]×2×18.2=106gCuCL2－－[583÷(2×98.9)]×2×134=792g另纯盐酸215g换算成35%浓度的商品盐酸时约为52

3、1cc。纯双氧水100g换算成]35%浓度商品双氧水时约为253cc。但是，由（1）式蚀铜后所产生CuCL中的铜为一价铜，是一种水溶性不佳的物质，附在铜面上时，会造成蚀铜能力之劣化，因而使得蚀铜速度减慢。而一般在蚀刻槽内的化学反应多为连续性，且相当复杂，现从实际反应形态上试做讨论如下：蚀铜再生实际情形Cu金属铜(3)CuCL2,在溶液中（二价铜)和金属铜反应而产生一铜，因一价铜不溶解于水，致使（3）之蚀铜2CuCL,化学反应速度降低，但一价铜在盐酸溶液中，可溶解为H2CuCL4（或[H2CuCL4]2）(4)2HCL,

4、H2CuCL4又因所加入的双氧水可提供1个氧,使H2CuCL4(5)H2O2中的氢转变为水,故再生成CuCL2,2CuCL2+H2O上述各反应将在蚀刻槽内持续的进行,而各种副反应亦会同时产生。在（4）式反应中，当双氧水过量时，将与盐酸反应而产生氯气（CL2），造成盐酸浓度的降低。不但如此，也还会另外引起蚀铜机的损伤，板子上的耐酸油墨的溶解，以及蚀铜效率的降低等烦恼。更人甚者，还会导致铜箔接着材料的溶解，或已溶解油墨在槽液中的再聚结成块体，进而阻塞喷咀或帮浦的滤纲等许多麻烦。从上述讨论可以明白知道，一价铜有68%（396

5、/583）会氧化成为二价铜，如何使剩余的一价铜全数排出才是最为重要的事。但当溶液无法做到此上点时，则如何适量添加盐酸和双氧水使其变为有用的二价铜，则又是另一件重要的事。但是原先业界所用之各种再生系统，例如ORP、光量剂、PH计等检测CuCL和CuCL2的比率的方式，因受相互浓度的影响，致无法得到最适当数据，常使得此一蚀刻的控制工作不尽完美，而有待改进。日本AQUA株式会社，已新开发出一种AQUACONTROLLERAFC-601再生系统，对溶液中各成份之浓度，各分别做各自的独立的分析，个别添加以及再生，将能克服理论的困

6、难和改进机能的效用，而能达到降低成本及加强管理的目标，使此种直接蚀刻更具细线化、自动化、及高速化的效果。槽液的管理其原理是利用改良型极化针，以定电位之电解法测定。从蚀刻液0.8M以上到饱和为止,保持一定的电解电位的定电位法.槽液的取样及分析的进行,是将槽液以分流管方式,使流过取样槽。机组的设计，是在此取样槽中分别装设有五支精密的检测器，以测取下数据，并将所测得的数据交由电脑分析整理，然后下达排放或补充的指令，以维持槽液正常的操作。1、比重测定－－是利用一个敏感的微动浮球（约沉浸在液面下10mm），以牵动及传达微小的比重

7、变化而测定之。2、盐酸含量－－是利用磁场与盐酸比重之间成比例的原理，所设计的感察器。可测槽液中盐酸的浓度，无电子杂讯的干扰，也不受浊度及浮渣影响。3、双氧水－－利用一面进行电解，一面测比重之方式，测出液中氧化剂及还原剂的含量。4、温度－－利用热电感应式（Thermistor），测出液温。5、蚀刻速度－－在取样槽中加挂一支铜棒，则其溶蚀消耗的快慢来测出槽液之蚀速。特点：槽液不必稀释，可直接测定。各感察器皆能立即显示数据且极耐用。药液个别检测及添加，节省药液用量。省力自动化，蚀刻高速化。降低蚀刻不良率，减少报废。蚀刻变数固

8、定，提高品质。安装简易，故障少，维修简单。氰化物Cyanide广义的氰化物是指含有“－C≡N”基的各种化合物，其中有机化合物特多。狭义的氰化物则系指电镀工业中常用氰化钠或氰化钾而言。此物最令人不寒而栗的是其剧毒性质，最恶名昭彰者是二次大战中纳粹用以屠杀尤太人所用的氢氰酸的气体，为氢化钠或钾的药粒与盐酸或硫酸相混，而生成的HCN。此