4-PCB碱性蚀刻液精读.pptx

Man for all things color Communicate i silence万物生灵的色彩 在安静中沟通 培训课题：PCB碱性蚀刻液 讲 师： 培训时间： 蚀刻 印制电路板（PCB）加工的典型工艺采用“图形电镀法”。即先在板子外层需保留的铜箔部分上（是电路的图形部分）预镀一层铅锡抗蚀层，然后用化学方式将其余的铜箔腐蚀掉，称为蚀刻。 PCB蚀刻分为碱性和酸性两种，一为盐酸双氧水体系（酸性）；二为氯化铵氨水体系（碱性）。 本PPT主要针对碱性蚀刻液进行讲解。 蚀刻液原理 在蚀刻过程中，板面上的铜被[Cu(NH3)4]2+络离子氧化，其蚀刻反应如下： Cu(NH3)4Cl2＋Cu →2Cu(NH3)2Cl 所生成的[Cu(NH3)2]1+为Cu1+的络离子，不具有蚀刻能力。在有过量NH3和Cl-的情况下，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。 蚀刻液再生原理 碱性蚀刻液再生反应： 2Cu(NH3)2Cl＋2NH4Cl＋2NH3＋1/2 O2 →2Cu(NH3)4Cl2＋H2O 从上述反应可看出，每蚀刻1克分子铜需要消耗2克分子氨和2克分子氯化铵。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，因而蚀刻槽工作液（也叫母液）会不断增加。由于所生成的[Cu(NH3)2]1+为Cu1+的络离子，不具有蚀刻能力，所以必须排除部分母液，增加新的子液（子液不含铜离子）来满足蚀刻要求。 碱性蚀刻液各组分作用 国内目前大多采用下列配方 溶液中各组份的作用： NH3*H2O的作用是作为络合剂，使铜保持在溶液里。 NH4Cl的作用是能提高蚀刻速率、溶铜能力和溶液的稳 定性。 (NH4)3PO4的作用是能保持抗蚀镀层及孔内清洁。 碱性蚀刻液进行蚀刻的典型工艺流程 影响蚀刻速率的因素 影响蚀刻速率的因素 1.Cu2+浓度的影响 因为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0－11盎司/加仑时，蚀刻时间长；在11－16盎司/加仑时，蚀刻速率较低，且溶液控制困难；在18－22盎司/加仑时，蚀刻速率高且溶液稳定；在22－30盎司/加仑时，溶液不稳定，趋向于产生沉淀。 注：1加仑（美制）=3.785升 1盎司=28.35克 1盎司/加仑 =28.35/3.785=7.5G/1 影响蚀刻速率的因素 2.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]1+的再生需要有过量的NH3和NH4Cl存在。如果溶液中缺乏NH4Cl,而使大量的[Cu(NH3)2]1+得不到再生，蚀刻速率就会降低，以至失去蚀刻能力。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。但是，溶液中Cl-含量过高会引起抗蚀层被浸蚀。一般蚀刻液中NH4Cl含量在180g/l左右。 影响蚀刻速率的因素 3.溶液PH值的影响 蚀刻液的PH值应保持在8.0～8.8之间。当PH值降到8.0以下时，一方面是对金属抗蚀层不利。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。另一方面，溶液的PH值增大也会增大侧蚀的程度，而影响蚀刻的精度。 影响蚀刻速率的因素 4.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。蚀刻液温度低于40℃，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60℃，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份比例失调。故一般应控制在45℃～55℃为宜。 自动控制调整 随着蚀刻的进行，蚀刻液中铜含量不断增加，比重逐渐升高，当蚀刻液中铜浓度达到一定高度时就要即使调整。在自动控制补加装置中，是利用比重控制器控制蚀刻液的比重。当比重升高时，带动比重控制器浮球上升，当比重达到某一程度时启动自动添加系统，子液添加到工作液中，自动排放比重过高的溶液，并添加新的补加液，比重降低而带动浮球下降，到某一程度时添加系统即自动关闭，使蚀刻液的比重调整到允许的范围。补加液要事先配制好，放入补加桶内，使补加桶的液面保持在一定的高度。 蚀刻过程中常出现的问题 蚀刻速率降低 这个问题与许