蝕刻退錫培訓(xùn)教材資料課件

蝕刻培訓(xùn)教材2022/12/21jetchem蝕刻培訓(xùn)教材2022/12/11jetchem目錄一、蝕刻的目的及分類二、堿性蝕刻工藝流程及反應(yīng)機理三、酸性蝕刻工藝流程及反應(yīng)原理四、蝕刻速率的影響因素分析五、影響蝕刻品質(zhì)的因素及改善方法六、蝕刻常見問題及處理方法七、除鈀退錫的介紹及退錫常見問題八、生產(chǎn)安全及環(huán)境保護2022/12/22jetchem目錄一、蝕刻的目的及分類2022/12/12jetchem一、蝕刻的目的及分類

1、蝕刻的目的蝕刻的目的即是將前工序所做出有圖形的線路板上的未受保護的非導(dǎo)體部分銅蝕刻去，形成所需要的線路圖形。2、蝕刻的分類分類抗蝕層使用范圍特點酸性蝕刻干膜或濕膜主要用于內(nèi)外層負片蝕刻1.蝕刻速率容易控制，蝕刻液在穩(wěn)定狀態(tài)下能達到高的蝕刻質(zhì)量；2.溶銅量大；3.蝕刻液容易再生與回收，減少污染；4.成本較高。堿性蝕刻錫或金層(內(nèi)部也有干膜或濕膜)主要用于外層正片蝕刻1.不與錫鉛發(fā)生任何反應(yīng)；2.易再生，成本低，易回收；3.蝕銅速度快，側(cè)蝕小，溶銅能力高，蝕刻速率易控制。2022/12/23jetchem一、蝕刻的目的及分類

1、蝕刻的目的分類抗蝕層使用范圍特點酸二、堿性蝕刻工藝流程及其反應(yīng)原理1.

示意圖

基材底銅干膜錫層鍍銅層正片蝕刻2022/12/24jetchem二、堿性蝕刻工藝流程及其反應(yīng)原理1.示意圖基材底銅干膜錫層3.反應(yīng)機理3.1褪膜定義：用褪膜液將線路板面上蓋住的干膜褪去,露出未經(jīng)線路加工的銅面.經(jīng)電鍍工序后的干膜在堿性褪膜液下溶解或部分成片狀脫落,去膜情形為膨脹剝離再細分化。業(yè)界一般使用的是3%-5%氫氧化鈉溶液，而我司則使用有機堿（4180）與氫氧化鈉.槽液溫度則在47－53℃范圍。為維持藥液的效果,需注意過濾的效果,及時過濾掉片狀的干膜碎,防止堵塞噴嘴.2.工藝流程退膜1#，2#，3#→水洗→蝕刻1#,2#→補償蝕刻→氨水洗→水洗→酸洗→水洗→干板→出板2022/12/25jetchem2.工藝流程2022/12/15jetchem退膜最主要的品質(zhì)隱患是退膜不凈，它會導(dǎo)致蝕板不足及短路。它的水洗也很重要，如果水洗不凈，會導(dǎo)致板面污染，同時會把堿液帶入到蝕刻液中污染蝕刻液。在退膜后如果不是馬上進行蝕刻的，要及時烘干或浸泡DI水，以免銅面氧化導(dǎo)致蝕板不凈。注：外層干膜厚為1.5mil（約40um)左右,經(jīng)圖形電鍍后，銅厚和錫厚之和通常超過1.5mil，需控制圖形電鍍電流參數(shù)防止夾菲林（即夾膜），同時控制褪膜速度以防褪膜不凈而蝕板不凈導(dǎo)致短路。底銅鍍銅鍍銅底銅干膜鍍錫鍍錫2022/12/26jetchem底銅鍍銅鍍銅底銅干膜鍍錫鍍錫2022/12/16jetche3.2蝕刻定義:用蝕板液將多余的銅蝕去,只剩下已加厚的線路。堿性氨類蝕刻主要反應(yīng)原理A、CuCl2＋4NH3→Cu(NH3)4Cl2B、Cu+Cu(NH3)4Cl2→2Cu(NH3)2ClC、4Cu(NH3)2Cl+4NH3H2O+4NH4Cl+O2→4Cu(NH3)4Cl2+6H2O

從上述反應(yīng)可看出，蝕刻銅需要消耗氨分子和氯化銨。因此，在蝕刻過程中，隨著銅的溶解，應(yīng)不斷補充氨水和氯化銨.3.2.1以上兩反應(yīng)重復(fù)進行,因此需要有良好抽氣,使噴淋形成負壓,使空氣中的氧氣與藥液充分混合,從而有利于蝕刻反應(yīng)持續(xù)進行。注意抽氣量不可過大,因氨水易揮發(fā)，若抽氣量大，氨水帶出量增多，則造成氨水消耗量增多，PH值下降。3.2.2蝕刻反應(yīng)實質(zhì)就是銅離子的氧化還原反應(yīng)：

Cu2++Cu→2Cu+

不具有蝕刻能力2022/12/27jetchem3.2蝕刻不具有蝕刻能力2022/12/17jetchem3.2.3為使之蝕銅反應(yīng)進行更為迅速，蝕刻液中多加有助劑：a.加速劑(Accelerator)

可促使上述氧化反應(yīng)更為快速，并防止亞銅離子的沉淀。b.護岸劑(Bankingagent)

減少側(cè)蝕。c.壓抑劑(Suppressor)抑制氨在高溫下的飛散，抑制銅的沉淀加速蝕銅的氧化反應(yīng)。3.氨水洗使用不含有Cu2+的氨水洗去板面的Cu(NH3)2Cl（其極不穩(wěn)定，易沉淀）等固體和殘留藥水。4.酸洗使用4%鹽酸除去板面氧化和污物?，F(xiàn)已改成氨水，作為蝕刻后第二道氨水洗。2022/12/28jetchem3.2.3為使之蝕銅反應(yīng)進行更為迅速，蝕刻液中多加有助劑：三、酸性蝕刻的工藝流程及反應(yīng)原理1.示意圖基材底銅干膜負片蝕刻2022/12/29jetchem三、酸性蝕刻的工藝流程及反應(yīng)原理1.示意圖基材底銅干膜負片3.反應(yīng)機理反應(yīng)方程式：Cu+CuCl2

→Cu2Cl2

形成的Cu2Cl2是不易溶于水的，在有過量的Cl-存在下，能形成可溶性的絡(luò)合離子，其反應(yīng)如下：

Cu2Cl2+4Cl-→2[CuCl3]2-.

隨著銅的蝕刻，溶液中的Cl-越來越多，蝕刻能力很快就會下降，直到最后失去效能。因此在生產(chǎn)過程中須保持持續(xù)加藥,以保證Cl-的濃度穩(wěn)定。為保持蝕刻能力，可以用溶液再生的方式將Cu+重新生成Cu2+。為保證蝕刻能力，業(yè)界主要再生方式有以下：2.工藝流程蝕刻1#,2#→水洗→退膜1#，2#，3#→水洗→干板2022/12/210jetchem2.工藝流程2022/12/110jetchem再生方法反應(yīng)方程式優(yōu)點缺點氧氣或壓縮空氣再生2Cu2Cl2+4HCl+O2→4CuCl2+2H2O便宜再生反應(yīng)速率很低氯氣再生Cu2Cl2+Cl2→2CuCl2成本低，再生速率快氯氣易溢出，會污染環(huán)境雙氧水再生Cu2Cl2+2HCl+H2O2→2CuCl2+2H2O環(huán)保易控制易分解爆炸且昂貴（次）氯酸鈉再生2Cu2Cl2+4HCl+2ClO-(ClO3-)→4CuCl2+2H2O+2Cl-易控制安全較貴電解再生陽極：Cu+→Cu2++e-可以直接回收多余的銅再生設(shè)備投入較大且要消耗較多的電能2022/12/211jetchem再生方法反應(yīng)方程式優(yōu)點缺點氧氣或壓縮空氣再生2Cu2Cl2+由于上述優(yōu)缺點，業(yè)界使用物美價廉，使用環(huán)保的雙氧水系統(tǒng)和氯酸鈉系統(tǒng)，而我司使用氯酸鈉系統(tǒng)，以下將重點講述其工作原理。

Cu2Cl2+6HCl+ClO3-→2CuCl2+3H2O

要獲得恒定的蝕刻速率，即一定的反應(yīng)電壓，根據(jù)能斯特方程可得知：HCl，ClO3-和CuCl2含量比例必須在一定的范圍內(nèi)才能得到一定的蝕刻速率，因此必須對此三種藥水進行管控，我司加藥器的管控參數(shù)如下：槽液分析項目及管控范項目管控范圍測量方法&儀器S.G1.280-1.450光學(xué)密度感應(yīng)器HCl(N)2.0-3.50當(dāng)量計算/電位計orp(mv)450–650NaClO320-50capCu2+(g/L)120–240化學(xué)分析2022/12/212jetchem由于上述優(yōu)缺點，業(yè)界使用物美價廉，使用環(huán)保的雙酸性蝕刻加藥器簡易圖2022/12/213jetchem酸性蝕刻加藥器簡易圖2022/12/113jetchem四、影響蝕刻速率因素分析蝕光銅板添加子液135-165g/l蝕刻速率低，且溶液控制困難溶液不穩(wěn)定，易生成沉淀Cu2+（波美度）補充氨水加大抽風(fēng)8.2-8.9攻擊金屬抗蝕層；易沉淀，還會堵塞泵或噴嘴，而影響蝕刻效果。側(cè)蝕大且氨氣溢出污染空氣PH值偏低偏高控制方法控制范圍偏低偏高影響因素堿性蝕刻速率的影響因素2022/12/214jetchem四、影響蝕刻速率因素分析蝕光銅板添加135-165蝕刻速率低手動調(diào)節(jié)0.10-0.35Mpa蝕刻速度會降低，則會減少側(cè)蝕量蝕刻速度會增加，則會增大側(cè)蝕量噴液壓力冷卻加熱45-55℃蝕刻速度會下降，則會減少側(cè)蝕量蝕刻速度明顯增大，但氨氣的揮發(fā)量液增大，既污染環(huán)境，又增加成本蝕刻液的溫度加蝕板鹽添加子液165-200g/lCu(NH3)2Cl得不到再生，蝕刻速率會降低抗蝕層被浸蝕氯離子濃度偏低偏高控制方法

控制范圍

偏低

偏高

影響因素堿性蝕刻速率的影響因素2022/12/215jetchem手動調(diào)節(jié)0.10-0.35蝕刻速度會降低，則會減少側(cè)蝕量蝕刻酸性蝕刻速率的影響因素影響因素偏高偏低控制范圍控制方法偏高偏低Cl-含量[CuCl3]2-易再生[CuCl4]2－，加快反應(yīng)速率影響絡(luò)合反應(yīng)甚至生成沉淀依藥水種類不一一般不分析氧化還原電位加快降低450-650MV按比例補充鹽酸和氧化劑Cu2+含量速率升高速率降低120-240

g/L

自動加DI水蝕光銅板溫度速率增加，鹽酸揮發(fā)增加，藥水易失調(diào)速率降低47-51℃冷卻加熱2022/12/216jetchem酸性蝕刻速率的影響因素影響偏高偏低控制范圍控制方法偏高偏低C五、影響蝕刻品質(zhì)的因素及改善方法1.側(cè)蝕：即發(fā)生在抗蝕層圖形下面導(dǎo)線側(cè)壁的蝕刻稱為側(cè)蝕,以X表示,側(cè)蝕量的大小,是指最大側(cè)向蝕刻寬度,側(cè)蝕愈小愈好。側(cè)蝕與蝕刻液類型、藥水組成和所使用的蝕刻工藝及設(shè)備等有關(guān)。2.蝕刻因子：蝕刻液在蝕刻過程中，不僅向下而且對左右各方向都產(chǎn)生蝕刻作用，側(cè)蝕是不可避免的。側(cè)蝕寬度與蝕刻深度之比稱之為蝕刻因子（即A=T/X）。2022/12/217jetchem五、影響蝕刻品質(zhì)的因素及改善方法1.側(cè)蝕：即發(fā)生在抗蝕層圖2022/12/218jetchem2022/12/118jetchem2.1蝕刻方式：浸泡和鼓泡式會造成較大的側(cè)蝕，潑濺和噴淋式側(cè)蝕較小，尤其是噴淋側(cè)蝕最小。2.2蝕刻液種類：不同的蝕刻液化學(xué)組分不同，蝕刻速度不同，側(cè)蝕也不同。通常，堿性氯化銅蝕刻液比酸性氯化銅蝕刻液蝕刻因子大。藥水供應(yīng)商通常會添加輔助劑來降低側(cè)蝕，不同的供應(yīng)商添加的輔助劑不同，蝕刻因子也不同。2.3蝕刻運輸速率：運輸速率慢會造成嚴重的側(cè)蝕。運輸速率快，板在蝕刻液中停留的時間越短，側(cè)蝕量也越小。生產(chǎn)過程中，應(yīng)盡量提高蝕刻的運輸速度。2.4蝕刻液的PH值：堿性蝕刻液，PH值較高時，側(cè)蝕增大。PH值較低時溶液黏性增大，對抗蝕層有腐蝕作用。一般PH值控制在8.2與8.9之間。2022/12/219jetchem2.1蝕刻方式：浸泡和鼓泡式會造成較大的側(cè)蝕，潑濺和噴202.5蝕刻液的比重：堿性蝕刻液的比重太低，會加重側(cè)蝕，選擇高銅濃度的蝕刻液對減少側(cè)蝕是有利的。Cu2+一般控制在135－165g/l。2.6底銅厚度：底銅厚度越大，板需在蝕刻液中停留的時間也越長，側(cè)蝕就越大。制造細密線路的PCB，在滿足客戶要求的情況下盡量使用薄的銅箔，減小全板鍍銅厚度。3.影響板面蝕刻均勻性的因素及改善方法板的上下兩面以及板面各個部位蝕刻均勻性由板表面所受蝕刻液流量的均勻性決定的。3.1由于水池效應(yīng)的影響，板下面蝕刻速率高于上面，可根據(jù)實際生產(chǎn)情況調(diào)整不同位置噴液壓力達到目的,一般情況板上表面的壓力要稍大于下表面,具體按實際生產(chǎn)情況調(diào)節(jié)壓力。生產(chǎn)操作中，需定期對設(shè)備進行檢測和調(diào)校。3.2板邊緣比板中間蝕刻速率快，也可通過調(diào)整壓力解決此問題，另外使噴淋系統(tǒng)擺動也是有效的。3.3通過噴淋系統(tǒng)或噴嘴的擺動來保證溶液流量的均勻性。2022/12/220jetchem2.5蝕刻液的比重：堿性蝕刻液的比重太低，會加重側(cè)蝕，選擇圖3上下板面噴淋液流向圖4噴淋液在板面成水池水池效應(yīng)板面流向2022/12/221jetchem圖3上下板面噴淋液流向圖4噴淋液在板面成水池水池效應(yīng)板面六、常見問題及處理方法故障類型產(chǎn)生主要原因解決辦法蝕刻速率降低由于工藝參數(shù)控制不當(dāng)引起的檢查及調(diào)整溫度、噴淋壓力、溶液比重、PH值和氯化銨的含量等工藝參數(shù)到規(guī)定值蝕刻液出現(xiàn)沉淀1、氨的含量過低2、水稀釋過量3、溶液比重過大1、調(diào)整PH值到達工藝規(guī)定值；2、調(diào)整嚴格按工藝規(guī)定執(zhí)行；3、排放出部分比重高的溶液，經(jīng)分析后補加氯化銨和氨的水溶液，使蝕刻液的比重調(diào)整到工藝允許的范圍抗蝕鍍層被浸蝕1、蝕刻液PH值過低；2、氯離子含量過高1、調(diào)整到合適的PH值；2、調(diào)整氯離子嘗試到規(guī)定值銅表面發(fā)黑，蝕刻不動蝕刻液中氯化銨含量過低調(diào)整氯化銨含量到規(guī)定數(shù)值基板表面有殘銅1、蝕刻時間不足；2、退膜不干凈或有抗蝕金屬（如：鉛錫或錫）1、首件試驗，確定蝕刻時間；2、蝕刻前檢查板面，要求無殘膜，無抗蝕金屬滲鍍堿性氯化銅蝕刻液蝕刻故障類型、產(chǎn)生原因和解決方法2022/12/222jetchem六、常見問題及處理方法故障類型產(chǎn)生主要原因解決辦法蝕刻速率降故障類型產(chǎn)生主要原因解決辦法蝕刻速率低1、蝕刻液的溫度低；2、噴淋壓力過低；3、蝕刻液的化學(xué)組份控制失調(diào)1、調(diào)整溶液溫度至40-50℃；2、調(diào)整噴淋壓力到規(guī)定值；3、分析后進行調(diào)整蝕刻液出現(xiàn)沉淀絡(luò)合劑氯離子不足分析后補加鹽酸光致抗蝕劑被破壞1、酸過量；2、板面清洗不干凈；3、曝光不適當(dāng)；4、涂復(fù)液態(tài)抗蝕劑時烘烤不當(dāng)1、用氫氧化鈉中和或者用水稀釋進行調(diào)整；2、加強板面清潔處理；3、用光密度表檢查曝光時間；4、調(diào)整烘烤溫度在銅表面有黃色或白色沉淀蝕刻液的氯離子和酸度太低1、分析補加鹽酸；2、采用5%鹽酸溶液清洗板面后再徹底用水清洗干凈酸性氯化銅蝕刻液的故障類型、產(chǎn)生原因和解決辦法2022/12/223jetchem故障類型產(chǎn)生主要原因解決辦法蝕刻速率低1、蝕刻液的溫度低；1七、除鈀退錫的介紹及退錫常見問題1.除鈀的目的：除去非沉銅孔壁上吸附的Pd離子。該Pd離子來自PTH線的活化缸，如果不清除干凈，Pd離子會在孔壁上形成活化中心，NPTH會在后面的ENIG工序沉上鎳金導(dǎo)致報廢。2.退錫的目的：圖形電鍍后在加厚的鍍銅圖形（線、孔及焊盤）上鍍上錫層用來保護圖形免遭蝕刻液侵蝕破壞。當(dāng)蝕刻完成后將該抗蝕層除去，露出所需的線路圖形。3.工藝流程：除鈀→水洗→退錫1＃,2#→水洗→烘干→出板2022/12/224jetchem七、除鈀退錫的介紹及退錫常見問題1.除鈀的目的：除去非沉銅孔4.反應(yīng)機理：

好的退錫藥水一般要求：1不攻擊底部基材，能徹底退除錫及錫銅合金；2反應(yīng)速度快且放熱少；3表面張力低易于小孔板制作；4無毒且不易沉淀。我司采用硝酸型退錫劑,其優(yōu)點是退錫效果好,不腐蝕環(huán)氧樹脂表面,蝕銅量低,退錫后板面光亮,廢液易處理。

主要反應(yīng)：2HNO3+Pb+OX→Pb(NO3)2+RR+O2→OX

該氧化劑OX能再生，反應(yīng)過程消耗量很少。氧化劑作用在于加速褪錫速率，同時還添加穩(wěn)定劑，穩(wěn)定劑可抑制硝酸與銅的反應(yīng)，保證褪錫后板面保持光澤。5.控制參數(shù)：

藥水控制溫度壓力kg/cm2速度mm/min除鈀80-120ml/l35-451.0-2.01500退錫S.G1.17-1.40酸度3.2－5.025-351.0-2.01000－5000（除凈為準）2022/12/225jetchem4.反應(yīng)機理：藥水控制溫度壓力kg/cm2速度mm/min除6.退錫品質(zhì)問題

產(chǎn)生可能原因退錫不凈1.退錫藥水有效成分偏低；2.退錫速度過快；3.藥水溫度偏低退錫過渡1.退錫藥水有效成分偏高；2.退錫速度過快或卡板；3.藥水溫度偏高；4.退錫后水洗段不充分2022/12/226jetchem產(chǎn)生可能原因1.退錫藥水有效成分偏低；1.退錫藥水有效成分偏八、生產(chǎn)安全及環(huán)境保護

1.生產(chǎn)安全

在印制電路板蝕刻過程中，常使用的化學(xué)藥品，如使用不當(dāng)會灼傷皮膚和眼睛；在清洗和維護蝕刻機、退膜機等設(shè)備時，要注意周圍工作環(huán)境，保持地面干凈，無堿、酸殘渣，以防止發(fā)生意外事故，危及人身健康。員工拿取藥水需戴膠手套，手動添加藥水要戴防護面具等。基于上述原因，搞好印制電路板生產(chǎn)安全極為重要，它是確保員工正常工作秩序和產(chǎn)品質(zhì)量的一個重要的環(huán)節(jié)。

2.環(huán)境保護

蝕刻工序使用了強堿(如NaOH)、氨水、鹽酸、硫酸、硝酸等化學(xué)品，生產(chǎn)過程中有較大氣味產(chǎn)生，同時產(chǎn)生大量廢液、廢渣，故應(yīng)加強抽風(fēng)，廢液排入專門的排水管內(nèi)以便集中處理。2022/12/227jetchem八、生產(chǎn)安全及環(huán)境保護1.生產(chǎn)安全2022/12/12謝謝!2022/12/228jetchem謝謝!2022/12/128jetchem蝕刻培訓(xùn)教材2022/12/229jetchem蝕刻培訓(xùn)教材2022/12/11jetchem目錄一、蝕刻的目的及分類二、堿性蝕刻工藝流程及反應(yīng)機理三、酸性蝕刻工藝流程及反應(yīng)原理四、蝕刻速率的影響因素分析五、影響蝕刻品質(zhì)的因素及改善方法六、蝕刻常見問題及處理方法七、除鈀退錫的介紹及退錫常見問題八、生產(chǎn)安全及環(huán)境保護2022/12/230jetchem目錄一、蝕刻的目的及分類2022/12/12jetchem一、蝕刻的目的及分類

1、蝕刻的目的蝕刻的目的即是將前工序所做出有圖形的線路板上的未受保護的非導(dǎo)體部分銅蝕刻去，形成所需要的線路圖形。2、蝕刻的分類分類抗蝕層使用范圍特點酸性蝕刻干膜或濕膜主要用于內(nèi)外層負片蝕刻1.蝕刻速率容易控制，蝕刻液在穩(wěn)定狀態(tài)下能達到高的蝕刻質(zhì)量；2.溶銅量大；3.蝕刻液容易再生與回收，減少污染；4.成本較高。堿性蝕刻錫或金層(內(nèi)部也有干膜或濕膜)主要用于外層正片蝕刻1.不與錫鉛發(fā)生任何反應(yīng)；2.易再生，成本低，易回收；3.蝕銅速度快，側(cè)蝕小，溶銅能力高，蝕刻速率易控制。2022/12/231jetchem一、蝕刻的目的及分類

1、蝕刻的目的分類抗蝕層使用范圍特點酸二、堿性蝕刻工藝流程及其反應(yīng)原理1.

示意圖

基材底銅干膜錫層鍍銅層正片蝕刻2022/12/232jetchem二、堿性蝕刻工藝流程及其反應(yīng)原理1.示意圖基材底銅干膜錫層3.反應(yīng)機理3.1褪膜定義：用褪膜液將線路板面上蓋住的干膜褪去,露出未經(jīng)線路加工的銅面.經(jīng)電鍍工序后的干膜在堿性褪膜液下溶解或部分成片狀脫落,去膜情形為膨脹剝離再細分化。業(yè)界一般使用的是3%-5%氫氧化鈉溶液，而我司則使用有機堿（4180）與氫氧化鈉.槽液溫度則在47－53℃范圍。為維持藥液的效果,需注意過濾的效果,及時過濾掉片狀的干膜碎,防止堵塞噴嘴.2.工藝流程退膜1#，2#，3#→水洗→蝕刻1#,2#→補償蝕刻→氨水洗→水洗→酸洗→水洗→干板→出板2022/12/233jetchem2.工藝流程2022/12/15jetchem退膜最主要的品質(zhì)隱患是退膜不凈，它會導(dǎo)致蝕板不足及短路。它的水洗也很重要，如果水洗不凈，會導(dǎo)致板面污染，同時會把堿液帶入到蝕刻液中污染蝕刻液。在退膜后如果不是馬上進行蝕刻的，要及時烘干或浸泡DI水，以免銅面氧化導(dǎo)致蝕板不凈。注：外層干膜厚為1.5mil（約40um)左右,經(jīng)圖形電鍍后，銅厚和錫厚之和通常超過1.5mil，需控制圖形電鍍電流參數(shù)防止夾菲林（即夾膜），同時控制褪膜速度以防褪膜不凈而蝕板不凈導(dǎo)致短路。底銅鍍銅鍍銅底銅干膜鍍錫鍍錫2022/12/234jetchem底銅鍍銅鍍銅底銅干膜鍍錫鍍錫2022/12/16jetche3.2蝕刻定義:用蝕板液將多余的銅蝕去,只剩下已加厚的線路。堿性氨類蝕刻主要反應(yīng)原理A、CuCl2＋4NH3→Cu(NH3)4Cl2B、Cu+Cu(NH3)4Cl2→2Cu(NH3)2ClC、4Cu(NH3)2Cl+4NH3H2O+4NH4Cl+O2→4Cu(NH3)4Cl2+6H2O

從上述反應(yīng)可看出，蝕刻銅需要消耗氨分子和氯化銨。因此，在蝕刻過程中，隨著銅的溶解，應(yīng)不斷補充氨水和氯化銨.3.2.1以上兩反應(yīng)重復(fù)進行,因此需要有良好抽氣,使噴淋形成負壓,使空氣中的氧氣與藥液充分混合,從而有利于蝕刻反應(yīng)持續(xù)進行。注意抽氣量不可過大,因氨水易揮發(fā)，若抽氣量大，氨水帶出量增多，則造成氨水消耗量增多，PH值下降。3.2.2蝕刻反應(yīng)實質(zhì)就是銅離子的氧化還原反應(yīng)：

Cu2++Cu→2Cu+

不具有蝕刻能力2022/12/235jetchem3.2蝕刻不具有蝕刻能力2022/12/17jetchem3.2.3為使之蝕銅反應(yīng)進行更為迅速，蝕刻液中多加有助劑：a.加速劑(Accelerator)

可促使上述氧化反應(yīng)更為快速，并防止亞銅離子的沉淀。b.護岸劑(Bankingagent)

減少側(cè)蝕。c.壓抑劑(Suppressor)抑制氨在高溫下的飛散，抑制銅的沉淀加速蝕銅的氧化反應(yīng)。3.氨水洗使用不含有Cu2+的氨水洗去板面的Cu(NH3)2Cl（其極不穩(wěn)定，易沉淀）等固體和殘留藥水。4.酸洗使用4%鹽酸除去板面氧化和污物。現(xiàn)已改成氨水，作為蝕刻后第二道氨水洗。2022/12/236jetchem3.2.3為使之蝕銅反應(yīng)進行更為迅速，蝕刻液中多加有助劑：三、酸性蝕刻的工藝流程及反應(yīng)原理1.示意圖基材底銅干膜負片蝕刻2022/12/237jetchem三、酸性蝕刻的工藝流程及反應(yīng)原理1.示意圖基材底銅干膜負片3.反應(yīng)機理反應(yīng)方程式：Cu+CuCl2

→Cu2Cl2

形成的Cu2Cl2是不易溶于水的，在有過量的Cl-存在下，能形成可溶性的絡(luò)合離子，其反應(yīng)如下：

Cu2Cl2+4Cl-→2[CuCl3]2-.

隨著銅的蝕刻，溶液中的Cl-越來越多，蝕刻能力很快就會下降，直到最后失去效能。因此在生產(chǎn)過程中須保持持續(xù)加藥,以保證Cl-的濃度穩(wěn)定。為保持蝕刻能力，可以用溶液再生的方式將Cu+重新生成Cu2+。為保證蝕刻能力，業(yè)界主要再生方式有以下：2.工藝流程蝕刻1#,2#→水洗→退膜1#，2#，3#→水洗→干板2022/12/238jetchem2.工藝流程2022/12/110jetchem再生方法反應(yīng)方程式優(yōu)點缺點氧氣或壓縮空氣再生2Cu2Cl2+4HCl+O2→4CuCl2+2H2O便宜再生反應(yīng)速率很低氯氣再生Cu2Cl2+Cl2→2CuCl2成本低，再生速率快氯氣易溢出，會污染環(huán)境雙氧水再生Cu2Cl2+2HCl+H2O2→2CuCl2+2H2O環(huán)保易控制易分解爆炸且昂貴（次）氯酸鈉再生2Cu2Cl2+4HCl+2ClO-(ClO3-)→4CuCl2+2H2O+2Cl-易控制安全較貴電解再生陽極：Cu+→Cu2++e-可以直接回收多余的銅再生設(shè)備投入較大且要消耗較多的電能2022/12/239jetchem再生方法反應(yīng)方程式優(yōu)點缺點氧氣或壓縮空氣再生2Cu2Cl2+由于上述優(yōu)缺點，業(yè)界使用物美價廉，使用環(huán)保的雙氧水系統(tǒng)和氯酸鈉系統(tǒng)，而我司使用氯酸鈉系統(tǒng)，以下將重點講述其工作原理。

Cu2Cl2+6HCl+ClO3-→2CuCl2+3H2O

要獲得恒定的蝕刻速率，即一定的反應(yīng)電壓，根據(jù)能斯特方程可得知：HCl，ClO3-和CuCl2含量比例必須在一定的范圍內(nèi)才能得到一定的蝕刻速率，因此必須對此三種藥水進行管控，我司加藥器的管控參數(shù)如下：槽液分析項目及管控范項目管控范圍測量方法&儀器S.G1.280-1.450光學(xué)密度感應(yīng)器HCl(N)2.0-3.50當(dāng)量計算/電位計orp(mv)450–650NaClO320-50capCu2+(g/L)120–240化學(xué)分析2022/12/240jetchem由于上述優(yōu)缺點，業(yè)界使用物美價廉，使用環(huán)保的雙酸性蝕刻加藥器簡易圖2022/12/241jetchem酸性蝕刻加藥器簡易圖2022/12/113jetchem四、影響蝕刻速率因素分析蝕光銅板添加子液135-165g/l蝕刻速率低，且溶液控制困難溶液不穩(wěn)定，易生成沉淀Cu2+（波美度）補充氨水加大抽風(fēng)8.2-8.9攻擊金屬抗蝕層；易沉淀，還會堵塞泵或噴嘴，而影響蝕刻效果。側(cè)蝕大且氨氣溢出污染空氣PH值偏低偏高控制方法控制范圍偏低偏高影響因素堿性蝕刻速率的影響因素2022/12/242jetchem四、影響蝕刻速率因素分析蝕光銅板添加135-165蝕刻速率低手動調(diào)節(jié)0.10-0.35Mpa蝕刻速度會降低，則會減少側(cè)蝕量蝕刻速度會增加，則會增大側(cè)蝕量噴液壓力冷卻加熱45-55℃蝕刻速度會下降，則會減少側(cè)蝕量蝕刻速度明顯增大，但氨氣的揮發(fā)量液增大，既污染環(huán)境，又增加成本蝕刻液的溫度加蝕板鹽添加子液165-200g/lCu(NH3)2Cl得不到再生，蝕刻速率會降低抗蝕層被浸蝕氯離子濃度偏低偏高控制方法

控制范圍

偏低

偏高

影響因素堿性蝕刻速率的影響因素2022/12/243jetchem手動調(diào)節(jié)0.10-0.35蝕刻速度會降低，則會減少側(cè)蝕量蝕刻酸性蝕刻速率的影響因素影響因素偏高偏低控制范圍控制方法偏高偏低Cl-含量[CuCl3]2-易再生[CuCl4]2－，加快反應(yīng)速率影響絡(luò)合反應(yīng)甚至生成沉淀依藥水種類不一一般不分析氧化還原電位加快降低450-650MV按比例補充鹽酸和氧化劑Cu2+含量速率升高速率降低120-240

g/L

自動加DI水蝕光銅板溫度速率增加，鹽酸揮發(fā)增加，藥水易失調(diào)速率降低47-51℃冷卻加熱2022/12/244jetchem酸性蝕刻速率的影響因素影響偏高偏低控制范圍控制方法偏高偏低C五、影響蝕刻品質(zhì)的因素及改善方法1.側(cè)蝕：即發(fā)生在抗蝕層圖形下面導(dǎo)線側(cè)壁的蝕刻稱為側(cè)蝕,以X表示,側(cè)蝕量的大小,是指最大側(cè)向蝕刻寬度,側(cè)蝕愈小愈好。側(cè)蝕與蝕刻液類型、藥水組成和所使用的蝕刻工藝及設(shè)備等有關(guān)。2.蝕刻因子：蝕刻液在蝕刻過程中，不僅向下而且對左右各方向都產(chǎn)生蝕刻作用，側(cè)蝕是不可避免的。側(cè)蝕寬度與蝕刻深度之比稱之為蝕刻因子（即A=T/X）。2022/12/245jetchem五、影響蝕刻品質(zhì)的因素及改善方法1.側(cè)蝕：即發(fā)生在抗蝕層圖2022/12/246jetchem2022/12/118jetchem2.1蝕刻方式：浸泡和鼓泡式會造成較大的側(cè)蝕，潑濺和噴淋式側(cè)蝕較小，尤其是噴淋側(cè)蝕最小。2.2蝕刻液種類：不同的蝕刻液化學(xué)組分不同，蝕刻速度不同，側(cè)蝕也不同。通常，堿性氯化銅蝕刻液比酸性氯化銅蝕刻液蝕刻因子大。藥水供應(yīng)商通常會添加輔助劑來降低側(cè)蝕，不同的供應(yīng)商添加的輔助劑不同，蝕刻因子也不同。2.3蝕刻運輸速率：運輸速率慢會造成嚴重的側(cè)蝕。運輸速率快，板在蝕刻液中停留的時間越短，側(cè)蝕量也越小。生產(chǎn)過程中，應(yīng)盡量提高蝕刻的運輸速度。2.4蝕刻液的PH值：堿性蝕刻液，PH值較高時，側(cè)蝕增大。PH值較低時溶液黏性增大，對抗蝕層有腐蝕作用。一般PH值控制在8.2與8.9之間。2022/12/247jetchem2.1蝕刻方式：浸泡和鼓泡式會造成較大的側(cè)蝕，潑濺和噴202.5蝕刻液的比重：堿性蝕刻液的比重太低，會加重側(cè)蝕，選擇高銅濃度的蝕刻液對減少側(cè)蝕是有利的。Cu2+一般控制在135－165g/l。2.6底銅厚度：底銅厚度越大，板需在蝕刻液中停留的時間也越長，側(cè)蝕就越大。制造細密線路的PCB，在滿足客戶要求的情況下盡量使用薄的銅箔，減小全板鍍銅厚度。3.影響板面蝕刻均勻性的因素及改善方法板的上下兩面以及板面各個部位蝕刻均勻性由板表面所受蝕刻液流量的均勻性決定的。3.1由于水池效應(yīng)的影響，板下面蝕刻速率高于上面，可根據(jù)實際生產(chǎn)情況調(diào)整不同位置噴液壓力達到目的,一般情況板上表面的壓力要稍大于下表面,具體按實際生產(chǎn)情況調(diào)節(jié)壓力。生產(chǎn)操作中，需定期對設(shè)備進行檢測和調(diào)校。3.2板邊緣比板中間蝕刻速率快，也可通過調(diào)整壓力解決此問題，另外使噴淋系統(tǒng)擺動也是有效的。3.3通過噴淋系統(tǒng)或噴嘴的擺動來保證溶液流量的均勻性。2022/12/248jetchem2.5蝕刻液的比重：堿性蝕刻液的比重太低，會加重側(cè)蝕，選擇圖3上下板面噴淋液流向圖4噴淋液在板面成水池水池效應(yīng)板面流向2022/12/249jetchem圖3上下板面噴淋液流向圖4噴淋液在板面成水池水池效應(yīng)板面六、常見問題及處理方法故障類型產(chǎn)生主要原因解決辦法蝕刻速率降低由于工藝參數(shù)控制不當(dāng)引起的檢查及調(diào)整溫度、噴淋壓力、溶液比重、PH值和氯化銨的含量等工藝參數(shù)到規(guī)定值蝕刻液出現(xiàn)沉淀1、氨的含量過低2、水稀釋過量3、溶液比重過大1、調(diào)整PH值到達工藝規(guī)定值；2、調(diào)整嚴格按工藝規(guī)定執(zhí)行；3、排放出部分比重高的溶液，經(jīng)分析后補加氯化銨和氨的水溶液，使蝕刻液的比重調(diào)整到工藝允許的范圍抗蝕鍍層被浸蝕1、蝕刻液PH值過低；2、氯離子含量過高1、調(diào)整到合適的PH值；2、調(diào)整氯離子嘗試到規(guī)定值銅表面發(fā)黑，蝕刻不動蝕刻液中氯化銨含量過低調(diào)整氯化銨含量到規(guī)定數(shù)值基板表面有殘銅1、蝕刻時間不足；2、退膜不干凈或有抗蝕金屬（如：鉛錫或錫）1、首件試驗，確定蝕刻時間；2、蝕刻前檢查板面，要求無殘膜，無抗蝕金屬滲鍍堿性氯化銅蝕刻液蝕刻故障類型、產(chǎn)生原因和解決方法2022/12/250jetchem六、常見問題及處理方法故障類型產(chǎn)生主要原因解決辦法蝕刻速率降故障類型產(chǎn)生主要原因解決辦法蝕刻速率低1、蝕刻液的溫度低；2、噴淋壓力過低；3、蝕刻液的化學(xué)組份控制失調(diào)1、調(diào)整溶液溫度至40-50℃；2、調(diào)整噴淋壓力到規(guī)定值；3、分析后進行調(diào)整蝕刻液出現(xiàn)沉淀絡(luò)合劑氯離子不足分析后補加鹽酸光致抗蝕劑被破壞1、酸過量；2、板面清洗不干凈；3、曝光不適當(dāng)；4、涂復(fù)液態(tài)抗蝕劑時烘烤不當(dāng)1、用氫氧化鈉中和或者