蝕刻退錫培訓(xùn)教材

蝕刻培訓(xùn)教材.目錄一、蝕刻的目的及分類(lèi)二、堿性蝕刻工藝流程及反響機(jī)理三、酸性蝕刻工藝流程及反響原理四、蝕刻速率的影響要素分析五、影響蝕刻質(zhì)量的要素及改善方法六、蝕刻常見(jiàn)問(wèn)題及處置方法七、除鈀退錫的引見(jiàn)及退錫常見(jiàn)問(wèn)題八、消費(fèi)平安及環(huán)境維護(hù).一、蝕刻的目的及分類(lèi)

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(xiàn)路板上的未受維護(hù)的非導(dǎo)體部分銅蝕刻去，構(gòu)成所需求的線(xiàn)路圖形。2、蝕刻的分類(lèi)分類(lèi)抗蝕層使用范圍特點(diǎn)酸性蝕刻干膜或濕膜主要用于內(nèi)外層負(fù)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(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，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。.二、堿性蝕刻工藝流程及其反響原理1.表示圖

基材底銅干膜錫層鍍銅層正片蝕刻.3.反響機(jī)理3.1褪膜定義：用褪膜液將線(xiàn)路板面上蓋住的干膜褪去,露出未經(jīng)線(xiàn)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零落,去膜情形為膨脹剝離再細(xì)分化。業(yè)界普通運(yùn)用的是3%-5%氫氧化鈉溶液，而我司那么運(yùn)用有機(jī)堿〔4180〕與氫氧化鈉.槽液溫度那么在47－53℃范圍。為維持藥液的效果,需留意過(guò)濾的效果,及時(shí)過(guò)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(bǔ)償蝕刻→氨水洗→水洗→酸洗→水洗→干板→出板.退膜最主要的質(zhì)量隱患是退膜不凈，它會(huì)導(dǎo)致蝕板缺乏及短路。它的水洗也很重要，假設(shè)水洗不凈，會(huì)導(dǎo)致板面污染，同時(shí)會(huì)把堿液帶入到蝕刻液中污染蝕刻液。在退膜后假設(shè)不是馬上進(jìn)展蝕刻的，要及時(shí)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越1.5mil，需控制圖形電鍍電流參數(shù)防止夾菲林〔即夾膜〕，同時(shí)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.3.2蝕刻定義:用蝕板液將多余的銅蝕去,只剩下已加厚的線(xiàn)路。堿性氨類(lèi)蝕刻主要反響原理A、CuCl2＋4NH3→Cu(NH3)4Cl2B、Cu+Cu(NH3)4Cl2→2Cu(NH3)2ClC、4Cu(NH3)2Cl+4NH3H2O+4NH4Cl+O2→4Cu(NH3)4Cl2+6H2O

從上述反響可看出，蝕刻銅需求耗費(fèi)氨分子和氯化銨。因此，在蝕刻過(guò)程中，隨著銅的溶解，應(yīng)不斷補(bǔ)充氨水和氯化銨.3.2.1以上兩反響反復(fù)進(jìn)展,因此需求有良好抽氣,使噴淋構(gòu)成負(fù)壓,使空氣中的氧氣與藥液充分混合,從而有利于蝕刻反響繼續(xù)進(jìn)展。留意抽氣量不可過(guò)大,因氨水易揮發(fā)，假設(shè)抽氣量大，氨水帶出量增多，那么呵斥氨水耗費(fèi)量增多，PH值下降。3.2.2蝕刻反響本質(zhì)就是銅離子的氧化復(fù)原反響：Cu2++Cu→2Cu+

不具有蝕刻才干.3.2.3為使之蝕銅反響進(jìn)展更為迅速，蝕刻液中多加有助劑：a.加速劑(Accelerator)可促使上述氧化反響更為快速，并防止亞銅離子的沉淀。b.護(hù)岸劑(Bankingagent)減少側(cè)蝕。c.壓制劑(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響。3.氨水洗運(yùn)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.酸洗運(yùn)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。.三、酸性蝕刻的工藝流程及反響原理1.表示圖基材底銅干膜負(fù)片蝕刻.3.反響機(jī)理反響方程式：Cu+CuCl2→Cu2Cl2構(gòu)成的Cu2Cl2是不易溶于水的，在有過(guò)量的Cl-存在下，能構(gòu)成可溶性的絡(luò)合離子，其反響如下：Cu2Cl2+4Cl-→2[CuCl3]2-.隨著銅的蝕刻，溶液中的Cl-越來(lái)越多，蝕刻才干很快就會(huì)下降，直到最后失去效能。因此在消費(fèi)過(guò)程中須堅(jiān)持繼續(xù)加藥,以保證Cl-的濃度穩(wěn)定。為堅(jiān)持蝕刻才干，可以用溶液再生的方式將Cu+重新生成Cu2+。為保證蝕刻才干，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.再生方法反應(yīng)方程式優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)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(huì)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(yáng)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.由于上述優(yōu)缺陷，業(yè)界運(yùn)用物美價(jià)廉，運(yùn)用環(huán)保的雙氧水系統(tǒng)和氯酸鈉系統(tǒng)，而我司運(yùn)用氯酸鈉系統(tǒng)，以下將重點(diǎn)講述其任務(wù)原理。Cu2Cl2+6HCl+ClO3-→2CuCl2+3H2O要獲得恒定的蝕刻速率，即一定的反響電壓，根據(jù)能斯特方程可得知：HCl，ClO3-和CuCl2含量比例必需在一定的范圍內(nèi)才干得到一定的蝕刻速率，因此必需對(duì)此三種藥水進(jìn)展管控，我司加藥器的管控參數(shù)如下：槽液分析項(xiàng)目及管控范項(xiàng)目管控范圍測(cè)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(jì)算/電位計(jì)orp(mv)450–650NaClO320-50capCu2+(g/L)120–240化學(xué)分析.酸性蝕刻加藥器簡(jiǎn)易圖.四、影響蝕刻速率要素分析蝕光銅板添加子液-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(bǔ)充氨水加大抽風(fēng)8.2-8.9攻擊金屬抗蝕層；易沉淀，還會(huì)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要素堿性蝕刻速率的影響要素.手動(dòng)調(diào)理0.10-0.35Mpa蝕刻速度會(huì)降低，那么會(huì)減少側(cè)蝕量蝕刻速度會(huì)添加，那么會(huì)增大側(cè)蝕量噴液壓力冷卻加熱45-55℃蝕刻速度會(huì)下降，那么會(huì)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，又添加本錢(qián)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(huì)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

影響要素堿性蝕刻速率的影響要素.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(lèi)不一一般不分析氧化還原電位加快降低450-650MV按比例補(bǔ)充鹽酸和氧化劑Cu2+含量速率升高速率降低120-240

g/L

自動(dòng)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.五、影響蝕刻質(zhì)量的要素及改善方法1.側(cè)蝕：即發(fā)生在抗蝕層圖形下面導(dǎo)線(xiàn)側(cè)壁的蝕刻稱(chēng)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(lèi)型、藥水組成和所運(yùn)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(guò)程中，不僅向下而且對(duì)左右各方向都產(chǎn)生蝕刻作用，側(cè)蝕是不可防止的。側(cè)蝕寬度與蝕刻深度之比稱(chēng)之為蝕刻因子〔即A=T/X〕。..2.1蝕刻方式：浸泡和鼓泡式會(huì)呵斥較大的側(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(lèi)：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(huì)添加輔助劑來(lái)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(yùn)輸速率：運(yùn)輸速率慢會(huì)呵斥嚴(yán)重的側(cè)蝕。運(yùn)輸速率快，板在蝕刻液中停留的時(shí)間越短，側(cè)蝕量也越小。消費(fèi)過(guò)程中，應(yīng)盡量提高蝕刻的運(yùn)輸速度。2.4蝕刻液的PH值：堿性蝕刻液，PH值較高時(shí)，側(cè)蝕增大。PH值較低時(shí)溶液黏性增大，對(duì)抗蝕層有腐蝕作用。普通PH值控制在8.2與8.9之間。.2.5蝕刻液的比重：堿性蝕刻液的比重太低，會(huì)加重側(cè)蝕，選擇高銅濃度的蝕刻液對(duì)減少側(cè)蝕是有利的。Cu2+普通控制在－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(shí)間也越長(zhǎng)，側(cè)蝕就越大。制造細(xì)密線(xiàn)路的PCB，在滿(mǎn)足客戶(hù)要求的情況下盡量運(yùn)用薄的銅箔，減小全板鍍銅厚度。3.影響板面蝕刻均勻性的要素及改善方法板的上下兩面以及板面各個(gè)部位蝕刻均勻性由板外表所受蝕刻液流量的均勻性決議的。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(shí)踐消費(fèi)情況調(diào)整不同位置噴液壓力到達(dá)目的,普通情況板上外表的壓力要稍大于下外表,詳細(xì)按實(shí)踐消費(fèi)情況調(diào)節(jié)壓力。消費(fèi)操作中，需定期對(duì)設(shè)備進(jìn)展檢測(cè)和調(diào)校。3.2板邊緣比板中間蝕刻速率快，也可經(jīng)過(guò)調(diào)整壓力處理此問(wèn)題，另外使噴淋系統(tǒng)擺動(dòng)也是有效的。3.3經(jīng)過(guò)噴淋系統(tǒng)或噴嘴的擺動(dòng)來(lái)保證溶液流量的均勻性。.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.六、常見(jiàn)問(wèn)題及處置方法故障類(lèi)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(guò)低2、水稀釋過(guò)量3、溶液比重過(guò)大1、調(diào)整PH值到達(dá)工藝規(guī)定值；2、調(diào)整嚴(yán)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(bǔ)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(guò)低；2、氯離子含量過(guò)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(dòng)蝕刻液中氯化銨含量過(guò)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(shí)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(yàn)，確定蝕刻時(shí)間；2、蝕刻前檢查板面，要求無(wú)殘膜，無(wú)抗蝕金屬滲鍍堿性氯化銅蝕刻液蝕刻缺點(diǎn)類(lèi)型、產(chǎn)生緣由和處理方法.故障類(lèi)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(guò)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(jìn)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(bǔ)加鹽酸光致抗蝕劑被破壞1、酸過(guò)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(shí)烘烤不當(dāng)1、用氫氧化鈉中和或者用水稀釋進(jìn)行調(diào)整；2、加強(qiáng)板面清潔處理；3、用光密度表檢查曝光時(shí)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(bǔ)加鹽酸；2、采用5%鹽酸溶液清洗板面后再?gòu)氐子盟逑锤蓛羲嵝月然~蝕刻液的缺點(diǎn)類(lèi)型、產(chǎn)生緣由和處理方法.七、除鈀退錫的引見(jiàn)及退錫常見(jiàn)問(wèn)題1.除鈀的目的：除去非沉銅孔壁上吸附的Pd離子。該P(yáng)d離子來(lái)自PTH線(xiàn)的活化缸，假設(shè)不去除干凈，Pd離子會(huì)在孔壁上構(gòu)成活化中心，NPTH會(huì)在后面的ENIG工序沉上鎳金導(dǎo)致報(bào)廢。2.退錫的目的：圖形電鍍后在加厚的鍍銅圖形〔線(xiàn)、孔及焊盤(pán)〕上鍍上錫層用來(lái)維護(hù)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，顯露所需的線(xiàn)路圖形。3.工藝流程：除鈀→水洗→退錫1＃,2#→水洗→烘干→出板.4.反響機(jī)理：好的退錫藥水普通要求：1不攻擊底部基材，能徹底退除錫及錫銅合金；2反響速度快且放熱少；3外表張力低易于小孔板制造；4無(wú)毒且不易沉淀。我司采用硝酸型退錫劑,其優(yōu)點(diǎn)是退錫效果好,不腐蝕環(huán)氧樹(shù)脂外表,蝕銅量低,退錫后板面光亮,廢液易處置。主要反響：2HNO3+Pb+OX→Pb(NO3)2+RR+O2→OX該氧化劑OX能再生，反響過(guò)程耗費(fèi)量很少。氧化劑作用在于加速褪