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蝕刻液的分類
蝕刻液分類
目前已經使用的蝕刻液類型有六種類型：?
酸性氯化銅?
堿性氯化銅?
氯化鐵?
過硫酸銨?
硫酸/鉻酸?
硫酸/雙氧水蝕刻液。
各種蝕刻液特點
酸性氯化銅蝕刻液
1) 蝕刻機理： Cu+CuCl2→Cu2Cl2?
Cu2Cl2+4Cl-→2(CuCl3)2-?
2) 影響蝕刻速率的因素：影響蝕刻速率的主要因素是溶液中Cl-、Cu+、Cu2+的含量及蝕刻液的溫度等。?
a、Cl-含量的影響：溶液中氯離子濃度與蝕刻速率有著密切的關系，當鹽酸濃度升高時，蝕刻時間減少。在含有6N的HCl溶液中蝕刻時間至少是在水溶液里的1/3，并且能夠提高溶銅量。但是，鹽酸濃度不可超過6N，高于6N鹽酸的揮發量大且對設備腐蝕，并且隨著酸濃度的增加，氯化銅的溶解度迅速降低。?
添加Cl-可以提高蝕刻速率的原因是：在氯化銅溶液中發生銅的蝕刻反應時，生成的Cu2Cl2不易溶于水，則在銅的表面形成一層氯化亞銅膜，這種膜能夠阻止反應的進一步進行。過量的Cl-能與Cu2Cl2絡合形成可溶性的絡離子(CuCl3)2-，從銅表面上溶解下來，從而提高了蝕刻速率。?
b、Cu+含量的影響：根據蝕刻反應機理，隨著銅的蝕刻就會形成一價銅離子。較微量的Cu+就會顯著的降低蝕刻速率。所以在蝕刻操作中要保持Cu+的含量在一個低的范圍內。?
c、Cu2+含量的影響：溶液中的Cu2+含量對蝕刻速率有一定的影響。一般情況下，溶液中Cu2+濃度低于2mol/L時，蝕刻速率較低；在2mol/L時速率較高。隨著蝕刻反應的不斷進行，蝕刻液中銅的含量會逐漸增加。當銅含量增加到一定濃度時，蝕刻速率就會下降。為了保持蝕刻液具有恒定的蝕刻速率，必須把溶液中的含銅量控制在一定的范圍內。?
d、溫度對蝕刻速率的影響：隨著溫度的升高，蝕刻速率加快，但是溫度也不宜過高，一般控制在45~55℃范圍內。溫度太高會引起HCl過多地揮發，造成溶液組分比例失調。另外，如果蝕刻液溫度過高，某些抗蝕層會被損壞。
堿性氯化銅蝕刻液
1) 蝕刻機理： CuCl2+4NH3→Cu(NH3)4Cl2?
Cu(NH3)4Cl2+Cu→2Cu(NH3)2Cl?
2) 影響蝕刻速率的因素：蝕刻液中的Cu2+濃度、pH值、氯化銨濃度以及蝕刻液的溫度對蝕刻速率均有影響。?
a、Cu2+離子濃度的影響：Cu2+是氧化劑，所以Cu2+的濃度是影響蝕刻速率的主要因素。研究銅濃度與蝕刻速率的關系表明：在0~82g/L時，蝕刻時間長；在82~120g/L時，蝕刻速率較低，且溶液控制困難；在135~165g/L時，蝕刻速率高且溶液穩定；在165~225g/L時，溶液不穩定，趨向于產生沉淀。?
b、溶液pH值的影響：蝕刻液的pH值應保持在8.0~8.8之間，當pH值降到8.0以下時，一方面對金屬抗蝕層不利；另一方面，蝕刻液中的銅不能被完全絡合成銅氨絡離子，溶液要出現沉淀，并在槽底形成泥狀沉淀，這些泥狀沉淀能在加熱器上結成硬皮，可能損壞加熱器，還會堵塞泵和噴嘴，給蝕刻造成困難。如果溶液pH值過高，蝕刻液中氨過飽和，游離氨釋放到大氣中，導致環境污染；同時，溶液的pH值增大也會增大側蝕的程度，從而影響蝕刻的精度。?
c、氯化銨含量的影響：通過蝕刻再生的化學反應可以看出：[Cu(NH3)2]+的再生需要有過量的NH3和NH4Cl存在，如果溶液中缺乏NH4Cl，大量的[Cu(NH3)2]+得不到再生，蝕刻速率就會降低，以致失去蝕刻能力。所以，氯化銨的含量對蝕刻速率影響很大。隨著蝕刻的進行，要不斷補加氯化銨。?
d、溫度的影響：蝕刻速率與溫度有很大關系，蝕刻速率隨著溫度的升高而加快。蝕刻液溫度低于40℃，蝕刻速率很慢，而蝕刻速率過慢會增大側蝕量，影響蝕刻質量；溫度高于60℃，蝕刻速率明顯增大，但NH3的揮發量也大大增加，導致污染環境并使蝕刻液中化學組分比例失調。故溫度一般控制在45~55℃為宜。
氯化鐵蝕刻液
1) 蝕刻機理： FeCl3+Cu→FeCl2+CuCl?
FeCl3+CuCl→FeCl2+CuCl2?
CuCl2+Cu→2 CuCl?
2) 影響蝕刻速率的因素：?
a、Fe3+濃度的影響：Fe3+的濃度對蝕刻速率有很大的影響。蝕刻液中Fe3+濃度逐漸增加，對銅的蝕刻速率相應加快。當所含超過某一濃度時，由于溶液粘度增加，蝕刻速率反而有所降低。?
b、蝕刻液溫度的影響：蝕刻液溫度越高，蝕刻速率越快，溫度的選擇應以不損壞抗蝕層為原則，一般在40~50℃為宜。?
c、鹽酸添加量的影響：在蝕刻液中加入鹽酸，可以抑制FeCl3水解，并可提高蝕刻速率，尤其是當溶銅量達到37.4g/L后，鹽酸的作用更明顯。但是鹽酸的添加量要適當，酸度太高，會導致液態光致抗蝕劑涂層的破壞。?
d、蝕刻液的攪拌：靜止蝕刻的效率和質量都是很差的，原因是在蝕刻過程中在板面和溶液里會有沉淀生成，而使溶液呈暗綠色，這些沉淀會影響進一步的蝕刻。
過硫酸銨蝕刻液
蝕刻機理： Cu+(NH4)2S2O8→CuSO4+(NH4)2SO4?
(NH4)2S2O8+H2O→H2SO4+(NH4)2SO4+(O)?
Cu+(O) + H2SO4→CuSO4+H2O?
若添加銀作為催化劑， Ag++ S2O82-→2SO42-+ Ag3+?
Ag3++Cu→Cu2++ Ag+
硫酸/鉻酸蝕刻液
蝕刻機理： CrO3+H2O→H2CrO4?
2H2CrO4+3Cu→Cr2O3+3CuO+2H2O?
Cr2O3+3CuO+6H2SO4→Cr2(SO4)3+3CuSO4+6H2O?
總反應式為：2CrO3+3Cu+6H2SO4→Cr2(SO4)3+3CuSO4+6H2O
硫酸/雙氧水蝕刻液
蝕刻機理： H2O2→H2O+(O)?
Cu+(O) →CuO?
CuO+H2SO4→H2O+CuSO4?
總反應式為：Cu+H2O2+H2SO4→2H2O+CuSO4?
2、 蝕刻工藝流程?
應用酸性蝕刻液進行蝕刻的典型工藝流程如下：?
印制正圖像的印制板→檢查修版→堿性清洗（可選擇）→水洗→表面微蝕刻（可選擇）→水洗→檢查→酸性蝕刻→水洗→酸性清洗例如5%～10%HCl→水洗→吹干→檢查→去膜?
↑?
再生?
應用堿性蝕刻液進行蝕刻的典型工藝流程如下：?
鍍覆金屬抗蝕層的印制板→去膜→水洗→吹干→檢查修版→堿性蝕刻→用不含Cu2+的補加液二次蝕刻→水洗→吹干→檢查
目前已經使用的蝕刻液類型有六種類型：?
酸性氯化銅?
堿性氯化銅?
氯化鐵?
過硫酸銨?
硫酸/鉻酸?
硫酸/雙氧水蝕刻液。
各種蝕刻液特點
酸性氯化銅蝕刻液
1) 蝕刻機理： Cu+CuCl2→Cu2Cl2?
Cu2Cl2+4Cl-→2(CuCl3)2-?
2) 影響蝕刻速率的因素：影響蝕刻速率的主要因素是溶液中Cl-、Cu+、Cu2+的含量及蝕刻液的溫度等。?
a、Cl-含量的影響：溶液中氯離子濃度與蝕刻速率有著密切的關系，當鹽酸濃度升高時，蝕刻時間減少。在含有6N的HCl溶液中蝕刻時間至少是在水溶液里的1/3，并且能夠提高溶銅量。但是，鹽酸濃度不可超過6N，高于6N鹽酸的揮發量大且對設備腐蝕，并且隨著酸濃度的增加，氯化銅的溶解度迅速降低。?
添加Cl-可以提高蝕刻速率的原因是：在氯化銅溶液中發生銅的蝕刻反應時，生成的Cu2Cl2不易溶于水，則在銅的表面形成一層氯化亞銅膜，這種膜能夠阻止反應的進一步進行。過量的Cl-能與Cu2Cl2絡合形成可溶性的絡離子(CuCl3)2-，從銅表面上溶解下來，從而提高了蝕刻速率。?
b、Cu+含量的影響：根據蝕刻反應機理，隨著銅的蝕刻就會形成一價銅離子。較微量的Cu+就會顯著的降低蝕刻速率。所以在蝕刻操作中要保持Cu+的含量在一個低的范圍內。?
c、Cu2+含量的影響：溶液中的Cu2+含量對蝕刻速率有一定的影響。一般情況下，溶液中Cu2+濃度低于2mol/L時，蝕刻速率較低；在2mol/L時速率較高。隨著蝕刻反應的不斷進行，蝕刻液中銅的含量會逐漸增加。當銅含量增加到一定濃度時，蝕刻速率就會下降。為了保持蝕刻液具有恒定的蝕刻速率，必須把溶液中的含銅量控制在一定的范圍內。?
d、溫度對蝕刻速率的影響：隨著溫度的升高，蝕刻速率加快，但是溫度也不宜過高，一般控制在45~55℃范圍內。溫度太高會引起HCl過多地揮發，造成溶液組分比例失調。另外，如果蝕刻液溫度過高，某些抗蝕層會被損壞。
堿性氯化銅蝕刻液
1) 蝕刻機理： CuCl2+4NH3→Cu(NH3)4Cl2?
Cu(NH3)4Cl2+Cu→2Cu(NH3)2Cl?
2) 影響蝕刻速率的因素：蝕刻液中的Cu2+濃度、pH值、氯化銨濃度以及蝕刻液的溫度對蝕刻速率均有影響。?
a、Cu2+離子濃度的影響：Cu2+是氧化劑，所以Cu2+的濃度是影響蝕刻速率的主要因素。研究銅濃度與蝕刻速率的關系表明：在0~82g/L時，蝕刻時間長；在82~120g/L時，蝕刻速率較低，且溶液控制困難；在135~165g/L時，蝕刻速率高且溶液穩定；在165~225g/L時，溶液不穩定，趨向于產生沉淀。?
b、溶液pH值的影響：蝕刻液的pH值應保持在8.0~8.8之間，當pH值降到8.0以下時，一方面對金屬抗蝕層不利；另一方面，蝕刻液中的銅不能被完全絡合成銅氨絡離子，溶液要出現沉淀，并在槽底形成泥狀沉淀，這些泥狀沉淀能在加熱器上結成硬皮，可能損壞加熱器，還會堵塞泵和噴嘴，給蝕刻造成困難。如果溶液pH值過高，蝕刻液中氨過飽和，游離氨釋放到大氣中，導致環境污染；同時，溶液的pH值增大也會增大側蝕的程度，從而影響蝕刻的精度。?
c、氯化銨含量的影響：通過蝕刻再生的化學反應可以看出：[Cu(NH3)2]+的再生需要有過量的NH3和NH4Cl存在，如果溶液中缺乏NH4Cl，大量的[Cu(NH3)2]+得不到再生，蝕刻速率就會降低，以致失去蝕刻能力。所以，氯化銨的含量對蝕刻速率影響很大。隨著蝕刻的進行，要不斷補加氯化銨。?
d、溫度的影響：蝕刻速率與溫度有很大關系，蝕刻速率隨著溫度的升高而加快。蝕刻液溫度低于40℃，蝕刻速率很慢，而蝕刻速率過慢會增大側蝕量，影響蝕刻質量；溫度高于60℃，蝕刻速率明顯增大，但NH3的揮發量也大大增加，導致污染環境并使蝕刻液中化學組分比例失調。故溫度一般控制在45~55℃為宜。
氯化鐵蝕刻液
1) 蝕刻機理： FeCl3+Cu→FeCl2+CuCl?
FeCl3+CuCl→FeCl2+CuCl2?
CuCl2+Cu→2 CuCl?
2) 影響蝕刻速率的因素：?
a、Fe3+濃度的影響：Fe3+的濃度對蝕刻速率有很大的影響。蝕刻液中Fe3+濃度逐漸增加，對銅的蝕刻速率相應加快。當所含超過某一濃度時，由于溶液粘度增加，蝕刻速率反而有所降低。?
b、蝕刻液溫度的影響：蝕刻液溫度越高，蝕刻速率越快，溫度的選擇應以不損壞抗蝕層為原則，一般在40~50℃為宜。?
c、鹽酸添加量的影響：在蝕刻液中加入鹽酸，可以抑制FeCl3水解，并可提高蝕刻速率，尤其是當溶銅量達到37.4g/L后，鹽酸的作用更明顯。但是鹽酸的添加量要適當，酸度太高，會導致液態光致抗蝕劑涂層的破壞。?
d、蝕刻液的攪拌：靜止蝕刻的效率和質量都是很差的，原因是在蝕刻過程中在板面和溶液里會有沉淀生成，而使溶液呈暗綠色，這些沉淀會影響進一步的蝕刻。
過硫酸銨蝕刻液
蝕刻機理： Cu+(NH4)2S2O8→CuSO4+(NH4)2SO4?
(NH4)2S2O8+H2O→H2SO4+(NH4)2SO4+(O)?
Cu+(O) + H2SO4→CuSO4+H2O?
若添加銀作為催化劑， Ag++ S2O82-→2SO42-+ Ag3+?
Ag3++Cu→Cu2++ Ag+
硫酸/鉻酸蝕刻液
蝕刻機理： CrO3+H2O→H2CrO4?
2H2CrO4+3Cu→Cr2O3+3CuO+2H2O?
Cr2O3+3CuO+6H2SO4→Cr2(SO4)3+3CuSO4+6H2O?
總反應式為：2CrO3+3Cu+6H2SO4→Cr2(SO4)3+3CuSO4+6H2O
硫酸/雙氧水蝕刻液
蝕刻機理： H2O2→H2O+(O)?
Cu+(O) →CuO?
CuO+H2SO4→H2O+CuSO4?
總反應式為：Cu+H2O2+H2SO4→2H2O+CuSO4?
2、 蝕刻工藝流程?
應用酸性蝕刻液進行蝕刻的典型工藝流程如下：?
印制正圖像的印制板→檢查修版→堿性清洗（可選擇）→水洗→表面微蝕刻（可選擇）→水洗→檢查→酸性蝕刻→水洗→酸性清洗例如5%～10%HCl→水洗→吹干→檢查→去膜?
↑?
再生?
應用堿性蝕刻液進行蝕刻的典型工藝流程如下：?
鍍覆金屬抗蝕層的印制板→去膜→水洗→吹干→檢查修版→堿性蝕刻→用不含Cu2+的補加液二次蝕刻→水洗→吹干→檢查
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