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(fā)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(fā)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(jù)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(nèi)。

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(nèi)。

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(nèi)。溫度太高會引起HCl過多地揮發(fā)，造成溶液組分比例失調(diào)。另外，如果蝕刻液溫度過高，某些抗蝕層會被損壞。

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(wěn)定;在165~225g/L時，溶液不穩(wěn)定，趨向于產(chǎn)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(xiàn)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(huán)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(zhì)量;溫度高于60℃，蝕刻速率明顯增大，但NH3的揮發(fā)量也大大增加，導致污染環(huán)境并使蝕刻液中化學組分比例失調(diào)。故溫度一般控制在45~55℃為宜。

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(tài)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(zhì)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。

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+

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

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(jīng)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。

酸性氯化銅，工藝體系，根據(jù)添加不同的氧化劑又可細分為鹽酸氯化銅+空氣體系、鹽酸氯化銅+氯酸鈉體系、鹽酸氯化銅+雙氧水體系三種蝕刻工藝，在生產(chǎn)過程中通過補加鹽酸+空氣、鹽酸+氯酸鈉、鹽酸+雙氧水和少量的添加劑來實現(xiàn)線路板板的連續(xù)蝕刻生產(chǎn)。

蝕刻液再生多應用于線路板生產(chǎn)企業(yè)中，相對于線路板生產(chǎn)企業(yè)生產(chǎn)工藝中，蝕刻工序可分為:堿性蝕刻、酸性蝕刻及微蝕三種。

系統(tǒng)原理:在線路板的蝕刻過程中，蝕刻液中的銅離子濃度會逐漸升高而降低蝕刻效果，要使蝕刻液達到最佳的蝕刻效果，就必須將蝕刻液中的銅離子(Cu2+)、硫酸根離子SO42l-)和PH值保持在一個合理穩(wěn)定的范圍內(nèi)，要持續(xù)蝕刻液中上述各種成份的最佳濃度，就需不斷添加子液來取代已失去蝕刻能力的『廢蝕刻液』即"母液"。而該系統(tǒng)則可將原本需要排放的母液即『廢蝕刻液』再生成為新子液即『再生蝕刻液』，該系統(tǒng)現(xiàn)在主要采用的工藝是電解硫酸銅，主要流程是先用萃取劑萃取母液中的銅離子，富銅油相再用低濃度的硫酸銅溶液(即電解液)反萃，得到高濃度的硫酸銅溶液(即新電解液)，然后電解出銅離子。而被反萃后的蝕刻液則需添加極少量的補充劑，變成子液循環(huán)使用。同時還回收氨洗水，將氨洗水再生后循環(huán)利用。

酸性蝕刻再生采用"離子膜電解銅"工藝。該工藝是用離子膜將電解槽的陽極區(qū)和陰極區(qū)分隔成兩個獨立的區(qū)域;陽極區(qū)為廢蝕刻液再生區(qū)，它將降銅后的廢蝕刻液中的一價銅離子通過電化學反應生成二價銅離子，使廢蝕刻液獲得再生;陰極區(qū)為銅回收區(qū)，通過離子隔膜有選擇性的使溶液中的離子定向遷移，讓溶液中的銅離子得到電子還原成金屬銅。

微蝕廢液回收銅系統(tǒng)設備是針對微蝕體系對銅表面加工后所產(chǎn)生的廢液進行電解處理的設備。采用電解破除氧化劑--電沉積銅工藝來處理微蝕廢液。電解破除氧化劑工藝是使用設備后微蝕廢液在電極陰極的還原作用下使過硫酸鈉、過硫酸銨和雙氧水等氧化劑被還原，由較高濃度降低為0。電沉積銅工藝是在氧化劑降低為0后，使用設備使微蝕廢液在電極陰極的還原作用下把Cu2+ 還原為單質(zhì)銅，使廢液Cu2+ 濃度降低95%以上易于廢水處理排放，減輕環(huán)保處理Cu2+ 的壓力，并在過程中得到有經(jīng)濟價值的副產(chǎn)物--電解板狀銅(純度大于99.95%)。