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行业新闻

什么是蚀刻液,分哪些?

时间:2015/10/9


蚀刻液分类
 
目前已经使用的蚀刻液类型有六种类型:

酸性氯化铜

碱性氯化铜

氯化铁

过硫酸铵

硫酸/铬酸

硫酸/双氧水蚀刻液。

酸性氯化铜,工艺体系,根据添加不同的氧化剂又可细分为盐酸氯化铜+空气体系、盐酸氯化铜+氯酸钠体系、盐酸氯化铜+双氧水体系三种蚀刻工艺,在生产过程中通过补加盐酸+空气、盐酸+氯酸钠、盐酸+双氧水和少量的添加剂来实现线路板板的连续蚀刻生产。

  


各种蚀刻液特点
 
  

酸性氯化铜蚀刻液

1) 蚀刻机理: Cu+CuCl2→Cu2Cl2

Cu2Cl2+4Cl-→2(CuCl3)2-

2) 影响蚀刻速率的因素:影响蚀刻速率的主要因素是溶液中Cl-、Cu+、Cu2+的含量及蚀刻液的温度等。

a、Cl-含量的影响:溶液中氯离子浓度与蚀刻速率有着密切的关系,当盐酸浓度升高时,蚀刻时间减少。在含有6N的HCl溶液中蚀刻时间至少是在水溶液里的1/3,并且能够提高溶铜量。但是,盐酸浓度不可超过6N,高于6N盐酸的挥发量大且对设备腐蚀,并且随着酸浓度的增加,氯化铜的溶解度迅速降低。

添加Cl-可以提高蚀刻速率的原因是:在氯化铜溶液中发生铜的蚀刻反应时,生成的Cu2Cl2不易溶于水,则在铜的表面形成一层氯化亚铜膜,这种膜能够阻止反应的进一步进行。过量的Cl-能与Cu2Cl2络合形成可溶性的络离子(CuCl3)2-,从铜表面上溶解下来,从而提高了蚀刻速率。

b、Cu+含量的影响:根据蚀刻反应机理,随着铜的蚀刻就会形成一价铜离子。较微量的Cu+就会显著的降低蚀刻速率。所以在蚀刻操作中要保持Cu+的含量在一个低的范围内。

c、Cu2+含量的影响:溶液中的Cu2+含量对蚀刻速率有一定的影响。一般情况下,溶液中Cu2+浓度低于2mol/L时,蚀刻速率较低;在2mol/L时速率较高。随着蚀刻反应的不断进行,蚀刻液中铜的含量会逐渐增加。当铜含量增加到一定浓度时,蚀刻速率就会下降。为了保持蚀刻液具有恒定的蚀刻速率,必须把溶液中的含铜量控制在一定的范围内。

d、温度对蚀刻速率的影响:随着温度的升高,蚀刻速率加快,但是温度也不宜过高,一般控制在45~55℃范围内。温度太高会引起HCl过多地挥发,造成溶液组分比例失调。另外,如果蚀刻液温度过高,某些抗蚀层会被损坏。

  

碱性氯化铜蚀刻液

1) 蚀刻机理: CuCl2+4NH3→Cu(NH3)4Cl2

Cu(NH3)4Cl2+Cu→2Cu(NH3)2Cl

2) 影响蚀刻速率的因素:蚀刻液中的Cu2+浓度、pH值、氯化铵浓度以及蚀刻液的温度对蚀刻速率均有影响。

a、Cu2+离子浓度的影响: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0~82g/L时,蚀刻时间长;在82~120g/L时,蚀刻速率较低,且溶液控制困难;在135~165g/L时,蚀刻速率高且溶液稳定;在165~225g/L时,溶液不稳定,趋向于产生沉淀。

b、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;同时,溶液的pH值增大也会增大侧蚀的程度,从而影响蚀刻的精度。

c、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]+的再生需要有过量的NH3和NH4Cl存在,如果溶液中缺乏NH4Cl,大量的[Cu(NH3)2]+得不到再生,蚀刻速率就会降低,以致失去蚀刻能力。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。

d、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分比例失调。故温度一般控制在45~55℃为宜。

  

氯化铁蚀刻液

1) 蚀刻机理: FeCl3+Cu→FeCl2+CuCl

FeCl3+CuCl→FeCl2+CuCl2

CuCl2+Cu→2 CuCl

2) 影响蚀刻速率的因素:

a、Fe3+浓度的影响:Fe3+的浓度对蚀刻速率有很大的影响。蚀刻液中Fe3+浓度逐渐增加,对铜的蚀刻速率相应加快。当所含超过某一浓度时,由于溶液粘度增加,蚀刻速率反而有所降低。

b、蚀刻液温度的影响:蚀刻液温度越高,蚀刻速率越快,温度的选择应以不损坏抗蚀层为原则,一般在40~50℃为宜。

c、盐酸添加量的影响:在蚀刻液中加入盐酸,可以抑制FeCl3水解,并可提高蚀刻速率,尤其是当溶铜量达到37.4g/L后,盐酸的作用更明显。但是盐酸的添加量要适当,酸度太高,会导致液态光致抗蚀剂涂层的破坏。

d、蚀刻液的搅拌:静止蚀刻的效率和质量都是很差的,原因是在蚀刻过程中在板面和溶液里会有沉淀生成,而使溶液呈暗绿色,这些沉淀会影响进一步的蚀刻。

  

过硫酸铵蚀刻液

蚀刻机理: Cu+(NH4)2S2O8→CuSO4+(NH4)2SO4

(NH4)2S2O8+H2O→H2SO4+(NH4)2SO4+(O)

Cu+(O) + H2SO4→CuSO4+H2O

若添加银作为催化剂, Ag++ S2O82-→2SO42-+ Ag3+

Ag3++Cu→Cu2++ Ag+

  

硫酸/铬酸蚀刻液

蚀刻机理: CrO3+H2O→H2CrO4

2H2CrO4+3Cu→Cr2O3+3CuO+2H2O

Cr2O3+3CuO+6H2SO4→Cr2(SO4)3+3CuSO4+6H2O

总反应式为:2CrO3+3Cu+6H2SO4→Cr2(SO4)3+3CuSO4+6H2O

  

硫酸/双氧水蚀刻液

蚀刻机理: H2O2→H2O+(O)

Cu+(O) →CuO

CuO+H2SO4→H2O+CuSO4

总反应式为:Cu+H2O2+H2SO4→2H2O+CuSO4

2、 蚀刻工艺流程

应用酸性蚀刻液进行蚀刻的典型工艺流程如下:

印制正图像的印制板→检查修版→碱性清洗(可选择)→水洗→表面微蚀刻(可选择)→水洗→检查→酸性蚀刻→水洗→酸性清洗例如5%~10%HCl→水洗→吹干→检查→去膜

再生

应用碱性蚀刻液进行蚀刻的典型工艺流程如下:

镀覆金属抗蚀层的印制板→去膜→水洗→吹干→检查修版→碱性蚀刻→用不含Cu2+的补加液二次蚀刻→水洗→吹干→检查

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