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        PCB酸性蝕刻速率的原因及結論

        蝕刻是利用化學反應方法將PCB顯影區域的露銅剝離形成所需電路圖形的過程。酸性CuCl2蝕刻液是一種常見的用于抗蝕劑為抗蝕干膜、抗蝕印料、液態感光印料、金鍍層的蝕刻藥水。

        工藝參數對蝕刻速率的影響

        1.1 氯化銅濃度對蝕刻速率的影響 
        選取鹽酸濃度2.0mol/L,氯化鉀濃度14g/L,氯酸鈉20g/L,添加劑濃度為14g/L,操作溫度為50℃,改變氯化銅濃度??疾炝瞬煌然~濃度對蝕刻速率的影響,影響結果如圖1所示。 

         

        PCB酸性蝕刻速率的影響原因及結論

        圖1 氯化銅濃度對蝕刻速率的影響


        從圖1中可知,當氯化銅質量濃度小于200g/L時,蝕刻速率隨濃度增加而急劇增大;當氯化銅質量濃度為200g/L時,蝕刻速率出現最大值,為14.42μm/min;隨著氯化銅質量濃度的進一步增加,刻蝕速率先有所降低。因此,最佳氯化銅質量濃度為200g/L左右。 

        1.2 Cu+濃度對蝕刻速率的影響 
        選取氯化銅濃度為200g/L,鹽酸濃度2.0mol/L,氯化鉀濃度14g/L,氯酸鈉20g/L,添加劑濃度為14g/L,操作溫度為50℃??疾炝瞬煌珻u+濃度對蝕刻速率的影響,影響結果如圖2所示。 

        PCB酸性蝕刻速率的影響原因及結論 

        圖2 Cu+濃度對蝕刻速率的影響

        根據蝕刻反應,銅的蝕刻就會形成一價銅離子,這會顯著地降低蝕刻速率。所以,在蝕刻操作中要保持Cu+的含量在一個低的范圍內,并要盡可能快地使其重新氧化成Cu2+。 

        1.3 HCl濃度對蝕刻速率的影響 
        選取氯化銅濃度為200g/L,氯化鉀濃度14g/L,氯酸鈉20g/L,添加劑濃度為14g/L,操作溫度為50℃,改變鹽酸濃度??疾炝瞬煌琀Cl濃度對蝕刻速率的影響,影響結果如圖3所示。 

         PCB酸性蝕刻速率的影響原因及結論

        圖3 HCl濃度對蝕刻速率的影響

        在氯化銅蝕刻液中Cu2+和Cu+實際上都是以絡合離子的形式存在。銅離子由于具有不完全的d軌道電子殼,所以它是一個很好的絡合物形成體。一般情況下,可形成4個配位鍵。當溶液中含有較多的Cl-時,Cu2+是以[CuCl4]2-絡離子存在,Cu+是以[CuCl3]2-絡離子存在。當鹽酸濃度升高時,蝕刻時間減少,并且能夠提高溶銅量。但是,鹽酸濃度不可太高,否則加大的酸霧不僅影響環境而且對設備腐蝕破壞也加大了,并且隨著酸濃度的增加,氯化銅的溶解度迅速降低。 
           

        1.4 添加劑濃度對蝕刻速率的影響 

        選取氯化銅濃度為200g/L,鹽酸濃度2.0mol/L,氯化鉀濃度14g/L,氯酸鈉20g/L,操作溫度為50℃,改變添加劑濃度??疾炝瞬煌砑觿舛葘ξg刻速率的影響,影響結果如圖4所示。

        PCB酸性蝕刻速率的影響原因及結論 

        圖4 添加劑濃度對蝕刻速率的影響

        由圖4可知,隨著添加劑濃度的增加,蝕刻速率與添加劑濃度呈線性關系。當添加劑濃度為10g/L時,蝕刻速率為13.75μm/min,當添加劑濃度為14g/L時,蝕刻速率為14.41μm/min,當添加劑濃度增至,18g/L時,蝕刻速率可提高到16.32μm/min。但添加劑濃度過高,一方面,添加劑在試樣表面結晶,殘留物增多,影響試樣外觀;另一方面,蝕刻液的成本會有所上升。因此,不能一味地增加添加劑的濃度。綜合考慮之下,添加劑的濃度控制在10-18g/L即可。 
            

        1.5 溫度對蝕刻速率的影響 
        選取氯化銅濃度為200g/L,鹽酸濃度2.0mol/L,氯化鉀濃度14g/L,氯酸鈉20g/L,添加劑濃度為14g/L,改變溫度??疾炝瞬煌瑴囟葘ξg刻速率的影響,影響結果如圖5所示。 

         PCB酸性蝕刻速率的影響原因及結論

        圖5 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50℃左右。溫度太高會引起HCl過多地揮發,造成溶液組份比例失調。另外,如果蝕刻液溫度過高,抗蝕層容易損壞。 

         

        結論  

        (1)酸性蝕刻液的最佳配方為:氯化銅質量濃度200g/L,鹽酸濃度1.5-2.5 mol/L,氯酸鈉20g/L,氯化鉀濃度10-18g/L,添加劑濃度為14g/L。 

        (2)操作溫度50℃左右。

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