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      蝕刻機中堿性CuCl2腐蝕原理及組成

      發布時間:2021-09-10

      堿性蝕刻液一般適用于多層印制板的外層電路圖形制作,這種蝕刻方法在線路板制作中應用非常廣泛,特別是圖形電鍍,這是較好的蝕刻方法之一。同時堿性蝕刻速度快,側蝕刻小,溶銅量大,蝕刻液可以再生連續使用。

      堿性CuCl2蝕刻液主要是由CuCl2和NH3-H2O組成,在CuCl2溶液中加入NH3-H2O會發生如下絡合反應:CuCl2+4NH3-H2O=[Cu(NH3)4]Cl2+4H2O,在蝕刻機藥箱內,銅被[Cu(NH3)4]2+絡離子氧化成Cu+。其氧化反應如下:[Cu(NH3)4]Cl2+Cu=2[Cu(NH3)2]Cl。生成的[Cu(NH3)2]+為Cu+的絡離子,不具有氧化能力,在有過量NH3-H2O和Cl-存在的前提下,能很快被空氣中的氧氣所氧化,生產具有蝕刻能力的[Cu(NH3)4]2+。其絡離子再生反應如下:

      2[Cu(NH3)2]Cl+2NH4Cl+2NH3-H2O+1/2O2=2[Cu(NH3)4]Cl2+2H2O。

      從上面的化學方程式可以看出,在蝕刻機工作過程中,每腐蝕1mol銅需要消耗2mol NH3-H2O和2mol NH4Cl。因此在腐蝕機蝕刻過程中,隨著銅的溶解,應不斷補充NH3-H2O和NH4Cl。

      在堿性真空蝕刻機中,溶液Cu2+濃度、PH值、NH4Cl濃度、NH3-H2O濃度以及溫度都會影響到蝕刻效率。掌握這些因素的影響才能有效的控制溶液,使之保持恒定的最佳蝕刻狀態,從而得到滿意的蝕刻質量。通過我們多年的實踐經驗,得出以下結論,僅供參考:

      (1)Cu2+濃度對蝕刻速度的影響:在這種蝕刻液中,Cu2+是氧化劑,所以Cu2+的濃度對蝕刻機的蝕刻速度的影響占有重要因素。實際經驗告訴我們,Cu2+濃度在0g/L~82.5g/L時,蝕刻速度很慢;在82.5g/L~135g/L時蝕刻速度較低,且控制困難;在135g/L~165g/L時,蝕刻速度高且溶液穩定;在165g/L~225g/L時,溶液不穩定,趨向于產生沉淀。

      (2)蝕刻液中PH值對蝕刻速度的影響:蝕刻液PH值應保持在8~8.8之間,當PH<8時,一方面對金屬抗蝕層不利,另一方面,蝕刻液中的銅不能完全絡合成銅氨絡離子,藥液出現沉淀,造成蝕刻困難。如果藥液PH值過高,蝕刻液中氨過飽和,游離氨釋放到大氣中,導致對環境的污染,同時藥液PH值的過高也會增大側蝕量,從而影響到蝕刻精度。

      (3)NH4Cl濃度對蝕刻的影響:從溶液再生的化學反應式可以看出,[Cu(NH3)2]-的再生過程需要有大量的NH3-H2O和NH4Cl的存在,如果蝕刻機藥液缺乏NH4Cl,將使[Cu(NH3)2]-得不到再生,蝕刻速度就會降低,以至于失去蝕刻能力。所以,NH4Cl的含量對蝕刻速度影響很大。但是,溶液中Cl-含量過高會引起抗蝕層侵蝕,一般濃度控制在150g/L左右為宜。

      (4)溫度對蝕刻速度的影響:當蝕刻溫度低于40℃時,蝕刻速度很慢,而蝕刻速率過慢會增大側蝕量,影響蝕刻精度。溫度高于60℃,蝕刻速率明顯加快,但氨的揮發量也大大增加,導致環境污染的同時使溶液中化學成分比例失調,故一般蝕刻機工作溫度控制在45℃~55℃為宜。


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