碱性蚀刻制程讲义

碱性蚀刻制程讲义

目录

一、碱性蚀刻流程

二、为什么要蚀刻

三、碱性蚀刻制程需求

四、制程及产品介绍

五、特性及优点

六、制程控制

七、洗槽及配槽程序

八、问题及对策

九、信赖度测试方法

十、药水分析方法

一、碱性蚀刻流程

剥膜→水洗→蚀刻→子液洗→水洗→剥锡→水洗→烘干

二、为什么要蚀刻

将基板上不需要的铜,以化学反应方式予以除去,以形成所需要的电路图形

三、蚀刻制程需求

1.适宜的抗蚀剂类型

2.适宜的蚀刻液类型

3.可实现自动控制

4.蚀刻速度要快

5.蚀刻因子要大,侧蚀少

6.蚀刻液能连续运转和再生

7.溶铜量要大,溶液寿命长

四、制程及产品介绍

PTL-503B为全溶碱性蚀刻液,适用于图形电镀金属抗蚀层,如镀覆镍.金.

锡铅合金.锡镍合金及锡的印制电路板蚀刻

1.剥膜

成份:NaOH

功能:剥除铜面上之干膜,露出底层铜面

特性:强碱性,适用于水平及垂直设备

2.碱性蚀刻

主要成份:NH3H2O NH3Cl Cu(NH3)4Cl2

①.Cu(NH3)4Cl2:具有蚀刻能力,与板面Cu反应,生成不具蚀刻能力之

Cu(NH3)2Cl,在过量氨水和氯离子存在的情况下,Cu(NH3)2Cl很快被空气

氧化生成具有蚀刻能力之Cu(NH3)4Cl2

②.NH3.H2O:提供蚀刻所需之碱性环境,并与NH4Cl一道完对Cu(NH3)2Cl

氧化 氧化

氧化 氧化 之氧化再生

③. NH 4Cl :提供再生时之Cl -

反应原理: Cu+Cu(NH 3)4Cl 2→2Cu(NH 3)2Cl

2Cu(NH 3)2Cl+2NH 4Cl+2NH 4OH+O 2→2Cu(NH 3)4Cl 2+2H 2O Cu+2NH 4Cl+2NH 4OH+O 2→Cu(NH 3)4Cl 2+2H 2O

3. 剥锡铅:PTL-601D/605 PTL-602A/602B 1

功能:剥除线路板表面锡金属抗蚀层,露出线路板之铜面,并保持铜面之光泽 主要成份:HNO 3

①. 双液型:PTL-602A/602B 1 A. A 液

a. 氧化剂:用以将Sn/Pb 氧化成PbO/SnO

b. 抗结剂:将PbO/SnO 转成可溶性结构,避免饱和沉淀

c. 抑制剂:防止A 液咬蚀锡铜合金 B. B 液

a. 氧化剂:用以咬蚀铜锡合金

b. 抗结剂:防止金属氧化物沉淀

c. 护铜剂:保护铜面,防止氧化 ②. 单液型

a. 氧化剂:用以将Sn/Pb 氧化成PbO/SnO

b. 抗结剂:将PbO/SnO 转成可溶性结构

c. 护铜剂:保持铜面,防止氧化 反应原理: 1. 咬Sn/Pb

Sn/Pb SnO/PbO

SnL/Pb L H 2SnO 3(H 2O)X (a) 2. 铜锡合金剥除

Cu 6Sn 5 Cu 2++Sn 2+(溶解) Cu 3Sn Cu 2++Sn 2+(溶解)

五、特性及优点

1.操作参数表

补充:蚀刻液比重超过1.21或铜含量超过160g/L时,抽出1/5槽液并添加PTL-501B到原液位

管理:

A.定期检查自动控制之比重和槽液比重是否符合而做适当校正

B.定期分析槽液PH值,铜含量,氯含量,并作成管制图

C.每日下班时使用子液冲洗蚀铜机前后进出之滚轮,避免干燥氢氧化铜

之累积

D.长期不使用时,可多添加3-5%子液,避免NH3过量损失

E.停机超过45-60日以上时,清洗蚀刻机槽维护如下:

a.将槽液排出到预备槽

b.用水喷洗5分钟后排放

c.用3%(V/V)HCl清洗并喷洗5分钟后排放

d.检查喷洒情况是否正常

e.用水再清洗一次并检查加热器,冷却水管及滤钢板

f.加水与约2%氨水或子液混合后喷洗5分钟后排放

g.将槽液抽回

F.氯化铵添加时请先在槽外以槽液溶解后,再加入蚀铜机内

G.(氯离子标准值-分析值)×NH4Cl/Cl×槽体积(L)×1000=添加氯化铵Kg量

H.PH值在50℃时与常温会呈现不同的值,换算公式如下:

PH(50)=PH(X)-0.21×(50-X)/10

例如:24℃时PH=8.86,问50℃时的PH值是多少?

8.86-0.21×(50-24)/10=8.86-0.21×2.6=8.314

I. PH值的误差影响因素:

温度越低,PH值越高,50℃与常温有时会差约0.04

电极会慢慢老化,而此过程中无法得知

不同厂牌或不同电极,会差约0.15

校正用标准液会吸收空气中的CO2形成碳酸,若溶入标准液时,则影响准确性

用PH4.0-7.0与用PH7.0-10.0做校正,也会不同

J. 蚀铜液的PH值变数太多,通常只作参考,用滴定碱当量法是比较准确的K. 比重在50℃的值与常温时约差0.01,比重差0.01时,铜含量约差10g/L

50℃25℃铜(g/L)

1.190 1.200 140

1.200 1.210 150

1.210 1.220 160

1.215 1.225 165

七、洗槽及配槽程序

1. 新线洗槽程序

a.以清水清洗所有药水槽及水洗槽,然后排放

b.将各水洗槽及药水槽注满清水,加入5-10g/L片碱,开启循环过滤系统,维持

四小时以上然后将废液排除

c.用清水冲洗各槽体,并排放

d.将各槽注满清水,循环30分钟后排放

e.将各槽注入1/2槽体积水,加入1-2%槽体积H2SO4,然后注满清水,开启循环

过滤系统,维持1-2小时后排放

f.用清水冲洗各槽体,并将水排放

g.以清水注满各槽,开启循环过滤系统,维持30分钟后排放

h.剥膜槽用5-10g/L NaOH,蚀刻槽用1-2% NH3.H2O,剥锡槽用1-2% HNO3

再次循环清洗1小时后,即可进行全线配槽

2. 配槽程序

A.剥膜槽

a.注入1/2槽体积清水,加入50g/L NaOH(NaOH需预先溶解后再加入槽内,

以免堵塞管道)

b.补充水至标准液位,循环20-30分钟

c.分析调整药水浓度

d.升温至50℃

B.蚀刻槽

a. 取蚀刻母液PTL-503A(可由旧蚀刻线接取),加入蚀刻槽内

b. 分析调整母液浓度

c. 升温至50℃

C.剥锡铅槽