碱性蚀刻制程讲义

碱性蚀刻制程讲义本页仅作为文档封面，使用时可以删除
This document is for reference only-rar21year.March
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.:提供蚀刻所需之碱性环境,并与NH4Cl一道完对Cu(NH3)2Cl之氧化再生
氧化 氧化
氧化 氧化
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/PbL 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)×(50-X)/10
例如:24℃时PH=,问50℃时的PH值是多少
I.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
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
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
用与用做校正,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,比重差时,铜含量约差10g/L
50℃25℃铜(g/L)
140
150
160
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% ,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
a.单液型剥锡铅液:直接将剥锡铅液原液加入槽内(PTL-601D,PTL-605),搅拌
均匀
b.双液型剥锡铅液:(PTL-602A/PTL-602B1)
①.将PTL-602A原液加入剥锡铅线A段
②.将95%槽体积PTL-602B1加入剥锡铅线B段,并缓慢加入5%槽体积
H2O2(35%)
③.将槽液搅拌均匀
八、问题与对策:
1.蚀铜液常见问题与对策
2.剥锡/铅液常见问题及对策
1. 蚀刻均匀性测试
a. 取1PNL 24”×18”之2/2 OZ 含铜基板,两面至少各分为25个方格
b. 测各小方格内铜厚H 1并依次作好记录
c. 以正常之蚀板速度,将2/2 OZ 基板进行蚀刻
d. 测蚀刻后各小方块内铜厚H 2,并与蚀刻前所测铜厚,相对应作记录
e. 以蚀刻前之铜厚H 1,减去蚀刻后之铜厚H 2,即为蚀刻之铜厚h
f. 以蚀刻掉铜厚之最小值H min 除去蚀刻掉铜厚之最大值H max ,即为蚀刻之均匀性
均匀性>80%
g. ,可调整上下喷压,若同一面均匀性差,可调
2. 蚀刻速率测定
a. 取一2/2 OZ 含铜基板,称重W 1(g)
b. 将板放入蚀刻线,按正常之生产速度进行蚀刻后,取出洗净,吹干称重W 2(g),
c. 计算:
d. 计算:蚀刻速率3. 蚀刻因子测定方法 a. 取一做完电镀铜锡之PCB 板,要求该板具有朝向各个方向之线路,并有
不同线宽线距(3/3mil 至10/10mil)在全板纵横分布 b. 将测试板放入蚀刻线,走完蚀刻后出
c.
d. 蚀刻因子蚀刻因子通常控制在3-5
4. 蚀刻点测试
a.取1/1 OZ之含铜基板数片(宽度与机台同宽,基板数量应能使基板覆盖
整个蚀刻段)
b.将喷压固定,并将速度调整至正常蚀刻之速度
c.将含铜基板逐一放入蚀刻段,板与板之间距须一致,当第一片基板走出
蚀刻段后,立即关闭蚀刻之喷淋,待水洗后将蚀刻板逐一按顺序取出
d.将蚀刻板逐一按原蚀刻放置顺序摆放好,观察经由喷洒所造成之残铜是
否形成均匀之波峰波谷
e. 观察残铜之波峰是否落于蚀刻段长度之70-80%内,若在此范围内,则
表示蚀刻点正常,蚀刻速度合适,若不在此范围内则需调整速度,使蚀
刻点落于蚀刻段长70-80%范围内
十、分析方法
㈠. 剥膜液NaOH化学分析
试剂:酚酞指示剂 HCl
方法:
a. 取槽液5ml于250ml锥形瓶中
b. 加50ml纯水
c. 加3-5滴酚酞指示剂
d. 用1N HCl滴定,溶液由红色变成无色为终点
计算:NaOH=×1N HCl滴定ml数
㈡. 蚀刻液PTL-503B化学分析
①.铜离子含量分析
试剂:PH=10缓冲液 PAN指示剂(1%) EDTA
方法:
a.取槽液10ml于100ml容量瓶中,加纯水至刻度线
b.从上述溶液中取5ml于250ml锥形瓶中
c.加入30ml纯水并加入20ml PH=10缓冲液
d.加入4-6滴PAN指示剂
e.用 EDTA滴定,溶液由蓝色变成草绿色为终点
计算:Cu2+(g/L)=× EDTA滴定ml数
②.氯离子含量分析
试剂:20% 乙酸 20% K2CrO4 AgNO3
方法:
a.取槽液10ml于100ml容量瓶中,加纯水至刻度线
b.从上述溶液中取5ml于250ml锥形瓶中
c.加入30ml纯水并加入20ml 20%乙酸,15ml 20% K2CrO4缓冲液
d.用 AgNO3滴定,溶液中沉淀细碎并呈粉红色为终点
计算:[Cl-](N)=× AgNO3滴定ml数
③.剥锡/铅液PTL-601D化学分析
试剂:酚酞指示剂(1%) NaOH
方法:
a. 取槽液2ml于250ml锥形瓶中
b. 加入20ml纯水并加入3-5滴酚酞指示剂
c. 用 NaOH滴定,溶液由无色变成粉红色为终点
计算:[H+](N)=× NaOH滴定ml数
④.剥锡/铅液PTL-605化学分析
试剂:酚酞指示剂(1%) NaOH
方法:
a. 取槽液2ml于250ml锥形瓶中
b. 加入20ml纯水并加入3-5滴酚酞指示剂
c. 用 NaOH滴定,溶液由无色变成粉红色为终点
计算:[H+](N)=× NaOH滴定ml数
⑤.剥锡/铅液PTL-602A/B1化学分析
A. PTL-602A含量分析
试剂:甲基红指示剂%) 1N NaOH
方法:
a.取5ml槽液于250ml锥形瓶中
b.加入50ml纯水
c.加入3-5滴甲基红指示剂
d.用1N NaOH溶液滴定,颜色由红色变成黄色为终点计算:PTL-602A(N)=×1N NaOH
含量分析
←酸当量分析
试剂:甲基红指示剂%) 1N NaOH
方法:
a. 取5ml槽液于250ml锥形瓶中
b. 加入50ml纯水
c. 加入3-5滴甲基红指示剂
d. 用1N NaOH溶液滴定,颜色由红色变成黄色为终点计算:PTL-602B1(N)=×1N NaOH滴定ml数
↑双氧水含量分析
试剂:35% H2SO4 KMnO4
方法:
a.取1ml槽液于250ml锥形瓶中
b.加入50ml纯水
c.加入20ml 35% H2SO4溶液
d.用 KMnO4溶液滴定,颜色由无色变成微红色为终点
计算:35% H2O2(%)=× KMnO4滴定ml数。