碱性蚀刻工序培训讲义

碱性蚀刻培训讲义

蚀刻是将板面上多余之铜蚀去得到合符要求的线路图形的重要工序。

一、工艺流程（外层）

退膜→水洗→蚀刻→子液洗→水洗→孔处理（沉金板）→退锡。

二、控制要点与工作原理

1.退膜：是利用碱性溶液进行干膜的剥除工作，我司使用的退膜液有3% KOH

与10-13% RR-2有机退膜液，其中KOH的氧化性较强，一般在溶液

中添加抗氧化剂，以防止蚀刻铜面的氧化。

2.蚀刻：是使用碱性蚀铜液将不需要的部份铜予以去除，而形成线路图形，碱

性CuCl2蚀刻液中主要含Cu（NH3）42+、Cl _

、NH4+、OH

_

及一些有机、

无机添加剂。

(1)蚀刻反应原理为：

Cu（NH3）4Cl2+Cu 2Cu（NH3）2Cl

所生成的[Cu（NH3）2]+为Cu+络离子，不具有蚀刻能力，在有过量NH3和Cl_的情况下，能很快地被空气中的O2所氧化，生成具有蚀刻能力的[Cu （NH3）4]2+络离子，其再生反应式如下：

2Cu（NH3）Cl+2NH4Cl+2NH3+1

2

O2 2Cu（NH3）4Cl2+H2O 蚀刻过程就是重复上述两个反应，简单一点就是Cu2+吃Cu成为Cu+，Cu+经氧化反又生成Cu2+，Cu2+又去吃Cu。

（2）在蚀刻过程中，随着铜的溶解，要不断补充氨水和氨化铵，这样才能使得[Cu（NH3）4]2+的再生，通过比重计和PH计的自动控制添加可实现上述反应的连贯。

（3）在生产过程中，重点要控制的应该是蚀刻的均匀性和蚀刻速率问题，均匀性是前提，假如蚀刻不均匀，蚀刻速率再大，也会造成局部线粗/线达不到要求，更何况加上板面电镀的不均匀，进一步造成蚀刻对局部的不均匀。

（4）蚀刻的均匀性主要依赖于蚀刻设备的结构，如摇摆、喷管、喷咀、泵浦等，蚀刻的上喷和下喷效果是不相同的。由于板子上面的蚀刻，受到一种叫作水池效应的影响，使得含铜量高的蚀刻液在表面积存不易排走，令后来喷洒的新鲜蚀刻液不能直接打到待蚀铜面上，造成蚀刻效果不好，而改善这一现象的方法是：调大上喷压力，使喷洒的药水更加有力地与待蚀铜面接触，这样才有可能使上、下两面的蚀刻速率相同，但均匀性上喷应该要差一些。

（5）蚀刻效率是指单位时间（min）蚀刻铜的厚度，常以um/min或mil/min表示，影响蚀刻速率的因素有：

①Cu2+含量<比重>的影响：因为Cu2+是氧化剂，是吃Cu的东西，所以Cu2+

的含量直接影响蚀刻速率。下图为Cu2+含量与蚀刻速率的大致关系图：

速率

Cu2+含量（g/l）

上图表明，Cu2+含量过低、过高均会使蚀刻速率降低。我们这里将Cu2+含量控制在115-135g/l范围内，在这个范围内蚀刻速率都较高，在实际生产操作中，Cu2+含量是通过比重计控制其比重从而控制铜含量的上升与下降，随着蚀刻过程中铜的不断溶解，蚀刻液的比重不断升高，当比重超过设定的上限值时，自动添料器便开始工作，补加子液来调整比重至设定范围内。

②PH值的影响：

蚀刻液PH值一般保持在7.8-8.4,可获得较好的蚀刻效果。若PH值过低，一方面对锡抗蚀层不利，另一方面蚀刻液中的铜不能被完全络合成铜氨络离子，溶液会出现沉淀。PH值过高，虽然会增加蚀刻速率，但会增加侧蚀的程度。PH是通过PH控制器自动添加氨水来加以控制的。

③Cl 含量（NH 4Cl ）的影响：

[Cu （NH 3）2]+的再生需要有过量的NH 3和NH 4Cl 存在，若溶液的NH 4Cl

不足，会使[Cu （NH 3）2]+

不能尽可能地再生，

蚀刻速率就会降低，故NH 4Cl 的含量对蚀刻速率影响很大，在蚀刻过程中不断补充子液以维持正常的Cl 含量。一般控制在4.3-4.9N ，Cl 含量过高也不行，会增加侧蚀以及引起锡抗蚀层被浸蚀。 ④温度的影响：

一般来说，温度越高，蚀刻速率越快。一般温度控制在49-51℃，温度过低，蚀刻速率很慢，侧蚀量较大，温度过高，NH 3的发挥量大，会引起PH 的降低。

3．退锡：当蚀刻完成后，需要将保护图形的锡抗蚀层除去。我们这里使用的是

殷田公司SS-188退锡水，这是一种硝酸型退锡水，其主要反应式为：

4HNO 3+Sn+O

X Sn （NO 3）2+R

R+O 2 O X 由于氧化剂O X 能再生，反应过程消耗量少，其作用类似于催化作用，加速退锡速率。

三、 常见问题及解决方法

（氧化剂） （还原产物）