线路板的蚀刻工艺PPT课件
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线路板的蚀刻工艺
主要内容
1.蚀刻工艺研究的意义 2.蚀刻方法的分类 3.蚀刻液研究概况 4.蚀刻的原理 5.影响蚀刻质量的因素
1 蚀刻工艺研究的意义
线路板从发明至今，其历史60余年。历史表明：没有 线路板，没有电子线路，飞行、交通、原子能、计算机、宇航、 通信、家电……这一切都无法实现。道理是容易理解的。芯片， IC，集成电路是电子信息工业的粮食，半导体技术体现了一个 国家的工业现代化水平，引导电子信息产业的发展。而半导体 （集成电路、IC）的电气互连和装配必须靠线路板。
2 蚀刻方法的分类
源自文库
化学蚀刻
浸渍蚀刻法 搅拌蚀刻法 喷射蚀刻法
电化学蚀刻
（1）浸渍蚀刻法
即把线路板试片浸入到盛有蚀刻液的窑器中蚀 刻的方法。但蚀刻速度慢，且有凹蚀大的缺点。
（2）搅拌蚀刻法 用旋转轮将蚀刻液溅到加工件的方式，虽有
蚀刻均匀，凹蚀少等优点。
（3）喷射蚀刻法 通过喷嘴将蚀刻液喷到加工件的方法，其蚀刻速
5 影响蚀刻质量的因素
线宽是蚀刻性能指标最重要的一个参数，也是影 响蚀刻质量的一个重要因素。在印刷线路板制造业中通 常把小于100微米的线宽称为“精细线”。
图2 蚀刻的四个阶段
评判蚀刻状况的好坏，通常以下列数值为依据：
突沿 侧蚀 蚀刻系数因子 过蚀 蚀刻表面光洁度 线间距是否清晰
W.M.McGowan获得一项专利权，该浸蚀液 主要成分含有低分子量铵化合物和一种脂肪酸胺。
K.c.Wang采用内脂或F呋喃作催化剂。
剂。
M.L.Elias和W.L.Burger研制出二醇促进
A.H.Reed研究认为，使用硫酸/过氧化氢 溶液对印刷电路板铜层进行化学清洗、微蚀刻处理， 效果更好。
A.H.Reed提出一种新的稳定溶液，可以降
反应式
4CuCl32 O2 4H 4CuCl3 2H2O CuCl32
CuCl3
O2 H H 2O CuCl3 CuCl2 CuCl Cu 2 Cl
图1 酸性体系蚀刻时表面物质交换原理图
在酸性蚀刻液体系中：
若铜表面生成的 CuCl32 来不及扩散进入
溶液，在蚀刻的表面将发生CuCl 膜的沉积，
4 蚀刻的原理
铜基体
物质交换层
本体溶液
阳极过程
Cu 3Cl CuCl32 e
阴极过程
CuCl3 e CuCl32 CuCl2 Cl e CuCl32 CuCl 2Cl e CuCl32 Cu2 3Cl e CuCl32
图3 铜线与基板之间的角度
图4 两线短路示意图
影响蚀刻质量的因素可从以下几方面来分析：
A、从蚀刻液对蚀刻速度和蚀刻质量的影响来看 蚀刻液的本性、主盐浓度、pH值、所加入无机盐
和有机添加剂等对蚀刻速度和蚀刻质量有很大影响；
B、从工艺规范对蚀刻速度和蚀刻质量的影响来看 试样的运动速度、蚀刻温度、喷嘴角度、喷洒
2)铬酸/硫酸蚀刻铜工艺 蚀刻配方：
铬酸 硫酸 硫酸钠
240g L1 80g L1 40.5g L1
…
（5）三氯化铁体系
三氯化铁蚀刻液适用于网印抗蚀印料、液体感 光胶、干膜、金等抗蚀层的印制板的蚀刻。但不适用 于镍、锡、锡－铅合金等抗蚀层。
在印制电路、电子和金属精饰等工业中广泛采 用三氯化铁蚀刻铜、铜合金及铁、锌、铝等。
（7）酸性氯化铜体系
酸性氯化铜是在氯化铜基础上添加盐酸等氯化物形 成的蚀刻溶液。
其特点是蚀刻速度容易控制、侧蚀小、溶铜量大、 易再生和回收、减少污染，蚀铜液在稳定状态(包括工艺参 数设定、操作条件控制、设备配合)下能达到蚀刻高质量， 相对蚀刻系数因子(ETCHIFACTOR)大幅度提升，适合小于 0.10mm的精细线路制作。
（2）硝酸体系
A.HbSweIt等人使用硝酸浸蚀细线条印 刷电路扳，能蚀刻铜层；N.J.NIuon也获得含硝 酸的溶液蚀刻铜的专利工艺。 （3）硫酸盐和过硫酸铵盐
以硫酸盐为基础的蚀刻液使用后，其中的铜 可以用电解的方法分离出来，因此能够重复使用。
（4）硫酸体系
1）过氧化氢/硫酸蚀刻铜工艺
D.A.Lukc对稳定剂、抑制剂和催化剂在腐 蚀过程中的影响进行了测定。
度快，可通过控制喷射速度、喷雾形状、喷嘴位置和加 工件的旋转速度来提高均匀性及减少凹蚀。
3 蚀刻液研究概况
氢氟酸体系 硝酸体系 硫酸盐和过硫酸铵盐 硫酸体系 三氯化铁体系 碱性氯化铜体系 酸性氯化铜体系
（1）氢氟酸体系
N.EnJo和K.Tamura提出了以氟化铵和氢氟酸 为主要成分的蚀刻配方。
印刷线路板上铜图形形成的方法：
添加法 工序简单，成本低廉，铜的损耗少；但用化学镀
获 得良好的镀膜比较困难。
减去法 工序复杂；但容易操作，容易得到良好的膜层
且质 量也稳定。
选择曝光
显影（第 1 次图形转移）
去胶
蚀刻（第 2次图形转移）
在印刷电路板制造工艺中，蚀刻工艺占有 很重要的位置。随着电子技术及计算机技术的迅 速发展，对半导体存储器的容量提出了新的更高 的要求，对现代印制电路板要求愈细愈密：特点 是高密度、细线路、细孔径，因此蚀刻技术的要 求亦愈精细。
SUCCESS
THANK YOU
2019/7/30
（6）碱性氯化铜体系
此法优点是蚀铜量增大，价格便宜且效果稳定， 但经实验发现也存在着较大缺点：蚀铜到一定浓度后速 度很慢且蚀铜效果差，易出现侧蚀等现象。
而且，碱性氨水蚀刻铜工艺体系对pH值非常敏 感。pH值的范围相当窄，加上游离氨的挥发，pH值的控 制显得不容易。
压力等都会影响蚀刻速度和蚀刻质量，尤其是运动速度、 蚀刻温度对蚀刻速度影响极大，喷嘴角度、喷洒压力等 对侧蚀影响也很大；
其反应为：
CuCl32 CuCl 2Cl
在碱性蚀刻液体系中：
由以上三式得：
Cu 2NH4Cl 2NH3 H2O O2 Cu(NH3)4Cl2 2H2O
但无论酸性还是碱性蚀刻液，在采用喷射方法蚀 刻时，金属的本体时时刻刻与蚀刻液相接触，一方面利 用溶液的冲刷作用，使得表面残留物得以脱落，另一方 面溶液可以与空气中大量氧接触，溶解在蚀刻溶液中， 加快铜的氧化，这样就可以提高蚀刻的速度。
主要内容
1.蚀刻工艺研究的意义 2.蚀刻方法的分类 3.蚀刻液研究概况 4.蚀刻的原理 5.影响蚀刻质量的因素
1 蚀刻工艺研究的意义
线路板从发明至今，其历史60余年。历史表明：没有 线路板，没有电子线路，飞行、交通、原子能、计算机、宇航、 通信、家电……这一切都无法实现。道理是容易理解的。芯片， IC，集成电路是电子信息工业的粮食，半导体技术体现了一个 国家的工业现代化水平，引导电子信息产业的发展。而半导体 （集成电路、IC）的电气互连和装配必须靠线路板。
2 蚀刻方法的分类
源自文库
化学蚀刻
浸渍蚀刻法 搅拌蚀刻法 喷射蚀刻法
电化学蚀刻
（1）浸渍蚀刻法
即把线路板试片浸入到盛有蚀刻液的窑器中蚀 刻的方法。但蚀刻速度慢，且有凹蚀大的缺点。
（2）搅拌蚀刻法 用旋转轮将蚀刻液溅到加工件的方式，虽有
蚀刻均匀，凹蚀少等优点。
（3）喷射蚀刻法 通过喷嘴将蚀刻液喷到加工件的方法，其蚀刻速
5 影响蚀刻质量的因素
线宽是蚀刻性能指标最重要的一个参数，也是影 响蚀刻质量的一个重要因素。在印刷线路板制造业中通 常把小于100微米的线宽称为“精细线”。
图2 蚀刻的四个阶段
评判蚀刻状况的好坏，通常以下列数值为依据：
突沿 侧蚀 蚀刻系数因子 过蚀 蚀刻表面光洁度 线间距是否清晰
W.M.McGowan获得一项专利权，该浸蚀液 主要成分含有低分子量铵化合物和一种脂肪酸胺。
K.c.Wang采用内脂或F呋喃作催化剂。
剂。
M.L.Elias和W.L.Burger研制出二醇促进
A.H.Reed研究认为，使用硫酸/过氧化氢 溶液对印刷电路板铜层进行化学清洗、微蚀刻处理， 效果更好。
A.H.Reed提出一种新的稳定溶液，可以降
反应式
4CuCl32 O2 4H 4CuCl3 2H2O CuCl32
CuCl3
O2 H H 2O CuCl3 CuCl2 CuCl Cu 2 Cl
图1 酸性体系蚀刻时表面物质交换原理图
在酸性蚀刻液体系中：
若铜表面生成的 CuCl32 来不及扩散进入
溶液，在蚀刻的表面将发生CuCl 膜的沉积，
4 蚀刻的原理
铜基体
物质交换层
本体溶液
阳极过程
Cu 3Cl CuCl32 e
阴极过程
CuCl3 e CuCl32 CuCl2 Cl e CuCl32 CuCl 2Cl e CuCl32 Cu2 3Cl e CuCl32
图3 铜线与基板之间的角度
图4 两线短路示意图
影响蚀刻质量的因素可从以下几方面来分析：
A、从蚀刻液对蚀刻速度和蚀刻质量的影响来看 蚀刻液的本性、主盐浓度、pH值、所加入无机盐
和有机添加剂等对蚀刻速度和蚀刻质量有很大影响；
B、从工艺规范对蚀刻速度和蚀刻质量的影响来看 试样的运动速度、蚀刻温度、喷嘴角度、喷洒
2)铬酸/硫酸蚀刻铜工艺 蚀刻配方：
铬酸 硫酸 硫酸钠
240g L1 80g L1 40.5g L1
…
（5）三氯化铁体系
三氯化铁蚀刻液适用于网印抗蚀印料、液体感 光胶、干膜、金等抗蚀层的印制板的蚀刻。但不适用 于镍、锡、锡－铅合金等抗蚀层。
在印制电路、电子和金属精饰等工业中广泛采 用三氯化铁蚀刻铜、铜合金及铁、锌、铝等。
（7）酸性氯化铜体系
酸性氯化铜是在氯化铜基础上添加盐酸等氯化物形 成的蚀刻溶液。
其特点是蚀刻速度容易控制、侧蚀小、溶铜量大、 易再生和回收、减少污染，蚀铜液在稳定状态(包括工艺参 数设定、操作条件控制、设备配合)下能达到蚀刻高质量， 相对蚀刻系数因子(ETCHIFACTOR)大幅度提升，适合小于 0.10mm的精细线路制作。
（2）硝酸体系
A.HbSweIt等人使用硝酸浸蚀细线条印 刷电路扳，能蚀刻铜层；N.J.NIuon也获得含硝 酸的溶液蚀刻铜的专利工艺。 （3）硫酸盐和过硫酸铵盐
以硫酸盐为基础的蚀刻液使用后，其中的铜 可以用电解的方法分离出来，因此能够重复使用。
（4）硫酸体系
1）过氧化氢/硫酸蚀刻铜工艺
D.A.Lukc对稳定剂、抑制剂和催化剂在腐 蚀过程中的影响进行了测定。
度快，可通过控制喷射速度、喷雾形状、喷嘴位置和加 工件的旋转速度来提高均匀性及减少凹蚀。
3 蚀刻液研究概况
氢氟酸体系 硝酸体系 硫酸盐和过硫酸铵盐 硫酸体系 三氯化铁体系 碱性氯化铜体系 酸性氯化铜体系
（1）氢氟酸体系
N.EnJo和K.Tamura提出了以氟化铵和氢氟酸 为主要成分的蚀刻配方。
印刷线路板上铜图形形成的方法：
添加法 工序简单，成本低廉，铜的损耗少；但用化学镀
获 得良好的镀膜比较困难。
减去法 工序复杂；但容易操作，容易得到良好的膜层
且质 量也稳定。
选择曝光
显影（第 1 次图形转移）
去胶
蚀刻（第 2次图形转移）
在印刷电路板制造工艺中，蚀刻工艺占有 很重要的位置。随着电子技术及计算机技术的迅 速发展，对半导体存储器的容量提出了新的更高 的要求，对现代印制电路板要求愈细愈密：特点 是高密度、细线路、细孔径，因此蚀刻技术的要 求亦愈精细。
SUCCESS
THANK YOU
2019/7/30
（6）碱性氯化铜体系
此法优点是蚀铜量增大，价格便宜且效果稳定， 但经实验发现也存在着较大缺点：蚀铜到一定浓度后速 度很慢且蚀铜效果差，易出现侧蚀等现象。
而且，碱性氨水蚀刻铜工艺体系对pH值非常敏 感。pH值的范围相当窄，加上游离氨的挥发，pH值的控 制显得不容易。
压力等都会影响蚀刻速度和蚀刻质量，尤其是运动速度、 蚀刻温度对蚀刻速度影响极大，喷嘴角度、喷洒压力等 对侧蚀影响也很大；
其反应为：
CuCl32 CuCl 2Cl
在碱性蚀刻液体系中：
由以上三式得：
Cu 2NH4Cl 2NH3 H2O O2 Cu(NH3)4Cl2 2H2O
但无论酸性还是碱性蚀刻液，在采用喷射方法蚀 刻时，金属的本体时时刻刻与蚀刻液相接触，一方面利 用溶液的冲刷作用，使得表面残留物得以脱落，另一方 面溶液可以与空气中大量氧接触，溶解在蚀刻溶液中， 加快铜的氧化，这样就可以提高蚀刻的速度。