线路板的蚀刻工艺

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、喷洒压力
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。
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。
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。
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。
来自百度文库
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。
（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。
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
2 蚀刻方法的分类
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，其蚀刻速度
添加盐酸形成过量 Cl ，可以络合不易溶于水的氯
化亚铜，减少试样表面的蚀刻残留物，其反应如下：
CuCl 2Cl CuCl3 2
请老师、同学指正错误！
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；
C、从蚀刻基材对蚀刻速度和蚀刻质量的影响来看
基材的材料性质和洁净度等都会影响蚀刻速度和蚀 刻质量。
例如：酸性氯化铜蚀刻蚀刻体系中主要组分在蚀刻过程 中所起的作用
CuCl2 中的 Cu2 既是氧化剂又是催化剂，能将板 面上的铜氧化成 Cu ；
阴极过程
CuCl3 e CuCl32 CuCl2 Cl e CuCl32 CuCl 2Cl e CuCl32 Cu2 3Cl e CuCl32
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，
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。
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。
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
（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。
（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。
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。 M.L.Elias和W.L.Burger研制出二醇促进剂。 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，可以降低过 氧化氢分解而不减缓蚀刻速度。