自制电路板蚀刻液配方.pdf

电路板蚀刻液 一、 三氯化铁蚀刻液 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。这 是由于它的工艺稳定，操作方便，价格便宜。但是，近些年来，由于它再生困难，污染严重，废液 处理困难等而正在被淘汰。因此，这里只简单地介绍。 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。 1.蚀刻时的主要化学反应 三氯化铁蚀刻液对铜箔的蚀刻是一个氧化－还原过程。在铜表面Fe3+使铜氧化成氯化亚铜。同 时Fe3+被还原成Fe2+ 。 FeCl ＋Cu →FeCl ＋CuCl 3 2 CuCl具有还原性，可以和FeCl3进一步发生反应生成氯化铜。 FeCl ＋CuCl →FeCl ＋CuCl 3 2 2 2+ Cu 具有氧化性，与铜发生氧化反应： CuCl2 ＋Cu →2CuCl 所以，FeCl3蚀刻液对Cu 的蚀刻时靠Fe3+和Cu2+共同完成的。其中Fe3+ 的蚀刻速率快，蚀刻质量 好；而Cu2+ 的蚀刻速率慢，蚀刻质量差。新配制的蚀刻液中只有Fe3+ ，所以蚀刻速率较快。但是随着 蚀刻反应的进行，Fe3+不断消耗，而Cu2+不断增加。当Fe3+消耗掉 35 ％时，Cu2+ 已增加到相当大的浓 度，这时Fe3+和Cu2+对Cu 的蚀刻量几乎相等；当Fe3+消耗掉 50 ％时，Cu2+ 的蚀刻作用由次要地位而跃 居主要地位，此时蚀刻速率慢，即应考虑蚀刻液的更新。 在实际生产中，表示蚀刻液的活度不是用Fe3+ 的消耗量来度量，而是用蚀刻液中的含铜量(g/l) 来度量。因为在蚀刻铜的过程中，最初蚀刻时间是相对恒定的。然而，随着Fe3+ 的消耗，溶液中含 铜量不断增长。当溶铜量达到 60g/l时，蚀刻时间就会延长，当蚀刻液中的Fe3+消耗 40 ％时，溶铜量 达到 82.40g/1 时，蚀刻时间便急剧上升，表明此时的蚀刻液不能再继续使用，应考虑蚀刻液的再生 或更新。 一般工厂很少分析和测定蚀刻液中的含铜量，多以蚀刻时间和蚀刻质量来确定蚀刻液的再生与 更新。经验数据为，采用动态蚀刻，温度为 50℃左右，铜箔厚度为 50 μm ，蚀刻时间 5 分钟左右最 理想，8 分钟左右仍可使用，若超过 10 分钟，侧蚀严重，蚀刻质量变差，应考虑蚀刻液的再生或更 新。 蚀刻铜箔的同时，还伴有一些副反应，就是CuCl 和FeCl 的水解反应： 2 3 FeCl ＋3H O →Fe(OH) ↓＋3HCl 3 2 3 CuCl ＋2H O →Cu(OH) ↓＋2HCl 2 2 2 生成的氢氧化物很不稳定，受热后易分解： 2Fe(OH) →Fe O ↓＋3H O 3 2 3 2 Cu(OH) →CuO ↓＋H O 2 2 结果生成了红色的氧化铁和黑色的氧化铜微粒，悬浮于蚀刻液中，对抗蚀层有一定的破坏作用。 2. 影响蚀刻速率的因素 3+ Fe 的浓度和蚀刻液的温度 蚀刻液温度越高，蚀刻速率越快，温度的选择应以不损坏抗蚀层为原则，一般以 40～50℃为宜。 3+ 3+ Fe 的浓度对蚀刻速率有很大的影响。蚀刻液中Fe 浓度逐渐增加，对铜的蚀刻速率相应加快。 当所含Fe3+超过某一浓度时，由于溶液粘度增加，蚀刻速率反而有所降低。一般蚀刻涂覆网印抗蚀 印料、干膜的印制板，浓度可控制在350Be 左右；蚀刻涂覆液体光致抗蚀剂（如骨胶、聚乙烯醇等） 的印制板，浓度则要控制在420Be 以上。其重量百分比浓度和比重的关系见表10－5： 表 10－5 三氯化铁溶液的组成 浓度（g/l ） 重量百分比浓度