酸性氯化铜蚀刻液的管理

酸性氯化铜蚀刻液的管理一、蚀刻液的控制：酸性氯化铜蚀刻液的管理重点要维护和保持蚀刻液的恒定的蚀刻速率，减少对精细导 线侧壁的浸蚀而造成严重的侧蚀现象。为此，要特别控制以下几个方面：1）保持二价铜离子与一价铜离子的比例。这个参数非常重要，因为在蚀刻过程中随着铜的蚀刻就会产生 一价铜离子，当在120克/升Qi?+的溶液中，一价铜离子浓度在4克，升时就会显著地降低蚀刻速率。 但一价铜离子浓度低于2克/升时，必须尽可能快地使其再生重新氧化成二价铜离子，才能保持恒定的比 例关系，确保蚀刻速率稳定。如何进行控制蚀刻液中的一价铜离子浓度呢？众所周知，蚀刻铜的过程实际 上是一个氧化一还原过程，随着蚀刻的进行，一价铜离子不断增加，其氧化一还原电位也发生变化。根据 奈恩斯特方程：0.059 10g gj2+E = Eo+N（Cui+国-标准电极电位（亳伏）n-反响过程中的得失电子数也2+-是二价铜离子浓度C/叮-是一价铜离子浓度从匕述方程式可以看出，氧化还原电位E与9总的比值有关。如下列图所示说明溶液中一价铜离 子浓度与氧化一还原电位之间的相互关系。溶液中一价铜离子浓度与氧化一还原电位之间的关系）I、1.25 - 0.25 r（v）电极电位（v）电极电位从图所示，随着溶液中一价铜离子浓度的不断增加，氧化一还原电位在不断的下降，当氧化一还 原电位在530毫伏时，一价铜离子浓度低于0.4克/升，这时的蚀刻速率高而恒定，应是最为理想的工 艺参数。所以，酸性氯化铜蚀刻液的管理重点就是要控制蚀刻液的氧化一还原电位来到达控制一价铜 离子浓度。通常在生产过程中，控制氧化一还原电位在510-550亳伏左右。根据溶液氧化一还原电位 与蚀刻速率的关系曲线图，可以清楚地看出应该控制的工艺参数的范围。蚀刻速率（步E/秒）510520530540溶液氧化一还原电位（ORP）与蚀刻速率的关系2）工艺参数的控制：工艺参数对酸性氯化铜蚀刻液来说是很重要的工艺数据。根据多年的实践，要控制蚀刻液的蚀刻速 率及其工艺条件，就必须了解蚀刻的全过程。众所周知，在蚀刻过程中，蚀刻液不仅浸蚀着垂直方向的导 体铜，而且同时浸蚀水平方向的导体铜。因此蚀刻后的导线之截面呈不规那么四边形，根部宽顶端窄。这 种现象可使用蚀刻系数的高低来衡量其侧蚀量之大小。蚀刻系数高，侧蚀量小，导线的截面接近正方形， 蚀刻质量高，对印制电路板的性能来说，可大大减少信号串扰的可能性，并且还能满足严格的特性阻抗 技术要求。见表，侧蚀总量对使用制作精细导线所采用的铜箔厚度，对导线精度的影响数据。不同铜箔厚度的侧蚀总量铜箔厚度（T）微米70351895侧蚀总量（2XT/3）微米472312630. 1亳米导线截面最窄处，亳米0.0530.0770.0880.0940.的7从上表所提供的数据说明，要严格控制侧蚀量，就必须严格地控制蚀刻液的工艺参数。在酸性氯化 铜蚀刻体系的主要操作参数有温度、氧化一还原电位（ORP）、比重（sC）、喷淋压力及游离酸浓度。从 实践证明，最重要参数影响就是氧化还原电位和蚀刻液的比重，特别是对蚀刻速率的影响作用明显。当比 重30。-45o Be,时，蚀刻系数有所改善；当氧化还原电位从580-480毫伏时，蚀刻系数得以提高。但是 当比重升到45。Be,氧化还原电位降至480亳伏时，蚀刻速率几乎降到了 50%。当游离酸（HC1）的浓度 降低时，蚀刻系数提高，但蚀刻速率也减慢了，因此通过调整该蚀刻体系的工艺参数可获得蚀刻高质量的 细导线图形。通过试验及生产实践说明，当比重在32。-37。Be* （通常控制在36。Be）、氧化还原电 位在500-580亳伏（通常控制在520亳伏）时，蚀刻综合速率不变，而蚀刻系数大有改善。如果将工艺参 数比.重调节到32。Be、氧化还原电位为560毫伏、游离酸（盐酸）浓度调至1.5N时，蚀刻系数在3-3. 5的范围内变化；当比重调节到36O Be而氧化还原电位为520亳伏、游离酸（盐酸）浓度调至1. 0N时， 蚀刻系数基本恒定在4-4. 5之间。这种工艺控制水平基本上能满足细导线制作的技术要求。酸性氯化铜 体系蚀刻过程控制工艺参数与方法，见表：酸性氯化铜蚀刻液工艺参数控制数据与控制方法工艺参数规定值工艺参数控制范围工艺参数控制方法Y （线性速度）=0.6米/分0. 006 米/分转速计反响或采取正负反响的直流放大系统游离酸浓度（盐酸）1.0N+0.啷磁场当员控制器比重=36oBe/l.OoBe/带有光学传感器的比重计或无触点感应开关控制法氧化还原电位=540亮伏士 20亳伏带有开/关控制ORP探头P （上/下喷淋压力）：48/45PsiWLOPsi10匝线圈阀，0-60psi压力计T=120oFWIOoF带有JI7关控制的电阻温度计或数字式 温度控制系统二、蚀刻机方面管理：蚀刻机的管理是确保蚀刻质量的基础条件之一，只有全面地了解和熟习蚀刻机各种功能，才能更好 的掌握它和运用它来解决蚀刻过程中所出现的机械故障和功能故障,确保生产顺利的进行才有r根本的保 障。主要从以下三个局部重点进行维护和管理。1）添加排放系统的控制：在这个系统的管理上，重点控制应放在蚀刻液的排放或添加时，各参数应保持 工艺规定的范围以内。同时应根据实际生产的情况，在排放或添加蚀刻液时，应采取先排后加的原那么比 拟妥当。2）喷压和喷咀系统控制：经常观察蚀刻机在运行过程中喷淋压力的变化，做到及时调整适当的上下压力，并对喷咀的角度、喷淋交叠均匀度都要进行测试和校正，以保持最正确的运行状态。特别是喷咀容易 被堵塞，要做到及时清洗，保持喷咀的流畅。3）控制系统的维护和管理：根据使用周期，应定期检测氧化还原电位探头的使用过程的灵敏度与测试误 差，进行校正或更换。以确保所测得的氧化还原电位数据准确无误，这样，才能保证溶液不断再生；保证 溶液蚀刻速率高而恒定；保证细导线图形的蚀刻质量。