碱性蚀刻液蚀刻铜的原理

碱性蚀刻经验谈一、蚀刻液的种类：本人使用过的蚀刻液有：酸性氯化铜蚀刻液、碱性氯化铜蚀刻液、三氯化铁蚀刻液三种，其中三氯化铁蚀刻液在电路板行业已经没有人再用，仅用于部分金属（如不锈钢）蚀刻。

电路板行业大量使用含氨的碱性氯化铜蚀刻液，由于需要添加氨水或充氨气，在碱性条件下使用，一般称为碱性蚀刻液。

这种蚀刻液具有蚀刻速度快、侧蚀小、溶铜量高、循环使用成本低、适应性广、可自动控制等优点。

国内电路板行业仅部分单面板，多层板的内层，柔性电路板有用到其它类型的蚀刻液。

二、碱性氯化铜蚀刻液的组成和原理碱性氯化铜蚀刻液包括以下组分：1、铜氨络离子[Cu(NH3)4]2+——蚀刻的主要作用成分，由母液提供，以Cu 含量或密度形式体现；2、游离氨NH3——参与蚀刻反应，由氨水补充，以PH值体现；3、氯离子Cl-——活化剂，由氯化铵补充；4、铵离子NH4+——PH稳定剂及氨补充剂，由氯化铵补充；5、添加剂——促进蚀刻反应产物[Cu(NH3)2]+转化为具有蚀刻作用的[Cu(NH3)4]2+。

通常，由氨水+氯化铵+添加剂组成补充液。

蚀刻反应机理： [Cu(NH3)4]2++Cu→2[Cu(NH3)2]+所生成的[Cu(NH3)2]+为Cu+的络离子，不具有蚀刻能力。

在有过量NH3和Cl-，在起催化作用的添加剂的作用下，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。

其再生反应如下：2[Cu(NH3)2]+＋2NH4+＋2NH3＋ 0.5 O2 = 2[Cu(NH3)4]2+＋H2O从上述反应，每蚀刻1摩尔铜需要消耗2摩尔氨和2摩尔铵离子（氧气则靠喷淋时与空气接触提供）。

因此，在蚀刻过程中，随着铜的溶解，应不断补加氨水和氯化铵。

三、影响蚀刻速率的因素：蚀刻液中的Cu含量、pH值、氯化铵浓度、添加剂含量以及蚀刻液的温度对蚀刻速率均有影响。

1、Cu含量：蚀刻液中的Cu绝大部分是以铜氨络离子[Cu(NH3)4]2+形式存在，一般以化验的Cu2+含量或密度体现。

碱性蚀刻制程讲义目录一、碱性蚀刻流程二、为什么要蚀刻三、碱性蚀刻制程需求四、制程及产品介绍五、特性及优点六、制程控制七、洗槽及配槽程序八、问题及对策九、信赖度测试方法十、药水分析方法一、碱性蚀刻流程剥膜→水洗→蚀刻→子液洗→水洗→剥锡→水洗→烘干二、为什么要蚀刻将基板上不需要的铜,以化学反应方式予以除去,以形成所需要的电路图形三、蚀刻制程需求1.适宜的抗蚀剂类型2.适宜的蚀刻液类型3.可实现自动控制4.蚀刻速度要快5.蚀刻因子要大,侧蚀少6.蚀刻液能连续运转和再生7.溶铜量要大,溶液寿命长四、制程及产品介绍PTL-503B为全溶碱性蚀刻液,适用于图形电镀金属抗蚀层,如镀覆镍.金.锡铅合金.锡镍合金及锡的印制电路板蚀刻1.剥膜成份:NaOH功能:剥除铜面上之干膜,露出底层铜面特性:强碱性,适用于水平及垂直设备2.碱性蚀刻主要成份:NH3H2O NH3Cl Cu(NH3)4Cl2①.Cu(NH3)4Cl2:具有蚀刻能力,与板面Cu反应,生成不具蚀刻能力之Cu(NH3)2Cl,在过量氨水和氯离子存在的情况下,Cu(NH3)2Cl很快被空气氧化生成具有蚀刻能力之Cu(NH3)4Cl2②.NH3.H2O:提供蚀刻所需之碱性环境,并与NH4Cl一道完对Cu(NH3)2Cl之氧化再生③.NH4Cl:提供再生时之Cl-反应原理: Cu+Cu(NH3)4Cl2→2Cu(NH3)2Cl2Cu(NH3)2Cl+2NH4Cl+2NH4OH+O2→2Cu(NH3)4Cl2+2H2OCu+2NH4Cl+2NH4OH+O2→Cu(NH3)4Cl2+2H2O3.剥锡铅:PTL-601D/605 PTL-602A/602B1功能:剥除线路板表面锡金属抗蚀层,露出线路板之铜面,并保持铜面之光泽主要成份:HNO3①.双液型:PTL-602A/602B1A.A液a.氧化剂:用以将Sn/Pb氧化成PbO/SnOb.抗结剂:将PbO/SnO转成可溶性结构,避免饱和沉淀氧化 氧化 氧化 氧化 c. 抑制剂:防止A 液咬蚀锡铜合金 B. B 液a. 氧化剂:用以咬蚀铜锡合金b. 抗结剂:防止金属氧化物沉淀c. 护铜剂:保护铜面,防止氧化 ②. 单液型a. 氧化剂:用以将Sn/Pb 氧化成PbO/SnOb. 抗结剂:将PbO/SnO 转成可溶性结构c. 护铜剂:保持铜面,防止氧化 反应原理: 1. 咬Sn/PbSn/Pb SnO/PbO SnL/Pb L H 2SnO 3(H 2O)X (a) 2. 铜锡合金剥除Cu 6Sn 5 Cu 2++Sn 2+(溶解) Cu 3Sn Cu 2++Sn 2+(溶解)五、 特性及优点六、制程控制1.操作参数表2.槽液维护:补充:蚀刻液比重超过1.21或铜含量超过160g/L时,抽出1/5槽液并添加PTL-501B到原液位管理:A.定期检查自动控制之比重和槽液比重是否符合而做适当校正B.定期分析槽液PH值,铜含量,氯含量,并作成管制图C.每日下班时使用子液冲洗蚀铜机前后进出之滚轮,避免干燥氢氧化铜之累积D.长期不使用时,可多添加3-5%子液,避免NH3过量损失E.停机超过45-60日以上时,清洗蚀刻机槽维护如下:a.将槽液排出到预备槽b.用水喷洗5分钟后排放c.用3%(V/V)HCl清洗并喷洗5分钟后排放d.检查喷洒情况是否正常e.用水再清洗一次并检查加热器,冷却水管及滤钢板f.加水与约2%氨水或子液混合后喷洗5分钟后排放g.将槽液抽回F.氯化铵添加时请先在槽外以槽液溶解后,再加入蚀铜机G.(氯离子标准值-分析值)×NH4Cl/Cl×槽体积(L)×1000=添加氯化铵Kg量H.PH值在50℃时与常温会呈现不同的值,换算公式如下:PH(50)=PH(X)-0.21×(50-X)/10例如:24℃时PH=8.86,问50℃时的PH值是多少?8.86-0.21×(50-24)/10=8.86-0.21×2.6=8.314I. PH值的误差影响因素:温度越低,PH值越高,50℃与常温有时会差约0.04电极会慢慢老化,而此过程中无法得知不同厂牌或不同电极,会差约0.15校正用标准液会吸收空气中的CO2形成碳酸,若溶入标准液时,则影响准确性用PH4.0-7.0与用PH7.0-10.0做校正,也会不同J. 蚀铜液的PH值变数太多,通常只作参考,用滴定碱当量法是比较准确的K. 比重在50℃的值与常温时约差0.01,比重差0.01时,铜含量约差10g/L50℃25℃铜(g/L)1.190 1.200 1401.200 1.210 1501.210 1.220 1601.215 1.225 165七、洗槽及配槽程序1. 新线洗槽程序a.以清水清洗所有药水槽及水洗槽,然后排放b.将各水洗槽及药水槽注满清水,加入5-10g/L片碱,开启循环过滤系统,维持四小时以上然后将废液排除c.用清水冲洗各槽体,并排放d.将各槽注满清水,循环30分钟后排放e.将各槽注入1/2槽体积水,加入1-2%槽体积H2SO4,然后注满清水,开启循环过滤系统,维持1-2小时后排放f.用清水冲洗各槽体,并将水排放g.以清水注满各槽,开启循环过滤系统,维持30分钟后排放h.剥膜槽用5-10g/L NaOH,蚀刻槽用1-2% NH3.H2O,剥锡槽用1-2% HNO3再次循环清洗1小时后,即可进行全线配槽2. 配槽程序A.剥膜槽a.注入1/2槽体积清水,加入50g/L NaOH(NaOH需预先溶解后再加入槽,以免堵塞管道)b.补充水至标准液位,循环20-30分钟c.分析调整药水浓度d.升温至50℃B.蚀刻槽a. 取蚀刻母液PTL-503A(可由旧蚀刻线接取),加入蚀刻槽b. 分析调整母液浓度c. 升温至50℃C.剥锡铅槽a. 单液型剥锡铅液:直接将剥锡铅液原液加入槽(PTL-601D,PTL-605),搅拌均匀b. 双液型剥锡铅液:(PTL-602A/PTL-602B1)①.将PTL-602A原液加入剥锡铅线A段②.将95%槽体积PTL-602B1加入剥锡铅线B段,并缓慢加入5%槽体积H2O2(35%)③.将槽液搅拌均匀八、问题与对策:1. 蚀铜液常见问题与对策2. 剥锡/铅液常见问题及对策九、 信赖度测试方法1. 蚀刻均匀性测试a. 取1PNL 24”×18”之2/2 OZ 含铜基板,两面至少各分为25个方格b. 测各小方格铜厚H 1并依次作好记录c. 以正常之蚀板速度,将2/2 OZ 基板进行蚀刻d. 测蚀刻后各小方块铜厚H 2,并与蚀刻前所测铜厚,相对应作记录e. 以蚀刻前之铜厚H 1,减去蚀刻后之铜厚H 2,即为蚀刻之铜厚hf. 以蚀刻掉铜厚之最小值H min 除去蚀刻掉铜厚之最大值H max ,即为蚀刻之均匀性均匀性= >80%g. ,可调整上下喷压,若同一面均匀性差,可调整板面各区压力分布来改变2. 蚀刻速率测定a. 取一2/2 OZ 含铜基板,称重W 1(g)b. 将板放入蚀刻线,按正常之生产速度进行蚀刻后,取出洗净,吹干称重W 2(g),c. 计算:mil/mind. 计算:蚀刻速率3. 蚀刻因子测定方法a. 取一做完电镀铜锡之PCB 板,要求该板具有朝向各个方向之线路,并有不同线宽线距(3/3mil 至10/10mil)在全板纵横分布b. 将测试板放入蚀刻线,走完蚀刻后出c. 对不同线宽线距之线路作切片分析,如下图d. 蚀刻因子蚀刻因子通常控制在3-5 4. 蚀刻点测试a. 取1/1 OZ 之含铜基板数片(宽度与机台同宽,基板数量应能使基板覆盖整个蚀刻段)b. 将喷压固定,并将速度调整至正常蚀刻之速度c. 将含铜基板逐一放入蚀刻段,板与板之间距须一致,当第一片基板走出蚀刻段后,立即关闭蚀刻之喷淋,待水洗后将蚀刻板逐一按顺序取出d. 将蚀刻板逐一按原蚀刻放置顺序摆放好,观察经由喷洒所造成之残铜是否形成均匀之波峰波谷e. 观察残铜之波峰是否落于蚀刻段长度之70-80%,若在此围,则表示蚀刻点正常,蚀刻速度合适,若不在此围则需调整速度,使蚀刻点落于蚀刻段长70-80%围十、 分析方法㈠. 剥膜液NaOH 化学分析试剂:酚酞指示剂 0.1N HCl方法:a. 取槽液5ml 于250ml 锥形瓶中b. 加50ml纯水c. 加3-5滴酚酞指示剂d. 用1N HCl滴定,溶液由红色变成无色为终点计算:NaOH=0.8×1N HCl滴定ml数㈡. 蚀刻液PTL-503B化学分析①.铜离子含量分析试剂:PH=10缓冲液PAN指示剂(1%) 0.1M EDTA方法:a. 取槽液10ml于100ml容量瓶中,加纯水至刻度线b. 从上述溶液中取5ml于250ml锥形瓶中c. 加入30ml纯水并加入20ml PH=10缓冲液d. 加入4-6滴PAN指示剂e. 用0.1M EDTA滴定,溶液由蓝色变成草绿色为终点计算:Cu2+(g/L)=12.71×0.1M EDTA滴定ml数②.氯离子含量分析试剂:20% 乙酸20% K2CrO40.1N AgNO3方法:a. 取槽液10ml于100ml容量瓶中,加纯水至刻度线b. 从上述溶液中取5ml于250ml锥形瓶中c. 加入30ml纯水并加入20ml 20%乙酸,15ml 20% K2CrO4缓冲液d. 用0.1N AgNO3滴定,溶液中沉淀细碎并呈粉红色为终点计算:[Cl-](N)=0.2×0.1N AgNO3滴定ml数③.剥锡/铅液PTL-601D化学分析试剂:酚酞指示剂(1%) 0.1N NaOH方法:a. 取槽液2ml于250ml锥形瓶中b. 加入20ml纯水并加入3-5滴酚酞指示剂c. 用0.1N NaOH滴定,溶液由无色变成粉红色为终点计算:[H+](N)=0.5×0.1N NaOH滴定ml数④.剥锡/铅液PTL-605化学分析试剂:酚酞指示剂(1%) 0.1N NaOH方法:a. 取槽液2ml于250ml锥形瓶中b. 加入20ml纯水并加入3-5滴酚酞指示剂c. 用0.1N NaOH滴定,溶液由无色变成粉红色为终点计算:[H+](N)=0.5×0.1N NaOH滴定ml数⑤.剥锡/铅液PTL-602A/B1化学分析A. PTL-602A含量分析试剂:甲基红指示剂(0.1%) 1N NaOH方法:a. 取5ml槽液于250ml锥形瓶中b. 加入50ml纯水c. 加入3-5滴甲基红指示剂d. 用1N NaOH溶液滴定,颜色由红色变成黄色为终点计算:PTL-602A(N)=0.2×1N NaOHB.PTL-602B1含量分析←酸当量分析试剂:甲基红指示剂(0.1%) 1N NaOH方法:a. 取5ml槽液于250ml锥形瓶中b. 加入50ml纯水c. 加入3-5滴甲基红指示剂d. 用1N NaOH溶液滴定,颜色由红色变成黄色为终点计算:PTL-602B1(N)=0.2×1N NaOH滴定ml数↑双氧水含量分析试剂:35% H2SO40.1M KMnO4方法:a. 取1ml槽液于250ml锥形瓶中b. 加入50ml纯水c. 加入20ml 35% H2SO4溶液d. 用0.1N KMnO4溶液滴定,颜色由无色变成微红色为终点计算:35% H2O2(%)=4.91×0.1M KMnO4滴定ml数。

碱性氯化铜蚀刻液1.特性1)适用于图形电镀金属抗蚀层，如镀覆金、镍、锡铅合金，锡镍合金及锡的印制板的蚀刻。

2)蚀刻速率快，侧蚀小，溶铜能力高，蚀刻速率容易控制。

3)蚀刻液可以连续再生循环使用，成本低。

2.蚀刻过程中的主要化学反应在氯化铜溶液中加入氨水，发生络合反应：CuCl2＋4NH3→Cu(NH3)4Cl2在蚀刻过程中，板面上的铜被[Cu(NH3)4]2+络离子氧化，其蚀刻反应如下：Cu(NH3)4Cl2＋Cu →2Cu(NH3)2Cl所生成的[Cu(NH3)2]1+为Cu1+的络离子，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，其再生反应如下：2Cu(NH3)2Cl＋2NH4Cl＋2NH3＋1/2 O2→2Cu(NH3)4Cl2＋H2O从上述反应可看出，每蚀刻1克分子铜需要消耗2克分子氨和2克分子氯化铵。

因此，在蚀刻过程中，随着铜的溶解，应不断补加氨水和氯化铵。

应用碱性蚀刻液进行蚀刻的典型工艺流程如下：镀覆金属抗蚀层的印制板(金、镍、锡铅、锡、锡镍等镀层) →去膜→水洗→吹干→检查修板→碱性蚀刻→用不含Cu2+的补加液二次蚀刻→水洗→检查→浸亮(可选择) →水洗→吹干3. 蚀刻液配方蚀刻液配方有多种，1979年版的印制电路手册(Printed Circuits Handbook)中介绍的配方见表10－4。

表10－4 国外介绍的碱性蚀刻液配方国内目前大多采用下列配方： CuCl2·2H2O 100～150g/l 、NH4Cl 100g/l 、NH3·H2O670～700ml/12配制后溶液PH值在9.6左右。

溶液中各组份的作用如下：NH3·H2O的作用是作为络合剂，使铜保持在溶液里。

NH4Cl的作用是能提高蚀刻速率、溶铜能力和溶液的稳定性。

(NH4)3PO4的作用是能保持抗蚀镀层及孔内清洁。

铜蚀刻工艺铜蚀刻工艺是一种常见的金属加工工艺，主要用于在铜片上刻画出精美的图案或文字。

通过在铜片上局部蚀刻，可以实现各种精细的艺术效果。

本文将介绍铜蚀刻工艺的原理、步骤和应用。

一、铜蚀刻工艺的原理铜蚀刻是一种化学蚀刻的方法，通过在铜片表面形成一层保护膜，然后将未被保护的区域暴露在腐蚀剂中，使其被腐蚀掉，从而形成图案或文字。

这里的保护膜可以使用覆膜油、蜡或胶带等材料进行涂覆，以防止腐蚀剂对铜片的侵蚀。

1. 设计图案：首先，需要根据要刻画的图案或文字进行设计，可以使用计算机辅助设计软件进行绘制，也可以手工绘制在铜片上。

2. 准备铜片：将铜片切割成所需的尺寸和形状，然后进行表面处理，如抛光和清洗，以去除杂质和氧化物。

3. 涂覆保护膜：使用覆膜油、蜡或胶带等材料将设计好的图案或文字部分进行涂覆，以保护不需要蚀刻的区域。

4. 蚀刻处理：将涂覆好保护膜的铜片放入腐蚀剂中，腐蚀剂的种类和浓度根据具体需求而定。

腐蚀时间的长短也会影响蚀刻效果，需要根据实际情况进行调整。

5. 清洗和处理：蚀刻完成后，需要将铜片从腐蚀剂中取出，进行清洗和处理，以去除腐蚀剂和保护膜。

6. 精加工和装饰：经过蚀刻处理的铜片可以进行进一步的精加工和装饰，如打磨、上光和镀金等，以增加其美观度和保护性能。

三、铜蚀刻工艺的应用铜蚀刻工艺广泛应用于艺术品、工艺品、纪念品、名片、徽章等领域。

通过铜蚀刻工艺可以制作出精美的铜雕、铜牌、铜器等产品，具有较高的艺术价值和观赏性。

铜蚀刻还可以用于印刷和电子领域，如制作印刷版和电路板等。

铜蚀刻工艺有着悠久的历史，它不仅可以传承古代的传统工艺，还可以创作出现代的艺术作品。

随着科技的进步，铜蚀刻工艺也得到了不断的改进和创新。

未来，铜蚀刻工艺有望在更广泛的领域得到应用，为人们带来更多美的享受。

铜蚀刻工艺是一种具有独特魅力的金属加工工艺，通过化学蚀刻的方法，在铜片上刻画出精美的图案和文字。

它的原理简单，步骤清晰，应用广泛。

一、工程概况➢建设单位：深圳市宇众环保科技有限公司；➢项目：碱性蚀刻液处理系统:30T/月；➢原液：碱性蚀刻液:含铜量110-130g/L；二、设计总导则➢技术设计总导则：本套系统处理工艺是基于充分考虑以下因素的基础上而制定➢原液的铜离子含量；➢废水站处理要求；➢工艺设计的可靠性；➢设备对原液铜离子改变的适应能力；➢操作的简便性；➢投资和运行的费用；➢设备便于保养和清洁的功能；➢处理质量的稳定性；➢本技术总则用于本工程的蚀刻液处理系统。

它提出了该系统的功能设计、制造、性能、安装和调试方面的技术要求。

➢需方即使未规定所有的技术要求和适用标准，供方应提供一套满足本技术方案和所列标准的高质量系统设备及其相应服务。

➢供方应提供高质量的设备。

这些设备应是技术先进、经济上合理、成熟可靠的设备，能满足需方的各项要求。

所有设备的设计、制造和安装应保证工作的可靠性，并保证尽可能的减少维修量。

➢在签订合作协议之后，需方有权提出因规范标准和规程发生变化而产生的一些补充要求，具体项目由双方共同商定。

三、项目介绍在电子线路版（PCB）蚀刻过程中，蚀刻液中的铜含量渐渐增加。

蚀刻液要达到最佳的蚀刻效果，每公升蚀刻液需含120至180克铜及相应分量的蚀刻盐（NH4CI）及氨水（NH3）。

要持续蚀刻液中上述各种成份的浓度最佳水平，蚀刻用过后的（以下称［用后蚀刻液］）溶液需不断由添加的药剂所取缔。

本系统主要应用直接电解法，可以在回收铜的同时回收蚀刻剂，将大量原本需要排放的［用后蚀刻液］再生还原成为可再次使用的［再生蚀刻液］。

只需极少量的补充剂及氨水，补偿因运作时被［带走］而失去的部份。

从而取代蚀刻子还可以降低PCB 厂家的生产成本。

使用本系统的主要效益1.再生液可回收利用，节省物料，降低生产成本。

2.再生液可回收利用，降低治理污水成本。

3.响应国家政策，节能减排，污染基本为零排放，。

4.做到清洁生产，降低工厂环保压力。

四、电解原理电解缸的蚀刻液阳极阴极通电后,溶液中的铜离子(Cu)向阴极移动，到达阴极后获得电子而在阴极析出纯铜（亦称氯化铜）。

碱性氯化铜蚀刻液的组成和原理
碱性氯化铜蚀刻液是一种常用的金属蚀刻液，主要用于钢铁表面腐蚀和清洁。

它的主要组成是氯化铜和碱性物质，如氢氧化钠或碳酸钠。

碱性氯化铜蚀刻液的原理是基于氯离子对金属表面的氧化作用。

当碱性氯化铜蚀刻液与金属表面接触时，液体中的氯离子(Cl-)会与金属表面的金属离子（如铁离子Fe2+）反应生成相应的金属氯化物。

同时，液体中的氢氧根离子(OH-)能够与液体中的氯离子结合形成氯化物，防止金属离子再次析出。

这一系列反应能够使金属表面腐蚀并被蚀刻掉，从而实现对金属表面的清洁和去除不良的氧化物或附着物。

同时，碱性氯化铜蚀刻液也会发生水解反应产生氢氧根离子，使溶液保持碱性，从而增加蚀刻液的腐蚀能力。

需要注意的是，使用碱性氯化铜蚀刻液时要注意安全，避免液体溅入眼睛或皮肤，同时在使用过程中要进行良好的通风。

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+12O2 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。

教育训练教材碱性蚀刻教育训练技术资料课程内容一、蚀刻定义二、碱性蚀刻一般流程三、蚀铜液的反应机构四、蚀铜液来源及添加五、名词解释六、影响侧蚀因素说明七、槽液维护及管理八、问题对策一、蚀刻的定义何谓蚀刻: 根据化学反应原理，以化学药水将生产板面上不要的铜层腐蚀掉,形成我们所需要的铜面回路图形,这个制作过程即称为“蚀刻”。

二、一般碱性蚀刻流程1、流程简图钻孔De burr De smear PTH/Cu I 外层线路Cu II/S n 去膜蚀刻去S n2、蚀刻过程简图图1.电镀一铜图2.压膜一铜干膜基材一铜基材底片干膜干膜一铜基材一铜图3.曝光作业基材图4.显影后图5 电镀二铜蚀刻过程简图二铜 一铜图6 镀锡铅 锡铅刻阻剂蚀刻过程简图图9蚀刻后图10去锡铅线路三、蚀铜液的反应机构1.蚀刻2Cu＋2Cu（NH3）4Cl2(母液)→4Cu＋1（NH3）2Cl（亚铜离子）2.再生 4 Cu＋1（NH3）2Cl＋4 NH3＋4 NH4Cl +O24 Cu＋2（NH3）4Cl2＋2H2O3.净反应：2Cu＋4NH3＋4NH4Cl＋O2→4Cu＋2（NH3）4Cl2＋2H2O第一式反应之中间态亚铜离子之溶解度很差，是一种污泥状的沉淀物，若未迅速除掉时会在板面上形成蚀铜的障碍，必须辅助以氨水，氯离子及空气中大量的氧，使其继续氧化成可溶性的二价铜离子而又再成为蚀铜的氧化剂，周而复始的继续蚀铜直到铜量太多而减慢为止。

四、蚀铜液的来源及添加NH 4＋…. NH 4Cl Cu ＋2 .. 基板底铜＋电镀铜（完全溶解） Cl -…… NH 4Cl Cu ＋1 .. 反应中产生（溶解度低） NH 3….. NH 4OH 或液氨 Cu .. 基板铜 Stabilizer 安定剂…无机添加剂 Banking Agent 护岸剂…有机添加剂子液如何添加？（比重控制器） 随着蚀刻的进行，槽液不断溶铜而比重升高，比重控制器会反馈讯号至添加马达,蚀刻子液便被Dosing(一般流量4-6 L/min)进入槽液 ,如此稀释而达到恢复槽液的设定比重. 关于抽风:子液的PH 值会高于槽液所需的PH ，多余的游离NH3靠抽风抽走,而 且在抽风的过程中会带入空气中的O 2而补充再生反映之所需.蚀刻液操作条件：范围最适条件氯离子含量：175～210g/l 190g/l铜含量：140～170g/l 155g/l PH 值：8.1～8.8 8.3比重: 1.200～1.230 1.215/50℃温度: 45～54℃48℃蚀铜速率：(依设备及温度而异)2.5～3.5mil/min 注：连续操作须具储冷却系统五、名词解释1.蚀刻速率(etching rate):蚀刻速率是衡量蚀刻液在某蚀刻机上,在一定条件下, 单位时间内的蚀铜能力.一般单位为mil/min或um/min.测试方法:a.准备基板做之前烘干（120C*10min）.b.将烘干后的基板冷却后称重计W1. c.测试板经蚀刻后(以不露基材为准),烘干(120℃*10min). d.同样冷却后称重计W2.e.计算：E.R(mil/min)=(W1-W2)*线速*1000/(2*板面积*8.93*有效槽长*2.54)影响E.R的因子: 温度、槽液浓度、蚀刻机喷盘喷嘴设计、喷洒压力等2.蚀刻均匀性:衡量蚀刻机各喷嘴/喷管在整板面蚀铜深度的均匀度蚀刻均匀性测试：建议以2oz基板铜测试. 测试后均匀性尽可能下喷达到90%,上喷达到85%.(上喷水池效应) 均匀性测试方法: a.以取点法测蚀刻均匀性(上下板面均匀的各取N个点) b.2OZ基板,尺寸为20″×24″.c.以CMI先测量蚀刻前上下板面的铜厚(各N个点),再测量蚀刻后的铜厚(N个点),计算出咬蚀量,并分析其在整个上下板面的分布情况, 即蚀刻均匀性.d.计算公式为：U%＝1-(MAX-MIN)/(２*平均咬蚀量).影响蚀刻均匀性的因子：喷洒压力、喷嘴形式、喷盘摇摆频率等.3.蚀刻点测试 蚀刻点即蚀刻露出基材时,板子所处蚀刻槽中的位置. 目的：修饰线路的毛边和克服铜厚不均造成的蚀刻差异. 基准：70+/-5%.测试方法:a.蚀刻过程b. 速度以便与设定速度作比较.c. 当第一PNL 测试板出蚀刻段时立即关闭喷压，待走完水洗后，将板子取出并 按放板的顺序依序排列在蚀刻段出板处.d. 依测试板的蚀刻程序，观察开始有蚀刻不净处，并量出长度，再除以蚀刻段 的全长，计算出蚀刻点.e. 蚀刻点计算方式：（未蚀刻干净的有效长度/蚀刻段的有效长度） ×100%.f. 蚀刻点未达标准时，检视蚀刻槽的喷嘴、喷压、速度与药液，若有异常则调 整至标准值.4.蚀刻因子(etching factor):蚀刻过程中，蚀铜液除了做垂直向下的溶铜而且会攻击线路两侧无保护的铜面，称之为侧蚀(Undercut),因而造成如下的缺陷,etching factor即为蚀刻品质的一种指标.碱性蚀刻EF一般要求大于2.5RESIST底片宽度Cu IICu IOver etching影响蚀刻因子之因素：1、输入（PCB） 1.线路品质（前制程的品质影响）；2.电镀均匀性；3.板面清洁度；六、影响侧蚀因素说明比重铜含量1. 温度PH的测量注意点PH值在常温时与50C的数值差异约0.4，计算公式如下:PH（50）=PH（X）-0.21*50-X）/10例如：24C时测得PH为8.86，问50C的PH是多少？8.86-0.21*（50-24）/10=8.3142. PH误差影响因素1）温度越低，PH越高，50C与常温时约差异0.42）电极会慢慢老化3）不同厂牌或不同支电极，会差异约0.154）校正用的标准液会吸收CO2形成H2CO3而影响准确性Date 07-03-2007温度对比重的影响50C时蚀铜液的比重比常温（25C）时约低0.01，比重七、子液与槽液维护子液的维护及管理槽液维护及管理机台保养每日保养每周保养每月保养每半年保养蚀刻子液及去锡液的维护及管理蚀刻子液的结晶点约在15C，一般冬天温度低于15C 时，容易结晶堵塞输送管路，而影响生产.故建议使用保温措施.TEMPES-480 40C热水SENSOR/不锈槽液维护及管理1.定期检查自动控制之比重和槽液比重是否符合而做适当校正（1次/周）2.定期分析槽液PH值、铜含量、氯含量，并作成管制图.（1次/班）3.每日下班时，使用子液冲洗蚀铜机前、后进出之滚轮，避免干燥氢氧化铜之累积过量损失4.长期不使用时，可多添加3﹪~5﹪子液，避免NH3机台保养1、每日保养1）将机器外表的污点、污泥，化学结晶物一下列循序擦拭干净a.以布沾20﹪的氨水擦拭 b.以步沾水擦拭 c.以干布擦拭或以高压气枪吹干2）取下蚀铜帮浦的过滤网或过滤蕊，以水或高压器枪清洁3）检查喷嘴是否堵塞，取下赌塞之喷嘴，将其侵入稀盐酸溶液中，取出后再以水洗，以高压气枪对准喷嘴入口喷气，去除堵塞，若仍不能去除，则以比喷口小的铁丝通喷嘴，注意不可伤喷嘴，装回时不得锁太紧否则牙会损4）以毛刷沾20﹪的氨水除传动齿轮处的污泥，清除后切忌不得以水冲洗否则会污染槽液5）在传送链条处薄薄地抹上一层黄油6）将温度设定到室温以下，查看冷却水是否循环，以确定循环电磁阀是否正常2、每周保养1）检查摆动马达减速箱和传动马达减速箱润滑油是否有漏，液面是否正常，否则补足。

碱性氯化铜蚀刻液1.特性1)适用于图形电镀金属抗蚀层，如镀覆金、镍、锡铅合金，锡镍合金及锡的印制板的蚀刻。

2)蚀刻速率快，侧蚀小，溶铜能力高，蚀刻速率容易控制。

3)蚀刻液可以连续再生循环使用，成本低。

2.蚀刻过程中的主要化学反应在氯化铜溶液中加入氨水，发生络合反应：CuCl2＋4NH3→Cu(NH3)4Cl2在蚀刻过程中，板面上的铜被[Cu(NH3)4]2+络离子氧化，其蚀刻反应如下：Cu(NH3)4Cl2＋Cu →2Cu(NH3)2Cl所生成的[Cu(NH3)2]1+为Cu1+的络离子，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，其再生反应如下：2Cu(NH3)2Cl＋2NH4Cl＋2NH3＋1/2 O2→2Cu(NH3)4Cl2＋H2O从上述反应可看出，每蚀刻1克分子铜需要消耗2克分子氨和2克分子氯化铵。

因此，在蚀刻过程中，随着铜的溶解，应不断补加氨水和氯化铵。

应用碱性蚀刻液进行蚀刻的典型工艺流程如下：镀覆金属抗蚀层的印制板(金、镍、锡铅、锡、锡镍等镀层) →去膜→水洗→吹干→检查修板→碱性蚀刻→用不含Cu2+的补加液二次蚀刻→水洗→检查→浸亮(可选择) →水洗→吹干3. 蚀刻液配方蚀刻液配方有多种，1979年版的印制电路手册(Printed Circuits Handbook)中介绍的配方见表10－4。

表10－4 国外介绍的碱性蚀刻液配方国内目前大多采用下列配方：CuCl2·2H2O 100～150g/l 、NH4Cl 100g/l 、NH3·H2O 670～700ml/12配制后溶液PH值在9.6左右。

溶液中各组份的作用如下：NH3·H2O的作用是作为络合剂，使铜保持在溶液里。

NH4Cl的作用是能提高蚀刻速率、溶铜能力和溶液的稳定性。

(NH4)3PO4的作用是能保持抗蚀镀层及孔内清洁。

精品整理
电路板碱性蚀刻液处理技术
一、技术概述
含铜废液经过多级（4～6级）错流萃取形成富铜萃取剂和萃余液，富铜萃取剂经过多级逆流洗涤去除氯离子和铵离子后，以硫酸和硫酸铜为反萃取剂对洗涤后的富铜萃取剂进行多级逆流反萃，获得硫酸铜溶液和萃取剂，硫酸铜电解得到电解铜，萃取剂经过多级逆流洗涤去除硫酸根离子后返回含铜废液错流萃取。

萃余液和洗涤液需单独处理。

反萃取中每一级富铜萃取剂与硫酸、硫酸铜混合溶液流量最佳比例为1:1～1:1.2，洗水与萃取剂的流量比为1.2:1～1:1。

二、技术优势
“多级错流萃取与逆流洗涤”保证了每段工序中物料不被杂质离子污染，相对延长了蚀刻液换缸周期。

三、适用范围
印制电路板企业碱性蚀刻液处理。

四、技术指标
铜回收率：≥91.9%
氯化物回收率：≥90.2%
氨氮回收率≥：83.3%。