酸性蝕刻速率的影響研究_－PCB新聞|線路板|印刷電路板|PC

    近年來，隨著微波技術(shù)的發(fā)展，多功能輕型化天線系統(tǒng)中使用的微帶線路板逐漸增多，常用的微帶線路板一般采用聚四氟乙烯覆銅板，單面或雙面上走各種頻率微波帶線，由于直接影響到頻率變化。因此，微帶線路板加工過程中對帶線尺寸精度控制要求比較嚴，這就給工藝提出了新的問題，對微帶精密蝕刻技術(shù)進行較深入地研究十分必要。 

    1 引言 

    近年來，隨著微波技術(shù)的發(fā)展，多功能輕型化天線系統(tǒng)中使用的微帶線路板逐漸增多，常用的微帶線路板一般采用聚四氟乙烯覆銅板，單面或雙面上走各種頻率微波帶線，由于直接影響到頻率變化。因此，微帶線路板加工過程中對帶線尺寸精度控制要求比較嚴，這就給工藝提出了新的問題，對微帶精密蝕刻技術(shù)進行較深入地研究十分必要。 

    蝕刻是利用化學(xué)反應(yīng)方法將線路板顯影區(qū)域的露銅剝離形成所需電路圖形的過程。酸性CuCl2蝕刻液是一種常見的用于抗蝕劑為抗蝕干膜、抗蝕印料、液態(tài)感光印料、金鍍層的蝕刻藥水。 

    2 實驗 

    2.1 實驗原料 

    單面覆銅板，深圳市德晶宇陽電子有限公司；鹽酸，分析純，深圳市鼎慶化工有限公司；無水氯化銅，分析純，上海國藥集團；氯酸鈉，分析純，上海埃彼化學(xué)試劑有限公司；苯并三氮唑，分析純，上海埃彼化學(xué)試劑有限公司；氨基磺酸，分析純，上海埃彼化學(xué)試劑有限公司；氯化銨，分析純，青島雅各化學(xué)試劑銷售有限公司等。 

    2.2 實驗儀器 

   TE214S電子天平，賽伯樂（上海）儀器有限公司；DHG-9025A型恒溫干燥箱，上海和呈儀器制造有限公司等。 

    2.3 實驗方法 

    2.3.1 酸性蝕刻工藝方法 

    單面覆銅板-清洗-檢查-酸性蝕刻-水洗-酸洗-水洗-吹干-稱重 

    2.3.2 添加劑的配制 

    稱取0.1g苯并三氮唑，1.0g氨基磺酸，10.gNH4Cl，加入至100ml燒杯中，用去離子水定容至100ml，在25℃下，攪拌均勻即可。 

    2.4 外觀檢查分析 

    對蝕刻試樣進行外觀檢驗，觀察蝕刻表面均勻性，是否存在突沿，蝕刻是否完全等現(xiàn)象。 

    3 結(jié)果與討論 

    3.1 工藝參數(shù)對蝕刻速率的影響 

    3.1.1 氯化銅濃度對蝕刻速率的影響 

    選取鹽酸濃度2.0mol/L，氯化鉀濃度14g/L，氯酸鈉20g/L，添加劑濃度為14g/L，操作溫度為50℃，改變氯化銅濃度?？疾炝瞬煌然~濃度對蝕刻速率的影響，影響結(jié)果如圖1所示。 

圖1 氯化銅濃度對蝕刻速率的影響

    從圖1中可知，當氯化銅質(zhì)量濃度小于200g/L時，蝕刻速率隨濃度增加而急劇增大；當氯化銅質(zhì)量濃度為200g/L時，蝕刻速率出現(xiàn)最大值，為14.42μm/min；隨著氯化銅質(zhì)量濃度的進一步增加，刻蝕速率先有所降低。因此，最佳氯化銅質(zhì)量濃度為200g/L左右。 

   3.1.2 Cu+濃度對蝕刻速率的影響 

    選取氯化銅濃度為200g/L，鹽酸濃度2.0mol/L，氯化鉀濃度14g/L，氯酸鈉20g/L，添加劑濃度為14g/L，操作溫度為50℃?？疾炝瞬煌珻u+濃度對蝕刻速率的影響，影響結(jié)果如圖2所示。 

圖2 Cu+濃度對蝕刻速率的影響

    根據(jù)蝕刻反應(yīng)，銅的蝕刻就會形成一價銅離子，這會顯著地降低蝕刻速率。所以，在蝕刻操作中要保持Cu+的含量在一個低的范圍內(nèi)，并要盡可能快地使其重新氧化成Cu2+。 

    3.1.3 HCl濃度對蝕刻速率的影響 

    選取氯化銅濃度為200g/L，氯化鉀濃度14g/L，氯酸鈉20g/L，添加劑濃度為14g/L，操作溫度為50℃，改變鹽酸濃度?？疾炝瞬煌琀Cl濃度對蝕刻速率的影響，影響結(jié)果如圖3所示。 

圖3 HCl濃度對蝕刻速率的影響

    在氯化銅蝕刻液中Cu2+和Cu+實際上都是以絡(luò)合離子的形式存在。銅離子由于具有不完全的d軌道電子殼，所以它是一個很好的絡(luò)合物形成體。一般情況下，可形成4個配位鍵。當溶液中含有較多的Cl-時，Cu2+是以[CuCl4]2-絡(luò)離子存在，Cu+是以[CuCl3]2-絡(luò)離子存在。當鹽酸濃度升高時，蝕刻時間減少，并且能夠提高溶銅量。但是，鹽酸濃度不可太高，否則加大的酸霧不僅影響環(huán)境而且對設(shè)備腐蝕破壞也加大了，并且隨著酸濃度的增加，氯化銅的溶解度迅速降低。 

    3.1.4 添加劑濃度對蝕刻速率的影響 

    選取氯化銅濃度為200g/L，鹽酸濃度2.0mol/L，氯化鉀濃度14g/L，氯酸鈉20g/L，操作溫度為50℃，改變添加劑濃度?？疾炝瞬煌砑觿舛葘ξg刻速率的影響，影響結(jié)果如圖4所示。  

圖4 添加劑濃度對蝕刻速率的影響

    由圖4可知，隨著添加劑濃度的增加，蝕刻速率與添加劑濃度呈線性關(guān)系。當添加劑濃度為10g/L時，蝕刻速率約為13.75μm/min，當添加劑濃度為14g/L時，蝕刻速率為14.41μm/min，當添加劑濃度增至,18g/L時，蝕刻速率可提高到16.32μm/min。但添加劑濃度過高，一方面，添加劑在試樣表面結(jié)晶，殘留物增多，影響試樣外觀；另一方面，蝕刻液的成本會有所上升。因此，不能一味地增加添加劑的濃度。綜合考慮之下，添加劑的濃度控制在10-18g/L即可。 

    3.1.5 溫度對蝕刻速率的影響 

    選取氯化銅濃度為200g/L，鹽酸濃度2.0mol/L，氯化鉀濃度14g/L，氯酸鈉20g/L，添加劑濃度為14g/L，改變溫度。考察了不同溫度對蝕刻速率的影響，影響結(jié)果如圖5所示。 

圖5 溫度對蝕刻速率的影響

    隨著溫度的升高，蝕刻速率加快，但是，溫度也不宜過高，一般控制在50℃左右。溫度太高會引起HCl過多地揮發(fā)，造成溶液組份比例失調(diào)。另外，如果蝕刻液溫度過高，抗蝕層容易損壞。 

    3.2 外觀檢查分析 

    通過對蝕刻試樣進行外觀檢驗，測試結(jié)果表明蝕刻表面均勻性好，不存在突沿，蝕刻完全。 

    4 結(jié)論 

    （1）酸性蝕刻液的最佳配方為：氯化銅質(zhì)量濃度200g/L，鹽酸濃度1.5-2.5 mol/L，氯酸鈉20g/L，氯化鉀濃度10-18g/L，添加劑濃度為14g/L。 

    （2）操作溫度50℃左右。