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楼主 |
发表于 2009-5-10 21:17:58
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由于上午腐蚀工作进行到一半时，有事出门，回来后已经是晚上了。到家后发现盛放腐蚀溶液的易拉鑵下有水印，拿起来才发现已经有很多微孔了。上网查看才知道它还能腐蚀铝，以前因为经常用来腐蚀铜，所以没有详细了解它的特性，要是我晚回来几个小时，说不定一个铝瓶子就全被熔解了。0 h" b) G- L( p" {! }
因为三氯化铁晶体加入水时会发热，所以把我的塑料瓶给烧化了。下回考虑买个陶瓷容器来。
$ b- Z0 S: S! s因为出了这点小事故，所以找了点资料重新学习一下。
! f: U* N+ G' _4 `+ n2 x其实最容易犯错的地方，就是我们最熟悉的地方！" V6 j" y0 B; H" Q
三氯化铁蚀刻液
7 r: u% i- F/ u/ b/ i, k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。这时由于它的工艺稳定，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。
6 o. f0 w3 j' N/ F" g5 e: O4 Y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。
4 l/ V1 ^/ S' Y' @$ [1.蚀刻时的主要化学反应
. U. I+ P0 h* s3 t% m2 |1 L: v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+。 5 a3 L- h" r4 `+ V
FeCl3＋Cu→FeCl2＋CuCl
' x3 H& s& ]- t0 k# C* n# zCuCl具有还原性，可以和FeCl3进一步发生反应生成氯化铜。 $ |5 Q: k7 d! p
FeCl3＋CuCl→FeCl2＋CuCl2 1 Z/ J( f/ @# c
Cu2+具有氧化性，与铜发生氧化反应：
6 L' M ]7 t5 H L3 T$ R/ ?8 iCuCl2＋Cu→2CuCl & N0 A( _0 W8 q% F2 {) |: d9 M
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。
8 o% p1 ]& j' G5 k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。 # z$ u; p0 X( ]* h9 u0 P { K" C$ P
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度左右，铜箔厚度为50μm,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。 ( o/ x7 u. R f' V2 K5 K! b6 \
蚀刻铜箔的同时，还伴有一些副反应，就是CuCl2和FeCl3的水解反应：
$ |3 _/ x9 @0 _; w( {' |FeCl3＋3H2O→Fe(OH)3↓＋3HCl
7 l {" }- ?/ S2 E8 ICuCl2＋2H2O→Cu(OH)2↓＋2HCl ( H/ J! F+ d: P: F1 [/ w
生成的氢氧化物很不稳定，受热后易分解： 0 k7 d2 J# }! Y& V' x* s5 [5 S
2Fe(OH)3→Fe2O3↓＋3H2O
& }' L' T, P6 h+ P, ]# bCu(OH)2→CuO↓＋H2O
2 ~ p7 X' [5 G: p- t7 e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。 % O9 {& L( V) o( _( t" l2 a
2.影响蚀刻速率的因素
+ f' g5 L& D% v2 v4 g>Fe3+的浓度和蚀刻液的温度 - Q, ]4 w" B7 R8 k( [) s& p, I
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。
. F7 |$ r7 u5 c: V, kFe3+的浓度对蚀刻速率有很大的影响。蚀刻液中Fe3+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。
% S' T9 d! |4 r( N3 j* c>盐酸的添加量
' z* m' E# L/ y, |% X在蚀刻液中加入盐酸，可以抑制FeCl3的水解，并可提高蚀刻速率。尤其是当溶铜量达到37.4g/l后，盐酸的作用更明显。但是盐酸的添加量要适当，酸度太高，会导致液体光致抗蚀剂(如骨胶、聚乙烯醇等)涂层的印制板只能用低酸度溶液。
4 L6 V$ m3 H) h8 r9 F4 Q>蚀刻液的搅拌 8 k1 m* }# u1 I, @9 J4 [. x
静止蚀刻的效率和质量都是很差的。原因是在蚀刻过程中在板面和溶液里会有沉淀生成，而使溶液呈暗绿色，这些沉淀会影响进一步的蚀刻。
1 _- q5 `2 J f. |采用空气搅拌，喷淋或泼溅操作都可以加快蚀刻反应。蚀刻速率的提高是由于部分Fe2+和Cu1+重新氧化成Fe3+和Cu2+。 " u! ?; P/ {% d* m# i8 w; v
4Fe2+＋O2＋4H+→4Fe3+＋2H2O & c; b8 m- j9 R) i! t) p1 \9 }
4Cu1+＋O2＋4H+→4Cu2+＋2H2O |
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楼主: 煮鹤
发表于 2009-5-10 21:50:28
