PCB Bolg - PCB常見四種蝕刻方式

一、鹼性蝕刻

1主要成分：氯化銅、氨水、氯化胺，少量的氧化劑，緩蝕劑等

2適用領域：一般適用於多層印製板的外層電路圖形的製作或微波印製板陰板法直接蝕刻圖形的製作抗蝕刻，圖形電鍍之金屬抗蝕層如鍍覆金、鎳、錫鉛合金

3主要特點：蝕刻速率易控制, 蝕刻液在穩定狀態下能達到高的蝕刻質量；溶銅量大；蝕刻液容易再生與回收, 從而減少污染

4蝕刻速率： 約1mil/min

5主要反應機理

蝕銅反應

銅可以三種氧化狀態存在，板面上的金屬CU，蝕刻槽液中的藍色銅離子Cu(NH3)42+,以及中間狀態的亞銅離子Cu(NH3)21+。金屬銅CU可在蝕刻槽液中被Cu(NH3)42+,氧化而溶解，即完成蝕銅反應，見下方反應式：2Cu+2Cu（NH3）4Cl2→4Cu(NH3)2Cl(亞銅離子)

再生反應

上列反應式所生成的中間態亞銅子Cu(NH3)21+是一種淺藍色泥污狀的沉澱物，溶解度很差，若無法迅速除掉之，則會在板面上形成蝕銅的障礙，故必須輔助以蝕刻子液(即氯化氨和氨水)及空氣中大量的氧氣，經過系列反應將其繼續氧化成可溶性的Cu(NH3)42+,而又再成為蝕銅的氧化劑，繼續跟板面上的金屬銅CU發生反應，因此使蝕刻液能將更多的金屬銅CU咬蝕掉。這就是蝕刻液的循環再生反應，請看下面的反應式：4Cu(NH3)2Cl+4NH3+4NH4Cl+O2→4Cu(NH3)4Cl2+2H2O

淨反應

2Cu+4NH3+4NH4Cl+O2→4Cu(NH3)4Cl2+2H2O

二、酸性蝕刻

1主要成分：氯化銅、鹽酸、氯化鈉或氯化胺

2適用領域：一般適用於多層印製板的內層電路圖形的製作及純錫印製板的蝕刻，或用於全板電鍍+乾膜負片生產工藝

3主要特點：使用也較為廣泛的系統，在產能、回收控制及使用方法上也較成熟。但由於氯化亞鐵再生為氯化銅的速率較慢，致使生產速度只有氯化氨銅的一半。同時會對鉛錫、純錫等蝕刻阻劑造成侵蝕，而多應用在內層、單板蝕刻。

4蝕刻速率：0.5mil/min

5主要反應機理

蝕銅反應

銅可以三種氧化狀態存在，板面上的金屬銅Cu0，蝕刻槽液 中的藍色離子Cu2+ ，以及較不常見的亞銅離子Cu+ 。金屬銅Cu0可在蝕刻槽液中被Cu2+氧化而溶解，請參閱下方反應式：3Cu + 3CuCl2 → 6CuCl

再生反應

金屬銅Cu0被蝕刻槽液中的Cu2+氧化而溶解，所生成的2Cu+又被自動添加進蝕刻槽液中的氧化劑和HCl經過系列反應氧化成Cu2+，而這些Cu2+又繼續跟板面上的金屬銅Cu0發生反應，因此使蝕刻液能將更多的金屬銅Cu0咬蝕掉。這就是蝕刻液的循環再生反應，請看下面反應式：6CuCl+NaClO3 +6HCl→6CuCl2+3H2O+NaCl

淨反應

3Cu + NaClO3 + 6HCl → 3CuCl2 + 3H2O + NaCl

三、過硫酸銨/鈉微蝕

1主要成分：過硫酸銨 硫酸

2適用領域： 一般適用於多層印製板的內外層電路圖形的微蝕製作

3主反應方式：Na2S2O8+Cu→CuSO4+Na2SO4

4主要特點及注意事項

過硫酸鈉之微蝕系統已取代過硫酸銨系統有20年之久，由於過硫酸鈉不會產生銨銅複合物造成廢水處理之困難，且會形成較均勻的粗化表面一般設定約為過硫酸鈉100±10g/l，硫酸約1-3℅,溫度約35℃±2 ℃，設置時間約60-120seconds，微蝕深度約0.375至2um，溶銅控制量＜20g/l，咬蝕速率約為0.5-2un/mil，，但其缺點是無法以硫酸銅回收機進行回收，銅濃度高於設定值則必須擋槽。

過硫酸鈉的咬蝕速率會因銅濃度高於0.75g/l，咬蝕速率會由0.2um/mil提高到0.25um/mil，因此在過硫酸鈉蝕刻速率不易控制，為解決咬蝕速度多變的性質，會有廠商開發穩定化的過硫酸系統，加入5-15g/l安定劑與槽液中

四、雙氧水微蝕

1主要成分：雙氧水 硫酸

2適用領域： 一般適用於多層印製板的內外層電路圖形的微蝕製作

3主要作用：清潔板面及粗化銅面

4主反應方式：Cu+H2O2→CuO+H2O / CuO+H2SO4→CuSO4+H2O

5主要特點及注意事項

雙氧水本身是氧化性溶液，但由於雙氧水本身性質不夠穩定，必須加入安定劑和促進劑，且將蝕刻所產生之銅離子以硫酸根將其包圍，並提供結晶所需之硫酸跟，以利蝕銅量的增加與結晶回收的順利進行，此種蝕刻溫度一般為40℃，溫度過低則蝕刻反應進行太慢，溫度太高則影響蝕刻因子。雙氧水濃度設定為5-10℅，硫酸濃度一般定為10℅,蝕刻液中之銅濃度會因蝕刻進行而上升，一般限制為50g/l以下，而當槽液中銅濃度增加時，雙氧水濃度會降低，因此控制銅離子是微蝕液中非常重要的參數。