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堿性蝕刻經(jīng)驗(yàn)談（不斷補(bǔ)充）

一、蝕刻液的種類：

本人使用過的蝕刻液有：

酸性氯化銅蝕刻液、堿性氯化銅蝕刻液、三氯化鐵蝕刻液三種，其中三氯化鐵蝕刻液在電路板行業(yè)已經(jīng)沒有人再用，僅用于部分金屬（如不銹鋼）蝕刻。

電路板行業(yè)大量使用含氨的堿性氯化銅蝕刻液，由于需要添加氨水或充氨氣，在堿性條件下使用，一般稱為堿性蝕刻液。這種蝕刻液具有蝕刻速度快、側(cè)蝕小、溶銅量高、循環(huán)使用成本低、適應(yīng)性廣、可自動(dòng)控制等優(yōu)點(diǎn)。國內(nèi)電路板行業(yè)僅部分單面板，多層板的內(nèi)層，柔性電路板有用到其它類型的蝕刻液。

二、堿性氯化銅蝕刻液的組成和原理

堿性氯化銅蝕刻液包括以下組分：

1、銅氨絡(luò)離子[Cu(NH3)4]2+——蝕刻的主要作用成分，由母液提供，以Cu含量或密度形式體現(xiàn)；

2、游離氨NH3——參與蝕刻反應(yīng)，由氨水補(bǔ)充，以PH值體現(xiàn)；

3、氯離子Cl-——活化劑，由氯化銨補(bǔ)充；

4、銨離子NH4+——PH穩(wěn)定劑及氨補(bǔ)充劑，由氯化銨補(bǔ)充；

5、添加劑——促進(jìn)蝕刻反應(yīng)產(chǎn)物[Cu(NH3)2]+轉(zhuǎn)化為具有蝕刻作用的[Cu(NH3)4]2+。

通常，由氨水+氯化銨+添加劑組成補(bǔ)充液。

蝕刻反應(yīng)機(jī)理： [Cu(NH3)4]2++Cu→2[Cu(NH3)2]+

所生成的[Cu(NH3)2]+為Cu+的絡(luò)離子，不具有蝕刻能力。在有過量NH3和Cl-，在起催化作用的添加劑的作用下，能很快地被空氣中的O2所氧化，生成具有蝕刻能力的[Cu(NH3)4]2+絡(luò)離子。其再生反應(yīng)如下：

2[Cu(NH3)2]+＋2NH4+＋2NH3＋ 0.5 O2 = 2[Cu(NH3)4]2+＋H2O

從上述反應(yīng)，每蝕刻1摩爾銅需要消耗2摩爾氨和2摩爾銨離子（氧氣則靠噴淋時(shí)與空氣接觸提供）。因此，在蝕刻過程中，隨著銅的溶解，應(yīng)不斷補(bǔ)加氨水和氯化銨。

三、影響蝕刻速率的因素：

蝕刻液中的Cu含量、pH值、氯化銨濃度、添加劑含量以及蝕刻液的溫度對(duì)蝕刻速率均有影響。

 1、Cu含量：

蝕刻液中的Cu絕大部分是以銅氨絡(luò)離子[Cu(NH3)4]2+形式存在，一般以化驗(yàn)的Cu2+含量或密度體現(xiàn)。它是蝕刻反應(yīng)的氧化劑，適當(dāng)?shù)暮磕軌虻玫椒€(wěn)定且快速的蝕刻速率一般控制在120-150g/L（或18-23波美度）。過高液體粘度增大，容易產(chǎn)生沉淀。

 2、溶液pH值的影響：

此處所說的PH值，實(shí)際上是指游離氨的濃度。蝕刻液的pH值應(yīng)保持在8.0-8.6之間，當(dāng)pH值降到8.0以下時(shí)，游離氨不足以把蝕刻液中的銅完全絡(luò)合成銅氨絡(luò)離子，溶液會(huì)出現(xiàn)粘性的沉淀，這些沉淀能在加熱器上結(jié)成硬皮可能損壞加熱器，會(huì)堵噴嘴給造成蝕刻不均等。如果溶液pH值過高，蝕刻液中氨氨釋放到大氣中，導(dǎo)致成分不穩(wěn)定和環(huán)境污染。

3、氯化銨含量的影響：

通過蝕刻再生的化學(xué)反應(yīng)可以看出：[Cu(NH3)2]+的再生需要有NH3和NH4+存在；同時(shí)，Cl-也是活化金屬銅所需的活化劑。如果溶液中缺乏NH4Cl，大量的[Cu(NH3)2]+得不到再生，蝕刻速率就會(huì)降低，以致失去蝕刻能力。氯化銨以氯離子含量來衡量，一般控制在160-180g/L。

4、添加劑的影響：

沒有添加劑的蝕刻液，無法快速吸收空氣里的氧氣再生，各種商品添加劑作用基本相當(dāng)。

5、溫度的影響：

蝕刻速率與溫度有很大關(guān)系，蝕刻速率隨著溫度的升高而加快。由于塑料設(shè)備的限制和NH3受熱易揮發(fā)，溫度一般控制在50℃左右（45-55℃）。

四、蝕刻故障及處理：

蝕刻不凈和側(cè)蝕過大是堿性蝕刻的兩個(gè)主要故障現(xiàn)象，而這些故障的絕大部分原因是蝕刻的速度慢。

本人處理的蝕刻后發(fā)現(xiàn)的問題，有超過一半是電鍍的問題，只是在蝕刻后才被發(fā)現(xiàn)。所以出現(xiàn)蝕刻故障時(shí)，首先要看看是否與電鍍有關(guān)。

1、蝕刻不凈：先要區(qū)分蝕刻速度慢與銅厚不均。

蝕刻速度慢與藥水成分是否合理及噴淋壓力有關(guān)，壓力調(diào)整很簡單，蝕刻液的主要成分也很容易通過化驗(yàn)測(cè)定。但是，商品蝕刻液的添加劑是無法測(cè)定的，過多和過少都會(huì)使得蝕刻速度減低，務(wù)必小心處理。

對(duì)于銅厚不均的要通過控制電鍍層均勻解決，此處不做評(píng)論。

2、側(cè)蝕過大：側(cè)蝕是任何一種蝕刻方法都無法避免的自然現(xiàn)象，減少側(cè)蝕主要還是靠改良蝕刻劑的噴淋方式，各種商品蝕刻液號(hào)稱低側(cè)蝕都是忽悠人的。

發(fā)生側(cè)蝕過大的原因，一般都是蝕刻速度慢，藥液在板子上停留時(shí)間過久產(chǎn)生的浸泡作用。噴淋時(shí)藥液僅在垂直方向與板子接觸，而停留在板子上的藥液則會(huì)橫向蝕刻銅箔——此為浸泡作用。蝕刻速率越快，板子浸泡的時(shí)間就短，浸泡時(shí)間一長，側(cè)蝕就過大了。

3、其它：

點(diǎn)狀露銅：常發(fā)生于鍍鎳金板的低電位處，鍍鎳針孔所致，聯(lián)成一片常被誤以為是金面氧化，以高倍數(shù)放大鏡觀察可辯。