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蝕刻原理

文章出處:本站  責任編輯:Editor  人氣:5572  發表時間:2012-11-30 11:21:57  【

蝕刻原理的發現:Fecl3蝕刻是最早使用的一·種用于銅及臺金蝕刻的加工方法,這種方法,原料容易獲得,價格便宜,配制簡單,易于操作,因此這一方法曾經被廣泛采用,即便是現在也被較多的銅蝕刻廠所采用。但這種方法對環境污染較重而被其他的腐蝕方法所逐漸取代。
    Fecl,對銅的腐蝕是一個氧化還原過程,在銅表面Fe3+銅氧化成Cucl3同時Fe3被還原成Fe3+ 

蝕刻原理的介紹:
(1)       FeCL3濃度對蝕刻速度的影響:FeCL3蝕刻液中隨著FeCL3濃度的增高,蝕刻速度加快。當所含FeCL3超過某一濃度時,由于溶液黏度增加,蝕刻速度反而有所下降。
(2)       鹽酸的添加量對蝕刻速度的影響:在蝕刻液中加入鹽酸,一則可以抑制FeCL3和CuCL2的水解;二則可提高蝕刻速度。特別是當蝕刻液中銅含量達到37.4g/L后,鹽酸的作用更加明顯。
(3)      溫度對蝕刻速度的影響:在FeCL3蝕刻工藝中,隨溫度的增加,蝕刻速度亦加快,比如當溫度在50度時,全新蝕刻液對銅的蝕刻速度可達10um/min。但在實際生產中,都是采用常溫蝕刻方法。FeCL3對銅的蝕刻是一個放熱反應,隨著蝕刻的進行,蝕刻液溫度會逐漸升高,蝕刻速度加快。隨著FeCL3的消耗,蝕刻速度下降。同時這一溫升過程比較緩慢,所以在整個蝕刻過程中蝕刻速度變化不大。
(4)       攪拌對蝕刻速度的影響:靜止蝕刻的速度和蝕刻質量都是比較差的。這是因為在蝕刻過程中,一方面被蝕刻銅表面和蝕刻液中都會有沉淀生成,影響了銅的正常蝕刻;另一方面,銅在蝕刻過程中,被蝕刻表面的溶液會逐漸呈現暗綠色,這表明在補被蝕刻表面的FeCL3已跟銅表面發生了還原反應而失去了氧化能力。
 
            cu+FecI,一cucl十Fe~:1,    (5  41)
cucl離子具有還原性,和腐蝕液葉J的Fe¨進一步反應生成cucl,。
    Cucl+FeCl、一(:ucl2+FeCl 2    (5—42)
生成的cucl2具有氧化性,同樣會與銅發生氧化還原反應。
    cu+c∞12——2cucl    (5—43)
蝕刻原理結論:FeC:l,蝕刻液是依靠Fecl,和cucl:同時完成的。其中n¨的氧化能力強,蝕刻速度快.蝕刻質量好。相對而言,cucI2在這里蝕刻速度較世,蝕刻質量差,隨著蝕刻液中Fe3的消耗和cuCL2的增大而使蝕刻速度逐漸減慢,并使蝕刻質量惡化。當Fe3消耗量達50%時,蝕刻速度及蝕刻質量都將不利于繼續進行蝕刻過程.而應更換蝕刻液。
    在實際生產中,表示蝕刻液的蝕刻效能不是片Fe3的消耗量來衡量,而是采用蝕刻液中銅的溶解量(單位為昏g/l)來衡量。銅在FeCl3蝕刻溶液中,最初蝕刻速度是恒定的。然而,隨著蝕刻液中Fe¨的消耗,蝕刻液中銅含量不斷升高,當溶銅量達到60g/L時,蝕刻速度會變慢,當蝕刻液中Fe3消耗達到40%時或溶銅量達到83g/L時,蝕刻速度會急劇下降,此時的蝕刻液不能再繼續使用,而應考慮蝕刻液的再生或更新。
    通常使用的FeCl 3蝕刻液酸度都不高,所以FecL3蝕刻液在蝕刻銅時,也伴有FeCl,和CuCI,的水解副反應:
    Fecl,+3H:O—Fe(OH)3 J+3HCI    (5 44)
    cucl2+2H20一cu(on)2 +2HC:l    (5 45)
    生成的氯氧化物不穩定,受熱易分解牛成相應的氧化物和水,這些氧化物一部分沉淀在蝕刻槽底部形成黃土樣沉積物,一部分懸浮于蝕刻液中,對抗蝕層產生一定的破壞作用。
    2Fe(OH),一Fe202+3H3O    (5—46)
    cu(OH)2—cuO +H2O    (5 47)
 
 

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