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堿性蝕刻經驗談（不斷補充）

一、蝕刻液的種類：

本人(ren)使用過的蝕刻液有：

酸性(xing)氯(lv)化銅蝕刻(ke)(ke)液、堿(jian)性(xing)氯(lv)化銅蝕刻(ke)(ke)液、三氯(lv)化鐵(tie)蝕刻(ke)(ke)液三種，其(qi)中三氯(lv)化鐵(tie)蝕刻(ke)(ke)液在電(dian)路板行業已經沒(mei)有人再用(yong)，僅用(yong)于部分金(jin)屬（如(ru)不銹鋼）蝕刻(ke)(ke)。

電路板行業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、側蝕小、溶銅量高、循環使用成本低、適應性廣、可自動控制等優點。國內電路板行業僅部分單面板，多層板的內層，柔性電路板有用到其它類型的蝕刻液。

二、堿性氯(lv)化銅蝕刻液(ye)的組成和原理

堿(jian)性氯(lv)化銅蝕刻(ke)液包括以下組(zu)分：

1、銅(tong)氨絡離(li)子[Cu(NH3)4]2+——蝕(shi)刻的主要作(zuo)用成分，由(you)母液提供(gong)，以Cu含量或密度(du)形式體現(xian)；

2、游離氨(an)NH3——參與蝕刻反應，由氨(an)水補(bu)充(chong)，以PH值體現；

3、氯離子Cl-——活化劑，由(you)氯化銨(an)補(bu)充；

4、銨離子NH4+——PH穩(wen)定劑(ji)及(ji)氨(an)補充(chong)劑(ji)，由氯化銨補充(chong)；

5、添加劑——促進蝕刻反應(ying)產物[Cu(NH3)2]+轉(zhuan)化為具有蝕刻作(zuo)用的(de)[Cu(NH3)4]2+。

通常，由氨水+氯化銨+添加劑組成補充(chong)液(ye)。

蝕刻反應機理(li)： [Cu(NH3)4]2++Cu→2[Cu(NH3)2]+

所生成的(de)(de)(de)(de)[Cu(NH3)2]+為(wei)Cu+的(de)(de)(de)(de)絡離子，不(bu)具(ju)有蝕刻(ke)能力(li)。在有過量NH3和Cl-，在起催化作用的(de)(de)(de)(de)添加(jia)劑的(de)(de)(de)(de)作用下，能很快地被空(kong)氣中(zhong)的(de)(de)(de)(de)O2所氧(yang)化，生成具(ju)有蝕刻(ke)能力(li)的(de)(de)(de)(de)[Cu(NH3)4]2+絡離子。其(qi)再(zai)生反(fan)應如下：

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

從上述反應，每蝕刻1摩(mo)爾銅需要消耗2摩(mo)爾氨(an)和(he)2摩(mo)爾銨離(li)子（氧氣(qi)則靠(kao)噴淋時與空(kong)氣(qi)接觸提供(gong)）。因此，在蝕刻過程中，隨著銅的溶解，應不斷補加氨(an)水和(he)氯化銨。

三(san)、影響蝕(shi)刻(ke)速率的(de)因素：

蝕(shi)刻(ke)液中的(de)Cu含量、pH值、氯化(hua)銨濃度、添加(jia)劑含量以(yi)及(ji)蝕(shi)刻(ke)液的(de)溫度對蝕(shi)刻(ke)速率均有影響。

 1、Cu含量：

蝕刻(ke)液中的(de)Cu絕大部分(fen)是以(yi)銅氨(an)絡離子(zi)[Cu(NH3)4]2+形式存在(zai)，一般(ban)以(yi)化驗的(de)Cu2+含量或密度(du)體(ti)(ti)現。它是蝕刻(ke)反應的(de)氧化劑，適當的(de)含量能夠得到穩定(ding)且(qie)快速的(de)蝕刻(ke)速率一般(ban)控制(zhi)在(zai)120-150g/L（或18-23波美度(du)）。過高液體(ti)(ti)粘度(du)增(zeng)大，容易(yi)產生沉淀。

 2、溶液pH值的影響：

此處(chu)所說的(de)(de)PH值，實際(ji)上是(shi)指游(you)離氨(an)(an)的(de)(de)濃度(du)。蝕刻液(ye)的(de)(de)pH值應保(bao)持在8.0-8.6之間，當(dang)pH值降到(dao)8.0以下時(shi)，游(you)離氨(an)(an)不足(zu)以把蝕刻液(ye)中的(de)(de)銅(tong)完全絡合成銅(tong)氨(an)(an)絡離子，溶液(ye)會(hui)出現粘性的(de)(de)沉淀(dian)，這些(xie)沉淀(dian)能(neng)在加熱器(qi)上結成硬皮可(ke)能(neng)損壞加熱器(qi)，會(hui)堵噴嘴給(gei)造成蝕刻不均等。如果溶液(ye)pH值過高，蝕刻液(ye)中氨(an)(an)氨(an)(an)釋放到(dao)大(da)氣中，導致成分不穩定和環境(jing)污(wu)染。

3、氯(lv)化銨含量(liang)的影響：

通過(guo)蝕刻(ke)再生的化學反(fan)應可以看出：[Cu(NH3)2]+的再生需(xu)要有NH3和(he)NH4+存在(zai)；同時(shi)，Cl-也是活化金屬銅所需(xu)的活化劑(ji)。如果溶液中缺乏NH4Cl，大量(liang)的[Cu(NH3)2]+得不到再生，蝕刻(ke)速率就會降低，以致失去蝕刻(ke)能(neng)力。氯化銨以氯離子含量(liang)來衡量(liang)，一(yi)般控制在(zai)160-180g/L。

4、添加劑的影響：

沒有添加劑(ji)(ji)的蝕刻液，無(wu)法快速吸收空氣(qi)里的氧氣(qi)再生，各種商(shang)品(pin)添加劑(ji)(ji)作(zuo)用基(ji)本相(xiang)當。

5、溫度的影響：

蝕刻(ke)速率(lv)與溫度(du)有很大(da)關系，蝕刻(ke)速率(lv)隨著溫度(du)的升高而加快。由于塑料設備的限(xian)制和NH3受熱易揮(hui)發，溫度(du)一(yi)般(ban)控制在50℃左右（45-55℃）。

四(si)、蝕刻故障及處(chu)理：

蝕(shi)刻不(bu)凈和側(ce)蝕(shi)過(guo)大是堿性蝕(shi)刻的(de)兩個主要故障現象，而這些故障的(de)絕大部分原(yuan)因是蝕(shi)刻的(de)速度(du)慢。

本人處理的(de)(de)蝕(shi)(shi)刻(ke)后(hou)(hou)發現的(de)(de)問題，有(you)超過(guo)一半是(shi)(shi)(shi)電鍍(du)的(de)(de)問題，只是(shi)(shi)(shi)在(zai)蝕(shi)(shi)刻(ke)后(hou)(hou)才被發現。所以出現蝕(shi)(shi)刻(ke)故(gu)障時，首先要看看是(shi)(shi)(shi)否與電鍍(du)有(you)關。

1、蝕(shi)刻不凈：先要區分(fen)蝕(shi)刻速度慢與銅厚不均。

蝕(shi)(shi)刻(ke)速(su)度慢與(yu)藥水成分是否(fou)合理及噴淋壓(ya)力有關，壓(ya)力調整很簡單，蝕(shi)(shi)刻(ke)液的主要(yao)成分也很容易通過(guo)化驗測定(ding)。但是，商品蝕(shi)(shi)刻(ke)液的添加劑是無法測定(ding)的，過(guo)多和過(guo)少都會使得蝕(shi)(shi)刻(ke)速(su)度減低，務必小(xiao)心處理。

對于銅厚不均的(de)要通過控制電鍍層均勻解決(jue)，此處不做(zuo)評論。

2、側(ce)蝕(shi)(shi)(shi)過(guo)大：側(ce)蝕(shi)(shi)(shi)是(shi)任何(he)一種蝕(shi)(shi)(shi)刻(ke)方法都(dou)無法避免的(de)自然現象，減(jian)少側(ce)蝕(shi)(shi)(shi)主要還是(shi)靠改良蝕(shi)(shi)(shi)刻(ke)劑的(de)噴淋方式，各種商品蝕(shi)(shi)(shi)刻(ke)液(ye)號稱低側(ce)蝕(shi)(shi)(shi)都(dou)是(shi)忽悠(you)人的(de)。

發生(sheng)側蝕過大(da)的(de)原因(yin)，一般都是(shi)蝕刻速(su)度慢，藥(yao)液在板(ban)(ban)子(zi)(zi)上停(ting)留(liu)時(shi)間過久產(chan)生(sheng)的(de)浸(jin)泡作用。噴(pen)淋時(shi)藥(yao)液僅在垂直方(fang)向與(yu)板(ban)(ban)子(zi)(zi)接觸，而停(ting)留(liu)在板(ban)(ban)子(zi)(zi)上的(de)藥(yao)液則會橫向蝕刻銅箔(bo)——此為浸(jin)泡作用。蝕刻速(su)率越快，板(ban)(ban)子(zi)(zi)浸(jin)泡的(de)時(shi)間就(jiu)短，浸(jin)泡時(shi)間一長，側蝕就(jiu)過大(da)了。

3、其它：

點狀露銅：常發生于鍍鎳(nie)金板(ban)的低電位處(chu)，鍍鎳(nie)針(zhen)孔所致，聯成一片常被(bei)誤以(yi)為(wei)是金面氧(yang)化，以(yi)高倍數放大鏡(jing)觀察(cha)可辯。