碱性蚀刻制程讲义.docx
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碱性蚀刻制程讲义
碱性蚀刻制程讲义
碱性蚀刻流程一、为什么要蚀刻二、
三、碱性蚀刻制程需求制程及产品介绍四、特性及优点五、
六、制程控制洗槽及配槽程序七、问题及对策八、
九、信赖度测试方法药水分析方法十、
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一、碱性蚀刻流程
剥膜→水洗→蚀刻→子液洗→水洗→剥锡→水洗→烘干
二、为什么要蚀刻
将基板上不需要的铜,以化学反应方式予以除去,以形成所需要的电路图形
三、蚀刻制程需求
1.适宜的抗蚀剂类型
2.适宜的蚀刻液类型
3.可实现自动控制
4.蚀刻速度要快
5.蚀刻因子要大,侧蚀少
6.蚀刻液能连续运转和再生
7.溶铜量要大,溶液寿命长
四、制程及产品介绍
PTL-503B为全溶碱性蚀刻液,适用于图形电镀金属抗蚀层,如镀覆镍.金.页16共页2第
锡铅合金.锡镍合金及锡的印制电路板蚀刻
1.剥膜
成份:
NaOH
功能:
剥除铜面上之干膜,露出底层铜面
特性:
强碱性,适用于水平及垂直设备
2.碱性蚀刻
主要成份:
NHHONHClCu（NH）Cl233423①.Cu（NH）Cl:
具有蚀刻能力,与板面Cu反应,生成不具蚀刻能力之234Cu（NH）Cl,在过量氨水和氯离子存在的情况下,Cu（NH）Cl很快被空气2233氧化生成具有蚀刻能力之Cu（NH）Cl243②.NH.HO:
提供蚀刻所需之碱性环境,并与NHCl一道完对Cu（NH）Cl之22343氧化再生
-提供再生时之ClNHCl:
③.4反应原理:
Cu+Cu（NH）Cl→2Cu（NH）Cl243322Cu（NH）Cl+2NHCl+2NHOH+O→2Cu（NH）Cl+2HO233224442Cu+2NHCl+2NHOH+O→Cu（NH）Cl+2HO
22444233.剥锡铅:
PTL-601D/605PTL-602A/602B1功能:
剥除线路板表面锡金属抗蚀层,露出线路板之铜面,并保持铜面之光泽
主要成份:
HNO3①.双液型:
PTL-602A/602B1页16共页3第
A.A液氧化剂:
用以将Sn/Pb氧化成PbO/SnOa.
将PbO/SnO转成可溶性结构,避免饱和沉淀b.抗结剂:
液咬蚀锡铜合金:
防止A抑制剂c.
液B.B用以咬蚀铜锡合金氧化剂:
a.防止金属氧化物沉淀抗结剂:
b.
防止氧化保护铜面,c.护铜剂:
单液型.②PbO/SnOSn/Pb氧化成a.氧化剂:
用以将转成可溶性结构PbO/SnOb.抗结剂:
将防止氧化c.护铜剂:
保持铜面,:
反应原理Sn/Pb1.咬氧化氧化氧化O）（a）SnOH（HSnL/PbLSn/PbSnO/PbOX322铜锡合金剥除2.氧化2+2+）溶解Cu（+SnCuSn562+2+）
溶解（CuSnCu+Sn3
特性及优点五、页16共页4第
点优特性
可用于图形电镀之多种金属抗蚀适应性蚀刻速度可减少制程时污染铜回收再利用容废水处理简消耗成本溶铜量
高品质之制自动控制制程控制六、
操作参数表1.
换槽频率分析频率温度槽名项目浓度压力添加方式
NaOH
2±0.5Kg/cm1.5次/班剥膜1天/1%分析补加1℃50±2次4±2+130-160g/LCu
-5-6mol/LCl2/班1自动添加50蚀刻±2℃2±0.2Kg/cm次PH8.0-8.6
S.G0.02±1.20S.G>1.3型单液:
+H4.0-6.0N
H<4.0N/
1℃30±5班次/剥锡21.5±0.5Kg/cmS.G
1.1-1.3
S.G>1.3双型液:
H<,3.5N:
槽液维护2.
槽液并添加1/5,抽出蚀刻液比重超过:
1.21或铜含量超过160g/L时补充PTL-501B到原液位:
管理定期检查自动控制之比重和槽液比重是否符合而做适当校正A.,并作成管制图铜含量PH值,,氯含量定期分析槽液B.
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C.每日下班时使用子液冲洗蚀铜机前后进出之滚轮,避免干燥氢氧化铜之累积
D.长期不使用时,可多添加3-5%子液,避免NH过量损失3E.停机超过45-60日以上时,清洗蚀刻机槽维护如下:
a.将槽液排出到预备槽
b.用水喷洗5分钟后排放
c.用3%（V/V）HCl清洗并喷洗5分钟后排放
d.检查喷洒情况是否正常
e.用水再清洗一次并检查加热器,冷却水管及滤钢板
f.加水与约2%氨水或子液混合后喷洗5分钟后排放
g.将槽液抽回
F.氯化铵添加时请先在槽外以槽液溶解后,再加入蚀铜机内
G.（氯离子标准值-分析值）×NHCl/Cl×槽体积（L）×1000=添加氯化铵Kg量4H.PH值在50℃时与常温会呈现不同的值,换算公式如下:
PH（50）=PH（X）-0.21×（50-X）/10
例如:
24℃时PH=8.86,问50℃时的PH值是多少?
8.86-0.21×（50-24）/10=8.86-0.21×2.6=8.314
I.PH值的误差影响因素:
温度越低,PH值越高,50℃与常温有时会差约0.04
电极会慢慢老化,而此过程中无法得知
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不同厂牌或不同电极,会差约0.15
校正用标准液会吸收空气中的CO2形成碳酸,若溶入标准液时,则影响准确性
用PH4.0-7.0与用PH7.0-10.0做校正,也会不同
J.蚀铜液的PH值变数太多,通常只作参考,用滴定碱当量法是比较准确的
K.比重在50℃的值与常温时约差0.01,比重差0.01时,铜含量约差10g/L
50℃25℃铜（g/L）
1401.1901.200
1501.2001.210
1601.2201.210
165
1.225
1.215
七、洗槽及配槽程序
1.新线洗槽程序
a.以清水清洗所有药水槽及水洗槽,然后排放
b.将各水洗槽及药水槽注满清水,加入5-10g/L片碱,开启循环过滤系统,维持四小时以上然后将废液排除
c.用清水冲洗各槽体,并排放
d.将各槽注满清水,循环30分钟后排放
e.将各槽注入1/2槽体积水,加入1-2%槽体积HSO,然后注满清水,开启循环42过滤系统,维持1-2小时后排放
f.用清水冲洗各槽体,并将水排放
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g.以清水注满各槽,开启循环过滤系统,维持30分钟后排放
h.剥膜槽用5-10g/LNaOH,蚀刻槽用1-2%NH.HO,剥锡槽用1-2%HNO332再次循环清洗1小时后,即可进行全线配槽
2.配槽程序
A.剥膜槽
a.注入1/2槽体积清水,加入50g/LNaOH（NaOH需预先溶解后再加入槽内,以免堵塞管道）
b.补充水至标准液位,循环20-30分钟
c.分析调整药水浓度
d.升温至50℃
B.蚀刻槽
a.取蚀刻母液PTL-503A（可由旧蚀刻线接取）,加入蚀刻槽内
b.分析调整母液浓度
c.升温至50℃
C.剥锡铅槽
a.单液型剥锡铅液:
直接将剥锡铅液原液加入槽内（PTL-601D,PTL-605）,搅拌均匀
b.双液型剥锡铅液:
（PTL-602A/PTL-602B）1①.将PTL-602A原液加入剥锡铅线A段
②.将95%槽体积PTL-602B加入剥锡铅线B段,并缓慢加入5%槽体1积HO（35%）
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③.将槽液搅拌均匀
八、问题与对策:
1.蚀铜液常见问题与对策
可能原
增加温温度低或加热器损1.速度降a.
b.比重过子液未补铜含量）添加子液至比
c.比重过铜含量）1.20-1.2之
添加废d.可能冷却管漏
修e.压力太调整压f.氧气不
增加抽g.氯离子过
添NCl2蚀刻不均
）a.喷嘴阻检查喷a调整位置与角喷管管位成角方向不b.
c.滚轮位置不调调整每对喷管喷喷管流量不正d.
e.喷管破常发生在摆动接头空f.液面太,Pum补充蚀铜子（Scum）显影去膜未彻同板面上局部ba.
修补底片上微均底片不良导致干膜制程发生膜b.
改善电镀分c.压膜前板面清洁不降低碱镀铜厚度不d.
改善电镀e.,去膜液碱性太强回锡电镀渗锡f.
a.沉淀3.氯铜比值不对调整氯铜比
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b.PHc.比重过高
低或漏水
带入水太多
减低抽风添加子液
修理
4.侧蚀大
蚀铜过度
a.PHb.速度太慢c.压力过大
值过高
增加铜含量与抽风速度降低压力
药液关系,厚度
d.喷管或喷嘴不对
e.阻剂破损或浮起
增加铜浓度
f.比重太低
5.蚀铜不足a.速度太快（UnderEtching）
太低b.PH
药液关系,厚度,速度
比重太高c.
加热器损坏或沉淀太多
d.浓度太低
e.喷压不足检查水平板子在蚀铜机内6.a.装机未在水平状态
行径不直不正b.喷管喷压集中单边轻的板子会被举,下压太大时c.输送齿轮破损使输送杆停用起上下喷压不均匀d.子液用完或管路堵塞以下低于7.蚀铜机结晶太多a.PH8
控制器故障或不准抽风太强UV的抗碱度PH值太高了解干膜或8.阻剂剥落
/铅液常见问题及对策2.剥锡
问
题
原
因
对
策
剥速太慢
药水强度减低
提高更换或添加频率
板面不亮
药液温度太高水洗不足
控制最高温小于提高水洗流量
40℃
页16共页10第
清洗喷管及喷管阻塞部份喷管阻塞
更换药液剥除未尽药液老化传送速度太快降低传送速度更换药液药液老化降低温度液温太高检查水洗流量水洗不洁板面颜色清洗喷嘴及喷管阻塞部份Sn/Pb厚度太厚依不同厚度调整进度板子储厚过久降低储存时间设备漏水或漏油保养设备信赖度测试方法九、
蚀刻均匀性测试1.
25个方格,之2/2OZ含铜基板两面至少各分为a.取1PNL24”×18”H并依次作好记录b.测各小方格内铜厚12/2OZ基板进行蚀刻c.以正常之蚀板速度,将,相对应作记录H,并与蚀刻前所测铜厚d.测蚀刻后各小方块内铜厚2h即为蚀刻之铜厚减去蚀刻后之铜厚,H,e.以蚀刻前之铜厚H21即为蚀刻,H除去蚀刻掉铜厚之最大值Hf.以蚀刻掉铜厚之最小值maxmin之均匀性Hmin>80%
均匀性要求均匀性=
Hmax可调,,可调整上下喷压,若同一面均匀性差g.若上下两面蚀去之铜厚不均
整板面各区压力分布来改变蚀刻速率测定2.
（g）
称重W含铜基板a.取一2/2OZ1吹干称重取出洗净,,b.将板放入蚀刻线按正常之生产速度进行蚀刻后,t（min）并记录蚀刻时间（g）,W2×）10-W（W321t×长×2.54×2×8.93×宽页16共页11第
c.计算:
速率=mil/min
d.或用铜厚测试仪测蚀刻前后之铜厚（mil）
流失铜厚=计算:
蚀刻速率（min）时间3.蚀刻因子测定方法并有,要求该板具有朝向各个方向之线路,a.取一做完电镀铜锡之PCB板10/10mil）在全板纵横分布不同线宽线距（3/3mil至,走完蚀刻后出b.将测试板放入蚀刻线,如下图c.对不同线宽线距之线路作切片分析
A
B
H
2HE=
d.蚀刻因子A-B
3-5
蚀刻因子通常控制在4.蚀刻点测试基板数量应能使基板覆盖宽度与机台同宽,1/1OZa.取之含铜基板数片（）
整个蚀刻段并将速度调整至正常蚀刻之速度b.将喷压固定,当第一片基板走出板与板之间距须一致将含铜基板逐一放入蚀刻段,,c.
待水洗后将蚀刻板逐一按顺序取出,蚀刻段后立即关闭蚀刻之喷淋观察经由喷洒所造成之残铜,d.将蚀刻板逐一按原蚀刻放置顺序摆放好页16共页12第
是否形成均匀之波峰波谷
e.观察残铜之波峰是否落于蚀刻段长度之70-80%内,若在此范围内,则表示蚀刻点正常,蚀刻速度合适,若不在此范围内则需调整速度,使蚀刻点落于蚀刻段长70-80%范围内
十、分析方法
㈠.剥膜液NaOH化学分析
试剂:
酚酞指示剂0.1NHCl
方法:
a.取槽液5ml于250ml锥形瓶中
b.加50ml纯水
c.加3-5滴酚酞指示剂
d.用1NHCl滴定,溶液由红色变成无色为终点
计算:
NaOH=0.8×1NHCl滴定ml数
㈡.蚀刻液PTL-503B化学分析
①.铜离子含量分析
试剂:
PH=10缓冲液PAN指示剂（1%）0.1MEDTA
方法:
a.取槽液10ml于100ml容量瓶中,加纯水至刻度线
b.从上述溶液中取5ml于250ml锥形瓶中
c.加入30ml纯水并加入20mlPH=10缓冲液
页16共页13第
d.加入4-6滴PAN指示剂
e.用0.1MEDTA滴定,溶液由蓝色变成草绿色为终点
2+（g/L）=12.71×0.1MEDTA滴定ml计算:
Cu数
②.氯离子含量分析
试剂:
20%乙酸20%KCrO0.1NAgNO342方法:
a.取槽液10ml于100ml容量瓶中,加纯水至刻度线
b.从上述溶液中取5ml于250ml锥形瓶中
c.加入30ml纯水并加入20ml20%乙酸,15ml20%KCrO缓冲液42d.用0.1NAgNO3滴定,溶液中沉淀细碎并呈粉红色为终点
-]（N）=0.2×0.1NAgNO滴定ml数计算:
[Cl3③.剥锡/铅液PTL-601D化学分析
试剂:
酚酞指示剂（1%）0.1NNaOH
方法:
a.取槽液2ml于250ml锥形瓶中
b.加入20ml纯水并加入3-5滴酚酞指示剂
c.用0.1NNaOH滴定,溶液由无色变成粉红色为终点
计算:
[H+]（N）=0.5×0.1NNaOH滴定ml数
④.剥锡/铅液PTL-605化学分析
试剂:
酚酞指示剂（1%）0.1NNaOH
页16共页14第
方法:
a.取槽液2ml于250ml锥形瓶中
b.加入20ml纯水并加入3-5滴酚酞指示剂
c.用0.1NNaOH滴定,溶液由无色变成粉红色为终点
计算:
[H+]（N）=0.5×0.1NNaOH滴定ml数
⑤.剥锡/铅液PTL-602A/B化学分析1A.PTL-602A含量分析
试剂:
甲基红指示剂（0.1%）1NNaOH
方法:
a.取5ml槽液于250ml锥形瓶中
b.加入50ml纯水
c.加入3-5滴甲基红指示剂
d.用1NNaOH溶液滴定,颜色由红色变成黄色为终点
计算:
PTL-602A（N）=0.2×1NNaOH
B.PTL-602B含量分析1←酸当量分析
试剂:
甲基红指示剂（0.1%）1NNaOH
方法:
a.取5ml槽液于250ml锥形瓶中
b.加入50ml纯水
页16共页15第
c.加入3-5滴甲基红指示剂
d.用1NNaOH溶液滴定,颜色由红色变成黄色为终点
计算:
PTL-602B（N）=0.2×1NNaOH滴定ml数1↑双氧水含量分析
试剂:
35%HSO0.1MKMnO424方法:
250ml锥形瓶中取1ml槽液于a.
纯水b.加入50ml溶液20ml35%HSO加入c.42,颜色由无色变成微红色为终点用d.0.1NKMnO溶液滴定4ml×O计算:
35%H（%）=4.910.1MKMnO滴定数422
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