硫酸、双氧水蚀刻液组成及原理.docx

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1、硫酸/双氧水蚀刻液组成及原理一、定义：硫酸/双氧水是通过添加稳定剂配制而成的一种新型的蚀刻液。二、特性：适应各种抗蚀层，如锡、锡铅合金镀层及有机抗蚀层。侧蚀小，溶铜量大。蚀刻速率高，反应易控制。回收废液简便，毒性小、安全，对环境污染小。三、化学组成硫酸/双氧水蚀刻液配方（按每升计算）单位化学组分北京邮电学院高能物理所贵州大学德国专利二五二五1H2 s0470-140亳升110-130 亳升20%500亳升90克H3 PO435-50毫升50毫升10%30亳升Il2 02300-350亳升300-350亳升240毫升NH2 C0NH25克300ppm200亳升0.2克AgN03硫酸钱十二烷基磺酸

2、15-20克微钠量尿素10克正丁醇400ppm10亳升非那西丁双氧水ABCD双氧水C稳定剂E 10-15亳升10亳升余量余量余量去离子水温度50-60554550-5550-60注：稳定剂：北京邮电学院研制的H2 02-A、B、C、D、E.；贵州大学推荐非那西丁等。四、硫酸/双氧水蚀刻液的蚀刻原理1）蚀刻原理蚀刻液中的双氧水首先进行分解，产生强氧化性的初生态氧0即原子态氧，其反应如下:H202f 0 +H20新生的初生态氧0立即与基板上铜发生氧化还原反应，产生棕黑色的氧化铜：Cu+ 0 -CuO氧化铜迅速与硫酸起反应，生成可溶性的硫酸铜，此时的蚀刻液呈现天兰色水溶液：CuO+H2SO.L Cu

3、S0., + H20将+式，得Cu+H202+H2S04-CuS04+2H202）蚀刻液的技术指标溶铜量80-116克/升、蚀刻速率20-40微米/分钟、过氧化氢利用率78-92以蚀刻系数2. 63-3、回收硫酸铜结晶体纯度大于99%。（2）影响蚀刻速率的因素从当前印制电路板生产中，采用硫酸/双氧水蚀刻液并不普遍，对它的蚀刻所涉及到的技术性问题还待于进一步的研究和探讨。1）双氧水的分解：蚀刻时需要双氧水分解产生初生态氧0与铜起反应，而蚀刻液中铜离子存在，又加速双氧水的分解，导致溶液的稳定性急速下降，因此，双氧水的自身分解就是直接影响蚀刻液的蚀刻速率稳定性的重要因素。从电化学角度分析，双氧水的分

4、解是不可避免的，这就必须严格控制和阻止蚀刻液中双氧水的自然分解现象。为了抑制双氧水的过速分解，除了适当的加入稳定剂外,还可以对双氧水进行酸化，用来酸化双氧水介质的有硝酸、硫酸、磷酸等。2）稳定剂的影响：稳定剂的主要作用是阻止双氧水在其它条件下的分解速度过快，而且能加快对金属的溶解速度，提供恒定的蚀刻速率。同时稳定剂在反应过程中产生泡沫，第盖在蚀刻液的表面，不但能阻止酸气外溢，此外，稳定剂吸附在裸铜表面，阻止蚀刻液对导线的侧蚀作用，确保了蚀刻后导线精度。稳定剂选择依据根据硫酸/双氧水蚀刻液的工艺特性，要添加在该蚀刻液中能起到阻止双氧水自然分解的物质，就必须分析与研究直接影响双氧水加速分解的客观因

5、素。根据双氧水的化学性质，双氧水本身分解就是一个放热、嫡增的反应。从电化学角度分析，双氧水的分解是不可避免的。从物理化学角度分析，双氧水的分解与铜离子的摩尔浓度、绝对温度成正比。蚀刻液中某些无机杂质，如三价铁、三价格、银、氯、氢氧根离子及热、光等条件的存在，都会加速双氧水的分解。根据上述因素分析，所选择的稳定剂不仅能有效地起到阻止双氧水的过快的分解，而且能够加快对金属的溶解速度。通过工艺试验法证明，所选择的稳定剂必须含有极性氢原子功能团的有机化合物或不饱和键的有机化合物等。其主要原因是这些基团含有足够负性的氧、氮原子，并能与足够正性的氢构成有效的氢键。这些有机化合物之所以特别有效，是由于负电荷

6、集中在它们小小的原子上。如果化合物有两个以上的这种类型的功能团，则要求它们之间不发生或不与其它集团发生空间阻碍作用。同时还必须具有可靠的适应性，所选择的稳定剂除要求稳定性好、使用寿命长外，还需能适应各种杂质，特别是重金属离子的干扰。稳定剂的特殊功能稳定性好：通过工艺试验，双氧水的消耗率由不加稳定剂99. 91%-29. 73%,下降24. 83%-0. 6船有效的阻止双氧水的自然分解。均恒的蚀刻速率：具有一定的泡沫浸润作用。稳定剂的添加量蚀刻液含稳定剂量的控制是非常重要的，为能够获得更加的准确的添加量数据，通过工艺试验法和实际生产的使用得知添加数量的多少，其效果有着显著的差异。为此将通过试验法

7、获知的建议添加数量列于表（仅供参考）：稳定剂添加数据表（建议值）配方序号稳定剂化学名称稳定剂添加含量1L4-环-己烷二甲醇20毫升/升2L4 丁二醇20毫升/升3苯酚磺酸钠25克/升配方序号稳定剂化学名称稳定剂添加含量41. 6-已二酸20毫升/升51.5-戊二醇20毫升/升6乙二醇0.5$7联50ppm8对lOOOppm9间甲苯基胭lOOOppm101. 1-2苯基-1-硫服lOOOppm11磺胺嘎晚200ppm12对乙氧基苯麻lOOOppm稳定剂的加入，虽然抑制了双氧水的活性，但也降低了蚀刻速率，为此，可适当加入微量催化剂。大多数催化剂含有重金属离子（如，AgNO3）或其它活性物质，具有非常好的催化作用，并能提高蚀刻液的蚀刻速率。蚀刻液的稳定效果加入稳定剂后，在温度60、二价铜离子浓度为0.2M的条件下，通过时间为32-46小时后,其双氧水分解率小于1%常温、二价铜离子浓度为0.2M的条件下，通过光照试验时间为24-25小时后，双氧水分解率小于6%；在常温条件下存放两年以上，双氧水的分解率小于1机