1.特性 <
1.适用于生产多层板的内层和印刷－蚀刻板。所采用的抗蚀剂是网印抗蚀印料、干膜、液体光致抗蚀剂等；也适用于图形电镀金抗蚀层印制板的蚀刻，但不适于锡－铅合金和锡抗蚀剂。
2.蚀刻速率容易控制，蚀刻液在稳定状态下能达到高的蚀刻质量。 3.溶铜量大
2. 蚀刻过程的主要化学反应
在蚀刻过程中，氯化铜中的Cu2+具有氧化性，能将板面上的铜氧化成Cu1+，其反应如下：蚀刻反应：Cu＋CuCl2→Cu2Cl2
形成的Cu2Cl2是不易溶于水的，在有过量Cl-存在下，能形成可溶性的络离子，其反应如下：络合反应：Cu2Cl2＋4Cl-→2[CuCl3]2-
随着铜的蚀刻，溶液中的Cu1+越来越多，蚀刻能力很快就会下降，以至最后失去效能。为了保持蚀刻能力，可以通过各种方式对蚀刻液进行再生，使Cu1+重新转变成Cu2+，继续进行正常蚀刻。 应用酸性蚀刻液进行蚀刻的典型工艺流程如下：
印制正相图 象的印制板 | → | 检查修版 | → | 碱性清洗 (可选择) | → | 水洗 | → | 表面微蚀刻 (可选择) | → | 水洗 | → |
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检查 | → | 酸性蚀刻 | → | 水洗 | → | 酸性清洗 例如: 5－10％HCl) | → | 水洗 | → | 吹干 | → | 检查 | → | 去膜 | → |
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3. 蚀刻液配方
蚀刻液配方有多种，1979年版的印制电路手册(Printed Circuits Handbook)中介绍的配方见表10－2。
表10－2 国外介绍的酸性蚀刻液配方
组份 | 1 | 2 | 3 | 4 |
CuCl2·2H2O HCl(200Be’) NaCl NH4Cl H2O | 1.42磅 0.6加仑 － － | 2.2M 30ml/加仑 4M － | 2.2M 0.5N 3M － | 0.5～2.5M 0.2～0.6 M － 2.4～0.5 M |
添加到1加仑 |
| | | | |
注：1磅＝454克 1加仑(美制)＝3.785升
我国采用的蚀刻液配方也有多种，现摘录如下表10－3
表10－3 我国采用的酸性蚀刻液配方
组份 | 1 | 2 | 3 |
CuCl2·2H2O | 130-190g/l | 200g/l | 150-450g/l |
HCl | 150-180ml/l | 100ml/l | - |
NaCl | - | 100g/l | - |
NH4Cl | - | - | 饱和 |
H2O | | | |
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蚀刻 液中所采用的氯化物种类不同。对蚀刻速率有很大影响，见图10-5中的曲线。
图10-5 在350C,各种氯化铜深液中铜的添加量与蚀刻时间的关系曲线
1，1.00M CUCL2饱和NACL深液 2，2.00M C HCL2在6.0NHCL溶液里
3，3.00M C UCL2饱和N ACL溶液 4，2.00M CUCL2饿和N ACL溶液
5，1.7M CUCL2饱和NH 4CL溶液
从图中可以看出，在一个较宽的溶铜范围内，含NH 4CL的溶液蚀刻速度较快，这对于生产是有利的，但是，随着温度的降低，溶液中会有一些铜铵氯化物结晶深(C UCL 2.2H 4CL)沉锭。而含N ACL的溶液蚀刻速率接近含HCL溶液的蚀刻速率，因此，通常在蚀刻中多选用HCL和N ACL两种氯化物。
4. 影响蚀刻速率的因素
影响蚀刻速率的因素很多，影响较大的是溶液中Cl-，Cu1+的含量，溶液的温度及Cu2+的浓度等。
Cl-含量的影响
在氯化铜蚀刻液中Cu2+和Cu1+实际上都是以络离子的形式存在。铜离子由于具有不完全的d-轨道电子壳，所以它是一个很好的络合物形成体。一般情况下，可形成四个配位键。当溶液中含有较多的Cl-时，Cu2+是以[Cu2+Cl4]2-络离子存在，Cu1+是以[Cu1+Cl3]2-络离子存在。因此，蚀刻液的配制和再生都需要Cl-参加反应。从(图10-6)关系曲线吕可以看出，溶液中氯离子浓度与蚀刻速率有着密切的关系。
图10-6 在250C，氯化铜浓度对蚀刻时间的关系曲线
从图中可以看出，当盐酸浓度升高时，蚀刻时间减少。
在含有6N的HCl溶液中蚀刻时间至少是在水溶液里的1/3，并且能够提高溶铜量。但是，盐酸浓度不可超过6N。高于6N酸的挥发量大且对设备腐蚀，并且随着酸浓度的增加，氯化铜的溶解度迅速降低。
添加Cl-可以提高蚀刻速率的原因是：在氯化铜溶液中发生铜的蚀刻反应时，生成的Cu2Cl2不易溶于水，则在铜的表面形成一层氯化亚铜膜，这种膜能阻止反应的进一步进行。过量的Cl-能与Cu2Cl2络合形成可溶性的络离子[CuCl3]2-，从铜表面上溶解下来，从而提高了蚀刻速率。
Cu1+含量的影响
根据蚀刻反应，随着铜的蚀刻就会形成一价铜离子。较微量的Cu1+，例如4g/lCu1+含在120g/lCu2+的溶液中就会显著地降低蚀刻速率。所以，在蚀刻操作中要保持Cu1+的含量在一个低的范围内。例如低于2g/l。并要尽可能快地使其重新氧化成Cu2+。
在生产实践中如何控制溶液中的Cu1+浓度？
根据奈恩斯特方程：E=E0＋(0.059/n)lg([Cu2+]/[Cu1+])
E0是标准电极电位
n是得失电子数
[Cu2+]是二价铜离子浓度
[Cu1+]是一价铜离子浓度
从以上方程可以看出，氧化-还原电位E与（CU2+/CU1+）比值有关。
从图10-7表蝗溶液中CU1+浓度与氧化-还原电位之间的相互关系。
图10-7 溶 渡假中CU1+浓度与氧化-还原电位之间的关系
从图中可以看出，随着溶液中CU1+浓度的不断升高，氧化-还原电位不断下降，当氧化-还原电位在530MVJF 时，CU1+浓度低于0.4G/1.能提供最理想的，高的和几乎恒定的蚀刻速率（见图10-8）。所以，一般在操作中都以控制溶液的氧化-还原电位来控制溶液中CU1+的浓度。一般氧化-还原电位多控制在510-550MV左右。
图10-8 溶液氧化-还原电位与蚀刻速率的关系。
Cu2+含量的影响
溶液中的Cu2+含量对蚀刻速率有一定影响。一般情况下，溶液中Cu2+浓度低于2克离子时，蚀刻速率较低；在2克离子时速率较高。随着蚀刻反应的不断进行，蚀刻液中铜的含量会逐渐增加。当铜含量增加到一定浓度时，蚀刻速率就会下降。为了保持蚀刻液具有恒定
的蚀刻速率，必须把溶液中的含铜量控制在一定的范围内。随着溶液中铜含量的不断增加，溶液的比重也随之增加。在实际生产中是采用控制溶液比重的方法来控制溶液的含铜量。在生产中比重一般控制在1.280～1.295之间(31-330Be’),此时的含铜量大约是120～150g/l之间。
温度对蚀刻速率的影响
随着温度的升高，蚀刻速率加快。见图（10-9），但是，温度也不宜过高，一般控制在40～55℃范围内。温度太高会引起HCl过多地挥发，造成溶液组份比例失调。另外，如果蚀刻液温度过高，某些抗蚀层会被损坏。
5. 蚀刻液的再生
再生的原理主要是利用氧化剂将溶液中的Cu1+氧化成Cu2+。再生方法一般有以下几种。
通氧气或压缩空气再生
主要的再生反应为：2Cu2Cl2＋4HCl＋O2 →4CuCl2＋2H2O
此方法再生反应速率很低。
再生
主要的再生反应为：Cu2Cl2＋Cl2 →2CuCl2
由于是强氧化剂，直接通是再生的最好方法。因为它的成本低，再生速率快。但是，很难做到使全部都参加反应，如有溢出，会污染环境。故该法要求蚀刻设备密封。
电解再生
主要的再生反应为：
在直流电的作用下，
在阳极 Cu1+ →Cu2+＋e
在阴极 Cu1+＋e →Cu0
这种方法的优点是可以直接回收多余的铜，同时又使Cu1+氧化成Cu2+，使蚀刻液再生。但是，此方法要求有电解再生的设备投资和较高的电能消耗。
次氯酸钠再生
主要的再生反应为：
Cu2Cl2＋2HCl＋NaOCl →2CuCl2＋NaCl＋H2O
由于次氯酸钠能放出初生态氧[O]，所以，它具有很强的氧化性，再生速率快。但是，在实际中很少采用。因为此种氧化剂成本高，还因为它自身的危险性。
双氧水再生
主要的再生反应为：
Cu2Cl2＋2HCl＋H2O2 →2CuCl2＋2H2O
此种方法再生速率快，因为H2O2可提供初生态氧[O]。因此只需要40～70秒即可再生。
在自动控制再生系统中，通过控制氧化－还原电位、H2O2与HCl的添加比例、比重和液位、温度等项参数，可以达到实现自动连续再生的目的。
正象前文所述，随着蚀刻的进行，溶液中的Cu1+浓度不断增加，溶液的电极电位要不断降低。当测得的电位低于给定的电位时，电磁阀启动，补加H2O2。同时，另一个电磁阀也启动补加HCl。通过控制装置要使补加HCl的电磁阀先启动，而推迟H2O2的供给，以调节H2O2和HCl的补加比例。此时溶液中的Cu1+不断氧化成Cu2+，使电极电位升高至给定值，电磁阀停止工作。
按上述再生的化学方程式计算：每蚀刻1克分子铜要消耗2克分子的盐酸和1克分子的双氧水。据有关资料介绍，如果使用35％的H2O2和37％的HCl，就可以1：2的体积比进行添
加。每蚀刻1克铜大约需要1.4ml 35%的H2O2和3ml 37%的HCl。在实际生产中，从多次实践证明按1：3体积比添加，蚀刻速率基本保持恒定。
