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再生的原理主要是利用氧化剂将溶液中的Cu*氧化成Cu2+。再生方法一般有以下几种。: F3 B9 b. @: q' a" f% I" Y1 j
1)通氧气或压缩空气再生:7 {: L5 T( e/ C
主要的再生反应为:2Cu2Cl2+4HCH+O2->4CuCl2+2H2O但此方法再生反应速率很低。2 ~. N: K. x* T! M& Y' f2 ?8 j
2)氯气再生:
* t, v0 n; r% ^* M1 w; U# K# B, V主要的再生反应为:CuzCl2+C2->2CuCl2- P2 y( d2 V: f' F2 u
由于氯气是强氧化剂,直接通氯气是再生的最好方法。因为它的成本低,再生速率快。但是,很难做到使氯气全部都参加反应,如有氯气溢出,会污染环境。故该法要求蚀刻设备密封。4 Y& D9 S3 A, V: K2 A0 H
3)电解再生:' w/ s( h2 ~4 f
主要的再生反应为:在直流电的作用下,在阳极:Cu1+ ->Cu2+ +e8 p5 L+ l) y5 i$ {' C6 p
在阴极:Cu1+ +e ->Cu0
, c$ H- ?! W$ F8 u5 c这种方法的优点是可以直接回收多余的铜,同时又使Cut+氧化成Cu2+,使蚀刻液得到再生。但是此方法的再生设备投入较大且要消耗较多的电能。& f5 |+ [; n' B: O/ ~
4)过氧化氢(双氧水)再生:
9 a3 A6 Q7 D3 l" d6 f5 H Q4 J主要的再生反应为:CuzCl2+2HC+H2O2->2CuCI2+2H2O这种方法再生速度快,因为HzO2可以提供游离氧[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、HO2与Hci的添加比率,比重和液位,温度等项参数,可以达到实现自动连续再生的自的。' c i; D C+ P1 u! I
正像前面所述,随着蚀刻的进行,溶液中的Cu*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,通过控制装置添加H2O2,同时添加HCi,当电位升高到给定的值时,添加控制装置停正工作。按上面的再生化学方程式可知,每蚀刻1克分子铜要消耗2克分子的盐酸和1克分子的过氧化氢。据有关资料介绍,如果使用35%的HeO2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%H2O2和3ml 37%的HCI。在实际生产中按1:3体积比添加,蚀刻速率基本保持恒定。
: B& g/ J, L1 ~+ m7 T: I$ ?. H O另一个参数是溶液的比重,随着蚀刻的进行,溶液中的铜含量不断增加,使溶液比重不断升高。一般要求把溶液的比重控制在1.28-1.295之间。比重较低溶液的蚀刻速率不稳定,且蚀刻速率慢;溶液比重过高,蚀刻速率也会降低。所以,必要时加水到溶液中以调节比重。不过用过氧化氢-盐酸的再生系统,蚀刻过程中溶液的比重不会上升过快。因为再生的副产物中有水存在
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蚀刻过程中常出现的问题:1〉蚀刻速度变慢
8 w4 x5 A' f2 [) l; p8 |这通常是温度低,喷淋压力低或蚀刻液的化学组份控制不当造成的。在上述条件控制较好的情况下,蚀刻速率缓慢的原因可能是溶铜量过高。此时,就要对蚀刻液进行调整再生。
+ w- s4 M% n# R3 f4 E$ x& c2)溶液出现沉淀3 K, D5 T# v0 s9 i
这是由于溶液中缺乏络合剂Cl-造成的,或用水稀释造成的。沉淀物是难溶于水的Cu2CI2。8 o4 `' D4 b9 n' y) X/ J: j
3)抗蚀层损坏: }. Z" @6 b: U
当过量的酸存在时,就会发生这个现象。尤其是在温度较高的情况下更容易发生。可以用NaOH中和或者用水替换部分溶液调整过来。如果酸的浓度和抗蚀层的条件是适合的,那么。出现故障的原因可能是在板面清洗时不当或者是曝光造成的。
. E$ K/ c* g6 M' u: t9 n& c2 L4)在铜表面有黄色残渣& R5 g$ f$ X5 F2 @8 e2 D9 e
这种残渣一般是氢氧化铜,它不溶于水。当板面被蚀刻或碱性清洗时,就作为残渣留在板上。另外,当蚀刻液中Cl-浓度和酸度太低时,蚀刻后板面会有白色的沉淀出现,这可能是不溶性的氯化亚铜泥状沉淀。为了除去板面沉淀,可用5%的盐酸溶液清洗,然后再用水清洗。- k5 B9 }7 P$ a2 K
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