新一代微蝕體系

杭州PCB抄板公司-緯亞電子訊：銅的表面加工，通常是指微蝕刻，是印制線路（pwb）板加工過程中幾步中的一部分。在鍍覆孔（pth）、內層/多層粘合和光致抗蝕層、阻焊層涂覆加工的前處理中，有效的微蝕刻是特別重要的。恰當的微蝕刻不但可以使用效果良好，而且能夠延長板的使用壽命。。內外，不少的研究人員都在研究微蝕體系。而目前常見的微蝕體系有，過硫酸銨/硫酸、過硫酸鈉/硫酸、過硫酸鉀/硫酸和雙氧水/硫酸體系。上述的幾種微蝕體系在內是非常常見的，但是它們都存在穩定性差、蝕刻速率不穩定以及蝕刻效果并不理想的缺點。隨著多層線路板的層數增多、線路變得復雜以及線路的維數變多，微蝕刻變得非常關鍵，而開發和使用些新的微蝕體系，是現在大多數行業人士的愿望。高級微蝕刻化學物質應具有以下的優點：

●均一、可控的蝕刻速率
●被處理的表面更一致，更可控；
●藥液更穩定，更持久；
●大的溶解度、溶解速度快；
●體系易被清洗；
●藥液易于分析和控制

幸運的是，以杜邦公司oxone®為主要成份的新一代的微蝕體系已經嶄露頭角了。相信內的廠家對這種微蝕體系都不大熟悉。這里，筆者就向大家簡要介紹下這種新的高檔的微蝕體系。

oxone® 單過硫酸化合物的物理性質和化學性質概述

oxone®單過硫酸化合物是一種具有高氧化勢能的過氧化物。它通常是白色的、顆粒狀易流動的粉末、常作為活性組分加入到很多的高質量的微蝕刻劑配方中。它可以當場或預先配制好規定濃度的蝕刻劑，
oxone®的活性組分是過硫酸氫鉀（khso5），它是單過硫酸的酸性鹽（也稱作caro鹽）。它作為三合鹽的一個組成部分以分子式2khso5 –khso4-k2so4 的形式存在。在酸性條件下單過硫酸鹽的氧化勢能（e）是+1.44v。由于oxone®的特殊化學性，它為銅表面提供了一種選擇性的、高效的、可控的氧化劑。槽液中銅（cu2+）的濃度對單過硫酸化學物質沒有催化作用。因此，蝕刻作用對微蝕刻劑壽命沒有直接的影響。杭州PCB|杭州smt

oxone®單過硫酸化合物的使用在印刷線路板加工中的優勢

oxone®單過硫酸化合物作為微蝕刻劑組分，其特別好的質量，可以從其達到上述要求的特性和與普通替用物質（過硫酸鉀（鈉）、雙氧水/硫酸）相比較。

均一、可控的蝕刻速率

單過硫酸化合物的活性氧（ao）含量比起過而硫酸化合物，從熱力學角度來說，單位重量的的單過硫酸化合物比過硫酸化合物為銅提供了更多的活性氧。這一點可以從圖一看出。在槽中銅離子濃度增大的情況下，比起過硫酸鈉（sps），單過硫酸鹽的蝕刻速率更加穩定。這主要是由以下原因決定的：cu2+ 不能夠催化單過硫酸鹽的氧化反應速率，但可以顯著催化過硫酸鹽和雙氧水的氧化反應速率。過硫酸化合物和過氧化物的氧化反應比起單過硫酸化合物更加復雜，前者通常是通過難以控制的自由基反應進行的。

被處理的表面更一致，更可控

使用oxone®單過硫酸化合物進行微蝕刻，可以獲得，更好的、選擇性的具有清晰的蝕刻界面的x射線照片和均勻的表面（如顯微鏡照片所示）。過硫酸化合物的微蝕刻作用就不夠統一和連續，而雙氧水的微蝕刻作用就過于強烈，使得界面過于粗糙。

藥液更穩定，更持久

作為固體，oxone®單過硫酸化合物是相對穩定的過氧化物。在推薦的條件下儲存，活性每月損失少于1%。同樣的，作為典型的微蝕刻液組分（包括1-5%的硫酸）的一部分，溶液中的單過硫酸化合物在長期范圍內相當穩定。這一點可以從圖2看出。圖中，在非銅離子溶液中oxone®的穩定性與過硫酸鈉作了對比。其中作對比的條件是相同的：過氧化物濃度120g/l，溫度20和35℃[68和95°f]，硫酸1.5vol%。實際操作中的區別更加明顯，因為，銅離子不能夠催化單過硫酸化合物的分解。單過硫酸化合物的穩定性使加工過程變得準確和容易控制，提高了板的完整性和效益。

高溶解度，溶解速度快

oxone®單過硫酸化合物極易、迅速溶于水中，正如表1所示。20℃時，oxone®在水中的溶解度大于250g/l。

容易被沖洗

由于高的溶解度和殘余物，單過硫酸化合物比起過硫酸化合物清洗更加容易方便。特別是過硫酸鉀，它通常在使用后都需要用硫酸再次清洗，以保證表面的干凈性，沒有殘余的過硫酸鉀。而單過硫酸化合物使用后，只需要用水清洗。

藥液易于分析和控制

對槽液組分的測量和控制對保持加工的連續性和重復性是非常重要的。除了在槽中條件下比過硫酸鹽穩定，oxone®單過硫酸鹽能夠利用簡單的分析程序——測量ao——來對液體進行監測。因為蝕刻速率不是由銅的量決定的，它只可以通過監測ao濃度來進行控制（見下文的測試方法）。對于過硫酸鹽，因為蝕刻速率隨著液體的用量不同而不同，所以ao和銅離子的濃度必須精確地監測到要求的蝕刻速率。除此之外，過硫酸化合物的精確測量分析方法更加復雜。

測試方法

活性氧/活性組分

1.用1000ml的燒瓶加入100ml的去離子水，溶解100g的碘化鉀和20g的edta，制備碘化鉀/edta溶液。再加入1滴的濃氨水到溶液中，之后用去離子水加滿到1000ml。搖勻，保存在塑料瓶中。

2.準確稱量2g槽液溶液加入到配有磁力攪拌器的的250ml的傾口燒杯中，加入100ml 去離子水和20ml先前配置好的碘化鉀/edta溶液，充分攪拌，溶液會變成鐵銹半的顏色（去離子水和所有試劑應該＜20℃[68°f]

3.立即用0.1n的硫代硫酸鈉溶液滴定測試標樣至呈現淡黃色。加入（2-5ml）的足夠的淀粉指示劑溶液，溶液將變成深蘭色。立即繼續用滴定法測試，直至出現一個可以至少30秒的無色端點。

4.再次重復上述步驟，記錄下硫代硫酸鈉的體積（ml）。
計算方法：
mlthio×nthio×0.008×100
%活性氧=
標樣重量（克）
%活性氧
%活性成分（khso5）= 0.1053
微蝕刻液使用條件
oxone®單過硫酸化合物在微蝕刻中的使用條件根據所進行的特定的操作不同而相異。oxone®通常加入到高級的微蝕刻配方中，使用條件是由配方的制造者決定的。但是，一般來說，下面的條件范圍是較常用的：
49.9-149.6g oxone®/l
1-5%（體積）硫酸
溫度：32-43℃(90-110°f)
根據準確的使用條件,可以維持到1.3-6.5μm/min的蝕刻速度.

結束語

隨著pcb向多層和hdi方向發展, 對pcb化學微蝕劑的要求越來越高，而象過硫酸鹽/硫酸、雙氧水/硫酸體系的微蝕劑的不穩定性和使用不方便，將會不能夠滿足要求。而以oxone®為主要成份的微蝕體系，就日益顯示其優勢。在這里，我們再次總結新一代微蝕體系的優點：

▲均一、可控的蝕刻速率，使用方便；
▲被處理的表面更均一，而且可以根據需要調控所需要的效果；
▲溶解度大，溶解速度快，溶解方便；
▲蝕刻后體系容易清洗，殘余極少；
▲化學性質穩定、儲藏容易；
▲藥液更加持久、穩定，易于分析；
▲藥液組成簡單，不含螯合劑，廢液處理簡單；
▲使用于過硫酸鹽體系相似，無須更換設備。

以上這些優點是以往舊的微蝕體系不能夠比眤的，用于pcb的生產制作中，能夠提高pcb的質量，提高生產效率。在這里，筆者只是向大家宣傳這樣一個信息，而且，在外的某些pcb藥水生產商已經將這個體系推出市面。而中大陸的pcb行業正在迅猛的發展，若是內生產pcb、fpc以及hdi等廠家能夠采用這種新一代的微蝕體系，相信更能夠增加我pcb在際上的競爭地位。

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