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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。
* \2 t' h# g6 F4 j1)通氧气或压缩空气再生:! c% ~/ j3 X) K5 K0 N
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。
3 |, w# Y$ q, H+ M7 A2)氯气再生:0 {' d' I7 {9 O+ H* u
主要的再生反应为:CuzCl2+C2->2CuCl2
) D ?4 U2 V/ [6 c: Y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。$ a0 M# L9 a) A4 f* O" | K9 F, J
3)电解再生:
4 a6 g" P% [- z! |1 z2 J主要的再生反应为:在直流电的作用下,在阳极:Cu1+ ->Cu2+ +e
/ U& L Y' C1 |5 A在阴极:Cu1+ +e ->Cu00 @$ G' p: T# R* K" A' U1 p
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。
# E! n+ Y O& f+ g2 o2 P: u3 } ~4)过氧化氢(双氧水)再生:
0 [5 M9 n( o1 J- `6 A) t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。
. N: H0 M' f% g- D _9 \9 s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。. F4 Y& c1 B! F, Q7 F# M* ]
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2 K& G* A' [& R- }
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。3 c; k% @6 p+ i# A5 P- B+ Y
2)溶液出现沉淀
# L+ ]* A3 \' w6 J0 e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。
* I: W& `* `/ m/ s7 ^3)抗蚀层损坏:
6 }& X, |8 v+ D+ c- ?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。* f+ M9 @2 O4 H/ C" o) v
4)在铜表面有黄色残渣5 N; m& P5 i' H0 |" Z
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。
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