过硫酸铵、三氯化铁与铜的反应

2025-03-21 17:04:35

推荐回答（1个）

回答1：

三氯化铁蚀刻液

在印制电路、电子和金属精饰等工业中广泛采用三氯化铁蚀刻铜、铜合金及铁、锌、铝等。这时由于它的工艺稳定，操作方便，价格便宜。但是，近些年来，由于它再生困难，污染严重，废液处理困难等而正在被淘汰。因此，这里只简单地介绍。

三氯化铁蚀刻液适用于网印抗蚀印料、液体感光胶、干膜、金等抗蚀层的印制板的蚀刻。但不适用于镍、锡、锡－铅合金等抗蚀层。

1.蚀刻时的主要化学反应

三氯化铁蚀刻液对铜箔的蚀刻是一个氧化－还原过程。在铜表面Fe3+使铜氧化成氯化亚铜。同时Fe3+被还原成Fe2+。FeCl3＋Cu →FeCl2＋CuCl

CuCl具有还原性，可以和FeCl3进一步发生反应生成氯化铜。

FeCl3＋CuCl →FeCl2＋CuCl2

Cu2+具有氧化性，与铜发生氧化反应：

CuCl2＋Cu →2CuCl

所以，FeCl3蚀刻液对Cu的蚀刻时靠Fe3+和Cu2+共同完成的。其中Fe3+的蚀刻速率快，蚀刻质量好；而Cu2+的蚀刻速率慢，蚀刻质量差。新配制的蚀刻液中只有Fe3+，所以蚀刻速率较快。但是随着蚀刻反应的进行，Fe3+不断消耗，而Cu2+不断增加。当Fe3+消耗掉35％时，Cu2+已增加到相当大的浓度，这时Fe3+和Cu2+对Cu的蚀刻量几乎相等；当Fe3+消耗掉50％时，Cu2+的蚀刻作用由次要地位而跃居主要地位，此时蚀刻速率慢，即应考虑蚀刻液的更新。

在实际生产中，表示蚀刻液的活度不是用Fe3+的消耗量来度量，而是用蚀刻液中的含铜量(g/l)来度量。因为在蚀刻铜的过程中，最初蚀刻时间是相对恒定的。然而，随着Fe3+的消耗，溶液中含铜量不断增长。当溶铜量达到60g/l时，蚀刻时间就会延长，当蚀刻液中的Fe3+消耗40％时，溶铜量达到82.40g/1时，蚀刻时间便急剧上升，表明此时的蚀刻液不能再继续使用，应考虑蚀刻液的再生或更新。

一般工厂很少分析和测定蚀刻液中的含铜量，多以蚀刻时间和蚀刻质量来确定蚀刻液的再生与更新。经验数据为，采用动态蚀刻，温度为500C左右，铜箔厚度为50μm,蚀刻时间5分钟左右最理想，8分钟左右仍可使用，若超过10分钟，侧蚀严重，蚀刻质量变差，应考虑蚀刻液的再生或更新。

蚀刻铜箔的同时，还伴有一些副反应，就是CuCl2和FeCl3的水解反应：

FeCl3＋3H2O →Fe(OH)3↓＋3HCl

CuCl2＋2H2O →Cu(OH)2↓＋2HCl

生成的氢氧化物很不稳定，受热后易分解：

2Fe(OH)3 →Fe2O3↓＋3H2O

Cu(OH)2 →CuO↓＋H2O

结果生成了红色的氧化铁和黑色的氧化铜微粒，悬浮于蚀刻液中，对抗蚀层有一定的破坏作用。

2. 影响蚀刻速率的因素

>Fe3+的浓度和蚀刻液的温度

蚀刻液温度越高，蚀刻速率越快，温度的选择应以不损坏抗蚀层为原则，一般以40～50℃为宜。

Fe3+的浓度对蚀刻速率有很大的影响。蚀刻液中Fe3+浓度逐渐增加，对铜的蚀刻速率相应加快。当所含Fe3+超过某一浓度时，由于溶液粘度增加，蚀刻速率反而有所降低。一般蚀刻涂覆网印抗蚀印料、干膜的印制板，浓度可控制在350Be’左右；蚀刻涂覆液体光致抗蚀剂(如骨胶、聚乙烯醇等)的印制板，浓度则要控制在420Be’以上。其重量百分比浓度和比重的关系见表10－5：

表10－5 三氯化铁溶液的组成

低浓度
最佳浓度
高浓度

浓度(g/l)
365
452 530
608

重量百分比浓度
28
34 38
42

比重
1.275
1.353 1.402
1.450

波美度
31.5
38 42
45

>盐酸的添加量

在蚀刻液中加入盐酸，可以抑制FeCl3的水解，并可提高蚀刻速率。尤其是当溶铜量达到37.4g/l后，盐酸的作用更明显。但是盐酸的添加量要适当，酸度太高，会导致液体光致抗蚀剂(如骨胶、聚乙烯醇等)涂层的印制板只能用低酸度溶液。

>蚀刻液的搅拌

静止蚀刻的效率和质量都是很差的。原因是在蚀刻过程中在板面和溶液里会有沉淀生成，而使溶液呈暗绿色，这些沉淀会影响进一步的蚀刻。

采用空气搅拌，喷淋或泼溅操作都可以加快蚀刻反应。蚀刻速率的提高是由于部分Fe2+和Cu1+重新氧化成Fe3+和Cu2+。

4Fe2+＋O2＋4H+ →4Fe3+＋2H2O

4Cu1+＋O2＋4H+ →4Cu2+＋2H2O

其他蚀刻液

>硫酸－铬酸蚀刻液

对电镀锡铅合金抗蚀层的印制板有良好的蚀刻效果。但铬酸是属于“三废”中国家排标的第一类有害物质，对人和动植物均有害。因此，现在几乎不用它来蚀刻印制板。

>过硫酸铵蚀刻液

适用于用网印抗蚀印料、干膜、金等作抗蚀层的印制板。但是它的蚀刻速度和溶铜能力都不如氯化物蚀刻液高，易分解，加之成本高，一般用于图形电镀前铜箔表面的微蚀刻处理。

>硫酸－双氧水蚀刻液

可用于图形电镀前的微蚀刻处理。近年来开始用于印制板蚀刻。它的特点是不浸蚀锡铅合金，溶液组分非常简单，蚀刻后的产物只有硫酸铜。蚀刻液可以经过再生与回收，得到纯度高的硫酸铜晶体。因此大大减少废液排放和环境污染，是目前有发展前途的蚀刻液。
——转自SMT信息网

最新问答

关于魔法禁书目录及其外传的小白问题

宁波东吴镇到上海市金山区亭林镇

昆明市建筑设计研究院股份有限公司西双版纳分公司怎么样？

广州市笛迈数码电子有限公司和广州市敖科信息科技有限公司那个是真正的昂达品牌的拥有者？

鸿业暖通8.2，现在有一个重要的选项卡（焓湿图，单线风管设计，双线风管设计，水管设计），找不到了，

FM2+的主板是不是可以用FM2和FM2+的CPU？

从山东泰安市东平县到菏泽市怎么走啊？距离多远？坐车多少钱啊？

市区里面的女朋友让我去跟她开房，钟点房五十块钱，外面查得严，我这么快，半个小时都没有，能不能去啊？

电动车小支架弹簧怎么简单安装啊?

罗永浩为什么要将自己手机名字命名为“锤子”