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如何使用氯化铁进行蚀刻?

浏览数量: 89     作者: 本站编辑     发布时间: 2022-11-11      来源: 本站

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氯化铁是一种共价无机化合物,化学式FeCl3。为黑棕色结晶,也有薄片状,熔点306℃、沸点316℃,易溶于水并且有强烈的吸水性,能吸收空气里的水分而潮解。FeCl3从水溶液析出时带六个结晶水为FeCl3·6H2O,六水合氯化铁是橘黄色的晶体。氯化铁是一种很重要的铁盐。


FeCl3蝕刻原理的发现:

Fecl3蚀刻是最早使用的一·种用于铜及台金蚀刻的加工方法,这种方法,原料容易获得,价格便宜,配制简单,易于操作,因此这一方法曾经被广泛采用,即便是现在也被较多的铜蚀刻厂所采用。但这种方法对环境污染较重而被其他的腐蚀方法所逐渐取代。


对铜的腐蚀是一个氧化还原过程,在铜表面铜氧化成CuCl3同时FeCl3被还原成Fe3+


FeCl3蝕刻原理的介绍:

(1)FeCL3浓度对蚀刻速度的影响:FeCL3蚀刻液中随着FeCL3浓度的增高,蚀刻速度加快。当所含FeCL3超过某一浓度时,由于溶液黏度增加,蚀刻速度反而有所下降。


(2)盐酸的添加量对蚀刻速度的影响:在蚀刻液中加入盐酸,一则可以抑制FeCL3和CuCL2的水解;二则可提高蚀刻速度。特别是当蚀刻液中铜含量达到37.4g/L后,盐酸的作用更加明显。


(3)温度对蚀刻速度的影响:在FeCL3蚀刻工艺中,随温度的增加,蚀刻速度亦加快,比如当温度在50度时,全新蚀刻液对铜的蚀刻速度可达10um/min。但在实际生产中,都是采用常温蚀刻方法。FeCL3对铜的蚀刻是一个放热反应,随着蚀刻的进行,蚀刻液温度会逐渐升高,蚀刻速度加快。随着FeCL3的消耗,蚀刻速度下降。同时这一温升过程比较缓慢,所以在整个蚀刻过程中蚀刻速度变化不大。


(4)搅拌对蚀刻速度的影响:静止蚀刻的速度和蚀刻质量都是比较差的。这是因为在蚀刻过程中,一方面被蚀刻铜表面和蚀刻液中都会有沉淀生成,影响了铜的正常蚀刻;另一方面,铜在蚀刻过程中,被蚀刻表面的溶液会逐渐呈现暗绿色,这表明在补被蚀刻表面的FeCL3已跟铜表面发生了还原反应而失去了氧化能力。

          Cu+FeCI3一CuCl十FeCl2


CuCl离子具有还原性,和腐蚀液中的Fe3+进一步反应生成CuCl,。

          CuCl+FeCl3一CuCl2+FeCl2


生成的CuCl2具有氧化性,同样会与铜发生氧化还原反应。

           Cu+CuCl2一2CuCl


FeCl3蝕刻原理结论:

FeCl3蚀刻液是依靠FeCl3和CuCl2同时完成的。其中n的氧化能力强,蚀刻速度快.蚀刻质量好。相对而言,CuCI2在这里蚀刻速度较慢,蚀刻质量差,随着蚀刻液中Fe3+的消耗和CuCl2的增大而使蚀刻速度逐渐减慢,并使蚀刻质量恶化。当Fe3+消耗量达50%时,蚀刻速度及蚀刻质量都将不利于继续进行蚀刻过程.而应更换蚀刻液。


在实际生产中,表示蚀刻液的蚀刻效能不是靠Fe3+的消耗量来衡量,而是采用蚀刻液中铜的溶解量(单位为g/l)来衡量。铜在FeCl3蚀刻溶液中,最初蚀刻速度是恒定的。然而,随着蚀刻液中Fe3+的消耗,蚀刻液中铜含量不断升高,当溶铜量达到60g/L时,蚀刻速度会变慢,当蚀刻液中Fe3+消耗达到40%时或溶铜量达到83g/L时,蚀刻速度会急剧下降,此时的蚀刻液不能再继续使用,而应考虑蚀刻液的再生或更新。


通常使用的FeCl3蚀刻液酸度都不高,所以FeCl3蚀刻液在蚀刻铜时,也伴有FeCl3和CuCI2的水解副反应:

          FeCl3+3H2O一Fe(OH)3+3HCI

          CuCl2+2H2O一Cu(OH)2 +2HCl


生成的氯氧化物不稳定,受热易分解牛成相应的氧化物和水,这些氧化物一部分沉淀在蚀刻槽底部形成黄土样沉积物,一部分悬浮于蚀刻液中,对抗蚀层产生一定的破坏作用。

          2Fe(OH)3一Fe2O3+3H2O

          Cu(OH)2一CuO +H2O



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