……………………………………………………”Ｍｅｔａ川ｚａｔｉＯｎ＆ＰＩａｔＩｎｇ…・
●
■
硫酸铜浓度对微蚀速率的影响
（武汉７０９所印制板厂４３００７４）谢陈难胡朝晖
详细分析了硫酸铜浓度对过硫酸钠体系微蚀速率的影响，并对其机理进行了探讨。硫酸铜
过硫酸钠
微蚀速率
摘要关键词
ＴｈｅＥ圩ｅｃｔ０ｆｔｈｅＣｏｎｓ趣ｔｅｎｃｅ０ｆＣｕＳ０４ＵｐｏｎｔｈｅＥｔｃｈｉＩｌｇＳｐｅｅｄ
ＸｉｅＣｈｅｎｎａｎ
ＡｂＳｔｒａｃｔ
ＨｕＺｈａｏｈｕｉ
Ｔｈｉｓａｒｔｉｃｌｅａｎａｌｙｓｅｓｉｎｄｅｔａｉｌｈｏｗｍｅｃｕｐｒｉｃｓｕｌｆａｔｅｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎａｆｆｅｃｔｓｔｈｅｅｔｃｈｉｎｇｓｐｅｅｄｏｆｔｈｅ
ｓｏｄｉｕｍｐｅｒｓｕｌｆａｔｅｓｙｓｔｅｍ．Ｉｔａｌｓｏｔａｌｋｓａｂｏｕｔｍｅｍｅｃｈａｎｉｓｍｏｆｒｅａｃｔｉｏｎ．
ＫｅｙｗＯｒｄｓ
ｃｕｐｒ＿ｃｓｕｌｆａｔｅ
ｓｏｄｉｕｍｐｅｒｓｕＩｆａｔｅ
ｅｔｃｈｉｎｇｓｐｅｅｄ
１前言
目前ＰＣＢ常用的微蚀体系有两种：双氧水体系和过硫酸钠体系。由于双氧水易分解，而稳定剂的价格又较为昂贵，因此过硫酸钠体系的应用较广。微蚀的作用是在铜层表面形成微观粗糙的表面，以增强与镀铜层的结合力。微蚀深度太浅会导致镀铜层结合力不足，在后工序分层或脱落；微蚀太深不仅增加药品的消耗，更严重的还会造成蚀铜过度甚至孔壁空洞。本文将主要分析硫酸铜浓度对过硫酸钠体系微蚀速率的影响并探讨其机理。
在正常工作的情况下，板面状况和槽液状态一般比较稳定，不易发生大的变化，而杂质含量的影响又具有较大的不确定性，因此本文不对这几种因素进
行讨论，而只对影响微蚀速率的常见因素——药液的
浓度进行分析。
在过硫酸钠体系中，微蚀的主反应式为：
Ｎａ２Ｓ２０８＋Ｃｕ＝ＣｕＳ０４＋Ｎａ２Ｓ０４
在一般的情况下，反应速率应随着反应物浓度的上升而增加，同时随着反应产物浓度的上升而下降。因此，反应速率会随着过硫酸钠浓度的上升而增加，这一点是毋庸置疑的。但同时，从反应式中也可以看出，硫酸铜是反应产物，因此理论上当硫酸铜浓
２微蚀速率分析
影响微蚀速率的因素很多，主要因素分析见图１所示。
药液浓度
槽液状态
度升高时，微蚀速率应降低。但实际情况是不是这样
的呢？
３硫酸铜浓度的影响
本次实验采用失重法对微蚀速率进行测定。具体方法为：
①每次实验取三块标准样片（５ｃｍ×５ｃｍ），清洗
板面状况
其他因素
干净，用滤纸吸干表面水分；
图１
影响微蚀速率的因素分析
②将样片于１１０℃下干燥约２０分钟；
万方数据
Ｐｒ．ｎｔｅｄＣｉｒｃｕｉｔ
Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ印制电路信息２筋肋．疗……．ｊ。
¨………・ＭｅｔａⅢｚａｔｉＯｎ＆ＰＩａｔｉｎｇ………………………………………………………
③自然冷却后称重，记为ｗ．（单位：ｇ，精确到
四位小数）；
④在烧杯中进行模拟微蚀实验，时间２分钟；⑤样片取出后迅速清洗干净，用滤纸吸干表面
；．孔化与
水分；
⑥与②同样条件下干燥，自然冷却后称重，记为％；
⑦计算公式：
微蚀速率（ｕＩＩｌ／ｍｉｎ）＝（川一％）／（ｐ×Ｓ×２
×２）＝（Ｍ一％）／０．０８９
式中：
ｐ——铜的密度，８．９ｇ，ｃｍ３；
Ｓ——样片面积，２５
ｃｍ２。
在实验中，除了硫酸铜浓度变化外，其余因素均保持不变，其中过硫酸钠浓度为３０９／Ｌ，硫酸浓度为
６％，温度为３０℃。具体实验数据见表１，变化趋势见图２。
：
表１实验数据表
速率（１ｉｍ／Ⅲｉｎ）
图２粗化速率变化趋势
；……．．Ｐｒ＿ｎｔｅｄ万
方数据Ｃｉｒｃ叫ｌｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ印制电路信息幼陌肋．疗
从实验数据及趋势图中可以看出，当硫酸铜浓度为零时，微蚀速率反而是最低的，随着硫酸铜浓度的升高，微蚀速率也逐渐增加，当硫酸铜浓度超过５０ｇ，Ｌ后，微蚀速率趋于稳定且维持在一个较高的水平上。
假如单纯考虑微蚀的主反应，这种现象是不可
能发生的。为了解释这种现象，可以推测当溶液中存
在Ｃｕｚ＋时，溶液中会发生副反应：
①ｃｕ２＋＋Ｃｕ＝２Ｃｕ＋
（１）（慢）②２Ｃｕ＋＋Ｓ，ｏ。２一＝２Ｃｕ２＋＋２Ｓ０。２一
（２）（快）
随着（Ｃｕｚ＋】的增加，Ｃｕｚ＋，Ｃｕ＋的氧化还原电位也
逐渐上升，因此副反应（１）的速率会加快，导致铜的
微蚀速率上升。同时，由于Ｃｕ：＋是反应产物，其浓度的增加也会阻碍反应的进行。但在一定范围内，［Ｃｕｎ】的增加会加快微蚀速率，从趋势图中可以看出，这个
范围大约是硫酸铜浓度小于５０
ｇ，Ｌ。
但当【Ｃｕ：＋】增加到一定值时（即当硫酸铜浓度大于５０ｇ／Ｌ时），【Ｃｕｚ＋】的增加所带来的两种效应逐渐平
衡，微蚀速率趋于稳定。这种稳定性一直延伸到硫酸
铜浓度为１５０ｇ，Ｌ，微蚀速率仍然没有明显变化的趋
势。２０℃时每１００ｇ水中硫酸铜的溶解度仅为２０．７
ｇ，
换算成饱和浓度为１７１ｇ／Ｌ，即此时的硫酸铜浓度己
接近饱和，而微蚀速率仍保持稳定。
４结束语
本实验表明，过硫酸钠体系微蚀药液在较低的
硫酸铜浓度下的微蚀速率比较慢，随着硫酸铜浓度的
上升，速率也逐渐增加。当硫酸铜浓度达到一定值时，粗化速率会趋于平稳，直到其浓度接近２０℃的饱和浓度时依然没有明显变化。这对于延长微蚀药液的使用寿命、降低成本、保证产品质量均有积极的意义。
需要指出的是，本文的数据是在实验室条件下得出的。由于实验条件的不同，所得出的数据也可能不一样，但微蚀速率变化的趋势应该相同。
本文中对于微蚀速率变化的机理仅为个人的推
理，欢迎各位同仁或专家指正。囫
硫酸铜浓度对微蚀速率的影响
作者：作者单位：刊名：英文刊名：年，卷(期)：
谢陈难， 胡朝晖， Xie Chennan， Hu Zhaohui武汉709所印制板厂,430074印制电路信息
PRINTED CIRCUIT INFORMATION2005(6)
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2. 杨焰. 李德良. 陈茜文. 罗洁. YANG Yan. LI De-liang. CHEN Qian-wen. LUO Jie 过硫酸盐/硫酸体系微蚀性能的研究[期刊论文]-表面技术2009,38(3)
3. 张志祥 氯酸钠/盐酸型蚀刻铜再生剂之论述[期刊论文]-印制电路信息2002(3)
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本文链接：http://d.g.wanfangdata.com.cn/Periodical_yzdlxx200506011.aspx
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硫酸铜浓度对微蚀速率的影响
（武汉７０９所印制板厂４３００７４）谢陈难胡朝晖
详细分析了硫酸铜浓度对过硫酸钠体系微蚀速率的影响，并对其机理进行了探讨。硫酸铜
过硫酸钠
微蚀速率
摘要关键词
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ＡｂＳｔｒａｃｔ
ＨｕＺｈａｏｈｕｉ
Ｔｈｉｓａｒｔｉｃｌｅａｎａｌｙｓｅｓｉｎｄｅｔａｉｌｈｏｗｍｅｃｕｐｒｉｃｓｕｌｆａｔｅｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎａｆｆｅｃｔｓｔｈｅｅｔｃｈｉｎｇｓｐｅｅｄｏｆｔｈｅ
ｓｏｄｉｕｍｐｅｒｓｕｌｆａｔｅｓｙｓｔｅｍ．Ｉｔａｌｓｏｔａｌｋｓａｂｏｕｔｍｅｍｅｃｈａｎｉｓｍｏｆｒｅａｃｔｉｏｎ．
ＫｅｙｗＯｒｄｓ
ｃｕｐｒ＿ｃｓｕｌｆａｔｅ
ｓｏｄｉｕｍｐｅｒｓｕＩｆａｔｅ
ｅｔｃｈｉｎｇｓｐｅｅｄ
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行讨论，而只对影响微蚀速率的常见因素——药液的
浓度进行分析。
在过硫酸钠体系中，微蚀的主反应式为：
Ｎａ２Ｓ２０８＋Ｃｕ＝ＣｕＳ０４＋Ｎａ２Ｓ０４
在一般的情况下，反应速率应随着反应物浓度的上升而增加，同时随着反应产物浓度的上升而下降。因此，反应速率会随着过硫酸钠浓度的上升而增加，这一点是毋庸置疑的。但同时，从反应式中也可以看出，硫酸铜是反应产物，因此理论上当硫酸铜浓
２微蚀速率分析
影响微蚀速率的因素很多，主要因素分析见图１所示。
药液浓度
槽液状态
度升高时，微蚀速率应降低。但实际情况是不是这样
的呢？
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①每次实验取三块标准样片（５ｃｍ×５ｃｍ），清洗
板面状况
其他因素
干净，用滤纸吸干表面水分；
图１
影响微蚀速率的因素分析
②将样片于１１０℃下干燥约２０分钟；
万方数据
Ｐｒ．ｎｔｅｄＣｉｒｃｕｉｔ
Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ印制电路信息２筋肋．疗……．ｊ。
¨………・ＭｅｔａⅢｚａｔｉＯｎ＆ＰＩａｔｉｎｇ………………………………………………………
③自然冷却后称重，记为ｗ．（单位：ｇ，精确到
四位小数）；
④在烧杯中进行模拟微蚀实验，时间２分钟；⑤样片取出后迅速清洗干净，用滤纸吸干表面
；．孔化与
水分；
⑥与②同样条件下干燥，自然冷却后称重，记为％；
⑦计算公式：
微蚀速率（ｕＩＩｌ／ｍｉｎ）＝（川一％）／（ｐ×Ｓ×２
×２）＝（Ｍ一％）／０．０８９
式中：
ｐ——铜的密度，８．９ｇ，ｃｍ３；
Ｓ——样片面积，２５
ｃｍ２。
在实验中，除了硫酸铜浓度变化外，其余因素均保持不变，其中过硫酸钠浓度为３０９／Ｌ，硫酸浓度为
６％，温度为３０℃。具体实验数据见表１，变化趋势见图２。
：
表１实验数据表
速率（１ｉｍ／Ⅲｉｎ）
图２粗化速率变化趋势
；……．．Ｐｒ＿ｎｔｅｄ万
方数据Ｃｉｒｃ叫ｌｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ印制电路信息幼陌肋．疗
从实验数据及趋势图中可以看出，当硫酸铜浓度为零时，微蚀速率反而是最低的，随着硫酸铜浓度的升高，微蚀速率也逐渐增加，当硫酸铜浓度超过５０ｇ，Ｌ后，微蚀速率趋于稳定且维持在一个较高的水平上。
假如单纯考虑微蚀的主反应，这种现象是不可
能发生的。为了解释这种现象，可以推测当溶液中存
在Ｃｕｚ＋时，溶液中会发生副反应：
①ｃｕ２＋＋Ｃｕ＝２Ｃｕ＋
（１）（慢）②２Ｃｕ＋＋Ｓ，ｏ。２一＝２Ｃｕ２＋＋２Ｓ０。２一
（２）（快）
随着（Ｃｕｚ＋】的增加，Ｃｕｚ＋，Ｃｕ＋的氧化还原电位也
逐渐上升，因此副反应（１）的速率会加快，导致铜的
微蚀速率上升。同时，由于Ｃｕ：＋是反应产物，其浓度的增加也会阻碍反应的进行。但在一定范围内，［Ｃｕｎ】的增加会加快微蚀速率，从趋势图中可以看出，这个
范围大约是硫酸铜浓度小于５０
ｇ，Ｌ。
但当【Ｃｕ：＋】增加到一定值时（即当硫酸铜浓度大于５０ｇ／Ｌ时），【Ｃｕｚ＋】的增加所带来的两种效应逐渐平
衡，微蚀速率趋于稳定。这种稳定性一直延伸到硫酸
铜浓度为１５０ｇ，Ｌ，微蚀速率仍然没有明显变化的趋
势。２０℃时每１００ｇ水中硫酸铜的溶解度仅为２０．７
ｇ，
换算成饱和浓度为１７１ｇ／Ｌ，即此时的硫酸铜浓度己
接近饱和，而微蚀速率仍保持稳定。
４结束语
本实验表明，过硫酸钠体系微蚀药液在较低的
硫酸铜浓度下的微蚀速率比较慢，随着硫酸铜浓度的
上升，速率也逐渐增加。当硫酸铜浓度达到一定值时，粗化速率会趋于平稳，直到其浓度接近２０℃的饱和浓度时依然没有明显变化。这对于延长微蚀药液的使用寿命、降低成本、保证产品质量均有积极的意义。
需要指出的是，本文的数据是在实验室条件下得出的。由于实验条件的不同，所得出的数据也可能不一样，但微蚀速率变化的趋势应该相同。
本文中对于微蚀速率变化的机理仅为个人的推
理，欢迎各位同仁或专家指正。囫
硫酸铜浓度对微蚀速率的影响
作者：作者单位：刊名：英文刊名：年，卷(期)：
谢陈难， 胡朝晖， Xie Chennan， Hu Zhaohui武汉709所印制板厂,430074印制电路信息
PRINTED CIRCUIT INFORMATION2005(6)
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