印制电路板制造中的氯化铁蚀刻剂

在印制电路板制造工业中，氯化铁蚀刻剂被广泛地应用于印制和蚀刻过程中。氯化铁具有很高的蚀刻速度和榕解铜的能力。它应用于网印油墨、光阻
(干膜和湿膜)和镀金板。由于氧化铁蚀刻剂与锡互不相融，因而它不适用于镀锡或锡-铅的印制电路板。

氯化铁蚀刻剂中氯化铁的含量占溶液的28% -42%这种榕液的比重是1. 353 - 1.402 。它提供了非常宽的浓度范围但是应用最广泛的是35%的氯化铁溶液。氯化铁溶液发生水解反应生成游离的酸，其水解反应的公式如下:

FeCI3+ 3H20--->Fe( OH)3+3HCI

为了防止生成不溶于水的氢氧化铁和过量的盐酸，通常在加入时需超过常量的5% ，以防止氯化铁在水中如上面的公式那样自动水解。商品配方中也要包含润湿剂和消泡剂。

在蚀刻的开始阶段，由于氯化铁的浓度高，所以溶解的铜的浓度也很高。

随着时间的增加，溶液中的氯化铁被逐渐地消耗掉，一段时间之后，溶液必须被倒掉而更换新的溶液。当蚀刻剂垂直喷洒在铜表面，并且印制电路板来回移动时，铜的溶解会更好。铜的溶，解速度取决于氯化铁的浓度、温度和搅动速度。

氯化铁可能是最早和使用最普遍的蚀刻剂，它通常是以结晶的形式存在的。这种结晶体在水中电离，达到理想的溶液浓度。通常每升水中溶解500g 氯化铁。

1.化学性质
铜被+3 价铁离子氧化，生成氧化亚铜(CuCI) (绿色) ，如方程(1)所示。CuCI 随后又被氧化为氯化铜(CuCl2 ) ，如方程(2 )所示

                                                                              Cu + FeCI3---> FeCl 2 + CuCI
                                                                              FeCI) + CuCl --->FeCl 2 + CuCl2
                                                                              CuCl2 + Cu --->2CuCl

事实上，当溶液中溶解的铜达到8oz/USgalΘ(60g/l) 以上时，蚀刻时间会比理想的长。然而，如果能够尽可能地延长蚀刻时间，氯化铁可以溶解的铜可达到120 g/l。为了提高铜的溶解能力并稍微缩短蚀刻时间，当铜达到80g/1 时，加入盐酸(为蚀刻剂量的10% )。酸可以帮助控制过多的沉淀生成。图9-1 给出了蚀刻所需时间与蚀刻液中铜含量的关系图。

为了检测结果，了解铜在蚀刻过程中的确切浓度，可以进行这样一个化学分析:将洛液的颜色与已知铜含量的溶液颜色进行比较，通过这种比色的方法观察溶液颜色的变化来测量铜的含量，这种方法虽然不太精确但是很实用。在蚀刻温度为20 - 45 ℃:时，每蚀刻1kg 铜平均要消耗5.1kg氯化铁。

遗憾的是，氧化铁在自然条件下具有腐蚀性，会形成黑斑点，而且很难回收再利用。如果用锡钎焊或锡作为保护膜，就会起到很好的防腐作用。

2. FeCI3蚀刻溶液的组成

1) FeCI3                ->450~500g/lΘ
2) 比重                  ->1.35~1.4
3) 铜溶解度         ->120g/1
4) 盐酸( HCl)      ->10ml/l
5) 温度                 ->20~45℃
6) 消泡剂               ->3ml/l

3. 过程控制与再生
氯化铁溶液几乎不可能再生，而且即使再生其花费也是非常昂贵的。只能根据需要从氯化铁中把氯化铜分离出来。将氯气(C12 )通人蚀刻后的FeCI) 蚀刻剂(见图9-2 )中，就可以把铜从榕被中还原析出。加入氯化镀，并冷却到一定的温度，就可以结晶出氯化双盐(CuC12 • 2NH4 Cl . H 2 0) 和氯化镀的棍合物。

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