化學(xué)蝕刻是制造PCB的重要工藝，是除了電鍍之外最復(fù)雜的化學(xué)工藝之一，這是因為蝕刻過程中有很多不同的變量會影響生產(chǎn)效率和產(chǎn)品。雖然蝕刻很復(fù)雜，但PCB制造商普遍使用的蝕刻液屈指可數(shù)。到目前為止，最常見的蝕刻液是酸性氯化銅蝕刻液和堿性氯化銅蝕刻液（以下簡稱酸性蝕刻液和堿性蝕刻液），后者通常被稱為“含氨堿性蝕刻液”。當(dāng)然還有其他的蝕刻液，例如氯化鐵、過硫酸鈉和堿性硫酸氨，但這些蝕刻液并不常用于PCB制造過程，而且通常只在“特殊情況”下使用。以后的專欄文章將深入介紹其他蝕刻液，本文主要介紹酸性氯化銅蝕刻液和堿性氯化銅蝕刻液。

酸性蝕刻液和堿性蝕刻液

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大多數(shù)PCB蝕刻工廠都會使用這兩類蝕刻液，其中最常用的就是堿性蝕刻液。為了展示這兩類蝕刻液的工作原理，表1列出了對應(yīng)的再生反應(yīng)化學(xué)方程式。

表1:酸性蝕刻液和堿性蝕刻液的反應(yīng)方程式

這兩種蝕刻液被廣為使用的原因之一是其再生能力很強(qiáng)。通過再生反應(yīng)，可以提高蝕刻銅的能力，同時，還能保持恒定的蝕刻速度。在批量PCB生產(chǎn)中，既要保持穩(wěn)定的蝕刻速度，還要確保這一速度能實現(xiàn)最大產(chǎn)出率，這一點至關(guān)重要。蝕刻速度對生產(chǎn)速率會產(chǎn)生很大的影響，所以在對比蝕刻液的性能時，蝕刻速度是主要考量因素。

蝕刻速度

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相比之下，堿性蝕刻液的蝕刻速度遙遙領(lǐng)先，可達(dá)到2.0~2.5mil/min，而酸性蝕刻液只有1.0~1.6 mil/min。對此，堿性蝕刻液要比酸性蝕刻液更受歡迎。蝕刻工藝占據(jù)了整個PCB生產(chǎn)用時的主要部分，所以縮短蝕刻時間幾乎可以將產(chǎn)量翻倍。若想使用酸性蝕刻液達(dá)到相同的產(chǎn)量等級，就需要投資購買設(shè)備，讓加工生產(chǎn)線上的蝕刻區(qū)域變得更長，也就是說要增加連續(xù)蝕刻槽的數(shù)量。

再生

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如表1所示，兩種蝕刻液都能通過再生反應(yīng)來恢復(fù)蝕刻液的質(zhì)量。但相比之下，酸性蝕刻液的再生反應(yīng)更加簡單，大多數(shù)情況下只需要將試劑注入蝕刻設(shè)備中即可，所以更有優(yōu)勢。

但使用堿性蝕刻液時，整個再生流程就會復(fù)雜得多，因為需要通過設(shè)備產(chǎn)生氣流來不斷送入氧氣才能發(fā)生再生反應(yīng)。設(shè)備送入氣流的方式要經(jīng)過優(yōu)化，整個過程會比較煩瑣。使用堿性蝕刻液時，要讓溶液中持續(xù)含有一定量的氨氣。如果送入的氣流流量過大，就會快速消耗氨氣；如果送入的氣流流量過小，蝕刻的面板越多，蝕刻速度就會下降越快。使用液-液萃取法是另一種使用堿性蝕刻液發(fā)生再生反應(yīng)的形式，可以有效利用堿性蝕刻液。但要投入額外的資本，且需要專業(yè)人員才能操作，所以并不常用。行業(yè)通常的做法是，廢棄的堿性蝕刻液會被送到專門的回收商，用液-液萃取法做再生還原處理后再銷售。

蝕刻因子

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蝕刻因子為蝕刻厚度與側(cè)蝕刻量之比。蝕刻因子大是堿性蝕刻液更受歡迎的另一個原因。堿性蝕刻液的蝕刻因子可以達(dá)到4∶1（即蝕刻厚度是側(cè)蝕刻量的4倍）。而酸性蝕刻液的蝕刻因子則是標(biāo)準(zhǔn)的3∶1（圖1）。圖1可闡釋蝕刻性能，其中堿性蝕刻液數(shù)據(jù)是基于理想的操作條件下得出。

圖1:蝕刻1盎司銅時，堿性蝕刻液與酸性蝕刻液的對比

正是因為堿性蝕刻液的蝕刻因子更理想，所以在蝕刻較厚銅層的PCB時才有可能應(yīng)對更精細(xì)的間距和走線。雖然堿性蝕刻液的蝕刻因子高，但只有在最佳條件下才能達(dá)到4∶1。通常在操作中很難達(dá)到最佳條件。

化學(xué)藥水控制

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盡管堿性蝕刻液的一些屬性很利于PCB生產(chǎn)，可是這種蝕刻液卻很難維護(hù)。使用堿性蝕刻液要采取很多預(yù)防措施，而在使用酸性氯化銅或氯化鐵蝕刻液時無需這類措施。這是因為堿性蝕刻液要用到氨氣這種極易揮發(fā)的氣體。一旦溶液中的含氨率降低到一定水平，就會發(fā)生不可逆的析出反應(yīng)（通常被稱為是“污泥”），從而導(dǎo)致蝕刻液失效。為避免這種情況發(fā)生，需要確保蝕刻液一直處于使用狀態(tài)下，靜置不能超過兩天。在使用過程中，還要控制蝕刻液的使用條件，其工藝參數(shù)范圍非常小，不易控制。

酸性化銅蝕刻液則形成鮮明對比，操作十分簡便。可能在所有金屬蝕刻液當(dāng)中，氯化銅是最便于使用的，保持穩(wěn)定蝕刻速度的參數(shù)窗口相對比較寬。如果在操作過程中稍微偏離了參數(shù)，對蝕刻結(jié)果也不會產(chǎn)生太大影響。同時，酸性蝕刻液也不像堿性蝕刻液那樣，不允許間歇性使用。

抗蝕劑的兼容性

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在任何化學(xué)蝕刻工藝當(dāng)中，抗蝕劑和蝕刻液的兼容性很重要。如果不匹配，抗蝕劑就會在蝕刻過程中翹起或者從表面脫落，導(dǎo)致無法獲得希望的電路特征。對這兩種蝕刻液而言，抗蝕劑兼容性的差別非常大。酸性蝕刻液與大多數(shù)金屬抗蝕劑都不兼容，因此，通常只用于蝕刻PCB內(nèi)層；而堿性蝕刻液正相反，它與大多數(shù)金屬抗蝕劑都兼容，但缺點是與很多可剝離的堿性光致抗蝕劑（干膜）不兼容。鑒于這兩種蝕刻液在抗蝕劑兼容性上處于兩個極端，大多數(shù)PCB制造商會同時采用這兩種蝕刻液分別進(jìn)行內(nèi)層和外層加工。

總結(jié)

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這兩種蝕刻液各有其優(yōu)缺點，見表2。

表2:酸性蝕刻液和堿性蝕刻液的優(yōu)缺點對比

從表2可以看出，酸性蝕刻液也許是更好的選擇。其化學(xué)反應(yīng)過程更簡單，維護(hù)方式也更簡便，單就這兩點而言就可以彌補(bǔ)其不足之處。除非PCB制造商每天都要進(jìn)行加工生產(chǎn)操作，并且需要在PCB上加工出很細(xì)的走線和間距，和、或需要用到金屬抗蝕劑，否則沒有必要使用堿性蝕刻液。如果不具備以上3點條件，但還是想使用堿性蝕刻液，最好聘請一位有相關(guān)經(jīng)驗的化學(xué)專家或工藝工程師來維護(hù)。

審核編輯 ：李倩