Саубестр определил, что в травильном растворе, исто щенном на 50% (концентрация FeClg около 100 г1л), 84% переходит в раствор в соответствии с реакцией (4). На практике, когда раствор с концентрацией 42° по Боме содержит 60 г!л или более растворенной меди, время травления сильно увеличивается и травильный раствор необходимо заменить.

Теоретическое истощение, % Ю 20 30 W 50 60

IS -

Ч в 12 1Е

Количество растворенной меди 8 ед. объема, г/л 7

Рис. 6.1. Зависимость длительности травления от концентрации растворенной меди.

Важность реакций (2).- (4) для практики травления иллюстрируется рис. 6.1.

Время травления данного количества меди остается относительно постоянным (увеличение незначительно) вплоть до 40% истощения раствора (82 г!л). Большинство фирм, применяющих травильные растворы, используют травители до такого истощения только потому, что не умеют корректировать раствор. Не до конца истощенные растворы часто бракуют и по другим причинам, таким как вспенивание, загрязнение, изменения удельного веса, появление осадка твердого вещества и низкие скорости травления.

При концентрации менее 82 г!л время травления резко увеличивается, но и такие растворы еще имеют большую травильную активность. Многие фирмы, занимающиеся травлением, используют частично истощенные растворы, добавляя в них НС1, а раствор с истощением до 70% при-

меняют для предварительного травления и при первоначальной очистке плат.

fe*- Изучение влияния состава раствора, степени истощения раствора, кислотности, температуры, интенсивности перемешивания, степени разбавления и т. д. дает возможность определить оптимальные условия применения FeClg.

Свойства и контроль. Одним из самых важных условий при травлении меди является установление критерия для определения степени истощения и способности к травлению частично истощенного раствора хлорного железа. Из-за трудностей, возникающих в результате изменений соотношения FeCla и CuCla в травильном растворе, испарения, разбавления, введения добавок и так далее, для надежного определения качества травильных растворов применимы только методы химического анализа. Тем не менее полезно рассмотреть дополнительные процедуры по оценке травильных свойств раствора и необходимых изменений условий травления. Предлагается два критерия Г6]:

- время травления (скорость травления);

- степень истощения травильного раствора.

Время травления (или скорость) определяется по-разному, но во всех случаях нужно точно определять время, необходимое для растворения известного веса меди при постоянных условиях травления: температуре, концентрации, интенсивности перемешивания, площади поверхности меди, подлежащей травлению, объеме раствора и т. д. Если оценивать качество травления, то необходимо учитывать примененные методы очистки, положение платы в травильной машине, размеры платы и т. д.

Скорость травления изменяется с изменением концентрации FeClg, температуры, химических добавок и интенсивности перемешивания. В травильной машине с распылением раствора под давлением медь номинальной толщины 35 мкм должна полностью стравливаться в свежем растворе хлорного железа плотностью 42° Боме при 38° С в течение 1-1,5 мин. Когда время травления превышает 7 мин, раствор можно считать отработанным (время ориентировочное).

Степень истощения раствора обычно выражаете в грал-мах растворенной меди на литр первоначального раствора. Содержание растворенной меди определяется наиболее точно химическим анализом. Различные методы анализа описаны в литературе [2].

Для определения количества меди применяют и другие методы. Вполне пригодны для этой цепи, например, колориметрические приборы. При содержании меди свыше 62,4 г1л измерения можно сделать разбавляя испытуемый раствор водой в стандартные растворы, например 15,6; 31,2; 46,8; 78 г/л, разбавленные водой в отношении 2:1, которые могут применяться для визуального определения степени истощения и необходимости. замены раствора.

Гриф [15] описал также элек-

w so

10 zo w

Содержание FeClj В исходном p-pe. %

Рис. 6.2. Зависимость длительности травления от концентрации раствора РеС1з при различных температурах.

трохимическии метод контроля травильной способности растворов.

Влияние переменных факторов. На рис. 6.2 приведены кривые, отражающие зависимость скорости травления от концентрации раствора при различных температурах.

Оптимальная концентрация для минимального времени травления изменяется от 30% FeClg при комнатной температуре до 35% FeClg при 70° С. Как и следовало ожидать, увеличение температуры вызывает увеличение скорости травления. Максимальной температурой можно считать температуру, при которой травление не приводит к разрушению резиста. При травлении с распылением травильного раствора, его температура должна быть в пределах 38-49°С.

Однако по мере увеличения концентрации меди в растворе скорость травления падает. Когда содержание меди превышает 63 г!л, скорость травления становится недопустимо малой (рис. 6.3).

Чаще всего применяют 30%-ные растворы из-за их деши-визны и из-за того, что такой раствор считается отработанным, когда содержание меди в нем достигает 63 г1л.

Добавление HQ. Из рис. 6.3 видно, как введение соляной кислоты влияет на время травления. Когда концентрация растворенной меди становится больше 47 г!л HCI подавляет образование Fe (0Н)2 и способствует протеканию реакции травления. В этом случае добавляют 140 г раствора НС1