銅箔基板在H2O2/H2SO4溶液中之微蝕行為

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鐘榮芳(Jung-fang Chung) 查詢紙本館藏

畢業系所

機械工程學系在職專班

論文名稱

銅箔基板在H2O2/H2SO4溶液中之微蝕行為
(The micro-etching work of copper substrate in a mixedsolution of hydrogen peroxide and sulfuric acid)

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摘要(中)

摘要
本研究主要在探討銅箔基板在35℃雙氧水及硫酸混合溶液中浸泡後之微蝕行為。微蝕之程度以表面平坦度、表面平均粗糙度(Ra)來評估。若混合溶液中雙氧水及硫酸的濃度改變，銅箔基板上之微蝕程度不同，因而造成平均粗糙度的差異，本系統最佳之微蝕結果為其平均粗糙度介於0.2~0.3μm。本論文藉由改變混合溶液中雙氧水及硫酸的濃度，來監測系統中開路電位(Open Circuit Potential,OCP)，嘗試建立銅箔微蝕程度與系統溶液電位之關係圖，期望藉由此關係圖運用於微蝕製程中，作為製程自動控制及監控設計參考之用。對此ㄧ35℃雙氧水及硫酸混合浸泡液而言，系統的開路電位隨雙氧水濃度增加而上升，銅箔之蝕刻速率亦隨之增加；反之，開路電位隨硫酸濃度增加而下降，但不影響銅箔之蝕刻速率。適量添加雙氧水使其維持穩定之電位為控制微蝕速率之要件。
關鍵字：硫酸、雙氧水、銅箔基板、開路電位、粗糙度

摘要(英)

Abstract
Printed circuit boards (PCBs) were immersed in a 35℃mixed solution of hydrogen peroxide and sulfuric acid to investigate the micro-etching on the copper substrate in this work. The degree of micro-etching on the copper surface was estimated by measuring the flatness and roughness. The average roughness (Ra) was of the most interest and it would depend on the concentration of hydrogen peroxide and sulfuric acid. The satisfactory micro-etching on the copper substrate revealed Ra in the range from 0.2 to 0.3μm. In the micro-etching process, the concentration of hydrogen peroxide and sulfuric acid was varied to explore its effect on the etching rate by virtue of monitoring the open circuit potential (OCP) of the system. An attempt was made to construct a diagram which correlates the OCP with concentration of the components in the mixed solution. This diagram is useful in design a monitoring and control system for this process. In the system of 35℃mixed solution containing hydrogen peroxide and sulfuric acid, OCP predominately depend upon the concentration of hydrogen peroxide. The OCP increases with increasing the concentration of hydrogen peroxide. The etching rate on copper is enhanced with increasing the OCP. The measurement of OCP and its adjustment by controlling the concentration of hydrogen peroxide provide a key to control the etching rate in the micro-etching.
Key words: mixed solution, micro-etching, average roughness, copper, hydrogen peroxide, sulfuric acid.

關鍵字(中)

★ 粗糙度
★ 開路電位
★ 銅箔基板
★ 硫酸
★ 雙氧水

關鍵字(英)

★ sulfuric acid.
★ hydrogen peroxide
★ copper
★ average roughness
★ micro-etching
★ mixed solution

論文目次

目錄
摘要(中文) I
摘要(英文) II
誌謝 III
目錄 IV
表目錄 VIII
圖目錄 IX
第一章前言 1
1-1 研究背景 1
1-1-1 PCB的發展狀況 1
1-1-2 製程中板面的微蝕 1
1-2研究動機與目的 2
第二章　文獻回顧 . 4
2-1金屬腐蝕熱力學 4
2-2腐蝕電化學理論 5
2-2-1 交換電流密度( exchange current density) 5
2-2-2活化極化 6
2-2-3濃度極化 6
2-3 硫酸雙氧水蝕刻液 6
2-3-1 化學反應 8
2-4雙氧水濃度對表面型態之影響 8
2-5 表面粗糙度表示法、定義及其應用 9
2-5-1表面粗糙度的量測方法 9
2-5-2表面粗糙度相關的定義 10
2-5-3表面粗糙度在工程上的應用 11
2-6 粗糙度的標準 11
第三章實驗方法與步驟 12
3-1 本研究之實驗流程 12
3-2 基板製備 12
3-2-1電化學實驗用基板 12
3-3 電化學實驗裝置 13
3-3-1溶液的配置 14
3-4極化曲線測試 14
3-4-1 開路電位(Open Circuit Potential，OCP)量測 14
3-4-2動態極化曲線測試 14
3-5蝕刻速率量測 15
3-5-1重量損失法計算蝕刻速率 15
3-5-2利用腐蝕電流密度計算蝕刻速率 16
3-6 試片之觀察與分析 16
3-7表面干涉儀量測表面粗糙度 17
第四章實驗結果 18
4-1硫酸與雙氧水在開路電位實驗結果 18
4-2重量損失量測結果 19
4-3三次表面干涉儀量測結果 20
4-4動態極化曲線量測結果 22
4-5 EDS量測結果 22
4-6 pH值量測結果 22
4-7 SEM照片 23
第五章討論 25
5-1 彼此不同濃度的雙氧水及硫酸對開路電位的影響 25
5-2彼此不同濃度的雙氧水及硫酸對表面型態的影響 27
5-3 配比(雙氧水/硫酸)值對表面型態的影響 27
5-4整合電位、pH值、硫酸/雙氧水濃度，並對照理想粗糙度
範圍，繪製微蝕濃度區域範圍 28
5-5整合電位、pH值、硫酸/雙氧水濃度，並對照理想波度範
圍，繪製微蝕濃度區域範圍 29
5-6整合圖5-3及圖5-4 在波度斜線及粗糙度斜線的交集區
域，即為理想的微蝕濃度區域範圍 29
第六章結論 30
參考文獻 31
附錄一 81

參考文獻

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2.陳秀標，”硫酸及雙氧水蝕刻”，電路板資訊，第25期，p.93~p.96，1990。
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Session 2513,2000.
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5.Udo Grieser,Berlin(DE),”Solution and process to pretreat copper surfaces”,United Statent Patent,6562149 May 13,2003.
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指導教授

林景崎

審核日期

2008-7-21

推文