PCB的蚀刻工艺及过程控制

1、pcb的蚀刻工艺及过程控制印刷线路板从光板到显出线路图形的过程是一个比较复杂的物理和化学反应的过程，本文就对其最后的一步-蚀刻举行解析。目前,印刷板()加工的典型工艺采纳"图形电镀法"。即先在板子外层需保留的铜箔部分上，也就是电路的图形部分上预镀一层铅锡抗蚀层，然后用化学方式将其余的铜箔腐蚀掉,称为蚀刻。一.蚀刻的种类要注重的是，蚀刻时的板子上面有两层铜。在外层蚀刻工艺中仅仅有一层铜是必需被所有蚀刻掉的，其余的将形成终于所需要的电路。这种类型的图形电镀,其特点是镀铜层仅存在于铅锡抗蚀层的下面。另外一种工艺办法是囫囵板子上都镀铜，感光膜以外的部分仅仅是锡或铅锡抗蚀层。这种工艺

2、称为“全板镀铜工艺“。与图形电镀相比,全板镀铜的最大缺点是板面各处都要镀两次铜而且蚀刻时还必需都把它们腐蚀掉。因此当导线线宽非常精细时将会产生一系列的问题。同时,侧腐蚀会严峻影响线条的匀称性。在印制板外层电路的加工工艺中，还有另外一种办法，就是用感光膜代替金属镀层做抗蚀层。这种办法十分近似于内层蚀刻工艺，可以参阅内层制作工艺中的蚀刻。目前，锡或铅锡是最常用的抗蚀层,用在氨性蚀刻剂的蚀刻工艺中.氨性蚀刻剂是普遍用法的化工药液，与锡或铅锡不发生任何化学反应。氨性蚀刻剂主要是指氨水/氯化氨蚀刻液。此外，在市场上还可以买到氨水/硫酸氨蚀刻药液。以硫酸盐为基的蚀刻药液,用法后,其中的铜可以用电解的办法分

3、别出来,因此能够重复用法。因为它的腐蚀速率较低，普通在实际生产中不多见,但有望用在无氯蚀刻中。有人实验用硫酸-双氧水做蚀刻剂来腐蚀外层图形。因为包括经济和废液处理方面等许多缘由,这种工艺尚未在商用的意义上被大量采纳.更进一步说,硫酸-双氧水，不能用于铅锡抗蚀层的蚀刻，而这种工艺不是pcb外层制作中的主要办法，故决大多数人很少问津。二.蚀刻质量及先期存在的问题对蚀刻质量的基本要求就是能够将除抗蚀层下面以外的全部铜层彻低去除整洁，止此而已。从严格意义上讲，假如要精确地界定，那么蚀刻质量必需包括导线线宽的全都性和侧蚀程度。因为目前腐蚀液的固有特点，不仅向下而且对左右各方向都产生蚀刻作用，所以侧蚀几乎

4、是不行避开的。侧蚀问题是蚀刻参数中常常被提出来研究的一项,它被定义为侧蚀宽度与蚀刻深度之比, 称为蚀刻因子。在印刷电路工业中，它的变幻范围很宽泛，从1：1到1：5。明显，小的侧蚀度或低的蚀刻因子是最令人惬意的。蚀刻设备的结构及不同成分的蚀刻液都会对蚀刻因子或侧蚀度产生影响，或者用积极的话来说，可以对其举行控制。采纳某些添加剂可以降低侧蚀度。这些添加剂的化学成分普通属于商业隐秘，各自的研制者是不向外界透露的。从许多方面看，蚀刻质量的好坏，早在印制板进入蚀刻机之前就已经存在了。由于印制电路加工的各个工序或工艺之间存在着十分紧密的内部联系，没有一种不受其它工序影响又不影响其它工艺的工序。许多被认定是

5、蚀刻质量的问题，事实上在去膜甚至更以前的工艺中已经存在了。对外层图形的蚀刻工艺来说，因为它所体现的“倒溪”现像比绝大多数印制板工艺都突出，所以许多问题最后都反映在它上面。同时，这也是因为蚀刻是自贴膜，感光开头的一个长系列工艺中的最后一环，之后，外层图形即转移胜利了。环节越多，浮现问题的可能性就越大。这可以看成是印制电路生产过程中的一个很特别的方面。从理论上讲，印制电路进入到蚀刻阶段后，在图形电镀法加工印制电路的工艺中，抱负状态应当是:电镀后的铜和锡或铜和铅锡的厚度总和不应超过耐电镀感光膜的厚度,使电镀图形彻低被膜两侧的“墙”拦住并嵌在里面。然而,现实生产中，全世界的印制电路板在电镀后，镀层图形

6、都要大大厚于感光图形。在电镀铜和铅锡的过程中，因为镀层高度超过了感光膜，便产生横向积累的趋势，问题便由此产生。在线条上方笼罩着的锡或铅锡抗蚀层向两侧延长，形成了“沿”，把小部分感光膜盖在了“沿”下面。锡或铅锡形成的“沿”使得在去膜时无法将感光膜彻底去除整洁，留下一小部分“残胶”在“沿”的下面。“残胶”或“残膜”留在了抗蚀剂“沿”的下面，将造成不彻低的蚀刻。线条在蚀刻后两侧形成“铜根”，铜根使线间距变窄，造成印制板不符合甲方要求，甚至可能被拒收。因为拒收便会使pcb的生产成本大大增强。另外，在许多时候，因为反应而形成溶解，在印制电路工业中,残膜和铜还可能在腐蚀液中形成积累并堵在腐蚀机的喷嘴处和耐

7、酸泵里，不得不停机处理和清洁，而影响了工作效率。三.设备调节及与腐蚀溶液的互相作用关系在印制电路加工中，氨性蚀刻是一个较为精细和复杂的化学反应过程。反过来说它又是一个易于举行的工作。一旦工艺上调通，就可以延续举行生产。关键是一旦开机就需保持延续工作状态,不宜干干停停。蚀刻工艺在极大的程度上依靠设备的良好工作状态。就目前来讲，无论用法何种蚀刻液，必需用法高压喷淋，而且为了获得较整齐的线条侧边和高质量的蚀刻效果，必需严格挑选喷嘴的结构和喷淋方式。为得到良好的侧面效果,浮现了许多不同的理论,形成不同的设计方式和设备结构。这些理论往往是大相径庭的。但是全部有关蚀刻的理论都承认这样一条最基本的原则，即尽

8、量快地让金属表面不断的接触新奇的蚀刻液。对蚀刻过程所举行的化学机理分析也证明了上述观点。在氨性蚀刻中，假定全部其它参数不变，那么蚀刻速率主要由蚀刻液中的氨(nh3)来打算。因此用新奇溶液与蚀刻表面作用,其目的主要有两个：一是冲掉刚刚产生的铜离子;二是不断提供举行反应所需要的氨(nh3)。在印制电路工业的传统学问里,特殊是印制电路原料的供给商们,大家公认,氨性蚀刻液中的一价铜离子含量越低，反应速度就越快.这已由阅历所证明。实际上，许多的氨性蚀刻液产品都含有一价铜离子的特别配位基(一些复杂的溶剂)，其作用是降低一价铜离子(这些即是他们的产品具有高反应能力的技术秘诀 ),可见一价铜离子的影响是不小的

9、。将一价铜由5000ppm降至50ppm，蚀刻速率会提高一倍以上。因为蚀刻反应过程中生成大量的一价铜离子，又因为一价铜离子总是与氨的络合基紧紧的结合在一起,所以保持其含量近于零是非常困难的。通过大气中氧的作用将一价铜转换成二价铜可以去除一价铜。用喷淋的方式可以达到上述目的。这就是要将空气通入蚀刻箱的一个功能性的缘由。但是假如空气太多，又会加速溶液中的氨损失而使ph值下降，其结果仍使蚀刻速率降低。氨在溶液中也是需要加以控制的变幻量。一些用户采纳将纯氨通入蚀刻储液槽的做法。这样做必需加一套ph计控制系统。当自动测得的ph结果低于给定值时，溶液便会自动举行添加。在与此相关的化学蚀刻(亦称之为光化学蚀

10、刻或pch)领域中,讨论工作已经开头，并达到了蚀刻机结构设计的阶段。在这种办法中,所用法的溶液为二价铜，不是氨-铜蚀刻。它将有可能被用在印制电路工业中。在pch工业中，蚀刻铜箔的典型厚度为5到10密耳(mils)，有些状况下厚度则相当大。它对蚀刻参量的要求常常比pcb工业中的更为苛刻。四.关于上下板面,导入边与后入边蚀刻状态不同的问题大量的涉及蚀刻质量方面的问题都集中在上板面上被蚀刻的部分。了解这一点是非常重要的。这些问题来自印制电路板的上板面蚀刻剂所产生的胶状板结物的影响。胶状板结物积累在铜表面上，一方面影响了喷射力，另一方面阻止了新奇蚀刻液的补充，造成了蚀刻速度的降低。正是因为胶状板结物的

11、形成和积累使得板子的上下面图形的蚀刻程度不同。这也使得在蚀刻机中板子先进入的部分简单蚀刻的彻底或简单造成过腐蚀，由于那时积累尚未形成，蚀刻速度较快。反之，板子后进入的部分进入时积累已形成，并减慢其蚀刻速度。五.蚀刻设备的维护蚀刻设备维护的最关键因素就是要保证喷嘴的清洁，无堵塞物而使喷射通畅。堵塞物或结渣会在喷射压力作用下冲击版面。如果喷嘴不洁，那么会造成蚀刻不匀称而使整块pcb报废。显然地，设备的维护就是更换破损件和磨损件，包括更换喷嘴，喷嘴同样存在磨损的问题。除此之外，更为关键的问题是保持蚀刻机不存在结渣，在许多状况下都会浮现结渣积累.结渣积累过多，甚至会对蚀刻液的化学平衡产生影响。同样,假如蚀刻液浮现过量的化学不平