PCB的蚀刻工艺及过程控制

三聚氰胺模压门板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--蚀刻进⾏解析。⽬前,印刷电路板(PCB)加⼯的典型⼯艺采⽤"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
要注意的是,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须被全部蚀刻掉的,其余的将形成最终所需要的电路。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。
另外⼀种⼯艺⽅法是整个板⼦上都镀铜,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须都把它们腐蚀掉。因此当导线线宽⼗分精细时将会产⽣⼀系列的问题。同时,侧腐蚀会严重影响线条的均匀性。
在印制板外层电路的加⼯⼯艺中,还有另外⼀种⽅法,就是⽤感光膜代替⾦属镀层做抗蚀层。这种⽅法⾮常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.氨性蚀刻剂是普遍使⽤的化⼯药液,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,使⽤后,其中的铜可以⽤电解的⽅法分离出来,因此能够重复使⽤。由于它的腐蚀速率较低,⼀般在实际⽣产中不多见,但有望⽤在⽆氯蚀刻中。
有⼈试验⽤硫酸-双氧⽔做蚀刻剂来腐蚀外层图形。由于包括经济和废液处理⽅⾯等许多原因,这种⼯艺尚未在商⽤的意义上被⼤量采⽤.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外层制作中的主要⽅法,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所有铜层完全去除⼲净,⽌此⽽已。从严格意义上讲,如果要精确地界定,那么蚀刻质量必须包括导线线宽的⼀致性和侧蚀程度。由于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,所以侧蚀⼏乎是不可避免的。
⽅向都产⽣蚀刻作⽤,所以侧蚀⼏乎是不可避免的。
侧蚀问题是蚀刻参数中经常被提出来讨论的⼀项,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,它的变化范围很宽泛,从1:1到1:5。显然,⼩的侧蚀度或低的蚀刻因⼦是最令⼈满意的。
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,或者⽤乐观的话来说,可以对其进⾏控制。采⽤某些添加剂可以降低侧蚀度。这些添加剂的化学成分⼀般属于商业秘密,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。因为印制电路加⼯的各个⼯序或⼯艺之间存在着⾮常紧密的内部联系,没有⼀种不受其它⼯序影响⼜不影响其它⼯艺的⼯序。许多被认定是蚀刻质量的问题,实际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,由于它所体现的“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,这也是由于蚀刻是⾃贴膜,感光开始的⼀个长系列⼯艺中的最后⼀环,之后,外层图形即转移成功了。环节越多,出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殊的⽅⾯。
不良图片过滤从理论上讲,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,理想状态应该是: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,使电镀图形完全被膜两侧的“墙”挡住并嵌在⾥⾯。然⽽,现实⽣产中,全世界的印制电路板在电镀后,镀层图形都要⼤⼤厚于感光图形。在电镀铜和铅锡的过程中,由于镀层⾼度超过了感光膜,便产⽣横向堆积的趋势,问题便由此产⽣。在线条上⽅覆盖着的锡或铅锡抗蚀层向两侧延伸,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⼲净,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,将造成不完全的蚀刻。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。由于拒收便会使PCB的⽣产成本⼤⼤增加。
另外,在许多时候,由于反应⽽形成溶解,在印制电路⼯业中,残膜和铜还可能在腐蚀液中形成堆积并堵在腐蚀机的喷嘴处和耐酸泵⾥,不得不停机处理和清洁,⽽影响了⼯作效率。
三.设备调整及与腐蚀溶液的相互作⽤关系
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进⾏的⼯作。⼀旦⼯艺上调通,就可以连续进⾏⽣产。关键是⼀旦开机就需保持连续⼯作状态,不宜⼲⼲停停。蚀刻⼯艺在极⼤的程度上依赖设备的良好⼯作状态。就⽬前来讲,⽆论使⽤何种蚀刻液,必须使⽤⾼压喷淋,⽽且为了获得较整齐的线条侧边和⾼质量的蚀刻效果,必须严格选择喷嘴的结构和喷淋⽅式。
为得到良好的侧⾯效果,出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。但是所有有关蚀刻的理论都承认这样⼀条最基本的原则,即尽量快地让⾦属表⾯不断的接触新鲜的蚀刻液。对蚀刻过程所进⾏的化学机理分析也证实了上述观点。在氨性蚀刻中,假定所有其它参数不变,那么蚀刻速率主要由蚀刻液中的氨(NH3)来决定。因此⽤新鲜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;⼆是不断提供进⾏反应所需要的氨(NH3)。
幻听的中药在印制电路⼯业的传统知识⾥,特别是印制电路原料的供应商们,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.这已由经验所证实。事实上,许多的氨性蚀刻液产品都含有⼀价铜离⼦的特殊配位基(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。将⼀价铜由5000ppm降⾄50ppm,蚀刻速率会提⾼⼀倍以上。
由于蚀刻反应过程中⽣成⼤量的⼀价铜离⼦,⼜由于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⼗分困难的。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。ca3780
这就是要将空⽓通⼊蚀刻箱的⼀个功能性的原因。但是如果空⽓太多,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化量。⼀些⽤户采⽤将纯氨通⼊蚀刻储液槽的做法。这样做必须加⼀套PH计控制系统。当⾃动测得的PH结果低于给定值时,溶液便会⾃动进⾏添加。
在与此相关的化学蚀刻(亦称之为光化学蚀刻或PCH)领域中,研究⼯作已经开始,并达到了蚀刻机结构设计的阶段。在这种⽅法中,所使⽤的溶液为⼆价铜,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),有些情况下厚度则相当⼤。它对蚀刻参量的要求经常⽐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
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。了解这⼀点是⼗分重要的。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。胶状板结物堆积在铜表⾯上,⼀⽅⾯影响了喷射⼒,另⼀⽅⾯阻挡了新鲜蚀刻液的补充,造成了蚀刻速度的降低。正是由于胶状板结物的形成和堆积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容易蚀刻的彻底或容易造成过腐蚀,因为那时堆积尚未形成,蚀刻速度较快。反之,板⼦后进⼊的部分进⼊时堆积已形成,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,⽆阻塞物⽽使喷射通畅。阻塞物或结渣会在喷射压⼒作⽤下冲击版⾯。假如喷嘴不洁,那么会造成蚀刻不均匀⽽使整块PCB报废。
明显地,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,在许多情况下都会出现结渣堆积.结渣堆积过多,甚⾄会对蚀刻液的化学平衡产⽣影响。同样,如果蚀刻液出现过量的化学不平衡,结渣就会愈加严重。结
渣堆积的问题怎么强调都不过分。⼀旦蚀刻液突然出现⼤量结渣的情况,通常是⼀个信号,即溶液的平衡出现问题。这就应该⽤较强的盐酸作适当地清洁或对溶液进⾏补加。
超前支架
残膜也可以产⽣结渣物,极少量的残膜溶于蚀刻液中,然后形成铜盐沉淀。残膜所形成的结渣说明前道去膜⼯序不彻底。去膜不良往往是边缘膜与过电镀共同造成的结果。抛物面雷达物位计

本文发布于:2024-09-22 10:31:52,感谢您对本站的认可!

本文链接:https://www.17tex.com/tex/4/127036.html

版权声明:本站内容均来自互联网,仅供演示用,请勿用于商业和其他非法用途。如果侵犯了您的权益请与我们联系,我们将在24小时内删除。

标签:蚀刻   图形   问题   形成   堆积   质量   溶液   电镀
留言与评论(共有 0 条评论)
   
验证码:
Copyright ©2019-2024 Comsenz Inc.Powered by © 易纺专利技术学习网 豫ICP备2022007602号 豫公网安备41160202000603 站长QQ:729038198 关于我们 投诉建议