揭秘PCB外層電路的蝕刻工藝

2020-12-06 OFweek維科網

  從理論上講,印製電路進入到蝕刻階段後,其圖形截面狀態應如圖2所示。在圖形電鍍法加工印製電路的工藝中,理想狀態應該是:電鍍後的銅和錫或銅和鉛錫的厚度總和不應超過耐電鍍感光膜的厚度,使電鍍圖形完全被膜兩側的「牆」擋住並嵌在裡面。然而,現實生產中,全世界的印製電路板在電鍍後,鍍層圖形都要大大厚於感光圖形。在電鍍銅和鉛錫的過程中,由於鍍層高度超過了感光膜,便產生橫向堆積的趨勢,問題便由此產生。在線條上方覆蓋著的錫或鉛錫抗蝕層向兩側延伸,形成了「沿」,把小部分感光膜蓋在了「沿」下面。

  錫或鉛錫形成的「沿」使得在去膜時無法將感光膜徹底去除乾淨,留下一小部分「殘膠」在「沿」的下面。「殘膠」或「殘膜」留在了抗蝕劑「沿」的下面,將造成不完全的蝕刻。線條在蝕刻後兩側形成「銅根」,銅根使線間距變窄,造成印製板不符合甲方要求,甚至可能被拒收。由於拒收便會使PCB的生產成本大大增加。另外,在許多時候,由於反應而形成溶解,在印製電路工業中,殘膜和銅還可能在腐蝕液中形成堆積並堵在腐蝕機的噴嘴處和耐酸泵裡,不得不停機處理和清潔,而影響了工作效率。

  三.設備調整及與腐蝕溶液的相互作用關係

  在印製電路加工中,氨性蝕刻是一個較為精細和複雜的化學反應過程。反過來說它又是一個易於進行的工作。一旦工藝上調通,就可以連續進行生產。關鍵是一旦開機就需保持連續工作狀態,不宜乾乾停停。蝕刻工藝在極大的程度上依賴設備的良好工作狀態。就目前來講,無論使用何種蝕刻液,必須使用高壓噴淋,而且為了獲得較整齊的線條側邊和高質量的蝕刻效果,必須嚴格選擇噴嘴的結構和噴淋方式。

  為得到良好的側面效果,出現了許多不同的理論,形成不同的設計方式和設備結構。這些理論往往是大相逕庭的。但是所有有關蝕刻的理論都承認這樣一條最基本的原則,即儘量快地讓金屬表面不斷的接觸新鮮的蝕刻液。對蝕刻過程所進行的化學機理分析也證實了上述觀點。在氨性蝕刻中,假定所有其它參數不變,那麼蝕刻速率主要由蝕刻液中的氨(NH3)來決定。因此用新鮮溶液與蝕刻表面作用,其目的主要有兩個:一是衝掉剛剛產生的銅離子;二是不斷提供進行反應所需要的氨(NH3)。

  在印製電路工業的傳統知識裡,特別是印製電路原料的供應商們,大家公認,氨性蝕刻液中的一價銅離子含量越低,反應速度就越快.這已由經驗所證實。事實上,許多的氨性蝕刻液產品都含有一價銅離子的特殊配位基(一些複雜的溶劑),其作用是降低一價銅離子(這些即是他們的產品具有高反應能力的技術秘訣),可見一價銅離子的影響是不小的。將一價銅由5000ppm降至50ppm,蝕刻速率會提高一倍以上。

  由於蝕刻反應過程中生成大量的一價銅離子,又由於一價銅離子總是與氨的絡合基緊緊的結合在一起,所以保持其含量近於零是十分困難的。通過大氣中氧的作用將一價銅轉換成二價銅可以去除一價銅。用噴淋的方式可以達到上述目的。

  這就是要將空氣通入蝕刻箱的一個功能性的原因。但是如果空氣太多,又會加速溶液中的氨損失而使PH值下降,其結果仍使蝕刻速率降低。氨在溶液中也是需要加以控制的變化量。一些用戶採用將純氨通入蝕刻儲液槽的做法。這樣做必須加一套PH計控制系統。當自動測得的PH結果低於給定值時,溶液便會自動進行添加。

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