印刷线路板从光板到显示线路图案的过程是相对复杂的物理和化学反应过程,本文分析作为其最后一步的蚀刻。目前印刷电路板PCB加工的典型过程采用“。图片电镀法。即,在板的外层残留的铜箔部分,即电路的图形部分中预先镀上铅锡抗蚀剂层,将剩余的铜箔称为化学蚀刻。
一、蚀刻的种类
请注意蚀刻时的板上有两层铜。在外层蚀刻过程中,仅铜的一层必须全部蚀刻,其余部分最终形成所需的电路。这种类型的图形镀层的特征是镀铜层只存在于铅锡抗蚀剂层之下。
另一种处理方法是对整个板进行镀铜,感光膜以外的部分仅为锡或铅锡注册表层。这个工艺叫做ldquo。全板镀铜工艺ldquo。与镀图形相比,全板镀铜最大的缺点是,在板面到处镀铜两次,蚀刻时必须腐蚀。因此,当导线的线宽变得非常细时,会发生一系列问题。同时,侧蚀刻对线的均匀性有严重影响。
印制板在外层电路的加工过程中,有使用感光膜代替金属镀层制作抗蚀剂层的其他方法。这种方法非常接近内层蚀刻过程,并且可以参考内层制造过程中的蚀刻。
目前,锡或铅锡是用于氨性蚀刻剂蚀刻过程的最常见的抗蚀剂层。氨性蚀刻剂是一般不与锡或铅锡发生化学反应的化学工业药液。氨性蚀刻剂主要指氨水/氯化氨蚀刻液。
另外,氨水/硫酸氨蚀刻药水也在市场上销售。硫酸以盐为基础的蚀刻药液在使用后可以电解地分离其中的铜,因此可以反复使用。由于其腐蚀速度较低,一般在实际生产中几乎看不到,但有望用于无氯蚀刻。
硫酸有使用双氧水作为蚀刻剂腐蚀了外层图案的试验。这样的工程,因为经济的、废液处理等许多的理由,在商务的意义上不被多采用。然后,硫酸?双氧水不能用于蚀刻铅锡抗蚀剂层,但是由于该过程不是PCB制作外层的主要方法,所以大部分人不感兴趣。
二、蚀刻品质及上一期存在的问题
蚀刻质量的基本要求是完全去除除抗蚀剂层之外的所有铜层,并且停止。严格地说,为了准确定义,蚀刻质量需要包括导线宽度的匹配和侧蚀刻程度。由于当前腐蚀液的固有特征不仅在下方,而且在左右各方向上也产生蚀刻作用,因此边蚀刻几乎不可避免。
蚀刻问题是在蚀刻参数中经常提出的讨论之一,被定义为蚀刻宽度与蚀刻深度的比,并且被称为蚀刻因子。在印刷电路工业中,其变化范围从1:1到1:5宽。明显,小的侧食度或低蚀刻因子是最能满足的。
如果乐观地说,蚀刻装置的结构和不同成分的蚀刻液都会影响蚀刻因子或侧食度,则可以控制。使用多个添加剂可以减少侧蚀刻。这些添加剂的化学成分一般属于商业秘密,各自的开发者不对外透露。
从许多的观点来看,在印制板进入蚀刻机之前就存在蚀刻品质的好坏。由于印刷电路加工的各工序或工序之间有非常密切的内部关系,所以没有不受其他工序的影响,不影响其他工序的工序。许多作为蚀刻品质的问题被承认,实际上在脱膜、甚至在以前的处理中也已经存在。
因为对于外层图形的蚀刻过程,体现了ldquo。倒溪rdquo;由于显影比大多数印制板过程更突出,许多问题最后被反映在其上。同时,蚀刻是自粘贴膜,是从感光开始的一系列长过程的最后一个环,然后成功地转移了外层图案。角越多,问题发生的可能性就越高。这可以看作是印刷电路生产过程中的一个特殊方面。
理论上,在印刷电路进入蚀刻阶段后,以图案电镀法加工印刷电路的过程中,镀后的铜、锡或铜和铅锡的厚度之和不超过耐镀感光膜的厚度,必须将镀层图案完全变成涂层两侧的ldquo。墙rdquo;遮掩嵌入。然而,在现实生产中,在全世界印制电路板电镀后,电镀图案比感光图案要厚得多。电镀铜以及在铅锡的过程中,如果镀层的高度超过感光膜,则会产生横向沉积的倾向,因此产生问题。线上覆盖的锡或铅锡的耐腐蚀层向两侧延伸,形成了ldquo。rdquo;沿着Ldquo覆盖了小部分感光膜。沿路rdquo;下边儿。
锡或铅锡组成的ldquo;沿路rdquo;在除去胶卷时不能完全除去感光膜,留下ldquo的一部分。剩余橡胶rdquo;ldquo;沿路rdquo;进行。ldquo;剩余橡胶rdquo;或ldquo;残膜rdquo;剩下的抗蚀剂ldquo;沿路rdquo;下会发生不完整的蚀刻。线条在蚀刻后的两侧形成ldquo。铜根rdquo;铜根的线间距窄,印制板因为不符合甲方的要求,有可能被拒绝。由于拒绝,PCB的生产成本大幅增加。
另外,在许多中,根据反应形成溶解,在印刷电路工业中,残膜和铜沉积在腐蚀液中,堵塞腐蚀机的喷嘴,堵塞耐酸泵,不得不停止处理和清扫,有可能影响作业效率。
三、设备调整及与腐蚀溶液的相互作用关系
在印刷电路加工中,氨性蚀刻是比较精细复杂的化学反应过程。反过来说,那是又容易做的工作。一旦工艺相通,就可以连续生产。重要的是,一旦接通电源就必须维持连续的动作状态,所以不应该停止。蚀刻过程很大程度上取决于设备的良好操作状态。目前,无论使用哪个蚀刻液,都必须使用高压淋浴,为了获得更整齐的线侧边缘和高品质的蚀刻效果,必须严格选择喷嘴的结构和淋浴方式。
为了获得良好的侧面效果,许多出现了不同的理论,形成了不同的设计方式和设备结构。这些理论往往大相径庭。然而,关于蚀刻的所有理论都承认了最基本的原则,即尽可能快地新鲜接触金属表面蚀刻液。蚀刻过程所的化学机制分析也证实了上述观点。在氨性蚀刻中,假设其他所有参数都不变化,则蚀刻速率主要由蚀刻液的氨NH3决定。因此,新鲜溶液和蚀刻表面起作用,其目的主要有两个。一个是冲洗刚刚发生的铜离子。第二个是为了持续地提供反应所需要的氨NH3。
在印刷电路工业的传统知识中,特别是印刷电路的原料供应商们,公认氨性蚀刻液中的一价铜离子的含量越低反应速度越快。这是经验证明的。实际上,许多的氨性蚀刻液体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(这些是他们的产品具有高反应能力的技术的秘诀),一价铜离子的影响不小。一价铜从5000ppm降低到50ppm的话,蚀刻速率会变成一倍以上。
由于在蚀刻反应中生成大量的一价铜离子,并且一价铜离子总是与氨的络合基密切结合,所以维持其含量近于零非常困难。通过大气中氧气的作用将一价铜转换成二价铜,可以去除一价铜。用喷雾方式可以达到上述目的。
这是将空气通过蚀刻箱的功能之一。但是,空气过多的话,溶液中的氨的损失加速PH值降低,结果蚀刻速率下降。氨即使在溶液中也是需要控制的变化量。一部分用户采用使纯氨通过蚀刻槽的方法。要这样做,需要追加PH计控制系统。自动测定PH的结果低于规定值时,溶液会自动添加。
在与之相关联的化学蚀刻(也称为光化学蚀刻或PCH领域,开始研究,达到蚀刻机结构设计的阶段。在这种方法中,使用的溶液是氨?不是铜蚀刻,而是二价铜。有可能在印刷电路工业中使用。PCH在产业中,蚀刻铜箔的典型厚度是5~10密耳(mils),在某些情况下是相当厚的。对于蚀刻参数的要求经常比PCB工业更严格。
四、上下板面的导入边和后入边的蚀刻状态不同的问题
与蚀刻质量有关的许多问题集中在上板表面上蚀刻的部分上。理解这一点非常重要。这些问题是由印制电路板的上板面蚀刻剂的胶状板结物的影响产生的。胶状板结物沉积在铜表面一方面影响喷射力,另一方面阻止新鲜蚀刻液的补充,导致蚀刻速度降低。根据胶状板结物的形成和堆积,板的上下图案的蚀刻程度不同。由此,在蚀刻机中板先进入的部分,由于还没有形成沉积,因此蚀刻速度较快,蚀刻容易彻底或过食。相反,如果进入板的后面的部分进入,则形成沉积,并且蚀刻速度变慢。
五、蚀刻设备的维护
蚀刻设备维护的最重要的要素是保证喷嘴的清洁度,无阻塞物,使喷射顺畅。块或渣通过喷射压力对布局产生冲击。如果喷嘴不清洁,则蚀刻变得不均匀,块整体PCB被废弃。
显然,装置的维护是包括更换喷嘴在内的破损部件和磨损部件的更换,喷嘴也存在磨损问题。除此之外,更重要的问题是,维持在蚀刻机中存在渣,在许多的情况下堆积渣。渣堆积过度,对蚀刻液的化学平衡也有影响。同样地,蚀刻液如果产生过量的化学不平衡,则渣会变得更严重。矿渣堆积的问题怎么强调也不为过。蚀刻液当突然产生大量的渣时,通常是溶液平衡产生问题的信号。这需要适当地清洗较强的盐酸,或者补充溶液。
剩余膜还可以在蚀刻液中溶解极少量的残膜后,生成形成铜盐沉淀的渣。由残膜形成的渣表示前面的脱膜工序不彻底。脱膜不良往往是边缘膜和过镀共同造成的结果。