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PCB部落格 - PCB板蝕刻工藝及過程控制

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PCB板蝕刻工藝及過程控制

2021-12-30
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Author:pcb

過程 PCB電路板 從發光板到顯示電路圖是一個相對複雜的物理和化學反應過程. 本文分析了它的一步腐蝕. 現時,PCB的典型工藝(PCB 板) 處理  採用“圖形電鍍法”。那就是, 在需要保留在電路板外層的銅箔部分預鍍鉛錫防腐層, 那就是, 電路的圖案部分, 然後化學腐蝕剩下的銅箔, 這叫做蝕刻.

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1、蝕刻類型

應該注意的是,在蝕刻過程中,電路板上有兩層銅。 在外層蝕刻過程中, 只有一層銅必須完全蝕刻掉, 剩下的將形成最終所需的電路. 這種圖案電鍍的特點是鍍銅層僅存在於鉛錫電阻層下方. 另一種工藝方法是在整個電路板上鍍銅, 感光膜以外的部分僅為錫或鉛錫抗蝕劑. 該工藝稱為 “ 全板鍍銅工藝”. 與圖案電鍍相比, 在整個電路板上鍍銅的缺點是,電路板的所有部分必須鍍銅兩次,並且在蝕刻過程中必須對其進行腐蝕. 因此, 當導線寬度非常細時, 會出現一系列問題. 同時, 側面腐蝕將嚴重影響線路的均勻性. 在印製板外電路的加工技術中, 還有另一種方法, 這是使用光敏膜代替金屬 塗層作為抗蝕劑層. 該方法與內層蝕刻過程非常相似, 你可以參考內層製造過程中的蝕刻. 現時, 錫或鉛錫是常用的防腐層, 用於氨基蝕刻劑的蝕刻過程. 氨基蝕刻劑是一種常用的化學液體, 它與錫或鉛錫沒有任何化學反應. 氨蝕刻劑主要指氨/氯化銨蝕刻液. 此外, 氨/市場上也有硫酸銨蝕刻化學品. 使用硫酸 鹽蝕刻溶液後, 其中的銅可以通過電解分離, 囙此可以重複使用. 因為它的腐蝕速率低, 在實際生產中通常很少見, 但它有望用於無氯蝕刻. 有人試圖用硫酸過氧化氫作為蝕刻劑來腐蝕外層圖案. 由於許多原因,包括經濟和廢液處理, 該工藝尚未在商業意義上得到廣泛應用. 此外,  硫酸-過氧化氫不能用於鉛的蝕刻-錫電阻, 這種工藝並不是印製電路板外層生產的主要方法, 所以大多數人很少關心它.


2、蝕刻質量及以往問題

蝕刻質量的基本要求是能够完全去除除抗蝕劑層下方以外的所有銅層, 就這樣. 嚴格來說, 如果要定義, 蝕刻質量必須包括電線寬度和側面蝕刻程度的一致性. 由於當前蝕刻溶液的固有特性, 這不僅在向下方向上產生蝕刻效果,而且在左右方向上也產生蝕刻效果, 側面蝕刻幾乎是不可避免的. 咬邊問題是經常提出討論的蝕刻參數之一. 它被定義為底切寬度與蝕刻深度之比, 這被 稱為蝕刻因數. 在  印刷電路板 板 工業, 它有著廣泛的變化, 從 1:1 到 1:5. 明顯地, 較小的咬邊度或較低的蝕刻係數是令人滿意的. 蝕刻設備的結構和不同成分的蝕刻溶液將影響蝕刻因數或側面蝕刻的程度, 或者樂觀地說, 它是可以控制的. 使用某些添加劑可以降低側面侵蝕的程度. 這些添加劑的化學成分通常是商業秘密, 而各自的開發商也沒有對外披露. 在許多方面, 蝕刻質量早 在印製板進入蝕刻機之前就存在了. 因為在各種過程或  印刷電路板 板 處理, 沒有不受其他流程影響且不影響其他流程的流程. 許多被確定為蝕刻質量的問題實際上存在於去除薄膜的過程中,甚至在之前. 至於外層圖形的蝕刻過程, 因為它所體現的 “ 逆流”現象比大多數印製板工藝更為突出, 它反映了許多問題. 同時, 這也是因為蝕刻是從自粘性和光敏性開始的一系列過程的一部分, 之後,外層圖案成功轉移. 更多連結, 出現問題的可能性越大. 這可以被視為 印刷電路板 生產過程的一個非常特殊的方面. 從理論上講, 之後  印刷電路板 板 進入蝕刻階段, 在處理過程中  印刷電路板 板 採用圖案電鍍法, 理想狀態應為:電鍍銅和錫或銅和鉛錫的總厚度不應超過耐電鍍光敏膜。電鍍圖案的厚度被膜兩側的 “ 壁”完全阻擋並嵌入其中. 然而, 在實際生產中, 電鍍後  印刷電路板 板世界各地, 電鍍圖案比感光圖案厚得多. 在電鍍銅和鉛錫的過程中, 因為電鍍高度超過感光膜, 出現橫向堆積的趨勢, 問題由此產生. 覆蓋線路的錫或鉛錫抗蝕層向兩側延伸,形成 “ 邊緣”, 在 “ 邊緣”下覆蓋感光膜的一小部分. 由錫或鉛錫形成的 “ 邊緣”使得在移除感光膜時不可能完全移除感光膜, 在 “ 邊緣”下留下一小部分 “ 殘留膠”. 留在抗蝕劑 “ 邊緣”下的 “ 殘留膠”或 “ 殘留膜”將導致不完全蝕刻. 蝕刻後,線條在兩側形成 “ 銅根”. 銅根使行距變窄, 導致印製板不符合甲方要求,甚至可能被拒收. 拒收將大大新增產品的生產成本  印刷電路板 板. 此外, 在許多情况下, 由於反應形成溶解, 在  印刷電路板 板 工業, 殘留的薄膜和銅也可能在腐蝕性液體中形成和積聚,並堵塞在腐蝕機和耐酸泵的噴嘴中, 必須關閉進行處理和清潔. 影響工作效率.


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3、設備調整及與腐蝕溶液的相互作用

在PCB中 板  處理, 氨蝕刻是一個相對精細和複雜的化學反應過程. 另一方面, 這是一項容易的工作. 一旦過程得到上調, 可以繼續生產. 關鍵是打開後保持連續工作狀態, 不建議乾燥並停止. 蝕刻過程在很大程度上取決於設備的良好工作條件. 現時, 無論使用何種蝕刻溶液, 必須使用高壓噴霧, 並且為了獲得更整潔的線側和高 品質的蝕刻效果, 必須嚴格選擇噴嘴結構和噴塗方法. 為了獲得良好的副作用, 出現了許多不同的理論, 形成不同的設計方法和設備結構. 這些理論通常非常不同. 但是所有關於蝕刻的理論都認識到了使金屬表面盡可能快地與新鮮蝕刻溶液保持恒定接觸的基本原理. 蝕刻過程的化學機理分析也證實了上述觀 點. 氨蝕刻中, 假設所有其他參數保持不變,  蝕刻速率主要由蝕刻溶液中的氨(NH3)决定。 因此,  使用新鮮溶液蝕刻表面有兩個主要目的:一是沖洗剛剛產生的銅離子; 另一種是持續提供反應所需的氨(NH3)。 在傳統知識中  印刷電路板 板 工業, 尤其是供應商  印刷電路板 板 原材料, 眾所周知,氨蝕刻溶液中的單價銅離子含量越低, 反應速度越快. 這已被經驗所證實. 事實上,  許多氨基蝕刻溶液產品包含單價銅離子的特殊配體(一些複雜溶劑),其作用是减少單價銅離子(這些是其高反應性產品的科技秘密), 可以看出,單價銅離子的影響不小. 將單價銅從 5000ppm 减少到 50ppm 將使蝕刻速率新增一倍以上. 因為在蝕刻反應期間會產生大量單價銅離子, 因為一價銅離子總是與氨的絡合基團緊密結合, 很難將其內容保持在接近零的水准.  單價銅罐通過氧氣在大氣中的作用將一價銅轉化為二價銅來去除。 上述目的可以通過噴塗實現. 這是使空氣進入蝕刻盒的功能原因. 然而, 如果空氣太多, 它將加速溶液中氨的損失,並使 酸鹼度 值下降, 導致蝕刻速率降低. 溶液中的氨也是需要控制的變化量. 一些用戶採用將純氨通入蝕刻槽的方法. 為此, 必須新增一套 酸鹼度 計控制系統. 當自動量測的 酸鹼度 值結果低於給定值時, 解決方案將自動添加.  在與此相關的化學蝕刻(稱為光化學蝕刻或PCH)領域, 研究工作已經開始,並已達到蝕刻機結構設計階段. 在這種方法中, 使用的溶液是二價銅, 非氨銅蝕刻. 它可以用於  印刷電路板 板 工業. 在 PCH公司 行業, 蝕刻銅箔的典型厚度為 5. 到 10 密耳, 在某些情况下,厚度相當大. 其對蝕刻參數的要求通常比  印刷電路板 板 工業.


4. 關於上下板表面,  前緣和後緣的蝕刻狀態不同

與蝕刻質量相關的大量問題集中在上板表面的蝕刻部分。 理解這一點非常重要. 這些問題源於蝕刻劑在表面上產生的膠體壓實的影響  印刷電路板 板. 一方面,銅表面聚集的膠體板會影響噴射力, 另一方面,防止了新鮮蝕刻液的補充, 導致蝕刻速度降低. 正是由於膠體板的形成和積累,電路板上下圖案的蝕刻程度不同. 這也使得蝕刻機中電路板的第一部分容易被完全蝕刻或導致過度腐蝕, 因為當時還沒有形成積累, 蝕刻速度更快. 相反地, 進入板後的 部分在進入時已經形成, 並減緩其蝕刻速度.


5、蝕刻設備的維護

維護蝕刻設備的關鍵因素是確保噴嘴清潔且無障礙物,以使射流暢通無阻。在射流壓力作用下,堵塞或結渣會影響佈局. 如果噴嘴不乾淨, 這將導致蝕刻不均勻,並將整個 PCB板. 明顯地, 設備維護是指更換損壞和磨損的零件, 包括更換噴嘴. 噴嘴也有磨損問題. 此外, 更關鍵的問題是保持蝕刻機沒有結渣. 在許多情况下, 結渣會累積. 過多的結渣甚至會影響蝕刻溶液的化學平衡. 類似地, 如果蝕刻溶液中存在過度的化學不平衡, 結渣將變得更加嚴重. 爐渣堆積的問題怎麼強調都不為過. 一旦蝕刻溶液中突然出現大量結渣, 這通常是一個訊號,表明解決方案的平衡存在問題. 應使用强鹽酸進行清洗或補充溶液. 殘留的薄膜也會產生結渣, 極少量的殘留薄膜溶解在蝕刻溶液中, 然後形成銅鹽沉澱. 殘餘膜形成的結渣表明先前的膜去除過程不完整. 不良的膜去除通常是由於邊緣膜和電鍍過度造成的 PCB板.