PCB科技 - 控制PCB蝕刻過程的方法和科技

過程 印刷電路板 從發光板到電路圖形是一個相對複雜的物理和化學反應過程. 本文將分析其最後一步蝕刻.

現時，印刷電路板（PCB）加工的典型工藝採用“圖案電鍍法”。 也就是說，在需要保留在電路板外層的銅箔部分（即電路的圖案部分）上預鍍一層鉛錫防腐層，然後對剩餘的銅箔進行化學腐蝕，這稱為蝕刻。

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，其餘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，而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最大缺點是必須在電路板的所有部分上鍍銅兩次，並且在蝕刻過程中所有部分都必須被腐蝕。 囙此，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。

在外部電路的處理科技中 printed 電路板, 還有另一種方法, 即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，錫或鉛錫是最常用的防腐層，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，與錫或鉛錫沒有任何化學反應。 氨蝕刻劑主要是指氨/氯化銨蝕刻液。

此外，市場上也有氨/硫酸銨蝕刻化學品。 使用硫酸鹽基蝕刻溶液後，可以通過電解分離其中的銅，囙此可以重複使用。 由於其腐蝕速率低，在實際生產中通常很少見，但有望用於無氯蝕刻。

有人試圖用硫酸過氧化氫作為蝕刻劑來腐蝕外層圖案。 由於經濟和廢液處理等諸多原因，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錫抗蝕劑的蝕刻，並且該工藝不是PCB外部生產的主要方法，囙此大多數人很少關心它。

蝕刻質量和以前的問題

蝕刻質量的基本要求是能够完全去除除抗蝕劑層下之外的所有銅層，這就是它。 嚴格來說，如果要準確定義，則蝕刻質量必須包括線寬的一致性和咬邊程度。 由於當前蝕刻溶液的固有特性，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，囙此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，稱為蝕刻因數。 在印刷電路行業，它有著廣泛的變化，從1:1到1:5。 顯然，較小的咬邊度或較低的蝕刻因數是最令人滿意的。

蝕刻設備的結構和蝕刻溶液的不同成分將影響蝕刻因數或側面蝕刻的程度，或者從樂觀的角度來看，可以控制。 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，各開發商不會向外界透露。

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。 由於各種過程或印刷電路加工過程之間存在非常密切的內部聯系，囙此沒有不受其他過程影響且不影響其他過程的過程。 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。

此外，在許多情况下，由於反應形成溶解，在印刷電路行業中，殘留的薄膜和銅也可能形成並積聚在腐蝕性液體中，並堵塞在腐蝕機和耐酸泵的噴嘴中，囙此必須關閉以進行處理和清潔。， 這會影響工作效率。

設備調整和與腐蝕溶液的相互作用

在印刷電路加工中，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，生產就可以繼續。 關鍵是開機後保持連續工作狀態，不建議乾燥和停止。 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，都必須使用高壓噴塗，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，形成了不同的設計方法和設備結構。 這些理論往往非常不同。 但是所有關於蝕刻的理論都認識到最基本的原理，即使金屬表面儘快與新鮮的蝕刻溶液接觸。 蝕刻過程的化學機理分析也證實了上述觀點。 在氨蝕刻中，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。 囙此，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）。

在印刷電路行業的傳統知識中，尤其是印刷電路原材料供應商，人們認識到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，許多基於氨的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（這些是其產品具有高反應性的科技秘密），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。

由於在蝕刻反應期間產生大量單價銅離子，並且由於單價銅離子始終與氨的絡合基團緊密結合，囙此很難將其含量保持在接近零的水准。 通過大氣中氧的作用將單價銅轉化為二價銅，可以去除單價銅。 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。 但是，如果空氣過多，會加速溶液中氨的損失，並降低pH值，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，必須添加一套PH計控制系統。 當自動量測的PH值結果低於給定值時，將自動添加溶液。

In the related field of chemical etching (also known as photochemical etching or PCH), 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. 它可用於印刷電路行業. PCH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 PCB行業.