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在印制電路加工中﹐氨性蝕刻是一個(gè)較為精密和覆雜的化學(xué)反響過(guò)程,卻又是一項(xiàng)易于停止的工作。只需工藝上達(dá)至調(diào)通，就能夠停止連續(xù)性的消費(fèi), 但關(guān)鍵是開(kāi)機(jī)以后就必需堅(jiān)持連續(xù)的工作狀態(tài)，不適合斷斷續(xù)續(xù)地消費(fèi)。

蝕刻工藝對(duì)設(shè)備狀態(tài)的依賴性極大，故必需時(shí)辰使設(shè)備堅(jiān)持在良好的狀態(tài)。

目前﹐無(wú)論運(yùn)用何種蝕刻液，都必需運(yùn)用高壓噴淋，而為了取得較劃一的側(cè)邊線條和高質(zhì)量的蝕刻效果﹐對(duì)噴嘴的構(gòu)造和噴淋方式的選擇都必需更為嚴(yán)厲。

關(guān)于優(yōu)秀側(cè)面效果的制造方式﹐外界均有不同的理論、設(shè)計(jì)方式和設(shè)備構(gòu)造的研討,而這些理論卻常常是人相徑庭的。但是有一條最根本的準(zhǔn)繩已被公認(rèn)并經(jīng)化學(xué)機(jī)理剖析證明﹐就是盡速讓金屬外表不時(shí)地接觸新穎的蝕刻液。

在氨性蝕刻中﹐假定一切參數(shù)不變﹐那么蝕刻的速率將主要由蝕刻液中的氨(NH3)來(lái)決議。因而, 運(yùn)用新穎溶液與蝕刻外表互相作用﹐其主要目的有兩個(gè)﹕沖掉剛產(chǎn)生的銅離子及不時(shí)為停止反響供給所需求的氨(NH3)。

在印制電路工業(yè)的傳統(tǒng)學(xué)問(wèn)里﹐特別是印制電路原料的供貨商們皆認(rèn)同﹐并得經(jīng)歷證明﹐氨性蝕刻液中的一價(jià)銅離子含量越低﹐反響速度就越快。

事實(shí)上﹐許多的氨性蝕刻液產(chǎn)品都含有價(jià)銅離子的特殊配位基(一些復(fù)雜的溶劑)﹐其作用是降低一價(jià)銅離子(產(chǎn)品具有高反響才能的技術(shù)秘訣)﹐可見(jiàn)一價(jià)銅離子的影響是不小的。

將一價(jià)銅由5000ppm降至50ppm,蝕刻速率即進(jìn)步一倍以上。

由于在蝕刻反響的過(guò)程中會(huì)生成大量的一價(jià)銅離子,而一價(jià)銅離子又總是與氨的絡(luò)合基緊緊的分離在一同﹐所以要堅(jiān)持其含量近于零是非常艱難的。

而 采用噴淋的方式卻能夠到達(dá)經(jīng)過(guò)大氣中氧的作用將一價(jià)銅轉(zhuǎn)換成二價(jià)銅,并去除一價(jià)銅,這就是需求將空氣通入蝕刻箱的一個(gè)功用性的緣由。但是假如空氣太多﹐又 會(huì)加速溶液中的氨的損失而使PH值降落﹐使蝕刻速率降低。氨在溶液中的變化量也是需求加以控制的,有一些用戶采用將純氨通入蝕刻儲(chǔ)液槽的做法,但這樣做必 須加一套PH計(jì)控制系統(tǒng),當(dāng)自動(dòng)監(jiān)測(cè)的PH結(jié)果低于默許值時(shí)﹐便會(huì)自動(dòng)停止溶液添加。

在 相關(guān)的化學(xué)蝕刻(亦稱之為光化學(xué)蝕刻或PCH)范疇中﹐研討工作曾經(jīng)開(kāi)端﹐并達(dá)至蝕刻機(jī)構(gòu)造設(shè)計(jì)的階段。此辦法所運(yùn)用的溶液為二價(jià)銅,不是氨-銅蝕刻, 它將有可能被用在印制電路工業(yè)中。在PCH工業(yè)中,蝕刻銅箔的典型厚度為5到10密耳(mils)，有些狀況下厚度卻相當(dāng)大。它對(duì)蝕刻參數(shù)的請(qǐng)求經(jīng)常比 PCB工業(yè)更為苛刻。

比 如說(shuō)，與錐形噴嘴相比，采用扇形噴嘴的設(shè)計(jì)效果更佳，而且噴淋集流腔(即噴嘴擰進(jìn)去的那一段管)也有一個(gè)裝置角度，對(duì)進(jìn)入蝕刻艙中的工件呈30度放射，若 不停止這樣的改動(dòng)，集流腔上噴嘴的裝置方式將會(huì)招致每個(gè)相領(lǐng)噴嘴的放射角度都不分歧。第二組噴嘴各自的噴淋面與第一組相對(duì)應(yīng)的皆略有不同(它表示了噴淋的 工作狀況), 使放射出的溶液外形成為迭加或穿插的狀態(tài)。理論上﹐假如溶液外形互相穿插,該局部的放射力就會(huì)降低而不能有效地將蝕刻外表上的舊溶液沖掉使新溶液與其接 觸。

在噴淋面的邊緣處,這種狀況尤為突出,其放射力比垂直放射要小得多。這項(xiàng)研討發(fā)現(xiàn)﹐最新的設(shè)計(jì)參數(shù)是65磅/平方英寸(即4+Bar)。

每個(gè)蝕刻過(guò)程和每種適用的溶液都有一個(gè)最佳的放射壓力的問(wèn)題﹐就目前而言﹐蝕刻艙內(nèi)放射壓力在30磅/平方英(2Bar)以上的狀況微乎其微。

但有一個(gè)準(zhǔn)繩﹐一種蝕刻溶液的密度(即比重或玻美度)越高﹐最佳的放射壓力也應(yīng)越高。當(dāng)然,這并非單一的參數(shù)，另一個(gè)重要的參數(shù)是在溶液中控制其反響率的相對(duì)淌度(或遷移率)。

關(guān)于蝕刻狀態(tài)不相同的問(wèn)題

大 量觸及蝕刻面的質(zhì)量問(wèn)題都集中在上板面被蝕刻的局部,而這些問(wèn)題來(lái)自于蝕刻劑所產(chǎn)生的膠狀板結(jié)物的影響。對(duì)這一點(diǎn)的理解是非常重要的, 因膠狀板結(jié)物堆積在銅外表上﹐一方面會(huì)影響放射力﹐另一方面會(huì)阻檔了新穎蝕刻液的補(bǔ)充﹐使蝕刻的速度被降低。正因膠狀板結(jié)物的構(gòu)成和堆積, 使得基板上下面的圖形的蝕刻水平不同,先進(jìn)入的基板因堆積尚未構(gòu)成﹐蝕刻速度較快, 故容易被徹底地蝕刻或形成過(guò)腐蝕﹐然后進(jìn)入的基板因堆積已構(gòu)成﹐而減慢了蝕刻的速度。

蝕刻設(shè)備的維護(hù)

維護(hù)蝕刻設(shè)備的最關(guān)鍵要素就是要保證噴嘴的高清潔度及無(wú)阻塞物,使噴嘴能暢順地放射。阻塞物或結(jié)渣會(huì)使放射時(shí)產(chǎn)生壓力作用, 沖擊板面。而噴嘴不清潔﹐則會(huì)形成蝕刻不平均而使整塊電路板報(bào)廢。

明 顯地，設(shè)備的維護(hù)就是改換破損件和磨損件，因噴嘴同樣存在著磨損的問(wèn)題, 所以改換時(shí)應(yīng)包括噴嘴。此外，更為關(guān)鍵的問(wèn)題是要堅(jiān)持蝕刻機(jī)沒(méi)有結(jié)渣，因很多時(shí)結(jié)渣堆積過(guò)多會(huì)對(duì)蝕刻液的化學(xué)均衡產(chǎn)生影響。同樣地，假如蝕刻液呈現(xiàn)化學(xué)不 均衡，結(jié)渣的狀況就會(huì)愈加嚴(yán)重。蝕刻液忽然呈現(xiàn)大量結(jié)渣時(shí)，通常是一個(gè)信號(hào)，表示溶液的均衡呈現(xiàn)了問(wèn)題， 這時(shí)應(yīng)運(yùn)用較強(qiáng)的鹽酸作恰當(dāng)?shù)那鍧嵒驅(qū)θ芤和Ｖ寡a(bǔ)加。

另外，殘膜也會(huì)產(chǎn)生結(jié)渣物。極少量的殘膜溶于蝕刻液中，構(gòu)成銅鹽沈淀。這表示前道去膜工序做得不徹底，去膜不良常常是邊緣膜與過(guò)電鍍共同形成的結(jié)果。

蝕刻過(guò)程中應(yīng)留意的問(wèn)題

1.減少側(cè)蝕和突沿﹐進(jìn)步蝕刻系數(shù)

側(cè) 蝕會(huì)產(chǎn)生突沿。通常印制板在蝕刻液中的時(shí)間越長(zhǎng),側(cè)蝕的狀況越嚴(yán)重。側(cè)蝕將嚴(yán)重影響印制導(dǎo)線的精度，嚴(yán)重的側(cè)蝕將不可能制造精密導(dǎo)線。當(dāng)側(cè)蝕和突沿降低時(shí) ﹐蝕刻系數(shù)就會(huì)升高﹐高蝕刻系數(shù)表示有堅(jiān)持細(xì)導(dǎo)線的才能﹐使蝕刻后的導(dǎo)線能接近原圖尺寸。無(wú)論是錫-鉛合金﹐錫﹐錫-鎳合金或鎳的電鍍蝕刻劑, 突沿過(guò)度時(shí)都會(huì)形成導(dǎo)線短路。由于突沿容易撕裂下來(lái)﹐在導(dǎo)線的兩點(diǎn)之間構(gòu)成電的拆接。

影響側(cè)蝕的要素有很多﹐下面將概述幾點(diǎn)﹕

蝕刻方式﹕

浸泡和鼓泡式蝕刻會(huì)形成較大的側(cè)蝕﹐潑濺和噴淋式蝕刻的側(cè)蝕較小﹐尤以噴淋蝕刻的效果最好。

蝕刻液的品種﹕

不同的蝕刻液,其化學(xué)組分不相同﹐蝕刻速率就不一樣﹐蝕刻系數(shù)也不一樣。

例如﹕酸性氯化銅蝕刻液的蝕刻系數(shù)通常為3﹐而堿性氯化銅蝕刻系數(shù)可到達(dá)

蝕刻速率﹕

蝕刻速率慢會(huì)形成嚴(yán)重側(cè)蝕。進(jìn)步蝕刻質(zhì)量與加快蝕刻速率有很大的關(guān)系,蝕刻速度越快,基板在蝕刻中停留的時(shí)間越短﹐側(cè)蝕量將越小﹐蝕刻出的圖形會(huì)更明晰劃一。

蝕刻液的PH值﹕

堿性蝕刻液的PH值較高時(shí)﹐側(cè)蝕會(huì)增大。為了減少側(cè)蝕﹐PH值普通應(yīng)控制在8.5以下。

蝕刻液的密度﹕

堿性蝕刻液的密度太低會(huì)加重側(cè)蝕﹐選用高銅濃度的蝕刻液對(duì)減少側(cè)蝕十分有利。

銅箔厚度﹕

要到達(dá)最小側(cè)蝕的細(xì)導(dǎo)線的蝕刻﹐最好采用(超)薄銅箔。而且線寬越細(xì)﹐銅箔厚度應(yīng)越薄。由于,銅箔越薄在蝕刻液中的時(shí)間會(huì)越短﹐側(cè)蝕量就越小。

2.進(jìn)步基板與基板之間蝕刻速率的分歧性

在 連續(xù)的板蝕刻中﹐蝕刻速率的分歧性越高﹐越能取得蝕刻平均的板。要到達(dá)這一個(gè)請(qǐng)求﹐必需保證蝕刻液在蝕刻的整個(gè)過(guò)程一直堅(jiān)持在最佳的蝕刻狀態(tài)。這就要選擇 容易再生和補(bǔ)償, 而蝕刻速率又容易控制的蝕刻液,并選用能提供恒定的操作條件和能自動(dòng)控制各種溶液參數(shù)的工藝和設(shè)備, 經(jīng)過(guò)控制溶銅量、PH值、溶液的濃度、溫度及溶液流量的平均性(噴淋系統(tǒng)或噴嘴,以致噴嘴的擺動(dòng))等來(lái)完成蝕刻速率的分歧性。

3.進(jìn)步基板外表的蝕刻速率的平均性

基板的上下兩面以及板面上各部位的蝕刻的平均性,皆決議于板外表遭到蝕刻劑流量的平均性所影響。

在蝕刻的過(guò)程中﹐上下板面的蝕刻速率常常并不分歧。普通來(lái)說(shuō)﹐下板面的蝕刻速率會(huì)高于上板面。由于上板面有溶液的堆積﹐削弱了蝕刻反響的停止, 但能夠經(jīng)過(guò)調(diào)整上下噴嘴的噴淋壓力來(lái)處理上下板面蝕刻不均的現(xiàn)象。

蝕 刻工藝的一個(gè)普遍問(wèn)題是在相同的時(shí)間里使全部板面都蝕刻潔凈是很難做到的。因基板的邊緣位置比中心部位蝕刻得更快, 故很難做到同時(shí)使全部蝕刻都潔凈。而采用噴淋系統(tǒng)并使噴嘴擺動(dòng)放射是一個(gè)有效的處理措施。要更進(jìn)一步地改善,能夠透過(guò)對(duì)板中心和邊緣處不同的噴淋壓力,以 及對(duì)板前沿和板后端采用間歇蝕刻的辦法﹐到達(dá)整個(gè)板面的蝕刻平均性。

4.進(jìn)步平安處置和蝕苛刻銅箔及薄層壓板的才能

在 蝕苛刻層板時(shí)(如:多層板的內(nèi)層板),基板容易卷繞在滾輪和傳送輪上而形成廢品,所以蝕刻內(nèi)層板的設(shè)備必需要保證能平穩(wěn)地及牢靠地處置薄的層壓板。現(xiàn)時(shí), 許多設(shè)備制造商在蝕刻機(jī)內(nèi)附加齒輪或滾輪來(lái)避免卷繞的狀況,但更好的辦法卻是附加左右搖晃的四氟乙烯涂包線作為薄層壓板傳送時(shí)的支撐物。

關(guān)于薄銅箔(例如1/2或1/4盎司)的蝕刻,必需保證銅面不被擦傷或劃傷。有時(shí)較猛烈的振顫都有可能損傷銅箔。

5.減少污染的問(wèn)題

銅 對(duì)水的污染是印制電路消費(fèi)中普遍存在的問(wèn)題﹐而氨堿蝕刻液的運(yùn)用愈加重了這個(gè)問(wèn)題。由于銅與氨絡(luò)合﹐不容易用離子交流法或堿沈淀法除去。所以﹐采用無(wú)銅的 添加液來(lái)漂洗板子(第二次噴淋操作的辦法)﹐可大大地減少銅的排出量。然后﹐再用空氣刀在水漂洗之前將板面上多余的溶液去除﹐從而減輕了水對(duì)銅的蝕刻的鹽 類的漂洗擔(dān)負(fù)。

在自動(dòng)蝕刻系統(tǒng)中, 銅濃度是以比重來(lái)控制的。在印制板的蝕刻過(guò)程中﹐隨著銅不時(shí)地被溶解﹐當(dāng)溶解的比重不時(shí)升高至超越一定的數(shù)值時(shí)﹐系統(tǒng)便會(huì)自動(dòng)補(bǔ)加氯化銨和氨的水溶液﹐使比重調(diào)整回適宜的范圍。普通的比重應(yīng)控制在18~240Be。

溶液PH值的影響

蝕 刻液的PH值應(yīng)堅(jiān)持在8.0~8.8之間。若PH值降落到8.0以下時(shí),將會(huì)對(duì)金屬抗蝕層不利。另一方面﹐蝕刻液中的銅不能被完整絡(luò)合成銅氨絡(luò)離子﹐使溶 液在槽底構(gòu)成泥狀沈淀, 而這些沈淀物能在加熱器上結(jié)成硬皮﹐可能會(huì)損壞加熱器﹐還會(huì)使泵和噴嘴遭到梗塞﹐給蝕刻形成艱難。假如溶液PH值過(guò)高﹐蝕刻液中的氨過(guò)飽和﹐游離氨便會(huì)釋 放到大氣之中﹐招致環(huán)境污染。再說(shuō)﹐溶液的PH值增大也會(huì)增大側(cè)蝕的水平﹐繼而影響蝕刻的精度。

氯化銨含量的影響

通 過(guò)蝕刻再生的化學(xué)反響能夠看出﹕﹝Cu(NH3)2﹞1+的再生需求有過(guò)量的NH3和NH4CL存在。假如溶液中缺乏NH4CL,而使大量的 ﹝Cu(NH3)2﹞1+得不到再生﹐蝕刻速率就會(huì)降低﹐以致失去蝕刻才能。所以﹐氯化銨的含量對(duì)蝕刻速率影響很大。隨著蝕刻的停止﹐要不時(shí)補(bǔ)加氯化銨。 但是﹐溶液中CL含量過(guò)高會(huì)惹起抗蝕層被浸蝕。普通蝕刻液中NH4CL含量應(yīng)在150g/L左右。

溫度的影響

蝕刻速率與溫度有著很大的關(guān)系, 蝕刻速率會(huì)隨著溫度升高而加快﹐蝕刻液溫度低于40℃﹐蝕刻速率會(huì)很慢﹐而蝕刻速率過(guò)慢則會(huì)增大側(cè)蝕量﹐影響蝕刻質(zhì)量。

當(dāng)溫度高于60℃﹐蝕刻速率會(huì)明顯地增大,但NH3的揮發(fā)量也大大地增加﹐招致環(huán)境污染并使蝕刻液中化學(xué)組份比例失調(diào)。故普通應(yīng)控制在45℃~55℃為宜。

蝕刻液的調(diào)整

自動(dòng)控制調(diào)整

隨 著蝕刻的停止, 蝕刻液中銅的含量不時(shí)增加﹐比重亦逐步升高。當(dāng)蝕刻液中銅濃度到達(dá)一定的高度時(shí)就要及時(shí)調(diào)整。在自動(dòng)控制補(bǔ)加安裝中﹐是應(yīng)用比重控制器來(lái)控制蝕刻液的比 重。當(dāng)比重升高時(shí)﹐會(huì)自動(dòng)排放出溶液﹐并添加新的補(bǔ)加液﹐使蝕刻液的比重調(diào)整到允許的范圍。補(bǔ)加液要事前配制好并放入補(bǔ)加桶內(nèi)﹐使補(bǔ)加桶的液面堅(jiān)持在一定 的高度。

蝕刻過(guò)程中常見(jiàn)的問(wèn)題

蝕刻速率降低

蝕刻速率降低與許多要素有關(guān),故需求檢查蝕刻條件(例如﹕溫度、噴淋壓力、溶液比重、PH值和氯化銨的含量等)﹐使其到達(dá)適合的范圍。

蝕刻溶液中呈現(xiàn)沈淀

是由于氨的含量過(guò)低(PH值降低)﹐或水稀釋溶液等緣由形成的(例如:冷卻系統(tǒng)漏水等)。溶液比重過(guò)高也會(huì)形成沉淀。

抗蝕鍍層被浸蝕

是由于蝕刻液PH值過(guò)低或CL含量過(guò)高所形成的。

銅的外表發(fā)黑，蝕刻不動(dòng)。

蝕刻液中NH4CL的含量過(guò)低所形成的。