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              高頻高速電路板]多層線路板外層電路蝕刻工藝解析

              欄目:行業資訊 發布時間:2022-05-16 點擊數:201 來源:軟硬結合線路板

                現在,印刷電路板(PCB多層線路板)加工的典型工藝選用”圖形電鍍法”。即先在板子外層需保存的銅箔部分上,也便是電路的圖形部分上預鍍一層鉛錫抗蝕層,然后用化學辦法將其他的銅箔腐蝕掉,稱為蝕刻。

                要注意的是,這時的多層線路板板子上面有兩層銅.在外層蝕刻工藝中僅僅有一層銅是有必要被悉數蝕刻掉的,其他的將構成終究所需求的電路。這種類型的圖形電鍍,其特點是鍍銅層僅存在于鉛錫抗蝕層的下面。其他一種工藝辦法是整個多層線路板上都鍍銅,感光膜以外的部分僅僅是錫或鉛錫抗蝕層。這種工藝稱為“全板鍍銅工藝“。與圖形電鍍比較,全板鍍銅的最大缺點是板面遍地都要鍍兩次銅并且蝕刻時還有必要都把它們腐蝕掉。因而當導線線寬十分精密時將會發生一系列的問題。一同,側腐蝕會嚴峻影響線條的均勻性。

                在PCB線路板(多層線路板)外層電路的加工工藝中,還有其他一種辦法,便是用感光膜代替金屬鍍層做抗蝕層。這種辦法十分近似于內層蝕刻工藝,能夠參看內層制作工藝中的蝕刻。

                現在,錫或鉛錫是最常用的抗蝕層,用在氨性蝕刻劑的蝕刻工藝中.氨性蝕刻劑是廣泛運用的化工藥液,與錫或鉛錫不發生任何化學反響。氨性蝕刻劑首要是指氨水/氯化氨蝕刻液。此外,在市場上還能夠買到氨水/硫酸氨蝕刻藥液。

                

                以硫酸鹽為基的蝕刻藥液,運用后,其間的銅能夠用電解的辦法分離出來,因而能夠重復運用。因為它的腐蝕速率較低,一般在實踐出產中不多見,但有望用在無氯蝕刻中。有人實驗用硫酸-雙氧水做蝕刻劑來腐蝕外層圖形。因為包括經濟和廢液處理方面等許多原因,這種工藝沒有在商用的意義上被很多選用。更進一步說,硫酸-雙氧水,不能用于鉛錫抗蝕層的蝕刻,而這種工藝不是多層線路板外層制作中的首要辦法,故決大多數人很少問津。

                二、關于上下多層線路板板面,導入邊與后入邊蝕刻狀況不同的問題

                很多的觸及蝕刻質量方面的問題都會合在上多層線路板板面上被蝕刻的部分。了解這一點是十分重要的。這些問題來自印制電路板的上板面蝕刻劑所發生的膠狀板結物的影響。膠狀板結物堆積在銅外表上,一方面影響了噴發力,另一方面阻擋了新鮮蝕刻液的補償,構成了蝕刻速度的下降。正是因為膠狀板結物的構成和堆積使得板子的上下面圖形的蝕刻程度不同。這也使得在蝕刻機中(多層線路板)板子先進入的部分簡單蝕刻的完全或簡單構成過腐蝕,因為那時堆積沒有構成,蝕刻速度較快。反之,多層線路板板子后進入的部分進入時堆積已構成,并減慢其蝕刻速度。

                

              高頻高速電路板]多層線路板外層電路蝕刻工藝解析(圖1)


                多層PCB電路板/金手指線路板

                三、設備調整及與腐蝕溶液的相互效果聯絡

                在印制電路(多層線路板)加工中,氨性蝕刻是一個較為精密和凌亂的化學反響進程。反過來說它又是一個易于進行的作業。一旦工藝上調通,就能夠連續進行出產。關鍵是一旦開機就需堅持連續作業狀況,不宜干干停停。蝕刻工藝在極大的程度上依靠設備的杰出作業狀況。就現在來講,不論運用何種蝕刻液,有必要運用高壓噴淋,并且為了取得較規整的線條側邊和高質量的蝕刻效果,有必要嚴厲選擇噴嘴的結構和噴淋辦法。

                為得到杰出的旁邊面效果,呈現了許多不同的理論,構成不同的規劃辦法和設備結構。這些理論往往是截然不同的。但是悉數有關蝕刻的理論都承認這樣一條最基本的原則,即盡量快地讓金屬外表不斷的觸摸新鮮的蝕刻液。對蝕刻進程所進行的化學機理分析也證明了上述觀點。在氨性蝕刻中,假定悉數其它參數不變,那么蝕刻速率首要由蝕刻液中的氨(NH3)來抉擇。因而用新鮮溶液與蝕刻外表效果,其目的首要有兩個:一是沖掉剛剛發生的銅離子;二是不斷供應進行反響所需求的氨(NH3)。

                在印制電路工業的傳統常識里,特別是印制電路質料的供貨商們,我們公認,氨性蝕刻液中的一價銅離子含量越低,反響速度就越快.這已由經驗所證明。事實上,許多的氨性蝕刻液產品都含有一價銅離子的特別配位基(一些凌亂的溶劑),其效果是下降一價銅離子(這些便是他們的產品具有高反響才干的技能訣竅),可見一價銅離子的影響是不小的。將一價銅由5000ppm降至50ppm,蝕刻速率會前進一倍以上。

                因為蝕刻反響進程中生成很多的一價銅離子,又因為一價銅離子總是與氨的絡合基緊緊的結合在一同,所以堅持其含量近于零是十分困難的。通過大氣中氧的效果將一價銅轉換成二價銅能夠去除一價銅。用噴淋的辦法能夠抵達上述目的。

                這便是要將空氣通入蝕刻箱的一個功能性的原因。但是假定空氣太多,又會加快溶液中的氨丟掉而使PH值下降,其效果仍使蝕刻速率下降。氨在溶液中也是需求加以操控的改動量。一些用戶選用將純氨通入蝕刻儲液槽的做法。這樣做有必要加一套PH計操控系統。當主動測得的PH效果低于給定值時,溶液便會主動進行增加。

                在與此相關的化學蝕刻(亦稱之為光化學蝕刻或PCH)領域中,研討作業現已初步,并抵達了蝕刻機結構規劃的階段。在這種辦法中,所運用的溶液為二價銅,不是氨-銅蝕刻。它將有或許被用在印制電路工業中。在PCH工業中,蝕刻銅箔的典型厚度為5到10密耳(mils),有些狀況下厚度則相當大。它對蝕刻參量的要求經常比PCB工業中的更為嚴苛。

                

              高頻高速電路板]多層線路板外層電路蝕刻工藝解析(圖2)


                PCB多層板/電路板

                有一項來自PCM工業系統中的研討效果,現在沒有正式宣布,但其效果將是令人耳目一新的。因為有較雄厚的項目基金支撐,因而研討人員有才干從久遠意義上對蝕刻設備的規劃思維進行改動,一同研討這些改動所發生的效果。比方,與錐形噴嘴比較,最佳的噴嘴規劃選用扇形,并且噴淋集流腔(即噴嘴擰進去的那段管子)也有一個裝置視點,能對進入蝕刻艙中工件呈30度噴發.假定不進行這樣的改動,那么集流腔上噴嘴的裝置辦法會導致每個相鄰噴嘴的噴發視點都不是完全一致的。第二組噴嘴各自的噴淋面與第一組相對應的略有不同(它表明了噴淋的作業狀況)。這樣使噴發出的溶液形狀成為疊加或交叉的狀況。從理論上講,假定溶液形狀相互交叉,那么該部分的噴發力就會下降,不能有效地將蝕刻外表上的舊溶液沖掉而堅持新溶液與其觸摸。在噴淋面的邊緣處,這種狀況特別超卓。其噴發力比筆直方向的要小得多。

                這項研討發現,最新的規劃參數是65磅/平方英寸(即4+Bar)。每個蝕刻進程和每種有用的溶液都有一個最佳的噴發壓力的問題,而就現在來講,蝕刻艙內噴發壓力抵達30磅/平方英寸(2Bar)以上的狀況微乎其微。有一個原則,即一種蝕刻溶液的密度(即比重或玻美度)越高,最佳的噴發壓力也應越高。當然這不是單一的參數。另一個重要的參數是在溶液中操控其反響率的相對淌度(或遷移率)。

                四、蝕刻質量及先期存在的問題

                對蝕刻質量的基本要求便是能夠將除抗蝕層下面以外的悉數銅層完全去除潔凈,止此而已。從嚴厲意義上講,假定要精確地界定,那么蝕刻質量有必要包括導線線寬的一致性和側蝕程度。因為現在腐蝕液的固有特點,不只向下并且對左右各方向都發生蝕刻效果,所以側蝕幾乎是不可避免的。

                側蝕問題是蝕刻參數中經常被提出來談論的一項,它被界說為側蝕寬度與蝕刻深度之比,稱為蝕刻因子。在印刷電路工業中,它的改動規劃很廣泛,從1:1到1:5。顯著,小的側蝕度或低的蝕刻因子是最令人滿意的。

                蝕刻設備的結構及不同成分的蝕刻液都會對蝕刻因子或側蝕度發生影響,或許用達觀的話來說,能夠對其進行操控。選用某些增加劑能夠下降側蝕度。這些增加劑的化學成分一般屬于商業秘密,各自的研制者是不向外界泄漏的。至于蝕刻設備的結構問題,后邊的章節將專門談論。

                從許多方面看,蝕刻質量的好壞,早在印制線路板(多層線路板)進入蝕刻機之前就現已存在了。因為印制電路(多層線路板)加工的各個工序或工藝之間存在著十分緊密的內部聯絡,沒有一種不受其它工序影響又不影響其它工藝的工序。許多被認定是蝕刻質量的問題,實踐上在去膜乃至更從前的工藝中現已存在了。對外層圖形的蝕刻工藝來說,因為它所表現的“倒溪”現像比絕大多數印制板工藝都超卓,所以許多問題最終都反映在它上面。一同,這也是因為蝕刻是自貼膜,感光初步的一個長系列工藝中的最終一環,之后,外層圖形即轉移成功了。環節越多,呈現問題的或許性就越大。這能夠看成是印制電路出產進程中的一個很特其他方面。

                從理論上講,印制電路進入到蝕刻階段后,在圖形電鍍法加工印制電路的工藝中,抱負狀況應該是:電鍍后的銅和錫或銅和鉛錫的厚度總和不應超越耐電鍍感光膜的厚度,使電鍍圖形完全被膜兩頭的“墻”擋住并嵌在里面。但是,實際出產中,全世界的印制電路板(多層線路板)在電鍍后,鍍層圖形都要大大厚于感光圖形。在電鍍銅和鉛錫的進程中,因為鍍層高度超越了感光膜,便發生橫向堆積的趨勢,問題便由此發生。在線條上方覆蓋著的錫或鉛錫抗蝕層向兩頭延伸,構成了“沿”,把小部分感光膜蓋在了“沿”下面。

                錫或鉛錫構成的“沿”使得在去膜時無法將感光膜完全去除潔凈,留下一小部分“殘膠”在“沿”的下面?!皻埬z”或“殘膜”留在了抗蝕劑“沿”的下面,將構成不完全的蝕刻。線條在蝕刻后兩頭構成“銅根”,銅根使線間隔變窄,構成印制板不符合甲方要求,乃至或許被拒收。因為拒收便會使PCB多層線路板的出產本錢大大增加。

                其他,在許多時候,因為反響而構成溶解,在印制多層線路板工業中,殘膜和銅還或許在腐蝕液中構成堆積并堵在腐蝕機的噴嘴處和耐酸泵里,不得不停機處理和清潔,而影響了作業效率。

                五、蝕刻設備的保護

                蝕刻設備保護的最關鍵因素便是要確保噴嘴的清潔,無堵塞物而使噴發通暢。堵塞物或結渣會在噴發壓力效果下沖擊版面。假定噴嘴不干凈,那么會構成蝕刻不均勻而使整塊多層線路板報廢。

                顯著地,設備的保護便是替換破損件和磨損件,包括替換噴嘴,噴嘴相同存在磨損的問題。除此之外,更為關鍵的問題是堅持蝕刻機不存在結渣,在許多狀況下都會呈現結渣堆積.結渣堆積過多,乃至會對蝕刻液的化學平衡發生影響。相同,假定蝕刻液呈現過量的化學不平衡,結渣就會愈加嚴峻。結渣堆積的問題怎么著重都不過火。一旦蝕刻液遽然呈現很多結渣的狀況,通常是一個信號,即溶液的平衡呈現問題。這就應該用較強的鹽酸作適當地清潔或對溶液進行補加。

                殘膜也能夠發生結渣物,極少量的殘膜溶于蝕刻液中,然后構成銅鹽沉積。殘膜所構成的結渣闡明前道去膜工序不完全。去膜不良往往是邊緣膜與過電鍍一同構成的效果。


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