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PCB蚀刻工艺及工艺控制

日期: 2021-11-09 09:24:50

目前,印刷电路板(PCB)加工的典型工艺采用“图案电镀法”。即在电路板外层需要保留的铜箔部分,即电路的图形部分,预先镀上一层铅锡防腐层,然后进行化学腐蚀剩下的铜箔,称为蚀刻。
 
蚀刻类型
需要注意的是,蚀刻时板子上有两层铜。在外层蚀刻工艺中,只需要完全蚀刻掉一层铜,其余的就会形成最终所需的电路。这种图案电镀的特点是镀铜层只存在于铅锡抗蚀剂层之下。
 
另一种工艺方法是整板镀铜,感光膜以外的部分只有锡或铅锡抗蚀剂。此工艺称为“全板镀铜工艺”。与图案电镀相比,整板镀铜的最大缺点是板的各个部分都必须镀两次铜,并且在蚀刻过程中必须全部腐蚀。因此,当线宽很细时,就会出现一系列问题。同时,侧面腐蚀会严重影响线路的均匀性。
 
在印制电路板外电路的加工工艺中,还有一种方法,就是用感光膜代替金属涂层作为抗蚀层。这种方法与内层蚀刻工艺非常相似,可以参考内层制造工艺中的蚀刻。
 
目前,锡或铅锡是最常用的防腐层,用于氨基蚀刻剂的蚀刻工艺。氨基蚀刻剂是一种常用的化学液体,不会与锡或铅锡发生任何化学反应。氨蚀刻液主要是指氨/氯化铵蚀刻液。
 
此外,市场上也有氨/硫酸铵蚀刻化学品。使用硫酸盐基蚀刻液后,其中的铜可以通过电解分离,因此可以重复使用。由于其腐蚀速率低,在实际生产中一般很少见,但有望用于无氯蚀刻。
 
有人试图用硫酸-双氧水作为蚀刻剂腐蚀外层图案。由于经济性和废液处理等诸多原因,该工艺在商业上并未得到广泛应用。此外,硫酸-双氧水不能用于蚀刻铅锡抗蚀剂,而且该工艺不是PCB外层生产的主要方法,因此大多数人很少关心它。 
 
早期蚀刻质量和问题
 
蚀刻质量的基本要求是能够完全去除除抗蚀剂层下方的所有铜层,仅此而已。严格来说,如果要准确定义,那么蚀刻质量必须包括线宽的一致性和咬边的程度。由于目前蚀刻液的固有特性,不仅会产生向下的蚀刻效果,而且会产生左右方向的蚀刻效果,侧蚀几乎是不可避免的。底切问题是经常被提出来讨论的蚀刻参数之一。定义为底切宽度与蚀刻深度的比值,称为蚀刻因子。
在印制电路行业,它的变化范围很广,从1:1到1:5。显然,小底切度或低蚀刻因子是最令人满意的。蚀刻设备的结构和蚀刻液的不同成分会影响蚀刻因子或侧蚀的程度,或者乐观的说是可以控制的。使用某些添加剂可以降低侧蚀程度。这些添加剂的化学成分一般属于商业机密,各自的开发者不会对外透露。在许多方面,蚀刻的质量早在印制板进入蚀刻机之前就已经存在。因为印制电路加工的各个工序或工序之间有非常紧密的内部联系,所以没有不受其他工序影响,不影响其他工序的工序。许多被确定为蚀刻质量的问题实际上存在于去除薄膜的过程中甚至之前。对于外层图形的蚀刻工艺,由于它所体现的“倒流”现象比大多数印制板工艺更为突出,很多问题最终都体现在其中。同时,这也是因为蚀刻是从自粘和感光开始的一长串工艺中的最后一步,之后外层图案成功转移。链接越多,出现问题的可能性就越大。这可以看作是印刷电路生产过程中一个非常特殊的方面。
 
从理论上讲,印制电路进入蚀刻阶段后,在采用图形电镀法加工印制电路的过程中,理想的状态应该是:电镀铜和锡或铜和铅锡的总厚度不应超过耐电镀 感光膜的厚度使电镀图案完全被膜两侧的“墙”挡住并嵌入其中。但是,在实际生产中,世界各地的印刷电路板电镀后,电镀图案比光敏图案要厚得多。在电镀铜和铅锡的过程中,由于电镀高度超过感光膜,出现横向堆积的趋势,由此产生问题。覆盖线路的锡或铅锡抗蚀剂层向两侧延伸形成“边缘”,覆盖“边缘”下方的一小部分感光膜。锡或铅锡形成的“边”,使得取膜时无法完全去除感光膜,在“边”下留下一小部分“残胶”。留在抗蚀剂“边缘”下方的“残胶”或“残膜”会导致蚀刻不完全。蚀刻后,线条在两侧形成“铜根”。铜根使线距变窄,导致印制板不符合甲方要求,甚至可能被拒收。剔除会大大增加PCB的生产成本。此外,在很多情况下,由于反应形成溶解,在印制电路行业中,残膜和铜也可能在腐蚀液中形成和堆积,堵塞在腐蚀机的喷嘴和耐酸泵,必须停机处理和清洗。 ,影响工作效率。


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