印刷電路板(PCB)加工的典型工藝采用"圖形電鍍法"。即先在板子外層需保留的銅箔部分上,也就是電路的圖形部分上預(yù)鍍一層鉛錫抗蝕層,然后用化學(xué)方式將其余的銅箔腐蝕掉,稱為蝕刻。
,印制板的整體厚度是整個(gè)加工過程中之最,以后將逐漸減薄,直到阻焊涂覆工藝。圖1的下一道工藝是去膜,即將銅層上鉛錫部分以外的感光保護(hù)膜剝離掉。
接下去的工藝就是蝕刻。
要注意的是,這時(shí)的板子上面有兩層銅.在外層蝕刻工藝中僅僅有一層銅是必須被全部蝕刻掉的,其余的將形成最終所需要的電路。這種類型的圖形電鍍,其特點(diǎn)是鍍銅層僅存在于鉛錫抗蝕層的下面。另外一種工藝方法是整個(gè)板子上都鍍銅,感光膜以外的部分僅僅是錫或鉛錫抗蝕層(見圖3)。這種工藝稱為“全板鍍銅工藝“。與圖形電鍍相比,全板鍍銅的最大缺點(diǎn)是板面各處都要鍍兩次銅而且蝕刻時(shí)還必須都把它們腐蝕掉。因此當(dāng)導(dǎo)線線寬十分精細(xì)時(shí)將會(huì)產(chǎn)生一系列的問題。同時(shí),側(cè)腐蝕(見圖4)會(huì)嚴(yán)重影響線條的均勻性。
在印制板外層電路的加工工藝中,還有另外一種方法,就是用感光膜代替金屬鍍層做抗蝕層。這種方法非常近似于內(nèi)層蝕刻工藝,可以參閱內(nèi)層制作工藝中的蝕刻。
目前,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.氨性蝕刻劑是普遍使用的化工藥液,與錫或鉛錫不發(fā)生任何化學(xué)反應(yīng)。氨性蝕刻劑主要是指氨水/氯化氨蝕刻液。此外,在市場上還可以買到氨水/硫酸氨蝕刻藥液。
以硫酸鹽為基的蝕刻藥液,使用后,其中的銅可以用電解的方法分離出來,因此能夠重復(fù)使用。由于它的腐蝕速率較低,一般在實(shí)際生產(chǎn)中不多見,但有望用在無氯蝕刻中。有人試驗(yàn)用硫酸-雙氧水做蝕刻劑來腐蝕外層圖形。由于包括經(jīng)濟(jì)和廢液處理方面等許多原因,這種工藝尚未在商用的意義上被大量采用.更進(jìn)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PCB外層制作中的主要方法,故決大多數(shù)人很少問津。
蝕刻質(zhì)量及先期存在的問題
對(duì)蝕刻質(zhì)量的基本要求就是能夠?qū)⒊刮g層下面以外的所有銅層完全去除干凈,止此而已。從嚴(yán)格意義上講,如果要精確地界定,那么蝕刻質(zhì)量必須包括導(dǎo)線線寬的一致性和側(cè)蝕程度。由于目前腐蝕液的固有特點(diǎn),不僅向下而且對(duì)左右各方向都產(chǎn)生蝕刻作用,所以側(cè)蝕幾乎是不可避免的。
側(cè)蝕問題是蝕刻參數(shù)中經(jīng)常被提出來討論的一項(xiàng),它被定義為側(cè)蝕寬度與蝕刻深度之比, 稱為蝕刻因子。在印刷電路工業(yè)中,它的變化范圍很寬泛,從1:1到1:5。顯然,小的側(cè)蝕度或低的蝕刻因子是最令人滿意的。
蝕刻設(shè)備的結(jié)構(gòu)及不同成分的蝕刻液都會(huì)對(duì)蝕刻因子或側(cè)蝕度產(chǎn)生影響,或者用樂觀的話來說,可以對(duì)其進(jìn)行控制。采用某些添加劑可以降低側(cè)蝕度。這些添加劑的化學(xué)成分一般屬于商業(yè)秘密,各自的研制者是不向外界透露的。至于蝕刻設(shè)備的結(jié)構(gòu)問題,后面的章節(jié)將專門討論。
從許多方面看,蝕刻質(zhì)量的好壞,早在印制板進(jìn)入蝕刻機(jī)之前就已經(jīng)存在了。因?yàn)橛≈齐娐芳庸さ母鱾€(gè)工序或工藝之間存在著非常緊密的內(nèi)部聯(lián)系,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(rèn)定是蝕刻質(zhì)量的問題,實(shí)際上在去膜甚至更以前的工藝中已經(jīng)存在了。對(duì)外層圖形的蝕刻工藝來說,由于它所體現(xiàn)的“倒溪”現(xiàn)像比絕大多數(shù)印制板工藝都突出,所以許多問題最后都反映在它上面。同時(shí),這也是由于蝕刻是自貼膜,感光開始的一個(gè)長系列工藝中的最后一環(huán),之后,外層圖形即轉(zhuǎn)移成功了。環(huán)節(jié)越多,出現(xiàn)問題的可能性就越大。這可以看成是印制電路生產(chǎn)過程中的一個(gè)很特殊的方面。
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