ETCH(PCB蚀刻培训教材)解析

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1.1-1.280 48.9-54.4æ ¡ 2.0-3.5 / 14.4kg(25kg) 480ml(300ml) 3± 0.5% 40.6-51.7æ ¡ 0.1-0.2% (50-55)
2.外层碱性蚀刻
每周保养时检查喷嘴，若堵塞则立即清除堵塞物。
C.及时更换破损的喷嘴和配件 D.PH计，比重感应器要定期校验.
生产注意事项 1.严格控制退膜液的浓度,以保证干膜以合适的速度和大小 退去,且不易堵塞喷嘴。
2.退膜后水洗压力应大于20PSI，以便除去镀层与底铜间 的残膜和附在板面上的残膜。
3.蚀刻药水压力应在18 ~30PSI,过低则蚀刻不尽,过高则易 打断药水的保护膜,造成蚀刻过度。
ÒË © ®Ñ ¹Á ¦ 28-32Psi 28-32Psi 25-35Psi 10-32Psi 22-35Psi 10-30Psi
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ËÏ ® ´Ñ ¹Á ¦ ¶ Î È 10-30Psi 26-30æ ¡ 10-30Psi 10-30Psi 48.9-54.4æ ¡ 10-30Psi 10-30Psi 40.6-51.7æ ¡ 10-30Psi
定义：将溶解了干膜（湿膜）而露出的铜面用酸 性氯化铜溶解腐蚀，此过程叫蚀刻。 影响因素：主要是溶液中Cl- 、Cu+的含量，溶液 的温度及Cu2+的浓度等。
－褪膜 药水：NaOH 3+/-0.5% 除泡剂 0.1～0.2％ 定义：将线路上的保护膜去掉，露出已加工好的线路。 影响褪膜效果因素：褪膜温度及速度，药水浓度 注意：褪膜温度低，速度慢，药水浓度低，会导致褪
基材
Etching Factor(蚀刻因子)＝D/C Undercut=(A-B)/2
设备 －内外层均采用水平线设备。 －对于碱性蚀刻，为增加蚀刻速度，需提高温度到46℃ 以上，因而有大量的氨臭味必须要有适当的抽风；抽风 太大则将氨气抽走比较浪费，在抽风管内增加节流阀， 控制抽风的强度。 －无论何种蚀刻液，都需采用高压喷淋；为获得较整齐 的线条侧边和高质量的蚀刻效果，须严格选择喷嘴的形 状和喷淋方式。但不论如何选择，都遵循一基本理论， 那就是以最快速度的让欲蚀刻铜表面接触愈多新鲜的蚀 刻液。
摆 动 方 向 板运输方向 板运输方向
方式一
方式二
－蚀刻品质往往因水池效应(pudding)而受限, 这也是为何板 子前端部份往往有over etch现象, 所以设备设计上就有如下 考虑:
a. 板子较细线路面朝下,较粗线路面朝上. b. 喷嘴上,下喷液压力调整以为补偿,依实际作业 结果来调整其差异.
－新液洗 使用不含有铜离子的NH3.H2O, NH4Cl溶液清除板面 残留的药液以及反应生成物Cu(NH3)2Cl ,其极不稳定， 易生成沉淀。 －整孔
除去非镀通孔中的在沉铜工序所吸附上去的钯离子, 以防在沉金工序沉上金.
－褪锡
使用含铜保护剂的主要成分为硝酸的药液，褪去线 路上的锡铅层,露出线路
名词解释
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水溶液
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膜不净；药水浓度高，会导致板面氧化。
褪膜段喷嘴要及时清洗，防止碎片堵塞喷嘴，
影响褪膜质量
二.碱性蚀刻 1.工艺流程 褪膜 蚀刻 新液洗 褪锡
（整孔）
注：整孔工序仅适用于沉金制板
2.工艺原理 －褪膜
定义：用褪菲林液将线路板面上盖住的菲林褪去,露 出未经线路加工的铜面. 经电镀工序后的干膜在碱性褪膜液下溶解或部分成 片状脱落,我司使用的是3% 0.5%氢氧化钠溶液.
水池效应
在蚀刻过程中，线路板水平通过蚀刻机时， 因重力作用在板上面新鲜药液被积水阻挠,无 法有效和铜面反应，称之水池效应。而下面 则无此现象。
蚀wk.baidu.com因子
蚀刻液在蚀刻过程中，不仅向下而且对左右各 方向都产生蚀刻作用，侧蚀是不可避免的。侧蚀宽 度与蚀刻深度之比称之为蚀刻因子。
A 铜线路 B D C
抗蚀层
为维持药液的效果,需注意过滤的效果,及时过滤去片 状的干膜碎,防止堵塞喷嘴. 注：内外层褪膜段使用药水及控制相同，但外层干 膜厚为1.5mil左右,经图形电镀后，铜厚和锡厚之和通常超过 1.5mil，需控制图形电镀电流参数防止夹膜，同时控制褪膜速 度以防褪膜不净而短路。
－蚀刻
定义: 用蚀板液将多余的底铜蚀去剩下已加厚的线路。
－喷嘴的形状有锥形（空锥形，实锥形），扇形等， 我司采用的是扇形喷嘴。与锥形喷嘴相比，最佳的设 计是扇形喷嘴。注意集流管的安装角度，能对进入蚀 刻槽内的制板进行30度喷射。第二组集流管与第一组 比有所不同，因喷淋液互相交叉时会降低喷淋的效果， 尽量避免出现此种情况。 －蚀刻槽内集流管的安装与前进方向比有横置，竖置 和斜置，我司采用的安装方式有两种方式（见下 图） 。但摆动方向均垂直于运输方向。
反应：2CuCl+2HCl+H2O2→2CuCl2+2H2O 自动控制添加系统：通过控制蚀刻速度，双氧水和盐 酸的添加比例，比重和液位，温度等项目，达到自动 连续生产。 我司采用此种再生方法。
二.碱性氨类蚀刻液
1.特性
－不与锡铅发生任何反应 －易再生，成本低，易回收 －蚀铜速度快，侧蚀小，溶铜能力高，蚀刻 速率易控制
控制：随着反应不断进行,药液中氨水不断降低,铜离子不断
增加,为保持蚀铜速度,必需维持药水的稳定.我司通过PH
计,比重计控制氨水和新液的自动添加,当PH值低时添加氨 水;当比重高时添加新液.
为使之蚀铜反应进行更为迅速，蚀液中多加有助剂， 例如： a. 加速剂( Accelerator) 可促使上述氧化反应更为快速， 并防止亚铜错离子的沉淀。 b. 护岸剂(Banking agent) 减少侧蚀。 c. 压抑剂(Suppressor )抑制氨在高温下的飞散，抑制铜 的沉淀加速蚀铜的氧化反应。
放 显 影 板 缸 1
显 影 缸 2
水 水 洗 洗 1 2
水 洗 3
蚀 刻 1
蚀 刻 2
水水 洗洗 1 2
水 洗 3
褪 膜 1
褪 膜 2
水 水 洗 洗 1 2
水 洗 3
烘 干
收 板
2.工艺原理 —显影 定义：利用碳酸钠的弱碱性将干膜上未经紫外线辐 射的部分用碳酸钠溶液溶解，已经紫外线辐射而发生 聚合反应的部分保留。
原理：
CO3-2 + Resist COOH
HCO3- + Resist COO-
CO3-2 主要为Na2CO3 或K2CO3 Resist TOOH为干膜及油墨中反应官能基团 利用CO3-2与阻剂中羧基（COOH）进行酸碱中和反应， 形成COO-和H CO3- ，使阻剂形成阴离子团而剥离。
－蚀刻
蚀刻液PH值：7.8~8.4(50oC)
蚀刻液比重：1.170~1.190 Cu2+：115~135g/l，Cl：150~190g/l 喷药水压力：18~30PSI 喷水压力：20~40PSI
生产线维护
设备的日常保养
A.不使蚀刻液有sludge产生(浅蓝色一价铜污泥),当结渣越 多，会影响蚀刻液的化学平衡，蚀刻速率迅速下降。所 以成份控制很重要－尤其是PH,太高或太低都有可能造成. B.随时保持喷嘴不被堵塞.(过滤系统要保持良好状态)
2.主要反应原理
Cu+Cu(NH3)4Cl2 →
2Cu(NH3)2Cl
4Cu(NH3)2Cl + 4NH3H2O + 4NH4Cl + O2 → 4Cu(NH3)4Cl2+6H2O 以上两反应重复进行,因此需要有良好抽气,使喷淋 形成 负压,使空气中的氧气与药液充分混合,从而利于 蚀刻反应进行。注意抽气不可过大,否则造成氨水消耗 量的增大.
影响蚀刻速率因素分析
一.酸性氯化铜溶液 影响蚀刻速率的因素有很多，主要是Cl- ，Cu+含 量，溶液温度及Cu2+浓度。
1.Cl-含量的影响 在氯化铜蚀刻液中Cl-浓度较多时， Cu2+和Cu+实际上 是以络离子的形式存在（[Cu2+Cl4]2－， [Cu+Cl3]2- ），所 以蚀刻液的配制和再生都需要Cl-参加反应，下表为氯离 子溶度与蚀刻速率关系。
A)使用的是TCM退膜、蚀刻机，设备性能参数：
有效宽度：620mm 行辘速度：0~8m/min 压 力：2.5kg/cm2
安 全 性：机械、电气部分有良好保护，有紧急 开关。
B).操作条件
退膜液浓度:30.5%(重量比) 退 膜 速 度: 2.5~3.5m/min 退 膜 温 度:48~54oC 退膜液喷压:18~40PSI 水 洗 压 力: 20~40PSI 蚀刻液温度：46~52oC
－蚀刻速度容易控制，蚀刻液在稳定状态下能达到
高的蚀刻质量 －蚀铜量大 －蚀刻液易再生和回收
2.主要反应原理 蚀刻过程中，CU2+有氧化性，将板面铜氧化成CU+： Cu + CuCl2→ 2CuCl 生成的CuCl不溶于水，在过量的氯离子存在下，生 成可溶性的络离子：2CuCl＋4Cl-→2[CuCl3]2随着反应的进行， CU+越来越多，蚀铜能力下降， 需对蚀刻液再生，使CU+变成CU2+ 。再生的方法有以 下几种: 通氧气或压缩空气再生（反应速率低)，氯气 再生(反应快，但有毒)，电解再生（可直接回收铜， 但需电解再生的设备和较高的电能消耗），次氯酸钠 再生（成本高，本身较危险），双氧水再生（反应速 率快，易控制).
c. 先进的蚀刻机可控制当板子进入蚀刻段时,前 面几组喷嘴会停止喷洒几秒的时间.
技术提升部分
生产线简介 1.内层酸性蚀刻 冲、蚀板、褪菲林生产线机器运行参数
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˶ Ù È 1.6-3.0m/min Ï É Â Ï 0.9-3.0m/min É Ï Â Ï 1.5-3.0m/min É Ï Â Ï
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冲板、褪膜、褪菲林换药和补药标准
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理与监控，从面提高我司的产品品质。(本教材以设备为基础
对蚀刻工艺进行讲解)
基础部分
蚀刻的目的 蚀刻的目的即是将前工序所做出有图形的线 路板上的未受保护的非导体部分铜蚀刻去，形成 线路。 蚀刻有内层蚀刻和外层蚀刻，内层采用酸性 蚀刻，湿膜或干膜为抗蚀剂；外层采用碱性蚀刻， 锡铅为抗蚀剂。
蚀刻反应基本原理 一.酸性氯化铜蚀刻液 1.特性
目
前言 基础部分：蚀刻目的
录
蚀刻反应基本原理
蚀刻工艺流程及原理 名词解释 设备 技术提升部分：生产线简介 生产线维护 生产注意事项 影响蚀刻速率因素分析 蚀刻能力提高 工序潜力与展望
生产安全与环境保护
前言
随着PCB工业的发展,各种导线之阻抗要求也越来越高，
这必然要求导线的宽度控制更加严格。为了使荣信公司的工 程管理人员，尤其是负责蚀刻工序的工艺工程人员对蚀刻工 序有一定的了解，故撰写此份培训教材，以期有助于生产管
二价铜离子在碱性环境下极易生成氢氧化铜沉淀， 需加入过量的氨水，使之生成稳定的氨铜错离子团； 过量的氨使反应生成的不稳定Cu(NH3)2Cl 再生成稳 定的具有氧化性的Cu(NH3)4Cl2 ，使反应不断的进行。
生产过程中自动控制通过监测PH值，比重，进行 补加氨水和新液，而达到连续生产的目的。
蚀刻工艺流程及原理 一.酸性氯化铜蚀刻 1.工艺流程 显影 蚀刻 褪膜
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400(800) 500X2
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480(800)
Na2CO3 ý Å ³ Ý ¼ Á Cu2+± È Ö Ø HCl « Ñ Ë õ Ë ® H2O2 NaOH ý Å ³ Ý ¼ Á
3.2kg 640ml(640ml)