PCB工艺外层蚀刻工艺简介
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剥锡液种类(分为双液/单液型两种)
A.双液型:
(1) A液: a.氧化剂:将Sn氧化为SnO b.抗结剂:将SnO转为可溶性结构,避免饱和沉淀 c.抑制剂:防止A液咬蚀Sn/Cu合金
(2) B液: a.氧化剂:用以咬蚀Sn/Cu合金 b.抗沉剂:防止金属氧化物沉淀 c.护铜剂:保护铜面,防止氧化
B.单液型:(厂内使用药液型号)
Under Etch
Over Etch
阻剂(锡面)
14
Outer Layer Pattern Creation
蚀刻均匀性
1.设备之确认:喷嘴状况
“定点喷”确认喷嘴状况
基材
2.条件之确认:喷压状况
铜面
“蚀刻点”确认喷压条件
3.蚀刻均匀性:设备/制程条件之整体表征
规格为“Rang=Max-Min<0.4 mil”为允收标准
外层蚀刻(线路蚀刻)
目的:
线路电镀完成后，电路板将送入外层蚀刻线(剥膜、 蚀刻、剥锡段)，主要的工作就是将电镀阻剂完全剥除(剥 膜段)，将要蚀除的铜曝露在蚀刻液内(蚀刻段)。由于线路 区的顶部已被锡所保护，线路区的线路就能保留下来，再 将锡面剥除(剥锡段)，如此整体线路板的表面线路就呈现 出来。典型的剥膜(Stripping)、蚀刻(Etching)、剥锡 (Stripping)生产线，业界统称为”SES Line”
8
Outer Layer Pattern Creation
蚀铜原理(蚀刻液主成分氯化铵/铜离子)
剥膜后蚀刻前
蚀刻中
蚀刻后
蚀铜液 : 碱性蚀刻液
功 用 : 蚀刻速度快且不伤害 金
属阻剂, 主要应用于负片
流程之镀锡(铅)板上
蚀铜液:酸性蚀刻液 功 用:蚀刻速度较慢且不攻击
干膜,但会攻击锡(铅),故 主要应 用于正片流程
15
Outer Layer Pattern Creation
剥锡原理(主成分硝酸)
剥锡中
剥锡后
收板区
剥锡反应机构
M+2HNO3+1/2O2 M 2+(NO3)2+H2O 原理:以硝酸为基础,利用硝酸来剥除二价锡金属,但另加入
护铜剂,使不会伤害到印刷电路板上的铜面 16
Outer Layer Pattern Creation
剥膜原理(剥膜液主成分NaOH)
剥膜前
剥膜中
剥膜后
注意事项:
去膜多次或去膜速度太慢, 去膜液会攻击锡面,降低抗蚀能力 造成断路
7
Outer Layer Pattern Creation
剥膜液浓度与反应时间关系图
浓度愈高剥膜时间愈短,但须加强水洗能力,避免药液残留于 板面,另外攻击锡面程度亦更加明显,降低抗蚀能力
PCB工艺外层蚀刻工艺 简介
1
内容大纲
外层蚀刻制作流程介绍 检验项目与相关规范 未来挑战
2
发料
外层干膜
线路电镀 (二次铜)
内层
全板电镀 (一次铜)
线路蚀刻 (外层蚀刻)
入库
棕化 化学铜
防焊 板面检查
压合 去胶渣
文字 测试
钻孔 去毛头 加工制程
成型
3
Outer Layer Pattern Creation
a.氧化剂:将Sn氧化为SnO b.抗结剂:将SnO转为可溶性结构 c.护铜剂:保护铜面,防止氧化
17
Outer Layer Pattern Creation
检验项目与相关规范
CCD量测 线宽量测仪器
阻抗室量测阻抗(阻抗板) a. Polar type机台 b. TEK type机台
IPQC板面检视 板面质量检查
蚀铜液的来源
NH4＋…. NH4Cl Cu＋2 .. 基板底铜＋电镀铜（完全溶解） Cl-…… NH4Cl Cu＋1 .. 反应中产生（溶解度低） NH3….. NH4OH或液氨 Cu .. 基板铜 Stabilizer 安定剂…无机添加剂 Banking Agent 护岸剂…有机添加剂
11
Outer Layer Pattern Creation
第一式反应之中间态亚铜离子之溶解度很差，是一种污泥状的沉淀 物，若未迅速除掉时会在板面上形成蚀铜的障碍，因而造成板面或孔壁 的污染，必须辅助以氨水，氯离子及空气中大量的氧，使其继续氧化成 可溶性的二价铜离子而又再成为蚀铜的氧化剂，周而复始的继续蚀铜直 到铜量太多而减慢为止。
10
Outer Layer Pattern Creation
18
Outer Layer Pattern Creation
最小线宽查询方式
途径
料号工单 线路最细区
SURVY FORM
WORD 檔
19
Outer Layer Pattern Creation
未来挑战(Fine Line:线宽/线距 4/4 mil以下)
蚀刻液
Resist Copper Dielectric
影响侧பைடு நூலகம்因素说明
影响undercut原因
蚀铜液 铜皮结构与厚度
比重 铜含量 氯含量 PH值 添加剂
蚀阻剂-电池效应 （galvanic reactions）
蚀刻机
温度 蚀刻速度
喷管排列位置
喷嘴形式
喷压
13
Outer Layer Pattern Creation
蚀刻完成状况
可分为三类
Perfect Etch
Etch Factor
Etch Non-uniformity
Crystal Structure
Etchant Chemistry
Etch Channel Aspect Ratio
Equipment Parameters
Alkaline
Acid CuCl2
Acid FeCl3 Cu Thickness Uniformity
蚀刻因子(Etch Factor)
蚀铜除了将外铜线路制作出来之外,另外蚀刻质量之指 针为蚀刻因子(Etch Facter),由于蚀铜药液在做向下的溶蚀铜 外, 亦会攻击线路两侧无锡保护的铜面,称之为侧蚀 (Undercut),因而造成如金字塔般的蚀刻缺陷
Etch Facter 愈高制程能力愈12佳
Outer Layer Pattern Creation
Low Aspect Ratio Etch Channel, >3mils wide
High Aspect Ratio Etch Channel, <3mils wide
20
Outer Layer Pattern Creation
Fine Line Etching Limitations-Issues and Technical Approaches
Thin Resist
Thin Cu
pH
Banking
Low Free Acid
Agents
Normality
21
谢谢！
22
9
Outer Layer Pattern Creation
蚀铜反应机构
1. 2Cu＋2Cu（NH3）4Cl2(母液)→4Cu＋1（NH3）2Cl（亚铜离子）
2.
＋4 2CHu＋2O1（NH3）2Cl＋4
NH3＋4 子液
NH4Cl
O2
4 Cu＋2（NH3）4Cl2
3. 净反应： 2Cu＋4 NH3＋4 NH4Cl＋O2→4 Cu＋2（NH3）4Cl2＋2H2O
4
Outer Layer Pattern Creation
外层蚀刻制程图示
Film
剥膜 Film Stripping 蚀刻 Etching
Copper
剥锡 Tin Stripping
Tin
5
Outer Layer Pattern Creation
干膜
二铜
蚀刻
AOI 阻抗
6
防焊
Outer Layer Pattern Creation
A.双液型:
(1) A液: a.氧化剂:将Sn氧化为SnO b.抗结剂:将SnO转为可溶性结构,避免饱和沉淀 c.抑制剂:防止A液咬蚀Sn/Cu合金
(2) B液: a.氧化剂:用以咬蚀Sn/Cu合金 b.抗沉剂:防止金属氧化物沉淀 c.护铜剂:保护铜面,防止氧化
B.单液型:(厂内使用药液型号)
Under Etch
Over Etch
阻剂(锡面)
14
Outer Layer Pattern Creation
蚀刻均匀性
1.设备之确认:喷嘴状况
“定点喷”确认喷嘴状况
基材
2.条件之确认:喷压状况
铜面
“蚀刻点”确认喷压条件
3.蚀刻均匀性:设备/制程条件之整体表征
规格为“Rang=Max-Min<0.4 mil”为允收标准
外层蚀刻(线路蚀刻)
目的:
线路电镀完成后，电路板将送入外层蚀刻线(剥膜、 蚀刻、剥锡段)，主要的工作就是将电镀阻剂完全剥除(剥 膜段)，将要蚀除的铜曝露在蚀刻液内(蚀刻段)。由于线路 区的顶部已被锡所保护，线路区的线路就能保留下来，再 将锡面剥除(剥锡段)，如此整体线路板的表面线路就呈现 出来。典型的剥膜(Stripping)、蚀刻(Etching)、剥锡 (Stripping)生产线，业界统称为”SES Line”
8
Outer Layer Pattern Creation
蚀铜原理(蚀刻液主成分氯化铵/铜离子)
剥膜后蚀刻前
蚀刻中
蚀刻后
蚀铜液 : 碱性蚀刻液
功 用 : 蚀刻速度快且不伤害 金
属阻剂, 主要应用于负片
流程之镀锡(铅)板上
蚀铜液:酸性蚀刻液 功 用:蚀刻速度较慢且不攻击
干膜,但会攻击锡(铅),故 主要应 用于正片流程
15
Outer Layer Pattern Creation
剥锡原理(主成分硝酸)
剥锡中
剥锡后
收板区
剥锡反应机构
M+2HNO3+1/2O2 M 2+(NO3)2+H2O 原理:以硝酸为基础,利用硝酸来剥除二价锡金属,但另加入
护铜剂,使不会伤害到印刷电路板上的铜面 16
Outer Layer Pattern Creation
剥膜原理(剥膜液主成分NaOH)
剥膜前
剥膜中
剥膜后
注意事项:
去膜多次或去膜速度太慢, 去膜液会攻击锡面,降低抗蚀能力 造成断路
7
Outer Layer Pattern Creation
剥膜液浓度与反应时间关系图
浓度愈高剥膜时间愈短,但须加强水洗能力,避免药液残留于 板面,另外攻击锡面程度亦更加明显,降低抗蚀能力
PCB工艺外层蚀刻工艺 简介
1
内容大纲
外层蚀刻制作流程介绍 检验项目与相关规范 未来挑战
2
发料
外层干膜
线路电镀 (二次铜)
内层
全板电镀 (一次铜)
线路蚀刻 (外层蚀刻)
入库
棕化 化学铜
防焊 板面检查
压合 去胶渣
文字 测试
钻孔 去毛头 加工制程
成型
3
Outer Layer Pattern Creation
a.氧化剂:将Sn氧化为SnO b.抗结剂:将SnO转为可溶性结构 c.护铜剂:保护铜面,防止氧化
17
Outer Layer Pattern Creation
检验项目与相关规范
CCD量测 线宽量测仪器
阻抗室量测阻抗(阻抗板) a. Polar type机台 b. TEK type机台
IPQC板面检视 板面质量检查
蚀铜液的来源
NH4＋…. NH4Cl Cu＋2 .. 基板底铜＋电镀铜（完全溶解） Cl-…… NH4Cl Cu＋1 .. 反应中产生（溶解度低） NH3….. NH4OH或液氨 Cu .. 基板铜 Stabilizer 安定剂…无机添加剂 Banking Agent 护岸剂…有机添加剂
11
Outer Layer Pattern Creation
第一式反应之中间态亚铜离子之溶解度很差，是一种污泥状的沉淀 物，若未迅速除掉时会在板面上形成蚀铜的障碍，因而造成板面或孔壁 的污染，必须辅助以氨水，氯离子及空气中大量的氧，使其继续氧化成 可溶性的二价铜离子而又再成为蚀铜的氧化剂，周而复始的继续蚀铜直 到铜量太多而减慢为止。
10
Outer Layer Pattern Creation
18
Outer Layer Pattern Creation
最小线宽查询方式
途径
料号工单 线路最细区
SURVY FORM
WORD 檔
19
Outer Layer Pattern Creation
未来挑战(Fine Line:线宽/线距 4/4 mil以下)
蚀刻液
Resist Copper Dielectric
影响侧பைடு நூலகம்因素说明
影响undercut原因
蚀铜液 铜皮结构与厚度
比重 铜含量 氯含量 PH值 添加剂
蚀阻剂-电池效应 （galvanic reactions）
蚀刻机
温度 蚀刻速度
喷管排列位置
喷嘴形式
喷压
13
Outer Layer Pattern Creation
蚀刻完成状况
可分为三类
Perfect Etch
Etch Factor
Etch Non-uniformity
Crystal Structure
Etchant Chemistry
Etch Channel Aspect Ratio
Equipment Parameters
Alkaline
Acid CuCl2
Acid FeCl3 Cu Thickness Uniformity
蚀刻因子(Etch Factor)
蚀铜除了将外铜线路制作出来之外,另外蚀刻质量之指 针为蚀刻因子(Etch Facter),由于蚀铜药液在做向下的溶蚀铜 外, 亦会攻击线路两侧无锡保护的铜面,称之为侧蚀 (Undercut),因而造成如金字塔般的蚀刻缺陷
Etch Facter 愈高制程能力愈12佳
Outer Layer Pattern Creation
Low Aspect Ratio Etch Channel, >3mils wide
High Aspect Ratio Etch Channel, <3mils wide
20
Outer Layer Pattern Creation
Fine Line Etching Limitations-Issues and Technical Approaches
Thin Resist
Thin Cu
pH
Banking
Low Free Acid
Agents
Normality
21
谢谢！
22
9
Outer Layer Pattern Creation
蚀铜反应机构
1. 2Cu＋2Cu（NH3）4Cl2(母液)→4Cu＋1（NH3）2Cl（亚铜离子）
2.
＋4 2CHu＋2O1（NH3）2Cl＋4
NH3＋4 子液
NH4Cl
O2
4 Cu＋2（NH3）4Cl2
3. 净反应： 2Cu＋4 NH3＋4 NH4Cl＋O2→4 Cu＋2（NH3）4Cl2＋2H2O
4
Outer Layer Pattern Creation
外层蚀刻制程图示
Film
剥膜 Film Stripping 蚀刻 Etching
Copper
剥锡 Tin Stripping
Tin
5
Outer Layer Pattern Creation
干膜
二铜
蚀刻
AOI 阻抗
6
防焊
Outer Layer Pattern Creation