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技術(shù)專題

PCB設(shè)計上的光刻膠蝕刻


大型PCB制造商使用電鍍和蝕刻工藝在板上生產(chǎn)走線。對于電鍍,生產(chǎn)過程始于覆蓋外層板基板的電鍍銅。

光刻膠蝕刻也用作生產(chǎn)印刷電路板的另一個關(guān)鍵步驟。在蝕刻過程中保護(hù)所需的銅需要在去除不希望有的銅和在適當(dāng)位置保留抗蝕劑之間取得平衡。保護(hù)是通過在電路圖案上涂一層薄薄的抗蝕劑(主要由錫混合物組成)來進(jìn)行的,從而保護(hù)所需的圖案不受蝕刻劑的影響。

由于蝕刻會從一塊干凈的空白板上除去多余的銅,因此銅的厚度加上鍍層的厚度不能超過光刻膠的厚度。首先去除多余的銅,然后去除抗蝕劑的減法過程產(chǎn)生電路圖案。盡管制造商可以使用鏟斗,水箱或噴涂機(jī)來施加蝕刻劑,但是大多數(shù)選擇高壓噴涂設(shè)備可以在不到一分鐘的時間內(nèi)蝕刻出標(biāo)準(zhǔn)尺寸的PCB設(shè)計。

盡管蝕刻劑或剝離劑通常被歸類為氨蝕刻劑,但是一般成分通常包括用于噴霧蝕刻的氨/氯化銨或氨/硫酸銨??刮g劑防止蝕刻溶液接觸期望的導(dǎo)電圖案。由于蝕刻劑不影響抗蝕劑,因此僅除去不需要的銅。

在蝕刻過程中,氨性蝕刻劑與銅的反應(yīng)從銅的銅離子產(chǎn)生大量的亞銅離子。過量的亞銅離子會在鍍層上形成一層不光亮,不平整的涂層,并損害導(dǎo)電性。為了應(yīng)對亞銅離子的超載,蝕刻設(shè)備將空氣吸入蝕刻室。從引入的氣流中吸收的氧氣會導(dǎo)致亞銅離子重新氧化為銅離子。

剝離抗蝕劑需要涉及氧化和還原或氧化還原反應(yīng)的過程。用硝酸氧化可從抗蝕劑中除去四個電子時,該過程會使銅失去光澤并生成氧化銅。還原通過減少向銅中添加兩個電子的氧的量來減少氧化劑的量。

氧化以去除抗蝕劑并還原以保護(hù)銅,從而開始該過程。去除錫需要完全氧化,然后需要通過使用錫鹽將錫溶解到溶液中。不幸的是,銅的稠度比錫要軟得多,結(jié)果,銅會在錫之前剝落。制造商在蝕刻劑中使用抑制劑以防止銅氧化損害PCB的導(dǎo)電表面。

完成,功能PCB不能有蝕刻質(zhì)量問題。否則,PCB將不符合用于消費類和工業(yè)產(chǎn)品的規(guī)格要求。制造商根據(jù)跡線邊緣的均勻性和蝕刻底切量來定義蝕刻質(zhì)量。由于蝕刻劑可以沿任何方向流動,包括側(cè)向和向下流動,因此蝕刻劑會底切痕跡。

在考慮板的質(zhì)量時,制造商采用稱為蝕刻系數(shù)的公式。蝕刻因子等于底切量除以蝕刻的銅量。通過配置生產(chǎn)設(shè)備以及通過使用銀行代理來調(diào)整蝕刻化學(xué)作用,可將底切量降至最低。

除了防止邊緣咬邊,制造商還致力于保護(hù)生產(chǎn)過程免受殘留的光致抗蝕劑的影響。任何未剝離的光刻膠都會在走線附近留下銅腳,從而縮短走線之間的距離。除了防止殘留的光致抗蝕劑積聚之外,制造商還試圖將蝕刻劑在板表面上的堆積減少到最小。蝕刻劑攪動可以允許在PCB上形成不同的蝕刻圖案。

 

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