印刷线路板生产工艺中蚀刻过程的质量控制

1、印刷线路板蚀刻过程的质量控制

印刷线路板图形蚀刻后，图形线宽等的精度控制对印制板的质量至关重要。故在蚀刻过程中，如何控制影响蚀刻品质的各参数、蚀刻溶液等对印制板图形精度质量影响比较关键。

1．1 蚀刻参数对印制板图形精度的影响
印制板的蚀刻工艺所用的蚀刻液种类较多，针对我们使用的碱性蚀刻液来说，影响其蚀刻效果的因素有铜离子浓度、pH值、氯离子浓度及温度等。蚀刻液中Cu：+浓度、pH值、NH4Cl浓度和蚀刻液的温度，都影响着蚀刻速率。要保证良好的蚀刻质量，需控制好上述各因素。

1．1．1铜离子浓度
蚀刻液中Cuz+起着氧化剂作用，其浓度的高低是影响蚀刻速率的主要因素。在印制板蚀刻过程中，随着铜的不断溶解，溶液的比重将不断升高。经实践证实：随着铜离子浓度增加，蚀刻速率逐渐加快，但溶液中铜离子增加到一定程度时蚀刻速率反而下降。通过控制比重，来保证蚀刻液中铜离子的浓度。最佳的铜量浓度为90g／l-125g／I之间。

1．1．2pH值
由于氨水浓度大小直接影响蚀刻液的pH值，因此pH值影响即是氨水浓度对蚀刻的影响。通常控制蚀刻液的pH值在8．3—8．8之间。pH值低于8．0时，蚀刻速率减慢，且对金属抗蚀层有侵蚀；而且蚀刻液容易出现沉淀，堵塞喷嘴，造成蚀刻困难。DH值高于9．0时，蚀刻的侧蚀增大，影响蚀刻精度。
当pH值保持在8．3—8．8时，蚀刻速率较理想，而且不会使锡变黑。

1．1．3氯离子
氯离子是以氯化铵(NH4Cl)形式加入蚀刻液中的。随着蚀刻的进行，须不断补加蚀刻盐，其主要成分为NH4Cl，保证Cl-的含量，防止蚀刻速率降低。但Cl-含量过高时，又会引起金属抗蚀层被侵蚀。经试验证明，Cl-的含量为160g/L—175g/L时，蚀刻速率比较好；当低于140g/L时，则蚀刻速率较慢。

1．1．4温度
一般来说，蚀刻速率随温度的升高而加快，而对侧蚀与稳定pH值来讲，温度低则有利。但低于40℃时，蚀刻速率太慢，并会增大侧蚀量，影响蚀刻精度。一般印制板的蚀刻温度保持在45℃-50℃，对精细线路的蚀刻，则应保持在42℃-46℃范围内，蚀刻速率快，且效果理想。高于50℃蚀刻，由于溶液蒸发快，氨气加速逸出，致使蚀刻液不稳定，此时铜含量、氯离子含量增加，pH值下降，蚀刻速率反而变慢，造成“欲速则不达”。

1．1．5蚀刻方式
印制板蚀刻的质量与所选用设备的蚀刻方式关系密切。常用的蚀刻方式为喷淋蚀刻。蚀刻效果与设备的抽风速度、添加排放系统、喷嘴的形状及喷洒压力、输送速率等有关。印制板在蚀刻传输中其上下两面及左右两边的蚀刻速率也会有一定的差异，在按常规蚀刻时经常会出现上下蚀刻不均匀现象。
通过试验所获得的经验，即通过分别调节上下喷嘴的喷淋压力、喷嘴的分布、角度进行改善，或者增加上喷嘴或下喷嘴的数量，来改善上下板面蚀刻不均的问题。
对于印制板中心与其边缘蚀刻不均匀的现象。通过采取压力差的工艺方法或采用间歇式喷淋的蚀刻工艺方法来解决。
对于小批量的高精细导电图形的印制板，在蚀刻时还可采用单面蚀刻的方法。

1．2蚀刻液的维护
蚀刻是氧化还原反应，蚀刻液在使用时会消耗氨水。当氨量(pH值)减小时，会失去蚀刻能力，且会堵塞喷嘴。因此在对蚀刻液进行维护时，补充氨水使其溶液的pH值维持在8．0～9．0之间。
通过维护使蚀刻液始终处于较佳的蚀刻状态。在对印制板进行蚀刻时，应最大限度地减少侧蚀、过蚀，提高蚀刻速率，提高印制板的图形蚀刻质量。

1．3侧蚀的控制
除了底版本身的质量要求，为保证图形线条的制作精度，在光绘照相底版前，对所光绘的图形线条，按所使用的材料、设计精度要求等进行工艺补偿，以弥补蚀刻中因侧蚀造成的印制板图形中线条、焊环宽度的减少。
印制板加工蚀刻后，普遍存在侧蚀。由于侧腐蚀造成线条普遍变细的情况，工艺制作上采取了在绘制底版时对线条进行工艺处理。根据多次试验经验，对线条进行加宽0．03mm-0．05mm的补偿处理，使蚀刻时的侧腐蚀得到了一定的弥补。经过蚀刻后板子的线宽比较接近规定值。

1．4蚀刻设备的维护保养
大家都知道，印制板加工是七分设备三分技术，设备在其中的位置是相当高的。蚀刻过程的质量控制也是与蚀刻过程的去膜机、蚀刻机等设备有关。
从去膜效果检查，去膜不彻底就会造成蚀刻后线条毛糙，细小间距的印制板连线等，影响蚀刻图形精度与质量。对去膜机、蚀刻机等设备，根据运行现状，进行定期清理、维护，特别是喷嘴清理。

1．5蚀刻注意事项
蚀刻时，必须坚持首件加工。通过首件加工来确定蚀刻的参数(速率、温度等)，判定所加工的板子经蚀刻后，图形精度、线宽等是否符合要求。蚀刻首件检查合格后，再进行批量加工。
蚀刻工段配置了检查工具一一刻度显微镜，加强蚀刻前后的检查。对蚀刻前后的板子使用刻度显微镜检查微带线宽，及时发现问题，提高加工、检验质量。
对于导线走向比较密集的图形，应与蚀刻机的传动方向相一致，防止蚀刻液在板面产生堆积问题，且在蚀刻时将导线比较密的一面朝下，导线疏的面朝上，也可改善印制板电路图形两面蚀刻的均匀性。

蚀刻过程中，应随时对蚀刻机进行检查，检查喷嘴的喷淋状态，注意喷嘴是否堵塞、传送带运转是否正常，防止蚀刻中机械故障、擦花线路和废板发生。