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印刷FPC软外层电路板时的蚀刻工艺

* 来源: * 作者: * 发表时间: 2020-05-15 0:52:16 * 浏览: 22
1.概述如今,印刷柔性电路板(FPCB)的典型加工工艺采用“图案电镀法”。也就是说,在需要保留在电路板外层的铜箔部分(即电路的图案部分)上预镀一层铅锡抗蚀剂,然后化学蚀刻另一铜箔,称为蚀刻。应当注意,此时板上有两层铜。在外层蚀刻工艺中,只需要完全蚀刻掉一层铜,另一层将构成最终所需的电路。这种类型的图案镀层的特征在于仅在铅-锡抗蚀剂层下方存在铜镀层。另一种处理方法是在整个板上镀铜,除感光膜以外的部分仅是锡或铅锡抗蚀剂层。此过程称为“全板镀铜过程”。与图形镀相比,整个板上镀铜的最大缺陷是在板上整个地面上镀了两次铜,蚀刻时必须腐蚀它们。因此,当线宽非常精确时,将发生一系列问题。一起,侧面腐蚀会严重影响管线的均匀性。在印刷板的外层电路的处理技术中,还有另一种方法,就是用光敏膜作为抗蚀剂层代替金属镀层。此方法与内层蚀刻工艺非常相似,可以参考内层制造工艺中的蚀刻方法。目前,锡或铅锡是最常用的防腐蚀层,其用于氨蚀刻剂的蚀刻过程中。氨蚀刻剂是一种常用的化学液体,与锡或铅锡没有任何化学反应。氨蚀刻剂主要是指氨水/氯化铵蚀刻剂。此外,氨/硫酸铵蚀刻化学品也可在市场上购买。使用硫酸盐类蚀刻液后,可以通过电解分离其中的铜,因此可以重复使用。由于其低腐蚀速率,在实践中通常很少见,但有望用于无氯蚀刻。有人用硫酸-过氧化氢作为蚀刻剂进行蚀刻,以蚀刻外部图案。由于包括经济和废液处理在内的许多原因,该方法在商业意义上尚未得到广泛使用。此外,硫酸-过氧化氢不能用于蚀刻铅锡抗蚀剂层,并且该工艺不是PCB。外部制造的主要方法是大多数人很少在意。 2.蚀刻质量和先前存在的问题蚀刻质量的基本要求是能够完全去除和清洁除抗蚀剂层下面的所有铜层。严格来说,如果要精确定义,那么蚀刻质量必须包括导线宽度的一致性和底切程度。由于腐蚀性液体的固有特性,蚀刻效果不仅在向下方向上发生,而且还在左右方向上发生,因此几乎不可避免地发生侧面腐蚀。侧面腐蚀的问题是经常在蚀刻参数中提及的项目。它定义为侧面腐蚀宽度与蚀刻深度之比,称为蚀刻系数。在印刷电路行业中,它的变化范围很广,从1:1到1:5。显然,最理想的是底切度小或蚀刻因子低。刻蚀设备的结构和组成不同的刻蚀液会影响刻蚀因数或底切程度,用大观字法即可。使用某些添加剂可以减少咬边的程度。这些添加剂的化学组成通常归因于商业机密,并且它们各自的显影剂未向外界公开。至于蚀刻设备的结构,以下各章将特别说明。在许多方面,蚀刻的质量早在印制板进入蚀刻机之前就已存在。因为在印刷电路处理的各个过程或过程之间存在非常严格的内部连接,所以不会存在不受其他过程影响且不会影响其他过程的过程。esses。许多问题被认为是蚀刻质量问题,现在已经在剥离甚至以前的工艺中实践了。对于外层图形的蚀刻工艺,由于其性能“极高”,所以倒像优于大多数印刷电路板工艺,因此最终反映出许多问题。同时,这也是因为蚀刻是自粘膜,这是在光敏材料开始时进行的一系列漫长过程的最后部分,此后,外层图案就可以成功地传输了。链接越多,出现问题的可能性就越大。这可以被认为是印刷电路生产过程中非常特殊的方面。从理论上讲,印刷电路进入刻蚀阶段后,在通过图案电镀方法对印刷电路进行处理的过程中,其目标应该是:铜和锡或铜,电镀后的铅和锡的总厚度不超过镀覆电阻感光膜的厚度使镀覆图案在膜的两面完全被“ ldquo”覆盖,并且壁被阻塞并嵌入其中。然而,在实际生产中,在全世界印刷电路板电镀后,电镀图案应比光敏图案厚得多。在电镀铜,铅和锡的过程中,由于镀层的高度超过感光膜,因此存在横向累积的趋势,并且会出现问题。覆盖在线条上方的锡或铅锡抗蚀剂层延伸到两侧,沿着边缘形成“ ldquo”,并沿着“ edge”覆盖一小部分感光膜。锡或铅锡的“ ldquo”使得在去除胶片时无法完全去除光敏胶片,ldld的一小部分残留有胶水。如果残留胶水或残留物,则残留的膜会留在抗蚀剂的后面,并将构成不完全的蚀刻。蚀刻后,线路的两侧构成“铜根”,而铜根缩小了线距,这构成印制板不符合甲方的要求,甚至可能被拒绝。废品将大大增加PCB的生产成本。此外,在许多情况下,由于反应和溶解,在印刷电路行业中,残留的膜和铜也可能在腐蚀液中形成堆积物,并堵塞腐蚀机的喷嘴和耐酸泵,并且必须停止处理和清理,这影响了运行效率。 3.设备调整和腐蚀解决方案的相互影响在印刷电路处理中,氨蚀刻是一个相对精确且混乱的化学反应过程。相反,这是一件容易的事。一旦调整了工艺,就可以一个接一个地生产。关键是一旦接通电源,就必须坚持连续运行状态,不宜停停。蚀刻过程在很大程度上取决于设备的出色运行条件。目前,无论使用哪种蚀刻液,都必须使用高压喷涂,并且为了获得更规则的线面和高质量的蚀刻效果,必须严格选择喷嘴结构和喷涂方式方法。为了获得出色的副作用,提出了许多不同的理论,这些理论构成了不同的计划方法和设备结构。这些理论通常非常不同。但是所有有关腐蚀的理论都承认这一最基本的原理,即让金属表面尽可能快地接触新鲜的腐蚀液。对蚀刻过程的化学机理的分析也证明了上述概念。在氨蚀刻中,假设所有其他参数保持不变,则蚀刻速率主要取决于蚀刻溶液中的氨(NH3)。因此,使用新鲜溶液和蚀刻外观的目的有两个主要原因:一个是洗去刚出现的铜离子,另一个是连续提供响应所需的氨(NH3)。根据印刷电路行业的传统知识,尤其是印刷电路材料的供应商,我们认识到氨中一价铜离子的含量越低蚀刻液,响应速度越快。这已经通过经验证明。实际上,许多氨蚀刻产品都含有特殊的单价铜离子配体(某些杂乱的溶剂),其作用是减少单价铜离子(这是其高反应技能的秘密)。 ),可以看出一价铜离子的影响不小。如果单价铜从5000ppm减少到50ppm,蚀刻速率将增加一倍以上。由于在蚀刻反应过程中产生大量的一价铜离子,并且由于一价铜离子总是与氨的络合基团紧密结合,因此难以坚持其含量接近于零。在大气中通过氧气的作用将一价铜转化为二价铜可以去除一价铜。上述目的可以通过喷涂来实现。这是使空气进入蚀刻箱的功能原因。但是,如果空气过多,则会加速溶液中氨的流失并导致PH值下降。结果仍然降低了蚀刻速率。氨也是溶液中需要处理的修饰量。一些用户选择将纯氨传递到蚀刻池中。为此,有必要添加PH计控制系统。当主动测量的PH结果低于给定值时,溶液将主动增加。在与此相关的化学蚀刻(也称为光化学蚀刻或PCH)领域中,研究工作已经开始并且已经到达蚀刻机的结构规划阶段。在这种方法中,使用的溶液是二价铜,而不是氨铜蚀刻。它可能会在印​​刷电路行业中使用。在PCH工业中,蚀刻的铜箔的典型厚度为5到10密耳(密耳),在某些情况下,其厚度相当大。它对蚀刻参数的要求通常比PCB行业中的要求更为严格。 PCM工业系统的研究结果尚未正式发布,但结果将令人耳目一新。由于相对强大的项目资金支持,研究人员有能力从长期的角度修改蚀刻设备的规划思想,并共同讨论这些变化的影响。例如,与锥形喷嘴相比,最佳喷嘴规划为扇形,并且喷雾歧管(即喷嘴拧入的管道)的设备视点也可能与进入工件的工件成30度角喷出蚀刻室。如果不进行此类更改,将喷嘴安装在歧管上的方法将导致每个相邻喷嘴的点火视点不完全相同。第二组喷嘴的喷涂表面与第一组喷嘴的喷涂表面略有不同(显示了喷涂操作)。这使得喷雾溶液的形状重叠或散布。从理论上讲,如果溶液的形状彼此相交,则该部分的喷出力将减小,并且蚀刻表面上的旧溶液无法有效地冲走,必须与新溶液保持接触。在喷涂表面的边缘,这种情况尤为突出。它的喷发力比直线方向小得多。研究发现,最新的计划参数是65 psi(4 + Bar)。每个蚀刻过程和每个有用的解决方案都存在最佳喷发压力的问题,目前,蚀刻室中的喷发压力几乎不会超过每平方英寸30磅(2Bar)。规则是,蚀刻溶液的密度(即比重或波美)越高,最佳喷出压力就越高。当然,这不是一个参数。另一个重要参数是溶液中响应速率的相对迁移率(或迁移率)。 4.关于上板和下板,前缘和后缘的蚀刻条件不同。与蚀刻质量有关的许多问题将集中在上板表面的蚀刻部分上。了解这一点非常重要。这些问题来自印刷电路板上表面的胶状沉积物的影响。一方面,胶体沉积物在铜表面上的积累会影响喷发另一方面,它阻碍了新鲜蚀刻液的补充,这降低了蚀刻速度。正是由于胶体结的形成和积累,板的上部和下部图案的蚀刻程度不同。这也使得板首先进入蚀刻机中的部分易于完全蚀刻,或者容易构成过度腐蚀。由于此时没有堆积,因此蚀刻速度更快。相反,在进入后,进入电路板的那部分已经建立起来并减慢了其蚀刻速率。 5.蚀刻设备的保护蚀刻设备的保护最重要的因素是确保喷嘴清洁,无堵塞和喷雾顺畅。堵塞或熔渣将在喷发压力的影响下影响布局。假设喷嘴脏了,它将构成蚀刻不均匀并使整个PCB报废。显然,设备的保护是要更换损坏和磨损的零件,包括更换喷嘴,并且喷嘴也有同样的磨损问题。另外,更关键的问题是要坚持在蚀刻机中没有结渣。在许多情况下,会出现结渣。过多的结渣甚至会影响蚀刻溶液的化学平衡。类似地,如果蚀刻溶液表现出过度的化学失衡,则结渣将变得更加严重。结渣和堆积的问题不能过分强调。一旦蚀刻溶液突然显示出大量的结渣,通常是信号表明溶液的平衡出现了问题。应使用强盐酸适当清洗或补充溶液。残留的膜也会导致结渣,并且极少量的残留膜会溶解在蚀刻液中,然后形成铜盐沉积。残留膜形成的结渣表明先前的膜去除过程不完整。薄膜去除不佳通常是由于边缘薄膜和镀层过多所致。 ? nbsp