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印刷FPC柔性外电路板时的蚀刻工艺

* 来源: * 作者: * 发表时间: 2020-10-06 0:49:03 * 浏览: 0
1.概述目前,印刷柔性电路板(FPCB)的典型加工工艺是“图形电镀法”。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)上预镀铅锡防腐层,然后对另一部分进行化学腐蚀铜箔,称为蚀刻。应当注意,此时板上有两层铜。在外层蚀刻工艺中,仅一层铜必须被完全蚀刻掉,而另一层毕竟将形成所需的电路。这种图案镀覆的特征在于,铜镀覆层仅存在于铅锡抗蚀剂层的下方。另一种方法是在整个板上镀铜,除感光膜外的其他部件仅是锡或铅锡抗蚀剂。该过程称为“全板镀铜过程”。与图形电镀相比,在整个板上镀铜的最大缺陷是必须在板表面上镀两次铜,并且在蚀刻过程中必须腐蚀它们。因此,当线宽非常精确时,将发生一系列问题。同时,侧面腐蚀会严重影响管线的均匀性。在印刷电路板外部电路的处理技术中,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,您可以参考内层制造工艺中的蚀刻。如今,锡或铅锡是最常用的防腐蚀层,用于氨基蚀刻剂的蚀刻过程中。氨基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/氯化铵蚀刻液。另外,氨/硫酸铵蚀刻化学品也可在市场上获得。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-过氧化氢作为腐蚀剂进行了实验,腐蚀了外层图形。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,并且该工艺不是PCB在外部制造中的主要方法,因此大多数人很少在意它。 2.蚀刻质量和先前的问题。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。而已。严格来说,如果要精确定义,则蚀刻质量必须包括导线宽度的一致性和侧面蚀刻的程度。由于当前蚀刻溶液的固有特性,蚀刻效果不仅向下而且还在左右方向上,因此几乎不可避免地进行侧面蚀刻。侧面蚀刻的问题是经常引起评论的蚀刻参数之一。它定义为侧面蚀刻宽度与蚀刻深度之比,称为蚀刻系数。在印刷电路行业中,其变化范围非常广泛,从1:1到1:5。显然,最理想的是底切度小或蚀刻率低。蚀刻设备的结构和组成不同的蚀刻溶液会影响蚀刻因子或侧面蚀刻的程度。也许用大观来说,它可以被操纵。使用某些添加剂可以减少侧面侵蚀的程度。这些添加剂的化学成分通常被归类为商业秘密,其各自的开发者不会将其披露给外界。至于蚀刻设备的结构,以下各章将特别说明。在许多方面,在印刷板进入蚀刻机之前就已经存在蚀刻质量。由于印刷电路处理的各个过程或过程之间存在非常紧密的内部联系,因此不存在不受其他过程影响的过程。不会影响其他过程。在去除膜乃至更早的过程中实际上存在着许多被认为是蚀刻质量的问题。至于外层图形的蚀刻工艺,由于其“倒流”现象的性能优于大多数印制板工艺,因此最终反映出许多问题。同时,这也是因为蚀刻是光敏过程开始时的一系列过程中的最后一步,因为蚀刻是自粘膜,此后外层图形被成功传输。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,印刷电路进入蚀刻阶段后,在通过图形电镀处理印刷电路的过程中,理想情况应为:电镀后的铜和锡或铜和铅锡的总厚度不应超过电镀感光膜的厚度使电镀图案完全被膜两侧的壁所遮挡并嵌入其中。然而,在实际生产中,在全世界范围内在印刷电路板上进行电镀之后,电镀图案比光敏图案厚得多。在电镀铜和铅-锡的过程中,由于镀层的高度超过感光膜,所以发生了横向积累的趋势,并且出现了问题。覆盖线顶部的锡或铅-锡抗蚀剂层延伸到两侧,形成边缘,覆盖边缘下方的一小部分光敏膜。由锡或铅锡制成的边缘使得在去除胶片时无法完全去除感光膜,而一小部分残留物留在边缘下。残留胶或残留在抗蚀剂边缘的残留膜将构成不完全的蚀刻。蚀刻后在两面形成线路,铜根,铜根会缩小线距,形成不符合甲方要求的印制板,甚至可能被拒收。废品将大大增加PCB的生产成本。另外,在许多小时中,溶解是由响应引起的。在印刷电路行业中,残留的膜和铜还会在腐蚀性液体中形成堆积物,并被腐蚀机和耐酸泵的喷嘴堵塞。清洁,影响工作效率。 3.设备调整和腐蚀性溶液的相互影响在印刷电路处理中,氨腐蚀是一种更复杂,更混乱的化学反应过程。另一方面,这是一件容易的事。一旦该过程上调,就可以一个接一个地生产。关键是,一旦打开机器电源,就必须坚持连续的操作,并且不建议晾干并停止。蚀刻过程在很大程度上取决于设备的出色运行条件。就目前而言,无论使用哪种蚀刻液,都必须使用高压喷雾,并且为了获得更规则的线侧和高质量的蚀刻效果,必须严格选择喷嘴结构和喷涂方法。为了获得出色的副作用,提出了许多不同的理论,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最基本的规则,即尽快使金属表面接触新鲜的腐蚀液。蚀刻过程的化学机理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表面效果的目的主要有两个:一是冲洗掉刚出现的铜离子,二是连续提供响应所需的氨(NH3)。在印刷电路行业的传统知识中,尤其是印刷电路材料的供应商,我们认识到氨蚀刻溶液中的一价铜离子含量越低,响应速度越快。这是从经验证明中学到的。事实上,很多基于氨的蚀刻溶液产品都含有特殊的单价铜离子配体(一些杂乱的溶剂),其作用是减少单价铜离子(这是其具有高响应能力的产品的技术秘密),可以看出单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,因此难以保持其含量接近于零。通过大气氧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降低pH值,结果仍然会降低蚀刻速率。溶液中的氨也是需要处理的修饰量。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结构规划的阶段。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,但其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远意义上改变蚀刻设备的规划思想,并共同讨论这些变化的影响。例如,与圆锥形喷嘴相比,最佳的喷嘴规划是使用扇形形状,并且喷雾歧管(即喷嘴拧入的管道)也具有设备角度,可以发射30度的工件进入蚀刻室。没有这种修改,喷嘴在歧管上的安装方法将导致每个相邻喷嘴的喷射角度不完全一致。第二组喷嘴的喷雾表面与第一组喷嘴的喷雾表面略有不同(代表喷雾操作状态)。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被冲走,并且新溶液无法与之接触。在喷涂表面的边缘,这种情况尤为突出。它的爆发力比直线方向小得多。该研究发现,最新的计划参数是每平方英寸65磅(即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达到30 psig(2Bar)或更高。有一个标准,即蚀刻液的密度越高(即比重或玻璃度),最佳喷出压力就应该越高。当然,这不是一个参数。另一个重要参数是相对迁移率(或迁移率),它控制溶液中的响应率。四。关于上板表面和下板表面,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。这些问题来自蚀刻剂在印刷电路板的上表面上产生的胶状块的影响。胶体平板在铜表面的堆积影响一方面是喷发力过大,另一方面阻止了新鲜的蚀刻溶液的形成,这导致蚀刻速度的降低。正是由于胶体片的组成和堆积,板的上部和下部图案的蚀刻程度不同。这也使得蚀刻机中的基板的第一部分容易被完全蚀刻或容易构成过度腐蚀,因为此时没有堆积物,所以蚀刻速度更快。相反,进入板后的部分在进入时会堆积起来,并减慢其蚀刻速度。 5.蚀刻设备的保护蚀刻设备的保护的最关键因素是确保喷嘴清洁且无堵塞,以使喷发物清晰可见。在喷发压力的作用下,堵塞或结渣会影响布局。如果喷嘴不干净,将导致蚀刻不均匀,并使整个PCB失效。显然,设备的保护是要更换损坏和磨损的部件,包括更换喷嘴,这些喷嘴也存在磨损问题。另外,更关键的问题是要坚持在蚀刻机中没有结渣,并且在许多情况下会出现结渣。过多的炉渣堆积甚至可能影响蚀刻溶液的化学平衡。类似地,如果蚀刻溶液呈现过度的化学失衡,则结渣将变得更加严重。积渣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是有问题的。应当使用强盐酸进行此操作,以便正确清洁或补充溶液。残留的膜也可能导致结渣,极少量的残留膜溶解在蚀刻溶液中,然后形成铜盐沉积。残留膜导致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