線路板的蝕刻工藝

線路板的蝕刻工藝主要內(nèi)容1.蝕刻工藝研究的意義2.蝕刻方法的分類3.蝕刻液研究概況4.蝕刻的原理5.影響蝕刻質(zhì)量的因素1

蝕刻工藝研究的意義

線路板從發(fā)明至今，其歷史60余年。歷史表明：沒有線路板，沒有電子線路，飛行、交通、原子能、計(jì)算機(jī)、宇航、通信、家電……這一切都無法實(shí)現(xiàn)。道理是容易理解的。芯片，IC，集成電路是電子信息工業(yè)的糧食，半導(dǎo)體技術(shù)體現(xiàn)了一個(gè)國家的工業(yè)現(xiàn)代化水平，引導(dǎo)電子信息產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。而半導(dǎo)體（集成電路、IC）的電氣互連和裝配必須靠線路板。印刷線路板上銅圖形形成的方法：添加法工序簡單，成本低廉，銅的損耗少；但用化學(xué)鍍獲得良好的鍍膜比較困難。減去法工序復(fù)雜；但容易操作，容易得到良好的膜層且質(zhì)

量也穩(wěn)定。選擇曝光顯影（第1次圖形轉(zhuǎn)移）蝕刻（第2次圖形轉(zhuǎn)移）去膠

在印刷電路板制造工藝中，蝕刻工藝占有很重要的位置。隨著電子技術(shù)及計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展，對(duì)半導(dǎo)體存儲(chǔ)器的容量提出了新的更高的要求，對(duì)現(xiàn)代印制電路板要求愈細(xì)愈密：特點(diǎn)是高密度、細(xì)線路、細(xì)孔徑，因此蝕刻技術(shù)的要求亦愈精細(xì)。2

蝕刻方法的分類化學(xué)蝕刻電化學(xué)蝕刻浸漬蝕刻法攪拌蝕刻法噴射蝕刻法（1）浸漬蝕刻法即把線路板試片浸入到盛有蝕刻液的窯器中蝕刻的方法。但蝕刻速度慢，且有凹蝕大的缺點(diǎn)。（2）攪拌蝕刻法用旋轉(zhuǎn)輪將蝕刻液濺到加工件的方式，雖有蝕刻均勻，凹蝕少等優(yōu)點(diǎn)。（3）噴射蝕刻法通過噴嘴將蝕刻液噴到加工件的方法，其蝕刻速度快，可通過控制噴射速度、噴霧形狀、噴嘴位置和加工件的旋轉(zhuǎn)速度來提高均勻性及減少凹蝕。3蝕刻液研究概況氫氟酸體系硫酸體系硫酸鹽和過硫酸銨鹽硝酸體系三氯化鐵體系堿性氯化銅體系酸性氯化銅體系（1）氫氟酸體系

N.EnJo和K.Tamura提出了以氟化銨和氫氟酸為主要成分的蝕刻配方。（2）硝酸體系A(chǔ).HbSweIt等人使用硝酸浸蝕細(xì)線條印刷電路扳，能蝕刻銅層；N.J.NIuon也獲得含硝酸的溶液蝕刻銅的專利工藝。（3）硫酸鹽和過硫酸銨鹽以硫酸鹽為基礎(chǔ)的蝕刻液使用后，其中的銅可以用電解的方法分離出來，因此能夠重復(fù)使用。（4）硫酸體系1）過氧化氫/硫酸蝕刻銅工藝D.A.Lukc對(duì)穩(wěn)定劑、抑制劑和催化劑在腐蝕過程中的影響進(jìn)行了測(cè)定。W.M.McGowan獲得一項(xiàng)專利權(quán)，該浸蝕液主要成分含有低分子量銨化合物和一種脂肪酸胺。K.c.Wang采用內(nèi)脂或F呋喃作催化劑。M.L.Elias和W.L.Burger研制出二醇促進(jìn)劑。A.H.Reed研究認(rèn)為，使用硫酸/過氧化氫溶液對(duì)印刷電路板銅層進(jìn)行化學(xué)清洗、微蝕刻處理，效果更好。A.H.Reed提出一種新的穩(wěn)定溶液，可以降低過氧化氫分解而不減緩蝕刻速度。2)鉻酸/硫酸蝕刻銅工藝…蝕刻配方：鉻酸硫酸硫酸鈉（5）三氯化鐵體系三氯化鐵蝕刻液適用于網(wǎng)印抗蝕印料、液體感光膠、干膜、金等抗蝕層的印制板的蝕刻。但不適用于鎳、錫、錫－鉛合金等抗蝕層。在印制電路、電子和金屬精飾等工業(yè)中廣泛采用三氯化鐵蝕刻銅、銅合金及鐵、鋅、鋁等。（6）堿性氯化銅體系此法優(yōu)點(diǎn)是蝕銅量增大，價(jià)格便宜且效果穩(wěn)定，但經(jīng)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)也存在著較大缺點(diǎn)：蝕銅到一定濃度后速度很慢且蝕銅效果差，易出現(xiàn)側(cè)蝕等現(xiàn)象。

而且，堿性氨水蝕刻銅工藝體系對(duì)pH值非常敏感。pH值的范圍相當(dāng)窄，加上游離氨的揮發(fā)，pH值的控制顯得不容易。（7）酸性氯化銅體系酸性氯化銅是在氯化銅基礎(chǔ)上添加鹽酸等氯化物形成的蝕刻溶液。其特點(diǎn)是蝕刻速度容易控制、側(cè)蝕小、溶銅量大、易再生和回收、減少污染，蝕銅液在穩(wěn)定狀態(tài)(包括工藝參數(shù)設(shè)定、操作條件控制、設(shè)備配合)下能達(dá)到蝕刻高質(zhì)量，相對(duì)蝕刻系數(shù)因子(ETCHIFACTOR)大幅度提升，適合小于0.10mm的精細(xì)線路制作。4蝕刻的原理銅基體物質(zhì)交換層反應(yīng)式本體溶液陽極過程陰極過程圖1酸性體系蝕刻時(shí)表面物質(zhì)交換原理圖若銅表面生成的來不及擴(kuò)散進(jìn)入溶液，在蝕刻的表面將發(fā)生膜的沉積，其反應(yīng)為：在酸性蝕刻液體系中：在堿性蝕刻液體系中：由以上三式得：但無論酸性還是堿性蝕刻液，在采用噴射方法蝕刻時(shí)，金屬的本體時(shí)時(shí)刻刻與蝕刻液相接觸，一方面利用溶液的沖刷作用，使得表面殘留物得以脫落，另一方面溶液可以與空氣中大量氧接觸，溶解在蝕刻溶液中，加快銅的氧化，這樣就可以提高蝕刻的速度。5影響蝕刻質(zhì)量的因素線寬是蝕刻性能指標(biāo)最重要的一個(gè)參數(shù)，也是影響蝕刻質(zhì)量的一個(gè)重要因素。在印刷線路板制造業(yè)中通常把小于100微米的線寬稱為“精細(xì)線”。圖2蝕刻的四個(gè)階段評(píng)判蝕刻狀況的好壞，通常以下列數(shù)值為依據(jù)：突沿側(cè)蝕蝕刻系數(shù)因子過蝕蝕刻表面光潔度線間距是否清晰圖3銅線與基板之間的角度圖4兩線短路示意圖影響蝕刻質(zhì)量的因素可從以下幾方面來分析：A、從蝕刻液對(duì)蝕刻速度和蝕刻質(zhì)量的影響來看

蝕刻液的本性、主鹽濃度、pH值、所加入無機(jī)鹽和有機(jī)添加劑等對(duì)蝕刻速度和蝕刻質(zhì)量有很大影響；B、從工藝規(guī)范對(duì)蝕刻速度和蝕刻質(zhì)量的影響來看

試樣的運(yùn)動(dòng)速度、蝕刻溫度、噴嘴角度、噴灑壓力等都會(huì)影響蝕刻速度和蝕刻質(zhì)量，尤其是運(yùn)動(dòng)速度、蝕刻溫度對(duì)蝕刻速度影響極大，噴嘴角度、噴灑壓力等對(duì)側(cè)蝕影響也很大；C、從蝕刻基材對(duì)蝕刻速度和蝕刻質(zhì)量的影響來看

基材的材料性質(zhì)和潔凈度等都會(huì)影響蝕刻速度和蝕刻質(zhì)量。例如：酸性氯化銅蝕刻蝕刻體系中主要組分在蝕刻過程中