PCB生产中的光刻胶蚀刻

Dec. 20, 2021   |   1287 views

大型PCB制造商使用电镀和蚀刻工艺在板上生产布线。对于电镀,生产过程从电镀铜覆盖外板基板开始。

光刻胶蚀刻也是印刷电路板生产中的另一个关键步骤。在蚀刻过程中保护所需的铜需要在去除不需要的铜和保留抗蚀剂之间取得平衡。通过在电路图案上涂覆一层薄薄的抗蚀剂(主要由锡混合物组成)来进行保护,以保护所需的图案免受蚀刻剂的影响。

由于蚀刻会从干净的空白板上去除多余的铜,因此铜加涂层的厚度不能超过光致抗蚀剂的厚度。首先,去除多余的铜,然后去除抗蚀剂的减法过程产生电路图案。尽管制造商可以使用桶、水箱或喷雾器来施加蚀刻剂,但大多数高压喷涂设备可以在不到一分钟的时间内蚀刻标准尺寸的PCB设计。

虽然蚀刻剂或剥离剂通常被归类为氨蚀刻剂,但用于喷雾蚀刻的一般成分通常包括氨/氯化铵或氨/硫酸铵。抗蚀剂防止蚀刻溶液接触所需的导电图案。由于蚀刻剂不影响抗蚀剂,因此只去除不需要的铜。

在蚀刻过程中,氨蚀刻剂和铜之间的反应从铜的铜离子中产生大量的亚铜离子。过量的亚铜离子会在涂层上形成暗淡和不均匀的涂层,并损害导电性。为了应对亚铜离子的过载,蚀刻设备将空气吸入蚀刻室。从引入的气流中吸收的氧气将导致亚铜离子再氧化为铜离子。

剥离抗蚀剂需要一个涉及氧化和还原或氧化还原反应的过程。当硝酸氧化可以从抗蚀剂中去除四个电子时,该过程会使铜失去光泽并产生氧化铜。还原通过减少向铜添加两个电子的氧气量来减少氧化剂的量。

该过程始于氧化以去除抗蚀剂,还原以保护铜。去除锡需要完全氧化,然后需要使用锡盐将锡溶解在溶液中。不幸的是,铜的稠度比锡软得多。因此,铜会比锡先剥落。制造商在蚀刻剂中使用抑制剂,以防止铜氧化损坏PCB的导电表面。

完成后,功能PCB不应有蚀刻质量问题。否则,PCB将不符合消费品和工业产品的规格要求。制造商根据迹线边缘的均匀性和蚀刻底切的量来定义蚀刻质量。由于蚀刻剂可以沿任何方向流动,包括横向和向下流动,因此蚀刻剂会削弱迹线。

当考虑板的质量时,制造商使用称为“蚀刻系数”.“蚀刻因子”等于底切除以蚀刻的铜量。通过配置生产设备和使用堤岸剂调整蚀刻化学,可以最大限度地减少切割。

除了防止边缘底切外,制造商还致力于保护生产过程免受残留光致抗蚀剂的影响。任何未剥离的光致抗蚀剂都会在布线附近留下铜脚,从而缩短布线之间的距离。除了防止残留光致抗蚀剂的积聚外,制造商还试图尽量减少蚀刻剂在板表面的积聚。蚀刻剂搅拌可以在PCB上形成不同的蚀刻图案。