PCB真空蚀刻机的原理与应用

Oct. 09, 2022   |   1739 views

I、 蚀刻的目的

蚀刻的目的是用之前工艺中制作的图案蚀刻印刷电路板上未受保护的铜非导电部分,以形成电路。

蚀刻包括内层蚀刻和外层蚀刻。内层采用酸蚀,湿膜或干膜为防腐剂;外层是碱性蚀刻的,锡铅是腐蚀抑制剂。

II、 蚀刻反应的基本原理

  1. 酸性氯化铜蚀刻液

① . 特性

-蚀刻速度易于控制,蚀刻溶液可以在稳定状态下实现高蚀刻质量

-大量铜腐蚀

-蚀刻溶液易于再生和回收

② 主要反应原理

在蚀刻过程中,Cu2被氧化,将铜片氧化为Cu:Cu-CuCl2→ 2CuCl

生成的CuCl不溶于水,在过量氯离子存在下会生成可溶性络合离子:

2CuCl 4Cl-→2[CuCl3]2-

随着反应的进行,Cu变得越来越多,铜蚀刻能力降低。需要再生蚀刻溶液以使Cu变成Cu2。再生方法如下:氧气或压缩空气再生(反应速率低)、氯气再生(反应快,但有毒)、电解再生(铜可以直接回收,但需要电解再生的设备功耗高)、次氯酸钠再生(成本高,更危险)、过氧化氢再生(反应速度快,易于控制)

反应:2CuCl 2HCl H2O2→ 2CuCl2 2H2O

自动控制添加系统:通过控制蚀刻速度、过氧化氢和盐酸的添加比例、比重、液位、温度等项目,实现自动连续生产。

III、 真空蚀刻机

1) 真空蚀刻机的结构

真空雕刻机最早由德国Pilek公司开发,于2001年推出。据说,专利已在美国、德国、日本和中国申请,设备多年来得到了改进。

一组真空蚀刻机的模块结构。它由三个潜水泵组成,一个用于上喷,另一个用于下喷,分别向上板和下板喷射新鲜的蚀刻溶液。第三个泵用于产生真空的细腰文丘里喷嘴。文丘里管有三个端口。第三台泵使溶液在文丘里喷嘴中循环。喷嘴向上倾斜以产生负压。板溶液可以通过管道延伸到上板表面的吸头被吸出,这样蚀刻溶液就不会留在板表面上。

真空吸头设计为平缝,固定在距离基板表面约0.5mm处

该位置与上输送压辊集成在一起,可以随着板材的厚度而升降。蚀刻喷雾的上下喷嘴为扁平的扇形喷嘴,对基板有很强的影响。

真空蚀刻机具有与其他一般蚀刻机类似的控制功能结构,包括溶液成分、比重、温度等的监测和控制系统,喷雾压力和流量检测和调节系统,以及喷嘴堵塞报警装置。真空蚀刻机可以使用酸性氯化铜、碱性氯化铜、氯化铁等蚀刻溶液。

2) 真空蚀刻机的作用

为了确认蚀刻的均匀性,35μM的铜箔覆箔层压板分别

在真空刻蚀机上进行全板刻蚀,将板中间的铜箔刻蚀到18μ,当厚度为m时停止,检测整个板表面的铜厚度分布。通过常规蚀刻获得的铜的厚度分布通常是中心的高山,而通过真空蚀刻获得的铜厚度分布是均匀的。600mm长度内的常规蚀刻中心和边缘

铜的厚度差约为±4μm(18~10μm),而真空蚀刻铜的中心和边缘之间的厚度差仅为±1μm(19~17μm)左右,后者仅为前者的四分之一。

真空蚀刻机用于使线宽/线间距≤30/30μM易于实现。为了获得理想的效果,有必要掌握真空强度、喷涂压力和铜箔厚度等因素。蚀刻机中的真空喷嘴对板溶液的抽吸量应等于或略大于喷雾量。如果吸入量小,旧溶液将被滞留。喷雾压力会影响蚀刻速度和侧面腐蚀程度,但压力会损坏抗蚀膜。