隨著全球電子產(chǎn)品市場(chǎng)的需求升級(jí)和快速擴(kuò)張，電子產(chǎn)品的小型化、高精密、超細(xì)線(xiàn)路印制電路板技術(shù)正進(jìn)入一個(gè)突飛猛進(jìn)的發(fā)展時(shí)期。為了能滿(mǎn)足市場(chǎng)不斷提升的需求，特別是在超細(xì)線(xiàn)路技術(shù)領(lǐng)域，傳統(tǒng)落后的蝕刻技術(shù)正被先進(jìn)的真空蝕刻技術(shù)所代替。

一、PCB 蝕刻定義

蝕刻：將覆銅箔板表面由化學(xué)藥水蝕刻去除不需要的銅導(dǎo)體，留下銅導(dǎo)體形成線(xiàn)路圖形，這種減去法工藝是當(dāng)前印制電路板加工的主流。

二、 蝕刻的關(guān)鍵是蝕刻溶液、蝕刻操作條件和蝕刻設(shè)備

1. 蝕刻溶液

目前是以氯化銅與鹽酸的酸性氯化銅蝕刻液，及以氯化銅與氨水的堿性氯化銅蝕刻液為主流。

2. 蝕刻操作條件

蝕刻操作條件是對(duì)溫度、壓力、時(shí)間以及溶液濃度等工藝參數(shù)的控制，使蝕刻過(guò)程處于最佳狀態(tài)。

3. 蝕刻設(shè)備是圍繞著生產(chǎn)效率、蝕刻速度和蝕刻均勻性而不斷改進(jìn)。目前主流是水平傳送噴淋式。

蝕刻線(xiàn)

三、 蝕刻設(shè)備

主要體現(xiàn)在傳送方式和噴淋方式。

1. 傳送方式分為：固定式、垂直式、水平式

固定式：早期的設(shè)備是一個(gè)槽缸，存放蝕刻液后，將 PCB 板浸泡在里面。缺點(diǎn)：放板取板效率低；蝕刻效率低；無(wú)法做細(xì)線(xiàn)路，線(xiàn)條寬度 / 間距在 0.5mm 以上。

垂直式：PCB 板子垂直掛吊于夾具上進(jìn)入蝕刻機(jī)內(nèi), 在蝕刻室兩側(cè)溶液噴淋板面。由于蝕刻設(shè)備復(fù)雜和沒(méi)有體現(xiàn)優(yōu)良的蝕刻效果, 因此此技術(shù)沒(méi)發(fā)展起來(lái)。

水平式：使用滾輪傳送 PCB，滾輪之間有間距，上下安裝噴嘴，用噴淋方式進(jìn)行蝕刻。優(yōu)點(diǎn)：傳送速率一致，蝕刻相對(duì)均勻；效率高，兩面可同時(shí)蝕刻。目前主流是水平傳送方式。

2. 噴淋方式

為了使溶液能全面地噴淋到 PCB 板子表面每個(gè)部位, 并促使板面溶液加快流動(dòng), 需移動(dòng)噴淋桿 / 噴嘴來(lái)實(shí)現(xiàn)這個(gè)效果；

噴嘴的結(jié)構(gòu)也有多種式樣, 按照噴出液體形狀不同有 a. 實(shí)心線(xiàn)束型、b. 空心圓錐形、c. 實(shí)心圓錐形、d. 扁平扇形等。從噴射液體不同形狀的效果來(lái)看, 實(shí)心線(xiàn)束型面積太小, 圓錐形面積過(guò)大, 在較密滾輪情況下都被遮擋掉了。因此較多蝕刻機(jī)中選擇扁平扇形噴嘴, 溶液呈扇面與 PCB 板子表面垂直沖擊銅箔, 效果較好。

四、“水池效應(yīng)”

目前主流的水平傳送噴淋式，能實(shí)現(xiàn)最大程度上的生產(chǎn)自動(dòng)化，成本降低，但是這種方式也不是完美的，會(huì)導(dǎo)致“水池效應(yīng)”，使蝕刻結(jié)果產(chǎn)生差異。普通板子影響不大，但是對(duì)于超細(xì)線(xiàn)路，無(wú)法達(dá)到蝕刻的公差要求。“水池效應(yīng)”發(fā)生的情況：PCB 水平傳送時(shí)，位于板子下面和板子上面靠近邊緣部分，蝕刻液容易流走，新舊蝕刻液更容易進(jìn)行交換；而板中心的位置，容易形成“水池”，蝕刻液流動(dòng)受到限制；因此 PCB 板上面中間的線(xiàn)路會(huì)比其他位置的蝕刻效果差一些。

德國(guó) PILL e.K. 公司發(fā)布了一項(xiàng)新的工藝技術(shù)，通過(guò)吸取使用過(guò)的蝕刻液來(lái)可改善板面上部分的蝕刻液的流動(dòng)性，從而阻止“水池效應(yīng)”的產(chǎn)生。這種方法被稱(chēng)為真空蝕刻。

五、真空蝕刻

原理：在蝕刻段中安裝了噴嘴，也在噴管之間離線(xiàn)路板表面相對(duì)距離較近的位置安裝了抽氣單元。抽氣單元使操作區(qū)域形成負(fù)壓，剛好夠防止蝕刻液產(chǎn)生“水池效應(yīng)”的較低的吸力。經(jīng)比較，板朝上部分與朝下部分的蝕刻效果基本一致。

效果：通過(guò)蝕刻的均勻性試驗(yàn)來(lái)確認(rèn), 采用 35μm 銅箔的覆箔層壓板分別在常規(guī)與真空這兩種蝕刻機(jī)上進(jìn)行全板面蝕刻, 約板中間銅箔蝕刻到 18μm 厚度時(shí)停止, 檢測(cè)全板面銅厚度分布。常規(guī)蝕刻得到的銅厚度分布通常是中央呈高山狀, 而真空蝕刻得到的銅厚度分布均勻。在 600mm 長(zhǎng)度內(nèi), 常規(guī)蝕刻的中央與邊緣銅厚度差約有±4μm (18～10μm), 而真空蝕刻的中央與邊緣銅厚度差僅約±1μm (19～17μm), 后者只是前者的四分之一。

采用真空蝕刻機(jī)使得線(xiàn)寬 / 線(xiàn)距≤30/30μm 的線(xiàn)路圖形容易實(shí)現(xiàn)。而要得到理想的效果其中還需把握的是真空力度、噴淋壓力和銅箔厚度等因素。蝕刻機(jī)中真空吸嘴對(duì)板面溶液的吸引量應(yīng)是等于或稍大于噴淋量, 若吸引量小又會(huì)造成老溶液滯留。噴淋壓力會(huì)影響到蝕刻速度與側(cè)腐蝕程度, 但壓力大會(huì)破壞抗蝕刻膜, 尤其是細(xì)節(jié)距線(xiàn)路圖形上。對(duì)于線(xiàn)寬 / 線(xiàn)距=30/30μm 線(xiàn)路, 常規(guī)設(shè)備下被蝕刻銅箔厚度小于 12μm, 真空蝕刻時(shí)銅箔厚度 18μm 也可加工。可參考的數(shù)據(jù), 線(xiàn)寬 / 線(xiàn)距=30/30μm, 采用 18μm 銅箔, 噴淋壓力 0.1Mpa (1.02kgf/cm2)時(shí)吸引量 40Hz (約 120L/min), 得到均勻的線(xiàn)路圖形。

審核編輯黃昊宇