碱性蚀刻子液在线路板蚀刻过程中提高蚀刻均匀性的研究

碱性蚀刻子液在线路板蚀刻过程中提高蚀刻均匀性的研究

蔡国军

惠州市鸿宇泰科技有限公司广东惠州516000

[摘要]蚀刻线路板期间，通过用蚀刻子液补充配合自动化添加装置来代替固体氯化传统铵补充的工艺，对线路板所在表面蚀刻实际均匀性的提升可起到促进作用，并促进线路板整体生产工艺能力的提高。

[关键词]碱性；子液；线路板；蚀刻；均匀性；

前言：

碱性蚀刻，属于印制的线路板实际生产加工全过程当中的关键步骤或者内容，指借助化学药水有效作用之下，刻掉覆铜板上并不需要的所有铜蚀，保留需保留的部分铜，以形成线路。蚀刻操作工序常由蚀刻机与蚀刻液配合完成。该蚀刻操作工序，在印制的线路板总体生产进程中往往至关重要，蚀刻操作工序做得好坏与否，将对印制的电路板总体性能及质量产生直接影响。伴随着近几年电子产品逐渐小型化发展，对线路板实际制作精度逐渐从原有线宽与间距0.2mm，持续提高到0.1mm。缩小线宽与间距，对线路板布线的密集度可产生提升作用，对于固体传统氯化铵与氨水的蚀刻液整个体系有着较高要求。线路板传统蚀刻，主要是用固体的氯化铵于氨水，补充添加蚀刻液。在蚀刻的速率呈下降趋势时，一定量的氨水、氯化铵便会补加到蚀刻机所在储液槽内，经循环溶解之后便可实现继续应用。该种方法存在着较高药液浓度，较大密度波动及不稳定的蚀刻速率等特征。本次课题研究的根本意图在于，选用石油化工的设计研究院所研制添加抗侧蚀剂、氧化剂、稳定剂、液体蚀刻的补充子液，借助密度的控制系统，来自动添加药液，把实际密度控制1.170-1.190范围，处于狭窄工艺的窗口当中，促使碱性蚀刻实际均匀性能够有所提升，并逐步提高蚀刻的精度，达到连续生产这一目的，望此次课题研究所得出的结论能够为相关专家及学者对这一课题的深入研究提供有价值的参考或者依据。

1、实验研究

1.1实验仪器设备

选用德国所生产SCHMID型号碱性的蚀刻机；德国的菲希尔所生产MPOＲ型号涂层的测厚仪；SGO-3230型号正置金相的显微镜；HK-43高速碱性的蚀刻子液、40%氨水、生益科技所生产双面的覆铜板（铜厚为70μm）、蚀刻母液；各项工艺参数设置情况如下：蚀刻机实际运转速度设定为3.0m/min、下喷设定为25Psi。

1.2实验操作流程

择选两块约为18英寸*24英寸覆铜板，并把走板的方向与正反面均标注清楚。借助涂层侧厚的仪器对每个面固定的位置(8*10个点)进行原始铜厚的测量，并把记录做好。其中，有一块夹杂处于正常的生产板内与正常的各项工艺参数调节下所通过的蚀刻机，在通过之后重新试用该涂层侧厚的仪器，对铜厚进行测量与记录操作；另外一块待精密度控制、自动化添加的系统，其在启动了半个小时，夹杂可处以正常的生产板内通过该蚀刻机，而通过之后便需重新试用该涂层侧厚的仪器；在通过了蚀刻前后期间，铜厚变化状况差异，对蚀刻的均匀性进行计算分析。实验操作整个过程当中，蚀刻液每间隔10min进行一次取样操作，通过了pH与密度变化状况，来对蚀刻的均匀性之间差异性形成原因进行分析。

2、实验结果及分析讨论

2.1正常蚀刻的均匀性实验结果

经过此次实验研究，可得出正常蚀刻的均匀性实验结果为：上表面最大的蚀铜量为48.8μm、最小的蚀铜量为37.1μm、均匀性为86.25%、平均的蚀铜量为43.28μm、级差为11.8μm；下表面最大的蚀铜量为47.8μm、最小的蚀铜量为40.7μm、均匀性为92.01%、平均的蚀铜量为43.97μm、级差为7.4μm。

2.2蚀刻子液与自动的添加系统配合使用下蚀刻的均匀性实验结果

经过此次实验研究，可得出蚀刻子液与自动的添加系统配合使用下蚀刻的均匀性实验结果为：上表面最大的蚀铜量为47.21μm、最小的蚀铜量为40.91μm、均匀性为92.87%、平均的蚀铜量为44.13μm、级差为6.4μm；下表面最大的蚀铜量为47.01μm、最小的蚀铜量为40.7μm、均匀性为93.01%、平均的蚀铜量为43.29μm、级差为6.5μm。

2.3比较分析均匀性实验结果差异

受重力作用所影响，试板水平通过该蚀刻机期间，上表面蚀刻液有溶液堆积状况出现，并不能够顺利地流出，即为水池效应。故板面的上表面实际均匀性往往比下表面实际均匀性较低一些；蚀刻子液，在配合高密度自动式添加的系统之后，能够确保所有喷嘴实际喷淋到板面相应药液，一直是狭窄操作工艺窗口当中新鲜的药液。故而，相比正常蚀刻的均匀性，蚀刻子液与自动的添加系统配合使用下蚀刻的均匀性提高幅度较大；每间隔约10min左右，所取得蚀刻槽液需实施密度与pH的值测定分析。测定结果表明，使用了蚀刻子液与自动的添加系统工艺的波动最小，实际控制范围最为精细。

2.4分析原因及其改善对策

板子上下部位表面与板面上所有部位，其蚀刻实际均匀性主要由板子所在表面因受蚀刻液的流量、冲击力实际均匀性所影响。版面蚀刻的速率快慢程度，往往会受到喷淋压力的大小程度所影响，实际压力若越大，则蚀刻的速率便会变得越快一些；如若相反，则会变得较慢一些。处于相同的蚀刻量条件下，与较高喷淋压力相比，较低喷淋压力其蚀刻的速率相对较慢一些，也就是低压条件下，板子停留于蚀刻机时间相对较长一些，蚀刻实际均匀性便得以提高。通过碱性蚀刻处于较低压力条件下实施减薄铜（实际减铜量为15-25um范围），无疑是一项重要的举措。

3、结语

综上所述，通过以上实验研究可得出如下结论：与固体蚀刻传统盐定期的添加工艺相比，使用蚀刻子液与自动的添加系统工艺之下，其对于蚀刻过程实际均匀性的提升可起到促进作用。上表面积能提升至6.6%左右，其下表面积能提升至1%左右；使用蚀刻子液与自动的添加系统工艺，可确保所有喷嘴实际喷淋到板面相应药液，一直是狭窄操作工艺窗口当中新鲜的药液，对蚀刻生产一致性的提升可起到促进作用，便于提升制作线路板线路精密度，促进产线整体生产工艺水平及能力的提升；用蚀刻的子液来代替固体的氯化铵，能将产线总体生产效率提高，促进劳动强度能够得以有效降低，进而连续性实现生产。

[参考文献]

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