PCB设计上的光刻胶蚀刻

2020-09-09

大型PCB制造商(shāng)使用(yòng)電(diàn)镀和蚀刻工艺在板上生产走線(xiàn)。对于電(diàn)镀，生产过程始于覆盖外层板基板的電(diàn)镀铜。

光刻胶蚀刻也用(yòng)作生产印刷電(diàn)路板的另一个关键步骤。在蚀刻过程中保护所需的铜需要在去除不希望有(yǒu)的铜和在适当位置保留抗蚀剂之间取得平衡。保护是通过在電(diàn)路图案上涂一层薄薄的抗蚀剂（主要由锡混合物(wù)组成）来进行的，从而保护所需的图案不受蚀刻剂的影响。

由于蚀刻会从一块干净的空白板上除去多(duō)余的铜，因此铜的厚度加上镀层的厚度不能(néng)超过光刻胶的厚度。首先去除多(duō)余的铜，然后去除抗蚀剂的减法过程产生電(diàn)路图案。尽管制造商(shāng)可(kě)以使用(yòng)铲斗，水箱或喷涂机来施加蚀刻剂，但是大多(duō)数选择高压喷涂设备可(kě)以在不到一分(fēn)钟的时间内蚀刻出标准尺寸的PCB设计。

尽管蚀刻剂或剥离剂通常被归类為(wèi)氨蚀刻剂，但是一般成分(fēn)通常包括用(yòng)于喷雾蚀刻的氨/氯化铵或氨/硫酸铵。抗蚀剂防止蚀刻溶液接触期望的导電(diàn)图案。由于蚀刻剂不影响抗蚀剂，因此仅除去不需要的铜。

在蚀刻过程中，氨性蚀刻剂与铜的反应从铜的铜离子产生大量的亚铜离子。过量的亚铜离子会在镀层上形成一层不光亮，不平整的涂层，并损害导電(diàn)性。為(wèi)了应对亚铜离子的超载，蚀刻设备将空气吸入蚀刻室。从引入的气流中吸收的氧气会导致亚铜离子重新(xīn)氧化為(wèi)铜离子。

剥离抗蚀剂需要涉及氧化和还原或氧化还原反应的过程。用(yòng)硝酸氧化可(kě)从抗蚀剂中除去四个電(diàn)子时，该过程会使铜失去光泽并生成氧化铜。还原通过减少向铜中添加两个電(diàn)子的氧的量来减少氧化剂的量。

氧化以去除抗蚀剂并还原以保护铜，从而开始该过程。去除锡需要完全氧化，然后需要通过使用(yòng)锡盐将锡溶解到溶液中。不幸的是，铜的稠度比锡要软得多(duō)，结果，铜会在锡之前剥落。制造商(shāng)在蚀刻剂中使用(yòng)抑制剂以防止铜氧化损害PCB的导電(diàn)表面。

完成，功能(néng)PCB不能(néng)有(yǒu)蚀刻质量问题。否则，PCB将不符合用(yòng)于消费类和工业产品的规格要求。制造商(shāng)根据迹線(xiàn)边缘的均匀性和蚀刻底切量来定义蚀刻质量。由于蚀刻剂可(kě)以沿任何方向流动，包括侧向和向下流动，因此蚀刻剂会底切痕迹。

在考虑板的质量时，制造商(shāng)采用(yòng)称為(wèi)“蚀刻系数”的公式。“蚀刻因子”等于底切量除以蚀刻的铜量。通过配置生产设备以及通过使用(yòng)银行代理(lǐ)来调整蚀刻化學(xué)作用(yòng)，可(kě)将底切量降至最低。

除了防止边缘咬边，制造商(shāng)还致力于保护生产过程免受残留的光致抗蚀剂的影响。任何未剥离的光刻胶都会在走線(xiàn)附近留下铜脚，从而缩短走線(xiàn)之间的距离。除了防止残留的光致抗蚀剂积聚之外，制造商(shāng)还试图将蚀刻剂在板表面上的堆积减少到最小(xiǎo)。蚀刻剂搅动可(kě)以允许在PCB上形成不同的蚀刻图案。