如何在印制電路板制造工藝中選擇合適的蝕刻液

一、蝕刻液的選擇

蝕刻液的選擇是非常重要的，它所以重要是因為它在印制電路板制造工藝中直接影響高密度細導(dǎo)線圖像的精度和質(zhì)量。當(dāng)然蝕刻液的蝕刻特性要受到諸多因素的影響，有物理、化學(xué)及機械方面的?，F(xiàn)簡述如下：

1 物理及化學(xué)方面

1）蝕刻液的濃度：應(yīng)根據(jù)金屬腐蝕原理和銅箔的結(jié)構(gòu)類型，通過試驗方法確定蝕刻液的濃度，它應(yīng)有較大的選擇余地，也就是指工藝范圍較寬。

2）蝕刻液的化學(xué)成分的組成：蝕刻液的化學(xué)組分不同，其蝕刻速率就不相同，蝕刻系數(shù)也不同。如普遍使用的酸性氯化銅蝕刻液的蝕刻系數(shù)通常是&；堿性氯化銅蝕刻液系數(shù)可達3.5-4。而正處在開發(fā)階段的以硝酸為主的蝕刻液可以達到幾乎沒有側(cè)蝕問題，蝕刻后的導(dǎo)線側(cè)壁接近垂直。

3）溫度：溫度對蝕刻液特性的影響比較大，通常在化學(xué)反應(yīng)過程中，溫度對加速溶液的流動性和減小蝕刻液的粘度，提高蝕刻速率起著很重要的作用。但溫度過高，也容易引起蝕刻液中一些化學(xué)成份揮發(fā)，造成蝕刻液中化學(xué)組份比例失調(diào)，同時溫度過高，可能會造成高聚物抗

蝕層的被破壞以及影響蝕刻設(shè)備的使用壽命。因此，蝕刻液溫度一般控制在一定的工藝范圍內(nèi)。

4）采用的銅箔厚度：銅箔的厚度對電路圖形的導(dǎo)線密度有著重要影響。銅箔薄，蝕刻時間短，側(cè)蝕就很??；反之，側(cè)蝕就很大。所以，必須根據(jù)設(shè)計技術(shù)要求和電路圖形的導(dǎo)線密度及導(dǎo)線精度要求，來選擇銅箔厚度。同時銅的延伸率、表面結(jié)晶構(gòu)造等，都會構(gòu)成對蝕刻液特性的直接影響。

5）電路的幾何形狀：電路圖形導(dǎo)線在X方向和Y方向的分布位置如果不均衡，會直接影響蝕刻液在板面上的流動速度。同樣如果在同板面上的間隔窄的導(dǎo)線部位和間隔寬的導(dǎo)線部位狀態(tài)下，間隔寬的導(dǎo)線分布的部位，蝕刻就會過度。所以，這就要求設(shè)計者在電路設(shè)計時，就應(yīng)首先了解工藝上的可行性，盡量做到整個板面電路圖形均勻分布，導(dǎo)線的粗細程度應(yīng)盡量相一致。特別是在制作多層印制電路板時，大面積銅箔作為接地層，對蝕刻的質(zhì)量有著很大的影響，所以建議設(shè)計成網(wǎng)狀圖形為宜。

2 機械方面

1）設(shè)備的類型：設(shè)備的結(jié)構(gòu)形式也是對蝕刻液特性的影響重要因素之一。初始階段采用浸入式槽內(nèi)浸泡方法，蝕刻導(dǎo)線寬的印制電路板，精度要求不高，是可采用的設(shè)備結(jié)構(gòu)形式。對于細導(dǎo)線、窄間距，精度高、密度高的印制電路板來說，浸入式的蝕刻設(shè)備結(jié)構(gòu)已不適應(yīng)，出現(xiàn)水平機械傳動結(jié)構(gòu)形式的蝕刻設(shè)備并采用擺動噴咀裝置，使基板的銅表面印刷電路蝕刻更均勻，但水平式設(shè)備結(jié)構(gòu)會造成板面的過腐蝕現(xiàn)象，因而研制和開發(fā)了垂直噴淋技術(shù)。同時，蝕刻設(shè)備還必須具有防止薄的覆銅箔層壓板在蝕刻時容易卷繞在滾輪和傳送輪上而造成廢品的裝置，以及保證導(dǎo)線圖形表面金屬不被擦傷或劃傷。所以，在選擇蝕刻設(shè)備時要特別重視結(jié)構(gòu)形式，能否達到蝕刻速率快、蝕刻均勻及蝕刻質(zhì)量高的要求。下圖是酸性蝕刻機及堿性蝕刻機的外形圖。

2）噴淋技術(shù)方面：

1 噴淋形狀：目前通用的噴淋系統(tǒng)應(yīng)具備的條件和結(jié)構(gòu)形式，是在噴淋系統(tǒng)中采取連鎖的、圓錐體結(jié)構(gòu)，所有的噴咀噴射出來的蝕刻液呈扇形而且相互交替，使所有傳送的印制電路板被蝕刻液全部覆蓋而且能均勻的流動。從工藝試驗結(jié)果表明：

·固定式的噴淋：平均蝕刻深度為0.20mm標準偏差為0.01mm。

·擺動式的噴淋：平均蝕刻深度為0.21mm標準偏差為0.004。

2 擺動方式：通過當(dāng)前實際生產(chǎn)經(jīng)驗證明，弧形擺動比較理想，能使蝕刻液達到整板面，提高了蝕刻速率的一致性，對制作高密度細導(dǎo)線提供了可靠的保證。

3 距離：所謂距離是指噴咀到板面的距離，也就是蝕刻液噴淋到基板表面的距離，這是非常重要的。當(dāng)在考慮到噴咀到基板表面的距離的同時，還必須同噴淋的壓力結(jié)合在一起進行研究和設(shè)計，即要達到蝕刻的高質(zhì)量還必須符合經(jīng)濟性、適應(yīng)性、可制造性、可維修性和可更換性。

4 壓力：在設(shè)計時要考慮到壓力對蝕刻液噴淋效果，對基板表面能否形成均勻的蝕刻液流動和蝕刻液的流動量的均衡性。所以，噴淋壓力過大或過小都會造成對蝕刻質(zhì)量的影響。

3 流體力學(xué)方面

1）蝕刻液的表面張力：因為任何物體都有一定的表面積因此液體表面就好像有一層緊縮的薄膜，這層薄膜具有一股分子級的內(nèi)向吸引力，使其有收縮的趨勢，為了維持這緊張的表面平衡，在表面周界上必須加一適當(dāng)?shù)暮捅砻嫦嗲辛Σ拍苁贡砻婢S持一定的面積，不再收縮，這種和表面相切的力叫表面張力。作用在表面上單位長度上的張力用符號σ表示。單位是達因/厘米。蝕刻液的表面張力大小對蝕刻速率和蝕刻質(zhì)量的影響，與固體表面（指銅箔表面）潤濕程度有關(guān)。所謂潤濕就是液體在固體表面上的貼附現(xiàn)象稱之。也就是液體在固體表面上的形狀與接觸角（θ）大小有關(guān)。接觸角越大，固體表面的潤濕越差即親水性越差，要維持接觸角（θ）為最小銳角，就必須改變固體的表面性質(zhì)。這就是說，液體表面張力越小，對固體表面的潤濕性能也就越好，但是如果固體表面被沾污，即使液體表面張力小，也不會改善固體表面潤濕程度。所以，要獲得最隹的蝕刻質(zhì)量，就必須加強對基板銅箔表面的清潔處理，改善表面性質(zhì)使與蝕刻液更好的處在潤濕狀態(tài)。要改善液體的表面張力，還需提高作業(yè)溫度，溫度越高，液體的表面張力就越小，與固體的貼附就更為理想，處理的效果就好。這是由于溫度升高引起物質(zhì)的膨脹，增大了分子間的距離而使分子間的引力減小，所以隨著溶液的溫度升高，表面張力是逐漸減小的。為此，做到嚴格的控制工藝條件，就能夠更好的改善溶液與基板銅表面的接觸狀態(tài)。

2）粘度：蝕刻過程中，隨著銅的不斷溶解，蝕刻液的粘度就會增加，使蝕刻液在基板銅箔表面上流動性就差，直接影響蝕刻效果。要達到理想的蝕刻液的最佳狀態(tài)就要充分利用蝕刻機的功能，確保溶液的流動性。
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