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蚀刻导线图形时应考虑到的技术问题

来源:PCB资源网 作者:PCB资源网 发布时间:2008-07-03 发表评论

一、关于蚀刻均匀度的控制
通过生产实践可知,蚀刻均匀性的降低是由于蚀刻液在基板表面不同流动效果所致。而且常规介质厚度与薄介质厚度的基板上铜箔表面蚀刻液的流动状态又有所区别。对于常规介质厚度的基板而言,当蚀刻液喷淋到板面时,会有足够大的喷射压力击破液面,并且随着喷管的自动摇摆而离开铜箔表面。当溶液朝向基板边缘流动时,速度和湍流加快,故溶液的搅拌比较频繁,其结果是改善了铜层与蚀刻液扩散层之间的反应离子的交换,使反应速度加快,因此上板面蚀刻速率高于下板面。而对于薄介质厚度的基板来说,随着蚀刻过程的进行,基板的刚性逐渐消失,导致铜层表面往下凹,形成上板面蚀刻溶液的堆积现象。从化学反应动力学角度分析,蚀刻液在板面的堆积的结果使得铜表面与蚀刻液之间扩散层厚度加大,阻碍了反应离子的频繁交换,导致蚀刻速率降低。而下板面由于蚀刻液自身的重力,很快地离开板面不存在蚀刻液堆积问题,扩散层厚度小,非常有利于反应离子的迅速交换,因而蚀刻速率较快。

从上述结果分析,无论是常规介质厚度或薄介质厚的基板,由于蚀刻液的在板面的不同流动结果都会使蚀刻均匀性降低。所以,必须采取工艺措施来解决和克服蚀刻均匀性差的技术问题,以提高精细导线图形蚀刻质量。

(1)根据不同的蚀刻条件,通过试验方法所获得的经验,分别调整上、下喷淋压力或者增加上喷咀或下喷咀的数量,来解决基板上、下板面蚀刻不均的问题。
(2)通过压力分布及流体分布以解决基板中心与基板边缘蚀刻不均的现象。采取压力差的工艺方法解决或者采用间歇式喷淋蚀刻工艺方法来解决。
(3)采用单面蚀刻法。目前已有这种类型的蚀刻机,但此法只适合试验或批量小的高精细导线图形的蚀刻。

二、操作方式的控制
长期以来在操作方式上,各印制电路板厂家都不太重视。实现人为控制除了掌握蚀刻机的控制原理和方法外,还必须加强对操作者操作技能的培训。为此,提供以下五个方面进行人为控制,以达到印制电路板蚀刻质量的技术指标的要求。

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(1)视印制电路板两面电路图形的导线疏密走向而定,对于导线的走向比较集中的图形,应与蚀刻机的传动方向相一致。确保蚀刻液在基板面流动快,不会产生蚀刻液堆积的问题。顺蚀刻机的传动方向的导线部分自然形成“导流槽”起着导流的作用。
(2)视印制电路板两面导线的疏密情况而定,在蚀刻时将导线密面朝下,导线疏的面朝上,以改善电路图形两面蚀刻的均匀性。
(3)在多种类型的印制电路板同时蚀刻的过程中,应根据电路图形密度高低,分类进行蚀刻,决不能混批进行,易造成类型不同的板的蚀刻质量难以保证。
(4)在采用大拚板蚀刻时,为避免发生两基板相交叠的现象,采取交叉摆放基板的方法进行蚀刻,决不要平行摆放。
(5)蚀刻过程中应随时注意喷咀的喷淋状态,防止喷咀由于堵塞形成无喷淋压力的细流水状态,确保喷咀流畅无阻,使喷淋的形状符合工艺要求。

三、建立蚀刻控制图
高精度高密度印制电路板制造过程中,蚀刻工序是非常重要的工艺步骤之一。为确保蚀刻高质量,多数工厂采用薄铜,使蚀刻的时间缩短,保证导线的精度在工艺确定的范围以内。一种直接采用薄铜厚度为<=9微米;另一种是将厚铜18微米,通过蚀刻的工艺方法获得铜箔的厚度为5微米,然后在薄铜箔表面使用光致抗蚀剂,再通过曝光、显影制作成电路图形,由于底铜厚度变薄,所需要的蚀刻时间减少,故侧蚀也变小,使制作出来的导线截面趋近于长方形,此种类型的制作工艺方法,能制作出特性阻抗一致的导线。所以说,底铜越薄制作出来的线路截面越趋近长方形。但这种工艺方法,控制蚀刻的步骤是十分重要的。为提高蚀刻质量,蚀刻机的性能很重要,需要绘制蚀刻图,以便更好的控制蚀刻机的蚀刻规律。

建立蚀刻图需首先决定电路图形的导线宽度与线间距,然后制成适当的光致抗蚀剂线路图形,使其布满在整个板面上,将板通过蚀刻机进行蚀刻,再在基板的各处采取均等的间距切成切片制成样品,使用测量仪测出各样品的A,B,C值及铜层厚度,计算出蚀刻纵横比与蚀刻程度,以蚀刻纵横比为Y轴、蚀刻程度为X轴绘成蚀刻图。表8-11所示为光致抗蚀剂的厚度为0.20毫米、铜厚度为35微米蚀刻的数据,绘成蚀刻图(见图8-8)。这种蚀刻图表示蚀刻机的均匀的蚀刻能力,通常最理想蚀刻图其数据应集中在蚀刻程度大于零而分散的越少越好。从此图的分散程度可以看出蚀刻机及图像形成还有改善的可能与空间,图中的直线表示出X与Y间的关系,并从此种关系找出当蚀刻程度为零的蚀刻纵横比,即蚀刻液的蚀刻系数,在此图中为2.1。

 

 

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