隨（suí）著PCB工業的發展,各種導線之阻抗要（yào）求也越來（lái）越高，這必然要求導線的寬度控製更加（jiā）嚴格。為了使榮信公司的（de）工程管理人（rén）員，尤其是（shì）負責蝕刻工（gōng）序的工藝工程人（rén）員對蝕刻工序有一定的了解，故撰寫此份培訓（xùn）教（jiāo）材，以期有助於生產管理（lǐ）與監控，從麵提高我司（sī）的產品品質。(本教材以設備為基礎對蝕刻工藝進行講解)
2.蝕刻（kè）機的（de）基礎原理
1）蝕刻的目的
蝕刻的目的即是將前工序所做出有圖形的線路板（bǎn）上的未受保護的非導（dǎo）體部分銅蝕刻去，形成線（xiàn）路。
蝕刻有內層蝕刻和外層蝕刻，內層采用酸性蝕刻（kè），濕膜或幹膜為抗蝕劑；外層（céng）采用堿（jiǎn）性蝕刻，錫（xī）鉛為（wéi）抗蝕劑。
2）蝕刻反（fǎn）應基本原理
一.酸性氯化銅蝕刻液
1.特性
－蝕刻速度容易控製，蝕刻液在穩定狀態下能（néng）達到高（gāo）的（de）蝕（shí）刻質量
－蝕銅量大
－蝕刻（kè）液易再生和回收
2.主要反應原理
蝕刻過（guò）程中，CU2+有氧化性，將板麵銅氧化成CU+：Cu+ CuCl2→2CuCl
生（shēng）成的CuCl不溶（róng）於水，在過量的氯離子存在下，生成可溶性的絡離子：
2CuCl＋4Cl-→2[CuCl3]2-
隨著反應的進（jìn）行，CU+越來越多，蝕銅能力下降，需對蝕刻液再生，使CU+變成CU2+。再（zài）生的方法有以下幾種:通氧氣或壓（yā）縮空氣再（zài）生（反應速率低)，氯氣再生(反應快，但有毒)，電解再生（可直接回收銅，但需電解（jiě）再（zài）生（shēng）的設備和較（jiào）高的電能消耗），次氯酸鈉再生（成本高，本身（shēn）較危險），雙氧水再生（反應速率快，易控製).
反應：2CuCl+2HCl+H2O2→2CuCl2+2H2O
自（zì）動控製添加係統：通過（guò）控製（zhì）蝕刻速度，雙（shuāng）氧水和鹽酸的添加比例，比重和液位，溫度等項目，達（dá）到自（zì）動連續生（shēng）產。
我司采用此種再生方法。
二.堿性氨類蝕刻液
1.特性
－不與錫鉛（qiān）發（fā）生任何反應
—易再生（shēng），成本（běn）低，易回收
－蝕銅速度快，側蝕小，溶（róng）銅能力高，蝕刻速率易控製
2.主要反應原理
Cu+Cu(NH3)4Cl2→2Cu(NH3)2Cl
4Cu(NH3)2Cl + 4NH3H2O + 4NH4Cl + O2 → 4Cu(NH3)4Cl2+6H2O
以上兩反應重複進行,因此需要（yào）有良好抽氣,使噴（pēn）淋形成 負壓,使空氣中的氧氣與藥（yào）液（yè）充分（fèn）混合,從而（ér）利於蝕刻反應進（jìn）行。注意抽氣不可（kě）過大,否則造成氨水消耗量的增（zēng）大.
二價銅（tóng）離子（zǐ）在堿性環（huán）境下極易生成氫氧化（huà）銅沉澱，需加入過量的氨水，使之（zhī）生成穩定的（de）氨銅（tóng）錯（cuò）離子（zǐ）團；過量的氨使反應生成的不（bú）穩定Cu(NH3)2Cl 再生成穩（wěn）定的具有氧化性的Cu(NH3)4Cl2，使反應不斷的進行。
生產過程中自動控製通過監測PH值，比重，進行（háng）補加氨水和新液，而達（dá）到連續生產（chǎn）的目的。
3、蝕刻工藝流程及原理
一.酸性氯化銅蝕刻
1.工藝流程
2.工藝原理
—顯（xiǎn）影
定義：利用碳酸鈉的弱堿性將（jiāng）幹膜上未經紫外線輻射的部分用碳酸（suān）鈉溶液（yè）溶解（jiě），已經紫外線輻射而（ér）發生聚合反應的（de）部分保留。
—原理
CO3-2 + ResistCOOH HCO3- + Resist COO-
CO3-2主（zhǔ）要為Na2CO3 或K2CO3
ResistTOOH為幹膜及油墨中反應官（guān）能基團，利用CO3-2與阻劑中羧基（COOH）進行酸堿中（zhōng）和反應，形成COO-和H CO3- ，使阻劑形成陰離子團而剝離。
－蝕刻
定義：將溶解了（le）幹膜（濕膜）而露出的銅麵用酸性氯化銅（tóng）溶解腐蝕，此過程叫蝕刻。
影響因素：主要（yào）是溶液中Cl- 、Cu+的含量，溶（róng）液的溫度及Cu2+的濃度等。
－褪膜
藥水：NaOH 3+/-0.5%
除泡劑0.1～0.2％
定義：將（jiāng）線路上的（de）保護膜去掉，露出已（yǐ）加工好的線路。影響褪（tuì）膜效果因素：褪膜溫（wēn）度（dù）及速度，藥水濃度
注意：褪膜溫度低，速（sù）度慢，藥水濃度低，會導致褪膜不淨；藥水濃度高，會導致（zhì）板麵氧化。
褪膜段噴嘴要及時清洗，防止碎片（piàn）堵塞噴嘴，影響褪膜質量
二.堿（jiǎn）性蝕刻
1.工藝流程
注：整孔工序僅適（shì）用於沉金製板
2.工藝原理
－褪膜
定（dìng）義：用褪菲林液將線路板麵上蓋住的菲林褪去,露出未經線路加工（gōng）的銅麵.經電鍍工序後的幹膜在堿性褪（tuì）膜液下（xià）溶解或部分成片狀脫落,我司使用的是（shì）3% ±0.5%氫氧化鈉溶液.為維持藥液的效果,需注意過濾的效果,及時過濾去片狀的幹膜碎,防止堵塞（sāi）噴嘴.
注：內外層褪膜段使用藥水（shuǐ）及控製相（xiàng）同，但（dàn）外層幹膜厚為1.5mil左右,經圖形電鍍後，銅厚和錫厚之和通常超過（guò）1.5mil，需（xū）控製圖形（xíng）電鍍電流參數防（fáng）止夾膜，同時控製褪膜速度以防褪膜不淨而短路。
－蝕刻
定義: 用蝕板液將多餘的底銅蝕去剩下已加厚的線路。
控製：隨著反應不（bú）斷進行,藥液中氨水（shuǐ）不斷降低,銅離子不斷增加,為保持蝕銅速度,必需維持藥水的穩定.我司通過PH計,比重計控製氨水和新液的自動添加,當PH值低時（shí）添加氨水;當比重高時添加新液.為使之蝕（shí）銅反應進行更為迅速，蝕液中多加有助（zhù）劑，例如：
a.加速劑(Accelerator) 可促使上述氧化反應更為快速（sù），並防止亞銅錯離子的沉澱。
b.護岸劑(Bankingagent) 減少側蝕。
c.壓抑劑（jì）(Suppressor)抑製氨在高溫下的飛散，抑製銅 的沉（chén）澱（diàn）加速蝕銅的氧化反應。
－新液洗
使用不含有銅離子的NH3.H2O, NH4Cl溶（róng）液清除板麵（miàn）殘留的藥液以及反應生成物Cu(NH3)2Cl ,其極不穩定，易（yì）生成沉澱。
－整孔
除（chú）去（qù）非鍍通孔中的在沉銅工序所（suǒ）吸附上去的（de）鈀（bǎ）離子, 以防在沉金工序沉上金.
－褪錫
使用含銅保護劑的主要成分為硝酸（suān）的藥液，褪（tuì）去線（xiàn）路上的錫鉛層,露出線路
4）名（míng）詞解（jiě）釋
水池效應
在蝕刻過程中，線路板水平（píng）通（tōng）過蝕刻機時，因重力作用在（zài）板上麵新鮮藥液被積水阻撓,無法有效和銅麵反應，稱（chēng）之水池效應。而（ér）下麵則無此現象（xiàng）。
蝕刻因（yīn）子（zǐ）
蝕刻液在蝕刻（kè）過程中，不僅向下（xià）而且對左右各方向都產生蝕刻作用，側蝕是不可避免的。側蝕寬度與蝕刻深（shēn）度之比稱之為蝕刻因子。
Etching Factor(蝕刻因子)＝D/C
Undercut=(A-B)/2
5）設備
－內外（wài）層均采用水平線設備。
－對於堿性蝕刻，為增加蝕刻速度，需提高溫度到46℃以上（shàng），因而有大量的氨（ān）臭味必（bì）須要有（yǒu）適當的抽風；抽風太大則將氨氣抽走（zǒu）比較浪費（fèi），在抽（chōu）風管內增加節流閥，控製抽風（fēng）的強度。
－無論何種蝕刻液，都需采用高壓噴淋；為獲得較整齊的線條（tiáo）側邊和高質量的蝕刻效果，須嚴格選擇噴（pēn）嘴的（de）形狀和噴淋方式（shì）。但（dàn）不論如何選擇，都遵循一基本理論，那就（jiù）是以快速度的讓欲蝕刻銅表麵接（jiē）觸愈多新鮮的蝕刻液。
－噴嘴的形狀有錐形（空錐形，實（shí）錐形），扇形等，我（wǒ）司采用的是扇形噴嘴。與錐形噴嘴相比，的設（shè）計是扇形噴（pēn）嘴。注意集流管的安裝角度，能對進入蝕刻槽內的製板（bǎn）進行30度噴（pēn）射（shè）。第二組集流管與組比有所不同，因噴淋液互相交（jiāo）叉時會降低噴淋的（de）效果，盡量避免出現此（cǐ）種情況。
－蝕刻槽內集流管的（de）安裝與前進方向比有橫置，豎置和斜置，我司采（cǎi）用（yòng）的安裝方式有兩種方式（見下圖）。但擺動方向均垂直於運輸方向（xiàng）。
－蝕刻（kè）品質往往因水池效應（yīng）(pudding)而受（shòu）限, 這也是為何板（bǎn）
子（zǐ）前端部份往往有overetch現象, 所以設備設計上就有如下
考慮:
a.板（bǎn）子較細線路麵朝下,較粗線路麵朝上.
b.噴嘴上,下噴液壓力調整以為補償,依實際作業（yè）結果來調整其差異.
c.先（xiān）進的（de）蝕刻機可控製當板子進入蝕刻（kè）段時,前麵幾組噴嘴會停止噴灑幾秒的時間.
3.技術提升部分
1）生產線簡介
1.內層酸（suān）性蝕刻
衝、蝕板、褪菲（fēi）林生產（chǎn）線機器（qì）運行參數
衝板、褪膜、褪菲林換藥和補藥標準
2.外層（céng）堿性蝕刻
A)使用的是TCM退膜、蝕刻機，設備性能參數：
有效寬度：620mm
行轆速度：0~8m/min
壓力（lì）：2.5kg/cm2
安全性：機械、電氣部分有良好保護，有緊急開關。
B).操作條件
2）生產線維（wéi）護
設備的日常保（bǎo）養
A.不使蝕刻液有（yǒu）sludge產生(淺（qiǎn）藍（lán）色一價銅汙泥),當（dāng）結渣越多，會影響蝕刻液的化學平衡，蝕刻速率迅速下降。所以成份控製很（hěn）重（chóng）要－尤其是PH,太（tài）高或太低都（dōu）有可能造成.
B.隨時保持噴嘴不被堵塞.(過濾係統要保持良好狀態），每周保養時檢查噴（pēn）嘴，若堵塞則立即清（qīng）除（chú）堵塞物。
C.及時更換破損的噴嘴和配件
D.PH計，比重感應器要定期校驗.
3）生產注意事項
1.嚴格控（kòng）製退膜液的濃度,以保證幹膜以合適的速度和大小退去,且不易堵塞（sāi）噴嘴。
2.退膜後水洗壓力應（yīng）大於20PSI，以便除去鍍層與底銅間的殘膜和附在板麵上的殘膜。
3.蝕刻藥水（shuǐ）壓力應在18 ~30PSI,過低則蝕（shí）刻不盡,過高則易打斷藥水的保護膜（mó）,造成蝕（shí）刻過度。
4）影響蝕刻速率因（yīn）素分析
一.酸性氯化銅溶液
影響蝕刻速率的因素有很多，主要是Cl- ，Cu+含量，溶液溫度及Cu2+濃度。
1.Cl-含量的影響
在氯化銅蝕（shí）刻液中Cl-濃度較多時（shí），Cu2+和Cu+實（shí）際上是以絡離子的形式存在（[Cu2+Cl4]2－，[Cu+Cl3]2- ），所（suǒ）以蝕刻液的配製和（hé）再生都需要Cl-參加反應，下表為（wéi）氯離子溶度（dù）與蝕刻速（sù）率關係。
從（cóng）圖中可以（yǐ）看出：
－當鹽酸溶度升高時，蝕刻時間減少，但超過6 N酸其鹽（yán）酸，揮發量大，且對造（zào）成對設備的腐蝕，並隨著酸濃度的增加（jiā），氯化銅的溶解度迅速降低。
在氯化銅溶液中發生銅的蝕刻反應時，生成的CuCl2不易溶於（yú）水，則在銅的（de）表麵形成一層氯化亞銅膜，這種（zhǒng）膜（mó）能阻止反應（yīng）的進一步（bù）進行，過量的Cu-能與Cu2Cl2結合形成可溶性的絡離子[Cu1+Cl3]2-，從銅表麵上溶解下來，從而提高（gāo）蝕刻速率。
2.Cu+含量的影響
根據蝕刻反應（yīng），隨著銅的（de）蝕刻就會形（xíng）成一價銅離子，較微量的（de）Cu+會顯著地降低蝕刻速率。
根據奈恩（ēn）斯物方程：
E－指定濃度（dù）下的電極電（diàn）位
n－ 得失電子數
[ Cu2+ ]－ 二價銅離子濃度
[ Cu+]－ 一價銅離子濃度
Cu+濃度與氧化--還（hái）原電位之間的關係
溶液氧化一還原反應位與蝕刻速率的關係
從圖中可以看出，隨著Cu+濃（nóng）度（dù）的不斷升高，氧化還（hái）原電位不斷下（xià）降。當氧化還原電位在530mu時，Cu1+濃度低於0.4g/l能提供理想的高的和幾乎恒定的蝕刻速率。
3.Cu2+含量的影響（xiǎng）
溶液中Cu2+含量對蝕刻速率的關係：
當Cu2+低時，反應較緩慢，但當Cu2+達到一定濃度時也會反應（yīng）速率降低。
4.溫（wēn）度對蝕刻速率的影響
隨著溫度提高（gāo）蝕刻時間越短，一般在40-55℃間,當溫度高時會引起HCl過（guò）多地揮發（fā）造成溶（róng）液比例（lì）失調,另溫度較高也會引起機器損傷及阻蝕層的破壞。
二.堿性氨類蝕刻液
蝕刻液的PH值，比重（ Cu2+的濃（nóng）度），氯化氨濃度以及蝕刻液的溫度等對蝕刻速度均有影響。
1.Cu2+含量（liàng）的影響（xiǎng）
－Cu2+過低，蝕（shí）刻速率低，且溶（róng）液控製困難；
－ Cu2+過高，溶液不穩定，易生成沉澱；
－ 須控製Cu2+濃度在（zài）115~135g/l，連續（xù）生產（chǎn）則通過比重來控製。
2.溶液PH值的影響
－PH值過低，對金屬抗蝕層不利；且溶（róng）液中的銅不能完全被絡合（hé）成銅氨（ān）絡離（lí）子，溶液要出現沉澱，並在槽底形成泥狀沉澱（diàn）。這些沉澱能結在（zài）加熱器上形成硬皮，可能損壞加（jiā）熱器，還會堵塞泵或（huò）噴嘴（zuǐ），對蝕刻造成困難。
－PH值過（guò）高，溶液中氨過飽和，遊離到（dào）空氣中汙染環境（jìng）；且使側蝕增大。
3.氯化氨含量的影響（xiǎng）
－從前麵反應可知，Cu(NH3)2Cl的（de）再生需要過量的NH3和（hé）NH4Cl存在。若氯化氨過低，Cu(NH3)2Cl得不到再生，蝕（shí）刻速率會降低。
－氯化氨過高，引起抗（kàng）蝕層被（bèi）浸蝕。
4.溫度的影響
－蝕刻速率會隨著溫度的升高而加快；
－蝕刻（kè）溫度（dù）過低（dī），蝕刻速度會降低，則會增大側蝕量，影響蝕刻質量。
－蝕刻溫度高，蝕刻速度明顯增大，但氨氣的揮發（fā）量液增大，既汙染環境，有增加成（chéng）本。
5.噴液壓力的影響
－蝕刻藥水壓（yā）力應在18 ~30PSI,過低則蝕刻不盡,過高則易打斷藥水的保護膜,造成蝕（shí）刻過度。
5）蝕刻能力提（tí）高
一.減（jiǎn）少側蝕和突（tū）沿，提高蝕刻因子。
側蝕造成突沿，側蝕和突沿（yán）降低，蝕刻因子會提高；突沿過度會造成導線短路，因為突沿會突然斷裂下來，在導線間形成電的連接。嚴重的側蝕（shí）則使精細導線的製作成為不可能。
影響側蝕的因素及改善方（fāng）法
蝕刻方（fāng）式：浸泡和鼓泡式會造（zào）成較大的側蝕，潑（pō）濺和噴淋式（shì）側蝕（shí）較（jiào）小，尤其（qí）是噴淋式側蝕小。
蝕刻液種類（lèi）：不同的蝕刻（kè）液化（huà）學組分不同，蝕刻速度（dù）不同，側蝕也不同。通常，堿性氯（lǜ）化（huà）銅蝕刻液比酸性氯化銅蝕刻液蝕刻因子大。藥水供應商通常會（huì）添加輔助劑來（lái）降（jiàng）低側蝕，不同的供應商添加的輔助（zhù）劑不同，蝕刻（kè）因（yīn）子也不同。
蝕刻運輸（shū）速率：運輸（shū）速率慢會造成嚴重的側蝕。運輸（shū）速率快（kuài），板在蝕刻液中停留的時間越短，側蝕（shí）量也越小。生產過程中，盡量提高蝕刻的運輸速（sù）度。 蝕刻液的PH值：堿性蝕刻液，PH值較高（gāo）時（shí），側蝕增大。一般控製PH值在8.5以下。
蝕刻液的（de）比重：堿性蝕刻（kè）液的比重太低，會加重（chóng）側蝕，選擇高銅濃度的蝕刻液對減少側蝕是有利的（de）。
底（dǐ）銅厚度：底銅厚度越大，板需在蝕刻液中停留的時間也越長，側蝕就越大。製作密集細小線路的製板，盡量使用（yòng）低厚度的（de）銅箔（bó），減小全板鍍銅厚（hòu）度。
二.提高板與板之間蝕刻速率的一致性
在連續生產過程中，蝕（shí）刻速率越一致，越能獲得蝕刻均勻（yún）的板，生產越容易控製。因此必須（xū）保證溶（róng）液始終保持狀態。
－選擇易再生，蝕刻速率易控製的（de）藥水；
－選擇能提供恒定操作（zuò）條件的（de）自動控（kòng）製的工（gōng）藝和設備
－通過自動添加來保證溶液的穩定
－通過噴淋係統或噴嘴的擺動來保證溶液流量的均勻性
三.提（tí）高整（zhěng）個板麵蝕刻速率的均勻性。
板的上下兩麵（miàn）以及板麵各個部位蝕刻均（jun1）勻性有由板表麵受到蝕刻液流量的均（jun1）勻性決定的。
－由於水池效應（yīng）的影（yǐng）響，板下麵蝕刻速率高於上麵，可根據實際生產情況調整不同位（wèi）置噴液壓力達到目的。生產操作中，需定期對設備進行檢測和調校。
－板（bǎn）邊（biān）緣比板中間蝕刻速率（lǜ）快，也可通過調整壓力解決（jué）此問（wèn）題，另外（wài）使噴淋係統擺（bǎi）動也是有效（xiào）的。
常見問題及改善（shàn）
6）工序潛力與展望
隨著未來PCB的發展，如撓性板、密的線路板的生產將采取相應的措施，比如可將鑽孔後之板適當蝕去1/3到1/2的底銅，再做（zuò）PTH全板，Dryfilm、圖形電鍍即可（kě）減少側蝕，從而保證線寬足夠。
7）生產安全與環（huán）境保護
因蝕刻工（gōng）序使用了強堿(如NaOH)、氨水等化學品，生產過程中有較大（dà）氣味產（chǎn）生，同時產生大量廢液、廢渣，故應加強抽風以及及時將廢液、廢渣運走，同時可進行蝕刻液循（xún）環利用。
