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隨著PCB工業（yè）的發展,各（gè）種導線之阻抗要求（qiú）也越來越高，這（zhè）必然要求導線的寬度控製更加嚴格。為了使榮信公司的工程管理人員，尤其是負責蝕刻（kè）工序的工藝工程人員對蝕刻工序有一定的了解，故撰寫此份培訓教材（cái），以期有助於生產管理與（yǔ）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（jìn）行講解（jiě）)
2.蝕刻機的基礎原理
1）蝕刻的目的
蝕刻的（de）目的即（jí）是將前工序所做出有（yǒu）圖形的（de）線路板上的（de）未受（shòu）保護的（de）非導體部分銅蝕刻去（qù），形成線路。
蝕刻有內層蝕刻和外層蝕刻，內層采用酸性蝕刻，濕膜或幹膜為抗蝕劑；外層采用堿性蝕（shí）刻（kè），錫鉛為抗（kàng）蝕（shí）劑。
2）蝕刻反應基本原理
一.酸性氯化銅蝕刻（kè）液
1.特性
－蝕刻速度容易控製，蝕刻液在穩定狀態下能達到高的（de）蝕刻質量
－蝕銅量大（dà）
－蝕刻液易再生和回收
2.主要反應原理
蝕刻過程中，CU2+有（yǒu）氧化性，將板麵銅氧化成CU+：Cu+ CuCl2→2CuCl
生成（chéng）的CuCl不溶於水，在過量的氯離子存在下，生成可溶性的絡離子：
2CuCl＋4Cl-→2[CuCl3]2-
隨著反應的進行，CU+越來越多，蝕銅能力下降，需對蝕刻液再生，使（shǐ）CU+變成CU2+。再生的方法有以下幾種:通氧氣或壓縮空（kōng）氣再生（反應速率低)，氯氣再生(反應（yīng）快（kuài），但有毒（dú）)，電解再生（可直接回收銅，但需電解再生的設備（bèi）和較高的（de）電能消耗），次氯酸鈉再生（成本高，本身較危險），雙氧水再（zài）生（反應速率快，易控製).
反應：2CuCl+2HCl+H2O2→2CuCl2+2H2O
自動控製添加係統：通過控製蝕刻速（sù）度，雙氧水和鹽酸的添加比例，比重和液位，溫度等項目，達到自動連續生產。
我司采用此種再生方法。
二.堿性（xìng）氨類蝕刻液
1.特性
－不與錫鉛發生任何反（fǎn）應
—易再生，成本低，易回收
－蝕銅速度（dù）快，側蝕（shí）小，溶銅能力高，蝕刻速（sù）率易（yì）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,因此需要有良好抽氣,使噴淋形成 負壓,使空氣中的氧氣與藥液（yè）充分混合,從而利於（yú）蝕刻反應進行。注意（yì）抽氣不可過（guò）大,否則造成氨水消耗量的增大.
二價銅離子在堿性環境（jìng）下（xià）極易生成氫氧化銅沉澱，需加入過量的氨水，使之生成穩定的氨銅錯離子團；過量的氨使反應生成的不穩定Cu(NH3)2Cl 再生成穩定的具有氧化性的Cu(NH3)4Cl2，使（shǐ）反應（yīng）不斷（duàn）的進行。
生產過程中（zhōng）自動控製通過監測PH值，比重，進行補加氨水和新液（yè），而達到連（lián）續生產的目的。
3、蝕（shí）刻工藝（yì）流程及原理
一.酸性氯化銅蝕刻
1.工藝流（liú）程
2.工藝原理
—顯影
定義：利用碳（tàn）酸（suān）鈉的弱堿性將幹膜（mó）上（shàng）未經紫外線輻射的部分用碳酸鈉溶液溶解，已經紫外（wài）線輻射而發生聚合反應的部分保留。
—原理
CO3-2 + ResistCOOH HCO3- + Resist COO-
CO3-2主要（yào）為Na2CO3 或（huò）K2CO3
ResistTOOH為幹膜及油墨（mò）中反應官能基（jī）團，利用CO3-2與阻劑中羧基（COOH）進行酸堿中和反應，形成COO-和（hé）H CO3- ，使（shǐ）阻劑形成陰離子團而剝離。
－蝕刻
定義（yì）：將溶解了幹膜（濕膜）而露出的銅（tóng）麵用酸性氯化銅溶解腐（fǔ）蝕，此過程叫蝕刻。
影（yǐng）響（xiǎng）因素：主要是溶液中（zhōng）Cl- 、Cu+的含量，溶液的溫度及Cu2+的濃度等。
－褪（tuì）膜
藥水：NaOH 3+/-0.5%
除泡劑0.1～0.2％
定（dìng）義：將線路上的保護膜（mó）去掉，露出已加工（gōng）好的線路。影響褪膜效（xiào）果（guǒ）因素：褪膜溫（wēn）度及速（sù）度，藥水濃度
注意：褪膜溫度低，速度慢，藥水濃度低，會導致褪膜（mó）不淨；藥水濃度高，會導致板麵氧化。
褪膜段噴嘴要及時清洗，防止碎片堵塞噴嘴，影響褪膜質量
二（èr）.堿性蝕刻
1.工藝（yì）流程
注：整孔工序僅適用於沉金製板
2.工藝原理
－褪膜
定義：用褪菲林液（yè）將線路板麵上蓋住的菲林褪去,露出未經線路加工的銅（tóng）麵.經（jīng）電鍍工序後的幹膜在堿性褪膜液下溶解或部分成片狀脫落,我司使用的（de）是3% ±0.5%氫氧化鈉溶液.為維持藥液的（de）效果,需注意過（guò）濾的效果,及時過濾去片（piàn）狀的幹膜碎,防止（zhǐ）堵塞噴嘴.
注：內（nèi）外層褪膜段（duàn）使（shǐ）用藥水及（jí）控製相同，但外層幹膜厚為1.5mil左右,經圖（tú）形電鍍後，銅厚和錫厚之和通常超（chāo）過1.5mil，需控製圖形電鍍電流參數防止夾膜，同時控製褪膜速度以防褪膜不淨而（ér）短路（lù）。
－蝕刻
定義: 用蝕板液將多餘的底銅蝕（shí）去剩下已加厚的線路。
控製：隨（suí）著反應不斷進行,藥液中氨水不斷降低（dī）,銅離子不斷增加,為保持（chí）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（jiā）,當PH值低時添加氨水;當比重高時添加新液.為使之蝕銅反應進行更為迅速，蝕液中多加有助劑（jì），例如：
a.加速劑(Accelerator) 可促使上述氧化反應更（gèng）為快速，並防止亞銅錯離子的沉澱。
b.護岸劑(Bankingagent) 減少側蝕。
c.壓抑劑(Suppressor)抑製氨在（zài）高溫下的飛散，抑製銅 的沉澱加（jiā）速蝕銅的氧化反應。
－新液洗
使用不含有銅離（lí）子的NH3.H2O, NH4Cl溶液清除板麵殘留的藥液以及反應生成物Cu(NH3)2Cl ,其極不穩定，易生成沉澱（diàn）。
－整孔
除去非鍍通孔中的在沉銅工序所吸（xī）附上去（qù）的（de）鈀離子, 以防在（zài）沉金工序沉上金.
－褪錫
使用含銅保護劑的主要成分為硝酸的藥液，褪去線路上的錫鉛層,露出線（xiàn）路
4）名詞（cí）解釋
水（shuǐ）池效應
在蝕刻過程中，線路板水平通（tōng）過蝕刻機時，因重力（lì）作用在（zài）板（bǎn）上麵新鮮藥液被積水阻撓,無法有效和銅麵反應，稱之水池效應。而下麵（miàn）則無此（cǐ）現象。
蝕刻因子
蝕刻（kè）液在蝕刻過程中，不僅向下而且對（duì）左右各（gè）方向都產生蝕刻（kè）作用，側蝕是不可避免的。側蝕寬（kuān）度（dù）與蝕刻深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
－內外層均采用水平線設備。
－對（duì）於（yú）堿性（xìng）蝕刻，為增加（jiā）蝕（shí）刻速（sù）度，需提高溫度到46℃以上，因而有大量的氨臭味必須要有適當的抽風；抽風太大則將氨氣抽走比較浪費，在抽風管內增加節流閥，控製抽風的強度。
－無（wú）論何種蝕刻液（yè），都需采用高壓噴淋；為獲得（dé）較整齊的線條側邊和高（gāo）質量的蝕刻效果（guǒ），須嚴格選擇噴嘴的形狀和噴淋方式。但不論如何選擇（zé），都遵循一基本理論，那（nà）就是以快速（sù）度的讓欲蝕刻銅表麵接觸愈（yù）多新鮮的（de）蝕刻液。
－噴嘴的形狀有錐形（空錐形，實錐形），扇形等，我司采用的是扇形噴嘴。與錐形噴嘴相比，的設（shè）計是扇形噴嘴。注意集流管的安裝角度（dù），能（néng）對進入蝕刻槽內的製板進行30度噴射。第二組集流管（guǎn）與組比有所不同，因噴淋液互相交叉時會降低噴淋的效果（guǒ），盡（jìn）量（liàng）避免出現此種情況。
－蝕刻槽內集流管的安（ān）裝與前（qián）進方向比有橫置，豎置和斜置，我司（sī）采（cǎi）用的安裝方式有兩（liǎng）種方式（見（jiàn）下圖）。但擺動方向均垂直於運輸方向。
－蝕刻品質往往因（yīn）水池效應(pudding)而受限, 這也（yě）是為何（hé）板
子前端部份往往有（yǒu）overetch現象, 所以設備設計上就有如下
考慮:
a.板子較細線路麵朝下（xià）,較粗線路麵朝上.
b.噴嘴上,下噴液壓力調整以為補償,依實（shí）際（jì）作業結（jié）果來調整其差異.
c.先進（jìn）的蝕刻機可控製當板子進入蝕刻段時,前麵（miàn）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.內層酸性蝕刻
衝、蝕板、褪菲林生產線機器運行參數
衝板、褪膜、褪菲林換藥（yào）和補藥標準
2.外層堿性蝕刻
A)使用的是TCM退膜、蝕（shí）刻機，設備性（xìng）能（néng）參數：
有效寬度：620mm
行轆速度：0~8m/min
壓力：2.5kg/cm2
安全性（xìng）：機械（xiè）、電氣部分有良好保護，有緊（jǐn）急開關。
B).操作條件
2）生產線維護
設備（bèi）的日常保養
A.不使蝕刻（kè）液有sludge產生(淺藍色一價銅汙泥),當結渣越多，會影響蝕刻液的化學平衡（héng），蝕刻速率迅速下降。所以成份控製很重要－尤（yóu）其（qí）是PH,太高或太低都有可能造成.
B.隨時保持噴嘴不被堵塞（sāi）.(過濾係統要保持良好狀態），每周保養時檢查噴嘴，若堵塞則立即清除堵塞物。
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（zhù）意事項
1.嚴格控製退膜液的濃度,以保（bǎo）證幹膜以合適的（de）速度和大小退去（qù）,且不易堵塞噴嘴（zuǐ）。
2.退膜後水洗壓力應大於20PSI，以便除去鍍層與底銅間的（de）殘膜和附在板麵上的殘膜。
3.蝕刻藥水壓力應在18 ~30PSI,過低則蝕刻不盡,過高則易打斷（duàn）藥水的保護膜,造成蝕刻過度。
4）影響蝕（shí）刻速率因（yīn）素分析
一.酸性氯化銅溶液（yè）
影響蝕刻速率（lǜ）的因素有很多，主要是Cl- ，Cu+含量，溶液溫度（dù）及Cu2+濃度。
1.Cl-含量的影響
在氯化銅蝕刻液中Cl-濃度較多時，Cu2+和Cu+實際上是以絡（luò）離子的形式存在（[Cu2+Cl4]2－，[Cu+Cl3]2- ），所以蝕刻液的配製和再生都需要Cl-參加反應，下表為氯離子溶（róng）度與蝕刻速率（lǜ）關係。
從圖中可以看出：
－當鹽酸溶度升高時，蝕刻時（shí）間減少，但超過6 N酸其鹽酸，揮（huī）發量（liàng）大，且對造成對設備的腐（fǔ）蝕，並隨著酸濃度的增加，氯化銅的溶解度迅速降低（dī）。
在氯化銅溶液（yè）中發生銅的蝕刻反應時，生成的CuCl2不易溶於水，則在銅的表（biǎo）麵形成一層氯化亞銅膜，這種膜能阻止反應的進一步進行，過量的Cu-能與Cu2Cl2結合形成可溶性的絡離子[Cu1+Cl3]2-，從銅表（biǎo）麵上溶解下來，從（cóng）而提高蝕刻速率。
2.Cu+含量的影響
根據蝕（shí）刻（kè）反應，隨著（zhe）銅的蝕刻（kè）就會形成一價（jià）銅離子，較微量的Cu+會顯（xiǎn）著地降低蝕刻速率。
根（gēn）據奈恩斯物方程：
E－指定濃度下的電（diàn）極電位
n－ 得失電子數
[ Cu2+ ]－ 二價銅離子濃度
[ Cu+]－ 一價（jià）銅離子濃度
Cu+濃度與氧化--還原電位（wèi）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（suí）著Cu+濃（nóng）度的不斷升（shēng）高，氧化還原電位不斷（duàn）下降。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（sù）率。
3.Cu2+含量的（de）影響
溶液中Cu2+含量對蝕刻速率的關係：
當Cu2+低時，反應（yīng）較緩慢，但當Cu2+達到一定濃度時也會反應速率降（jiàng）低。
4.溫度對蝕刻速率的影響
隨著溫度提高蝕刻時間越短，一般在40-55℃間,當（dāng）溫度高時會引起HCl過多地揮發造成（chéng）溶液比例（lì）失調,另溫度較高也會引起機器損傷及阻蝕層的破壞。
二（èr）.堿性氨（ān）類蝕刻液
蝕刻液的PH值（zhí），比重（ Cu2+的濃（nóng）度），氯化氨濃度以及蝕刻液的（de）溫度等對（duì）蝕刻速度均有影響（xiǎng）。
1.Cu2+含量的影響
－Cu2+過低，蝕刻速率低，且溶液控製困難（nán）；
－ Cu2+過高，溶液不穩定，易生成沉澱；
－ 須控製Cu2+濃度在115~135g/l，連續生產則通過比重來控製。
2.溶液PH值的（de）影響
－PH值過低（dī），對金屬抗（kàng）蝕層不利；且溶（róng）液中的銅不能完全被絡合成銅氨絡離子，溶（róng）液要出現沉澱，並在槽底形成泥（ní）狀沉（chén）澱（diàn）。這些沉澱能結在加熱器上形成硬皮，可能損壞加熱器，還會堵塞泵或噴嘴（zuǐ），對蝕刻造成困難。
－PH值過高，溶液中氨過飽和，遊離（lí）到（dào）空氣中汙染環境；且使側蝕增大。
3.氯化氨含量的影響
－從前麵（miàn）反應可知，Cu(NH3)2Cl的再生需要過量的NH3和NH4Cl存在。若氯化氨過低，Cu(NH3)2Cl得不到再生，蝕刻速率會降低。
－氯化（huà）氨過高，引起抗蝕層被浸蝕。
4.溫度的影（yǐng）響
－蝕刻速（sù）率會隨著溫度的（de）升高而加快；
－蝕刻溫度過低，蝕刻速度會降低，則會（huì）增大側蝕（shí）量，影響蝕刻質量。
－蝕刻溫度高，蝕刻速度明顯增大，但氨氣的揮發量液增大，既汙染環境，有增加成本。
5.噴液壓力的影響
－蝕刻藥水壓力應在18 ~30PSI,過低則蝕刻不盡,過高則易打斷（duàn）藥水的保護膜,造成蝕刻過度。
5）蝕（shí）刻能力提高
一.減少側蝕和突沿，提高蝕刻因子。
側蝕造成突沿（yán），側蝕和突沿降低，蝕刻因子會提高；突沿過度（dù）會造（zào）成導線短路，因為突沿會突然斷裂下來，在導線間形成電（diàn）的連接。嚴重的側蝕則使精細導線的製作成為不可能。
影響側蝕（shí）的因（yīn）素及改善（shàn）方法
蝕刻方式：浸泡和鼓泡式會造成較大的側蝕，潑濺（jiàn）和噴（pēn）淋式側蝕較小，尤其是（shì）噴淋式側蝕小。
蝕刻液種類：不同的蝕刻（kè）液化（huà）學組分不同，蝕刻速（sù）度不同（tóng），側蝕（shí）也不同。通常，堿性氯化銅蝕刻液比酸性（xìng）氯化銅蝕刻液蝕刻因子大。藥水供應商通常會添加輔助劑來降低側蝕（shí），不同的供應商添加的輔助劑不同（tóng），蝕刻因子也不同。
蝕刻運輸（shū）速率：運（yùn）輸速率慢會造成嚴重的側蝕。運輸速率快，板在蝕刻（kè）液（yè）中停留的時間越短，側蝕量（liàng）也越小。生產過程中（zhōng），盡量提高蝕刻的運輸速度。 蝕刻液的PH值：堿性蝕刻（kè）液，PH值較高時，側蝕增大。一般控製PH值在8.5以下。
蝕（shí）刻液的比重：堿性蝕刻液的比重太（tài）低，會加（jiā）重側蝕，選擇高銅濃度的蝕刻液對減（jiǎn）少側蝕是有利的（de）。
底銅厚度：底銅厚度（dù）越大，板需在蝕刻液中停留的時間也越長，側（cè）蝕就越大。製作密集細小線路的製（zhì）板，盡量使用低厚度的銅箔，減小全板鍍銅厚度。
二.提高板與板（bǎn）之間蝕刻（kè）速率的一致性
在連續生產過程中（zhōng），蝕刻速率越一致，越能獲得（dé）蝕（shí）刻均勻的板，生產（chǎn）越容易（yì）控（kòng）製。因此必須保證溶液始終保持狀態。
－選擇易再生，蝕刻速率易控製的藥水；
－選擇能提供恒定操（cāo）作條件的自動（dòng）控製的工藝和（hé）設備
－通過自動添加來（lái）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.提高整個板麵蝕刻速率的均勻性。
板的上下兩麵以及板麵各個部位蝕刻均勻（yún）性有由板表麵受到蝕刻液流量的（de）均勻性決定的。
－由於（yú）水池（chí）效應的影響，板（bǎn）下麵蝕刻速率高於上麵，可根據實際生產情況調整不同位置噴液壓力達到目的。生產操作中，需定期對設備進行（háng）檢測和調校。
－板邊緣比板中間蝕刻（kè）速率快，也可通（tōng）過調整壓力解決此問（wèn）題，另外使噴淋係統擺動也是（shì）有效的。
常見問題及改善
6）工序潛（qián）力與展望
隨著未來PCB的發（fā）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（dāng）蝕（shí）去1/3到1/2的（de）底銅，再做PTH全板，Dryfilm、圖形電（diàn）鍍即可減少側蝕，從而保證線寬足夠。
7）生產安全與（yǔ）環境保護
因蝕刻工序使（shǐ）用了強堿(如NaOH)、氨水等化學品，生產過程中有較大氣味產（chǎn）生，同（tóng）時產（chǎn）生大量廢（fèi）液（yè）、廢渣，故應加強抽風以及及時（shí）將廢（fèi）液、廢渣運走，同時可進行蝕刻液循環利用。
