PCB蚀刻工艺分析和处理
PCB蚀刻工艺分析和处理
印制电路板（PCB）的蚀刻工艺是其制造过程中的关键环节，直接影响最终产品的质量和性能。本文将详细介绍PCB蚀刻工艺的各种方法、质量要求以及设备维护要点，帮助读者深入了解这一复杂而精细的制造过程。
在PCB加工中，典型工艺是 “图形电镀法”。即在板子外层需保留的铜箔预镀铅锡抗蚀层，再用化学法蚀去其余铜箔。图形电镀法的镀铜层仅在铅锡抗蚀层下。还有 “全板镀铜工艺”，即整个板子镀铜，感光膜外是锡或铅锡抗蚀层。与图形电镀相比，全板镀铜的缺点是板面各处镀两次铜且蚀刻时都要腐蚀掉，导线线宽精细时会有问题，侧腐蚀也会影响线条均匀性。
印制板外层电路加工还有用感光膜代替金属镀层作抗蚀层的方法，类似内层蚀刻工艺。
蚀刻质量及相关问题
蚀刻质量基本要求是除抗蚀层下铜层外全部去除干净，严格来说还包括导线线宽一致性和侧蚀程度。由于腐蚀液特性，侧蚀不可避免。侧蚀度用侧蚀宽度与蚀刻深度之比（蚀刻因子）衡量，在印刷电路工业中，其变化范围大，小的侧蚀度更理想。蚀刻因子受蚀刻设备结构和蚀刻液成分影响，可通过某些添加剂控制，但添加剂化学成分多为商业秘密。
蚀刻质量问题在印制板进入蚀刻机前可能就已存在，因为印制电路各工序联系紧密。许多被认为是蚀刻质量的问题，在去膜甚至更早工序就已出现，尤其是外层图形蚀刻，它是长系列工艺的最后一环，环节多，问题易在此体现。
在图形电镀法加工印制电路中，理想状态是电镀后的铜和锡或铅锡厚度总和不超耐电镀感光膜厚度，但实际生产中镀层图形常厚于感光图形，这会使锡或铅锡抗蚀层在线条上方形成 “沿”，去膜时残胶留在 “沿” 下，导致不完全蚀刻，线条蚀刻后两侧有 “铜根”，使线间距变窄，可能使 PCB 不符合要求甚至被拒收，增加成本。而且残膜和铜可能在腐蚀液中堆积，堵塞腐蚀机喷嘴和耐酸泵，影响工作效率。
设备调整与腐蚀溶液相互作用
氨性蚀刻是精细复杂的化学反应，工艺调好后可连续生产，开机后宜保持连续工作。蚀刻工艺依赖设备良好状态，无论用何种蚀刻液，都需高压喷淋，且要严格选择喷嘴结构和喷淋方式。
蚀刻理论大多承认要让金属表面快速接触新鲜蚀刻液。氨性蚀刻中，蚀刻速率主要由氨决定，新鲜溶液可冲掉铜离子并提供氨。氨性蚀刻液中一价铜离子含量越低，反应速度越快，许多产品含降低一价铜离子的特殊配位基。通过大气中氧和喷淋可将一价铜转换成二价铜，但空气过多会使氨损失、PH 值下降，导致蚀刻速率降低，有些用户会采用 PH 计控制系统向蚀刻储液槽通纯氨。
在化学蚀刻（PCH）领域，有新研究成果。PCH 使用二价铜溶液，对蚀刻参量要求更苛刻。有研究对蚀刻装置设计思想进行改变，如最佳喷嘴设计为扇形，喷淋集流腔有安装角度，能以 30 度喷射工件，可避免溶液喷射力降低、旧溶液冲不掉的问题。每种蚀刻溶液都有最佳喷射压力，与溶液密度、控制反应率的相对淌度有关。
上下板面、导入边与后入边蚀刻问题
蚀刻质量问题多集中在 PCB 上板面蚀刻部分，原因是上板面蚀刻剂产生的胶状板结物，它影响喷射力和新鲜蚀刻液补充，导致上下板面蚀刻程度不同，也使板子先进入蚀刻机部分易蚀刻彻底或过腐蚀，后进入部分因堆积蚀刻速度减慢。
蚀刻设备维护
蚀刻设备维护关键是保证喷嘴清洁、无阻塞，否则会造成蚀刻不均匀使 PCB 报废。设备维护还包括更换破损和磨损件，如喷嘴。更关键的是防止蚀刻机结渣，结渣过多会影响蚀刻液化学平衡，残膜也可产生结渣，说明去膜工序不彻底，而去膜不良常由边缘膜与过电镀导致。