线路板的蚀刻工艺.ppt

Klicken Sie,um die Formate des Vorlagentextes zu bearbeiten,Zweite Ebene,Dritte Ebene,Vierte Ebene,Fnfte Ebene,2,U,Klicken Sie,um die Formate des Vorlagentextes zu bearbeiten,Zweite Ebene,Dritte Ebene,Vierte Ebene,Fnfte Ebene,*,University of Science and Technology Beijing,*,线路板的蚀刻工艺,University of Science and Technology Beijing,2025/4/23 周三,主要内容,1.蚀刻工艺研究的意义,2.蚀刻方法的分类,3.蚀刻液研究概况,4.蚀刻的原理,5.影响蚀刻质量的因素,University of Science and Technology Beijing,2025/4/23 周三,1,蚀刻工艺研究的意义,线路板从发明至今，其历史60余年。历史表明：没有线路板，没有电子线路，飞行、交通、原子能、计算机、宇航、通信、家电,这一切都无法实现。道理是容易理解的。芯片，IC，集成电路是电子信息工业的粮食，半导体技术体现了一个国家的工业现代化水平，引导电子信息产业的发展。而半导体（集成电路、IC）的电气互连和装配必须靠线路板。,University of Science and Technology Beijing,2025/4/23 周三,印刷线路板上铜图形形成的方法：,添加法,工序简单，成本低廉，铜的损耗少；但用化学镀获,得良好的镀膜比较困难。,减去法,工序复杂；但容易操作，容易得到良好的膜层且质 量也稳定。,University of Science and Technology Beijing,2025/4/23 周三,University of Science and Technology Beijing,2025/4/23 周三,选择曝光,显影（第 1 次图形转移）,蚀刻（第 2次图形转移）,去胶,University of Science and Technology Beijing,2025/4/23 周三,在印刷电路板制造工艺中，蚀刻工艺占有很重要的位置。随着电子技术及计算机技术的迅速发展，对半导体存储器的容量提出了新的更高的要求，对现代印制电路板要求愈细愈密：特点是高密度、细线路、细孔径，因此蚀刻技术的要求亦愈精细。,University of Science and Technology Beijing,2025/4/23 周三,2,蚀刻方法的分类,化学蚀刻,电化学蚀刻,浸渍蚀刻法,搅拌蚀刻法,喷射蚀刻法,University of Science and Technology Beijing,2025/4/23 周三,（1）浸渍蚀刻法,即把线路板试片浸入到盛有蚀刻液的窑器中蚀刻的方法。但蚀刻速度慢，且有凹蚀大的缺点。,（2）搅拌蚀刻法,用旋转轮将蚀刻液溅到加工件的方式，虽有蚀刻均匀，凹蚀少等优点。,（3）喷射蚀刻法,通过喷嘴将蚀刻液喷到加工件的方法，其蚀刻速度快，可通过控制喷射速度、喷雾形状、喷嘴位置和加工件的旋转速度来提高均匀性及减少凹蚀。,University of Science and Technology Beijing,2025/4/23 周三,3 蚀刻液研究概况,氢氟酸体系,硫酸体系,硫酸盐和过硫酸铵盐,硝酸体系,三氯化铁体系,碱性氯化铜体系,酸性氯化铜体系,University of Science and Technology Beijing,2025/4/23 周三,（1）氢氟酸体系,N.EnJo,和,K.Tamura,提出了以氟化铵和氢氟酸为主要成分的蚀刻配方。,（2）硝酸体系,A.HbSweIt,等人使用硝酸浸蚀细线条印刷电路扳，能蚀刻铜层；,N.J.NIuon,也获得含硝酸的溶液蚀刻铜的专利工艺。,（3）硫酸盐和过硫酸铵盐,以硫酸盐为基础的蚀刻液使用后，其中的铜可以用电解的方法分离出来，因此能够重复使用。,University of Science and Technology Beijing,2025/4/23 周三,（4）硫酸体系,1）过氧化氢/硫酸蚀刻铜工艺,D.A.Lukc对稳定剂、抑制剂和催化剂在腐蚀过程中的影响进行了测定。,W.M.McGowan获得一项专利权，该浸蚀液主要成分含有低分子量铵化合物和一种脂肪酸胺。,K.c.Wang采用内脂或F呋喃作催化剂。,M.L.Elias和W.L.Burger研制出二醇促进剂。,A.H.Reed,研究认为，使用硫酸/过氧化氢溶液对印刷电路板铜层进行化学清洗、微蚀刻处理，效果更好。,A.H.Reed,提出一种新的稳定溶液，可以降低过氧化氢分解而不减缓蚀刻速度。,University of Science and Technology Beijing,2025/4/23 周三,2)铬酸/硫酸蚀刻铜工艺,蚀刻配方：,铬酸,硫酸,硫酸钠,University of Science and Technology Beijing,2025/4/23 周三,（5）三氯化铁体系,三氯化铁蚀刻液适用于网印抗蚀印料、液体感光胶、干膜、金等抗蚀层的印制板的蚀刻。但不适用于镍、锡、锡铅合金等抗蚀层。,在印制电路、电子和金属精饰等工业中广泛采用三氯化铁蚀刻铜、铜合金及铁、锌、铝等。,University of Science and Technology Beijing,2025/4/23 周三,（6）碱性氯化铜体系,此法优点是蚀铜量增大，价格便宜且效果稳定，但经实验发现也存在着较大缺点：蚀铜到一定浓度后速度很慢且蚀铜效果差，易出现侧蚀等现象。,而且，碱性氨水蚀刻铜工艺体系对pH值非常敏感。pH值的范围相当窄，加上游离氨的挥发，pH值的控制显得不容易。,University of Science and Technology Beijing,2025/4/23 周三,（7）酸性氯化铜体系,酸性氯化铜是在氯化铜基础上添加盐酸等氯化物形成的蚀刻溶液。,其特点是蚀刻速度容易控制、侧蚀小、溶铜量大、易再生和回收、减少污染，蚀铜液在稳定状态(包括工艺参数设定、操作条件控制、设备配合)下能达到蚀刻高质量，相对蚀刻系数因子,(ETCHIFACTOR),大幅度提升，适合小于0.10mm的精细线路制作。,University of Science and Technology Beijing,2025/4/23 周三,4 蚀刻的原理,铜基体,物质交换层,反应式,本体溶液,阳极过程,阴极过程,图1 酸性体系蚀刻时表面物质交换原理图,University of Science and Technology Beijing,2025/4/23 周三,若铜表面生成的 来不及扩散进入溶液，在蚀刻的表面将发生 膜的沉积，其反应为：,在酸性蚀刻液体系中：,University of Science and Technology Beijing,2025/4/23 周三,在碱性蚀刻液体系中：,由以上三式得：,University of Science and Technology Beijing,2025/4/23 周三,但无论酸性还是碱性蚀刻液，在采用,喷射方法蚀刻,时，金属的本体时时刻刻与蚀刻液相接触，,一方面,利用溶液的冲刷作用，使得表面残留物得以脱落，,另一方面,溶液可以与空气中大量氧接触，溶解在蚀刻溶液中，加快铜的氧化，这样就可以提高蚀刻的速度。,University of Science and Technology Beijing,2025/4/23 周三,5 影响蚀刻质量的因素,线宽是蚀刻性能指标最重要的一个参数，也是影响蚀刻质量的一个重要因素。在印刷线路板制造业中通常把小于100微米的线宽称为“精细线”。,图2 蚀刻的四个阶段,University of Science and Technology Beijing,2025/4/23 周三,评判蚀刻状况的好坏，通常以下列数值为依据：,突沿,侧蚀,蚀刻系数因子,过蚀,蚀刻表面光洁度,线间距是否清晰,University of Science and Technology Beijing,2025/4/23 周三,图3 铜线与基板之间的角度,图4 两线短路示意图,University of Science and Technology Beijing2025/4/23 周三,影响蚀刻质量的因素可从以下几方面来分析,：,A、从蚀刻液对蚀刻速度和蚀刻质量的影响来看,蚀刻液的本性、主盐浓度、pH值、所加入无机盐和有机添加剂等对蚀刻速度和蚀刻质量有很大影响；,B、从工艺规范对蚀刻速度和蚀刻质量的影响来看,试样的运动速度、蚀刻温度、喷嘴角度、喷洒压力等都会影响蚀刻速度和蚀刻质量，尤其是运动速度、蚀刻温度对蚀刻速度影响极大，喷嘴角度、喷洒压力等对侧蚀影响也很大；,University of Science and Technology Beijing,2025/4/23 周三,C、从蚀刻基材对蚀刻速度和蚀刻质量的影响来看,基材的材料性质和洁净度等都会影响蚀刻速度和蚀刻质量。,University of Science and Technology Beijing,2025/4/23 周三,例如：酸性氯化铜蚀刻蚀刻体系中主要组分在蚀刻过程中所起的作用,中的 既是氧化剂又是催化剂，能将板面上的铜氧化成 ；,添加盐酸形成过量 ，可以络合不易溶于水的氯化亚铜，减少试样表面的蚀刻残留物，其反应如下：,University of Science and Technology Beijing,2025/4/23 周三,请老师、同学指正错误！,University of Science and Technology Beijing,2025/4/23 周三,