隨著電子產(chǎn)品向小型化、多功能化發(fā)展，印制電路板的設(shè)計(jì)密度更高、導(dǎo)線更細(xì)、孔徑更小，加工難度不斷增大。如果按照傳統(tǒng)工藝來加工，生產(chǎn)出的印制板不僅質(zhì)量差，而且報(bào)廢多。要保證加工出滿足設(shè)計(jì)要求的高品質(zhì)、高精度的印制板，降低報(bào)廢，應(yīng)對印制板的圖形制作、蝕刻過程等關(guān)鍵環(huán)節(jié)的工藝進(jìn)行有效控制。
　　在印制板加工中，一般來說，報(bào)廢產(chǎn)生最多的環(huán)節(jié)就是蝕刻過程。出現(xiàn)報(bào)廢的最主要原因：(1)蝕刻過程參數(shù)控制不良，出現(xiàn)圖形部分線條變細(xì)、蝕刻不干凈造成短路；(2)圖形轉(zhuǎn)移不良，造成斷線、線條缺口、粗細(xì)不一致等。
　　1印制板圖形制作環(huán)節(jié)控制
　　印制板的加工流程是根據(jù)用戶的電路設(shè)計(jì)圖進(jìn)行光繪，制作出照相底版后，再經(jīng)過絲印感光膜、圖形曝光轉(zhuǎn)移，完成印制板的圖形轉(zhuǎn)移。圖形轉(zhuǎn)移品質(zhì)的好壞直接影響印制板質(zhì)量，尤其是精細(xì)線條的印制板。在圖形轉(zhuǎn)移中需要控制底版質(zhì)量、絲印濕膜、曝光及顯影等環(huán)節(jié)。
　　1．1  控制底版質(zhì)量是圖形轉(zhuǎn)移質(zhì)量的前提
　　在印制電路板的圖形轉(zhuǎn)移加工工藝控制中，底版的質(zhì)量是保證電路板圖形轉(zhuǎn)移質(zhì)量的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一。照相底版的品質(zhì)直接影響電路板的圖形質(zhì)量。
　　底版是由電路設(shè)計(jì)的原圖，通過激光光繪機(jī)制版后制作而成的。底版的片基材料一般是175um厚的PET(聚對苯二甲酸乙二醇酯)，片基的要求是平整、無劃傷、無折痕，并在保質(zhì)期內(nèi)。
　　經(jīng)激光光繪后的底版，技術(shù)質(zhì)量要求為：(1)符合設(shè)計(jì)原圖的技術(shù)要求；(2)電路圖形準(zhǔn)確；(3)黑白強(qiáng)度比大即黑白反差大；(4)導(dǎo)線齊整、無變形：(5)經(jīng)過拼版的底版圖形無變形或失真現(xiàn)象；(6)黑度均勻一致，黑的部分無針孔、缺口、毛邊、劃傷等缺陷；(7)透明部分無黑點(diǎn)及其它雜質(zhì)。
　　以上任意一個(gè)要求不符，在進(jìn)行圖形轉(zhuǎn)移時(shí)將會(huì)產(chǎn)生印制板圖形制作不良，造成印制板加工的不良品甚至報(bào)廢。
　　為保證圖形制作質(zhì)量，特別是高精度、高品質(zhì)的印制板，首先對光繪底版的制作、存放環(huán)境進(jìn)行改進(jìn)，保證環(huán)境的溫濕度，減少底版因溫濕度變化造成的變形。其次在光繪工段設(shè)有專職底版檢驗(yàn)員，嚴(yán)格控制底版的品質(zhì)，并且要求對圖形轉(zhuǎn)移使用的菲林底版，操作者在曝光前、中、后均需檢查所使用的底版是否有劃傷、雜質(zhì)。全面控制底版質(zhì)量。
　　1．2  絲印環(huán)節(jié)對圖形轉(zhuǎn)移質(zhì)量的影響
　　圖形轉(zhuǎn)移前覆銅板表面必須經(jīng)過前處理，保證油墨絲印層與銅箔有良好的結(jié)合力。通常使用機(jī)械／化學(xué)聯(lián)合處理的磨板生產(chǎn)線，去除板面的氧化層及雜物。絲印感光膜的印刷厚度、預(yù)烘時(shí)間控制是本環(huán)節(jié)的控制關(guān)鍵。
　　一般液態(tài)抗蝕感光油墨(俗稱濕膜)絲印的厚度，由所選用的絲網(wǎng)的目數(shù)來決定。根據(jù)加工經(jīng)驗(yàn)，選用絲印目數(shù)為120目一160目，刮板的硬度選用700―750來進(jìn)行絲印，效果比較好。絲印后預(yù)烘的過程控制，嚴(yán)格按工藝參數(shù)操作。絲印環(huán)境要求無塵，防止灰塵、雜物落入絲印的板面，影響精細(xì)圖形的質(zhì)量。
　　由于絲印板面臟、油墨進(jìn)孔、預(yù)烘過度或不足的板子均作退洗板處理。對剛絲印預(yù)烘完的板子，應(yīng)靜置10min-15min后再轉(zhuǎn)到下道工序。
　　1．3  曝光、顯影環(huán)節(jié)對圖形轉(zhuǎn)移質(zhì)量的影響
　　印制板的圖形轉(zhuǎn)移真正實(shí)現(xiàn)是通過曝光和顯影工序。
　　曝光工序首先控制環(huán)境清潔度、曝光機(jī)清潔、工作臺(tái)的清潔(按規(guī)定的清潔頻率)。在曝光過程中定時(shí)檢查清潔菲林底版、曝光機(jī)、臺(tái)面。對檢查過程中發(fā)現(xiàn)的問題及時(shí)改正、修補(bǔ)。
　　圖形轉(zhuǎn)移還須對曝光參數(shù)、對位的準(zhǔn)確度嚴(yán)格控制。曝光的能量、時(shí)間等參數(shù)控制，依據(jù)工藝參數(shù)嚴(yán)格執(zhí)行。對絲印轉(zhuǎn)來的板子須冷卻至室溫后再進(jìn)行曝光，并注意在印制板曝光后，靜置15min以上再進(jìn)行顯影。同時(shí)注意顯影藥水、溫度、效果等環(huán)節(jié)對圖形轉(zhuǎn)移的影響。
　　圖形轉(zhuǎn)移的最后是修板檢查，即全面檢查圖形的正確性、完整性，對不足地方進(jìn)行修板。重點(diǎn)檢查圖形線路上有無可能造成斷線缺口的潛在缺陷；檢查濕膜層是否有露銅、針孔；是否有偏孔、掉膜；檢查圖形線路的顯影質(zhì)量，線條是否有斷線、線細(xì)等問題，不合格板返洗，重新做。
　　2蝕刻過程的質(zhì)量控制
　　印制板圖形蝕刻后，圖形線寬等的精度控制對印制板的質(zhì)量至關(guān)重要。故在蝕刻過程中，如何控制影響蝕刻品質(zhì)的各參數(shù)、蝕刻溶液等對印制板圖形精度質(zhì)量影響比較關(guān)鍵。
　　2．1  蝕刻參數(shù)對印制板圖形精度的影響
　　印制板的蝕刻工藝所用的蝕刻液種類較多，針對我們使用的堿性蝕刻液來說，影響其蝕刻效果的因素有銅離子濃度、pH值、氯離子濃度及溫度等。蝕刻液中Cu：+濃度、pH值、NH4Cl濃度和蝕刻液的溫度，都影響著蝕刻速率。要保證良好的蝕刻質(zhì)量，需控制好上述各因素。
　　2．1．1銅離子濃度
　　蝕刻液中Cuz+起著氧化劑作用，其濃度的高低是影響蝕刻速率的主要因素。在印制板蝕刻過程中，隨著銅的不斷溶解，溶液的比重將不斷升高。經(jīng)實(shí)踐證實(shí)：隨著銅離子濃度增加，蝕刻速率逐漸加快，但溶液中銅離子增加到一定程度時(shí)蝕刻速率反而下降。通過控制比重，來保證蝕刻液中銅離子的濃度。最佳的銅量濃度為90g／l-125g／I之間。
　　2．1．2pH值
　　由于氨水濃度大小直接影響蝕刻液的pH值，因此pH值影響即是氨水濃度對蝕刻的影響。通常控制蝕刻液的pH值在8．3―8．8之間。pH值低于8．0時(shí)，蝕刻速率減慢，且對金屬抗蝕層有侵蝕；而且蝕刻液容易出現(xiàn)沉淀，堵塞噴嘴，造成蝕刻困難。DH值高于9．0時(shí)，蝕刻的側(cè)蝕增大，影響蝕刻精度。
　　當(dāng)pH值保持在8．3―8．8時(shí)，蝕刻速率較理想，而且不會(huì)使錫變黑。
　　2．1．3氯離子
　　氯離子是以氯化銨(NH4Cl)形式加入蝕刻液中的。隨著蝕刻的進(jìn)行，須不斷補(bǔ)加蝕刻鹽，其主要成分為NH4Cl，保證Cl-的含量，防止蝕刻速率降低。但Cl-含量過高時(shí)，又會(huì)引起金屬抗蝕層被侵蝕。經(jīng)試驗(yàn)證明，Cl-的含量為160g/L―175g/L時(shí)，蝕刻速率比較好；當(dāng)?shù)陀?40g/L時(shí)，則蝕刻速率較慢。
　　2．1．4溫度
　　一般來說，蝕刻速率隨溫度的升高而加快，而對側(cè)蝕與穩(wěn)定pH值來講，溫度低則有利。但低于40℃時(shí)，蝕刻速率太慢，并會(huì)增大側(cè)蝕量，影響蝕刻精度。一般印制板的蝕刻溫度保持在45℃-50℃，對精細(xì)線路的蝕刻，則應(yīng)保持在42℃-46℃范圍內(nèi)，蝕刻速率快，且效果理想。高于50℃蝕刻，由于溶液蒸發(fā)快，氨氣加速逸出，致使蝕刻液不穩(wěn)定，此時(shí)銅含量、氯離子含量增加，pH值下降，蝕刻速率反而變慢，造成“欲速則不達(dá)”。
　　2．1．5蝕刻方式
　　印制板蝕刻的質(zhì)量與所選用設(shè)備的蝕刻方式關(guān)系密切。常用的蝕刻方式為噴淋蝕刻。蝕刻效果與設(shè)備的抽風(fēng)速度、添加排放系統(tǒng)、噴嘴的形狀及噴灑壓力、輸送速率等有關(guān)。印制板在蝕刻傳輸中其上下兩面及左右兩邊的蝕刻速率也會(huì)有一定的差異，在按常規(guī)蝕刻時(shí)經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)上下蝕刻不均勻現(xiàn)象。
　　通過試驗(yàn)所獲得的經(jīng)驗(yàn)，即通過分別調(diào)節(jié)上下噴嘴的噴淋壓力、噴嘴的分布、角度進(jìn)行改善，或者增加上噴嘴或下噴嘴的數(shù)量，來改善上下板面蝕刻不均的問題。
　　對于印制板中心與其邊緣蝕刻不均勻的現(xiàn)象。通過采取壓力差的工藝方法或采用間歇式噴淋的蝕刻工藝方法來解決。
　　對于小批量的高精細(xì)導(dǎo)電圖形的印制板，在蝕刻時(shí)還可采用單面蝕刻的方法。
　　2．2蝕刻液的維護(hù)
　　蝕刻是氧化還原反應(yīng)，蝕刻液在使用時(shí)會(huì)消耗氨水。當(dāng)氨量(pH值)減小時(shí)，會(huì)失去蝕刻能力，且會(huì)堵塞噴嘴。因此在對蝕刻液進(jìn)行維護(hù)時(shí)，補(bǔ)充氨水使其溶液的pH值維持在8．0～9．0之間。
　　通過維護(hù)使蝕刻液始終處于較佳的蝕刻狀態(tài)。在對印制板進(jìn)行蝕刻時(shí)，應(yīng)最大限度地減少側(cè)蝕、過蝕，提高蝕刻速率，提高印制板的圖形蝕刻質(zhì)量。
　　2．3側(cè)蝕的控制
　　除了底版本身的質(zhì)量要求，為保證圖形線條的制作精度，在光繪照相底版前，對所光繪的圖形線條，按所使用的材料、設(shè)計(jì)精度要求等進(jìn)行工藝補(bǔ)償，以彌補(bǔ)蝕刻中因側(cè)蝕造成的印制板圖形中線條、焊環(huán)寬度的減少。
　　印制板加工蝕刻后，普遍存在側(cè)蝕。由于側(cè)腐蝕造成線條普遍變細(xì)的情況，工藝制作上采取了在繪制底版時(shí)對線條進(jìn)行工藝處理。根據(jù)多次試驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)，對線條進(jìn)行加寬0．03mm-0．05mm的補(bǔ)償處理，使蝕刻時(shí)的側(cè)腐蝕得到了一定的彌補(bǔ)。經(jīng)過蝕刻后板子的線寬比較接近規(guī)定值。
　　2．4蝕刻設(shè)備的維護(hù)保養(yǎng)
　　大家都知道，印制板加工是七分設(shè)備三分技術(shù)，設(shè)備在其中的位置是相當(dāng)高的。蝕刻過程的質(zhì)量控制也是與蝕刻過程的去膜機(jī)、蝕刻機(jī)等設(shè)備有關(guān)。
　　從去膜效果檢查，去膜不徹底就會(huì)造成蝕刻后線條毛糙，細(xì)小間距的印制板連線等，影響蝕刻圖形精度與質(zhì)量。對去膜機(jī)、蝕刻機(jī)等設(shè)備，根據(jù)運(yùn)行現(xiàn)狀，進(jìn)行定期清理、維護(hù)，特別是噴嘴清理。
　　2．5蝕刻注意事項(xiàng)
　　蝕刻時(shí)，必須堅(jiān)持首件加工。通過首件加工來確定蝕刻的參數(shù)(速率、溫度等)，判定所加工的板子經(jīng)蝕刻后，圖形精度、線寬等是否符合要求。蝕刻首件檢查合格后，再進(jìn)行批量加工。
　　蝕刻工段配置了檢查工具一一刻度顯微鏡，加強(qiáng)蝕刻前后的檢查。對蝕刻前后的板子使用刻度顯微鏡檢查微帶線寬，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題，提高加工、檢驗(yàn)質(zhì)量。
　　對于導(dǎo)線走向比較密集的圖形，應(yīng)與蝕刻機(jī)的傳動(dòng)方向相一致，防止蝕刻液在板面產(chǎn)生堆積問題，且在蝕刻時(shí)將導(dǎo)線比較密的一面朝下，導(dǎo)線疏的面朝上，也可改善印制板電路圖形兩面蝕刻的均勻性。
　　蝕刻過程中，應(yīng)隨時(shí)對蝕刻機(jī)進(jìn)行檢查，檢查噴嘴的噴淋狀態(tài)，注意噴嘴是否堵塞、傳送帶運(yùn)轉(zhuǎn)是否正常，防止蝕刻中機(jī)械故障、擦花線路和廢板發(fā)生。
　　3結(jié)語
　　高精度印制板制作環(huán)節(jié)涉及多個(gè)方面，其制作能力不僅是衡量生產(chǎn)設(shè)備、工藝水平和材料的配合能力，而且是反映員工素質(zhì)、工序控制和生產(chǎn)管理的綜合水平。本文僅就工藝加工環(huán)節(jié)進(jìn)行了討論。如何提高高精度印制板的制作合格率，只有各個(gè)環(huán)節(jié)做到位才能制作出性能可靠的高品質(zhì)印制板。

上一篇：返回列表
下一篇介紹PCB抄板工程師必知的IC封裝術(shù)語
溫馨提示：
凡在本公司進(jìn)行電路板克隆業(yè)務(wù)的客戶，必須有合法的PCB設(shè)計(jì)版權(quán)來源聲明，以保護(hù)原創(chuàng)PCB設(shè)計(jì)版權(quán)所有者的合法權(quán)益；