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真空蚀刻技术：一项改良的超细线路蚀刻技术革命性的蚀刻概念---有效防止“水池效应”和提高蚀刻均匀性Frank Baron and Ron Salerno 蚀刻过程是 PCB 生产过程中基本步骤之一，简单的讲就是基底铜被抗蚀层覆盖，没有被抗蚀层保护的铜与蚀刻剂发生反应，从而被咬蚀掉，最终形成设计线路图形和焊盘的过程当然，蚀刻原理用几句话就可以轻而易举地描述，但实际上蚀刻技术的实现还是颇具有挑战性，特别是在生产微细线路时，很小的线宽公差要求，不允许蚀刻过程存在任何差错，因此蚀刻结果要恰到好处，不能变宽，也不能过蚀进一步解释蚀刻的过程，PCB 制造商更愿意使用水平的蚀刻线进行生产，以实现最大程度上的生产自动化，使生产成本降低，但水平蚀刻也不是十全十美，无法消除的“水池效应”使板的上表面和下表面产生不同的蚀刻效果，板边的蚀刻速率比板中心的蚀刻速率快，有时候，这种现象会使板面上的蚀刻结果产生比较大的差异见图 1）也就是说，“水池效应”会使板边上的线路过蚀比板中心的线路过蚀大，甚至精心进行的线路修正（在板边上适当地加宽线路宽度），来补偿不同的蚀刻速率也会出现失败，因为要获得超细的线路必须非常精细的控制蚀刻公差。

这种情况导致蚀刻速率的变化是十分显著的位于线路板上面，靠近板边的部分，蚀刻液更容易流出板外，新旧蚀刻液更容易进行交换，因此保持了较好的蚀刻速率而在板中心的位置，比较容易形成“水池”情况，蚀刻剂的流动因此受到限制，富含铜离子的溶液流出板面相对要难一些，结果对比板边或板的下面，蚀刻效率降低，蚀刻效果变差实际上，在实践中不太可能避免“水池效应”，因为链条式的水平传动辊轮会阻止蚀刻液的排出，结果导致蚀刻液在辊轮间积聚，这种现象在生产面积较大的板或超微细线路时更加明显，即使是采用了比较特殊的生产过程控制和补偿方式，例如水平于传输方向可独立调整的喷淋系统、增加振荡式的喷淋管及增加矫正性的再蚀刻段等，如果没有巨大的技术投入，这个问题也无法很好解决，于是实现避免“水池效应”的目标又不不得不回到起点，重新开始PILL 公司去年底推出了一项新的蚀刻的技术，该技术通过加装简单的抽气装置，吸取富含铜离子的旧蚀刻液，从而增加板上面蚀刻液的交换，有效的阻止“水池”产生，该技术被称作“真空蚀刻”（见图 2-3）PILL 公司推出的第一条生产线于 2001 年 11 月开始安装使用，其间 PCB 生产厂家进行了相应的测试，实验结果表明，只需要通过在工艺控制方面下一点点的工夫，真空蚀刻技术就可以获得出色的蚀刻效果，在整个蚀刻板面上，不论上表面还是下表面都获得了非常均匀的蚀刻线路（见图 4-5）。

真空蚀刻设备设计简洁而令人印象深刻应用该技术的蚀刻机蚀刻槽内排布有喷淋管、喷淋头等管线系统，还包括位于传动面近距离的上方与喷淋管之间的真空抽吸单元（见图 6）这些真空抽吸单元吸取喷淋到印制板表面已经发生过反应的蚀刻液，然后将其返回到蚀刻液槽内这里的“真空”一词指的是喷淋操作系统产生负压，产生一个低的吸取力，刚刚好可以阻止蚀刻液“水池”的出现，当然即使最薄的内层板生产也不会受到吸力的影响，都可以非常精确的进行加工抽吸单元连结在传动系统上的固定杆上，特别设计的最佳间距使各种厚度的板都可以加工，这意味着不需要再顾虑 PCB 的厚度类型经过测试的数据显示，路板的上表面，24×24inch 的整个板面铜厚度波动范围只有±1 个微米，板的上表面和下表面的铜厚度异也非常小使用真空蚀刻技术的 PCB 生产厂家进行全面的实验后发现，该技术可以获得高质量的线路蚀刻结果，线路侧壁陡峭，线路宽度、形状与线路布设的要求符合性非常好不论是反映抗蚀层下蚀刻剂侧向咬蚀铜的侧蚀因子， 还是描述线路侧壁的倾斜度的蚀刻因子，在数值上都是十分令人满意的见图 7-8）当然，实际的蚀刻结果还要受生产工厂具体的一系列其它因素的影响。

例如干膜的厚度的影响，曝光和显影过程的质量对蚀刻结果的影响，铜厚度对蚀刻结果的作用等等，这些条件都扮演着重要角色，总的来说，根据经验，有 50%的蚀刻效果是由蚀刻过程和蚀刻液的交换情况决定的，PILL 公司的项目经理 Oliver Briel 先生强调：“这个真实存在的系统，提供了令人信服的证据，可以让我们更有效的控制这 50%真空蚀刻技术也显示了其它方面一系列的长处：1、 蚀刻过程的能力被更有效的发挥，因为更高的蚀刻速度会使板通过蚀刻段的时间缩短，蚀刻过程的产量必然增加了2、 蚀刻过程在开始的蚀刻段即可完成，因此一般常用的蚀刻校正补偿段可以取消3、 减少设备的维护工作量，相应的成本也可以减少4、 使用这项相对简单的技术，可以使设备生产超细线路的能力提高，因此没有必要再安装摇摆喷淋系统5、 设备具有的可调节喷管压力的间歇喷淋系统可以取消真空蚀刻技术的设计确保水池效应最小化，抽吸系统的设计使达到这样的目的更加简单6、 真空蚀刻技术可以同时将抽取系统和蚀刻喷淋系统放置在同一蚀刻槽内，因此蚀刻机的结构会更短、更紧凑 另外，真空蚀刻技术还可带来的好处，就是蚀刻机的喷淋管的方向可以安排在与板传送横切的方向上，而通常用于微细线路加工的蚀刻机，喷淋管排布的方向与板传送的方向是一致的，这样才可以使板边和板中心获得不同喷淋压力。

喷淋管横向的排布，幷将喷淋管向板流入方向调整到恰当的角度，可以缩短更换喷嘴需要的时间，更容易进行维护操作这样的排放结构，每一个喷淋管的压力可以使用单独的电子流量器控制，使操作者能够立即发现不规律蚀刻结果中的问题，并快速作出反应真空蚀刻技术拥有非常巨大的应用潜力，因为它特别适合微细线路、超微细线路的加工早期的针对 50 微米以下线宽的实验，其结果就显示了该技术十分有价值，到底这项技术是否适合厚铜线路的加工，也经过了更深入的审视和讨论，目前所有迹象表明的都非常令人鼓舞特别有意义的是，通过实验验证，应用该技术的设备不仅可以使用传统的氯化铜蚀刻液生产，而且可以使用目前在亚洲越来越流行的三氯化铁蚀刻液进行生产，虽然这种蚀刻液需要更长的加工时间，但可以获得更垂直的线路侧壁如果要求，真空蚀刻生产线可以安装有利于环境保护的再生系统：根据 HUMLEITEC 公司开发的技术，取代过氧化物，可以采用空气中的氧来氧化再生氯化铜溶液，也就是说，溶液中不需要再添加纯氧应用该技术的系统，在实际生产中可以长时间的发挥作用，投入添置系统的资金也可以很快的收回一一. .目的：目的：本指导书规定光板测试前整平工作内容二二. .范围：范围：本指导书适用于整平工位的工作过程。

三三. .设备：设备：大理石整平台四四. .材料：材料：生产的双面板(不包括后板),四层板(不包括后板),更高层数的多层板五五. .工艺：工艺：首先将清洗后的板放入烘箱中,在 150°C 下用 30KG 的铁块压住,烘制2 小时,并随炉却至常温后取出2.将前道烘制好的印制板水平放置于整平用大理石桌面上3.观察板子是否各边角都已贴紧桌面4.调整板子使其凹面向下5.按板子的中心和四角,如板子无翘动现象,则说明该板子为平整.如板子有翘动,则进行第 6 步6.将板子凹面向上,按下其四角中的一角,测另外三个角中离桌面距最大的一角与桌面的距离.如其值超过边线(如按下角与翘起角在同一边)或对角线(如按下角与翘起角为斜对角)长的 0.5%.则说明板子的弓曲度或扭曲度已超过标准7.将翘曲度超标的板子分开放置以便处理8.将翘曲度超标的板子放入烘箱,在 150°C 中加压烘 30-40min,并随炉冷却至常温9.将烘过的板子再经过步骤 1-510.如果发现板子的翘曲度还是超标,并呈焦黄色,则板子报废.如板子色泽正常,则再进行烘制,直至平整11.施工结束后，必须认真填写、及印制电路板（PCB）作为电子工业中最基础和最活跃的产业之一，发展迅速。

中国印制电路行业协会（CPCA 进行的全国行业调查结果表明，中国印制电路板（台湾、香港、澳门尚未包括，下同），1997年产量已达 2210 万平方米，1998 年产量 2670 万平方米，中国已成为全球生产印制电路板的大国 我国的印制电路工业生产起步于 60 年代，从 80 年代中期开始得到迅速发展回顾几年来的发展，主要反映在以下几个方面：（1） 行业队伍迅速状大，企业规模迅速扩大在 80 年代末，印制电路生产企业主要是生产规模和能力较小的国有集体，合资企业刚起步1988 年，国内 PCB 最大生产企业的个销售额只有九千万元到现在，全国印制电路生产企业数量和规模均成倍增长已有二十多个大规模的企业生产双面、多层板，年产量均达三、五十万平方米，年产 60 万平方米以上的有十家左右，挠性板发展也十分迅速而且已有几家 PCB 厂商成为上市股份公司，并开始组建包括单、双、多层板生产原辅材料、设备制造企业为一体的集团公司（如：汕头超声印制板公司）（2） 印制电路的总产量和总产值成倍增长在 80 年代末，全国印制电路总产量约 500 万平方米，总销售额不足50 亿元到 1997 年底，全国印制电路总产量超过 2210 万平方米，销售额超过 144 亿元。

1998 年中国印制电路行业调查结果表明我国PCB1998 年年产量为 2670.22 万 m2；产值为 191.39 亿人民币（折合美金约 23.20 亿元）近十年中产量增加 5 倍，产值增加 4 倍预计 1999 年产量 2896.83m2，产值 223.28 亿人民币（折合美金约27.06 亿元）1998 年实际产量和产值超过了我们的预计数字目前，中国内地的印制电路工业年产量和产值已列世界第四位，仅次于美国、日本和中国台湾地区表 1 中国印制电路板近年产值和产量（3） 生产技术提高，产品结构优化十年前，我国印制电路产品主要是单面印制板，约占总产量 80％多至今，技术含量低的单面板产量下降到低于 60％的比例，而技术含量高的双面和多层板（主要是四、六层板）产量的比例大幅上升，已占 40％多（产值约占 85％）1997 年起多层板产量已超过双面板产量，多层板增长速度逐年加快PCB 生产已由插装技术（THT）走向以表面贴装（SMT）为主阶段另外，刚-挠性印制板已开始批量生产，有数家挠性板生产厂年产已达数万平方米的规模产品档次向高密度、高精度发展，如在批量生产上，线条宽度和间距从 0.3-0.2mm 提高到 0.15-0.10mm，贯通孔径从 ψ0.8-0.6mm 提高 ψ 到 0.4-0.3mm。

4） 行业的设备、原辅材料生产企业增多，配套逐步完全近几年来，印制电路专用设备生产厂基本保持原有规模，但产品质量有所改进，并且设备种类也增多，从 CAD/CAM 装置、数控钻铣机等外形加工机床到湿处理，能满足普通印制板生产的需要，而且性能精度也有明显提高原材料基材的国产化尤为显著，如环氧玻璃布覆铜箔板除供国内需要外还出口海外电镀添加剂、清洗剂等化工材料也逐步趋于齐全5)产品市场扩大，出口增多在十年前，印制板产品市场主要是国内家电产品及自动化控制设备等目前，印制板市场除上述领域外，主要进入了通信、计算机领域另外，原来我国印制电路产品的 90％以上是同内市场，现在国际市场比重越来越大，一些大企业均有 60％以上印制板产品出口，有的甚至 90-100％出口因此，我国印制电路出口总量估计超过生产总量的 50％表 1 中国印制电路板近年产值和产量1998 1999 项目品种产量万m2 ％产值亿RMB ％产量万m2 ％产值亿RMB ％单面板1397.38 52.33 19.56 10.22 1390.00 47.98 19.46 8.72 双面板561.53 21.03 50.54 26.41 645.76 22.29 58.12 26.03 多层板686.31 25.07 120.79 63.11 823.57 28.40 144.95 64.92 挠性板25.00 0.94 0.50 0.26 37.50 。