十 蝕刻
10.1製程目的 將線路電鍍完成從電鍍設備取下的板子,做後加工完成線路:
A. 剝膜:將抗電鍍用途的乾膜以藥水剝除
B. 線路蝕刻:把非導體部分的銅溶蝕掉
C. 剝錫(鉛):最後將抗蝕刻的錫(鉛)鍍層除去上述步驟是由水平連線設備一次完工.
10.2 製造流程 剝膜→線路蝕刻→剝錫鉛
10.2.1剝膜 剝膜在pcb製程中，有兩個step會使用，一是內層線路蝕刻後之D/F剝除，二是外層線路蝕刻 前D/F剝除(若外層製作為負片製程)D/F的剝除是一單純簡易 的製程，一般皆使用連線水平設備， 其使用之化學藥液多為NaOH或KOH濃 度在1~3%重量比。注意事項如下：
A. 硬化後之乾膜在此溶液下部份溶解，部份剝成片狀，為維持藥液的效果及後水洗能徹底， 過濾系統的效能非常重要.
B. 有些設備設計了輕刷或超音波攪拌來確保膜的徹底，尤其是在外層蝕刻後的剝膜, 線路邊被 二次銅微微卡住的乾膜必須被徹底剝下，以免影響線路品質。也有在溶液中加入BCS幫助溶解， 但有違環保，且對人體有害。
C. 有文獻指K(鉀)會攻擊錫，因此外層線路蝕刻前之剝膜液之選擇須謹 慎評估。剝膜液為鹼 性，因此水洗的徹底與否，非常重要，內層之剝膜 後有加酸洗中和，也有防銅面氧化而做氧化處 理者。
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| 蝕刻機 |
10.2.2線路蝕刻
本節中僅探討鹼性蝕刻,酸性蝕刻則見四 內層製作 10.2.2.1 蝕銅的機構
A. 在鹼性環境溶液中，銅離子非常容易形成氫氧化銅之沉澱，需加入足夠 的氨水使產生氨銅 的錯離子團，則可抑制其沉澱的發生，同時使原有多 量的銅及繼續溶解的銅在液中形成非常安定 的錯氨銅離子，此種二價的 氨銅錯離子又可當成氧化劑使零價的金屬銅被氧化而溶解，不過氧化 還 原反應過程中會有一價亞銅離子)出現，即 此一反應之中間態亞銅離子之溶解度很差，必須輔助以氨水、氨離子及空氣中大量的氧使其繼 續氧化成為可溶的二價銅離子，而又再成為蝕銅的氧化劑週而復始的繼續蝕銅直到銅量太多而減慢 為止。故一般蝕刻機之抽風除了排除氨臭外更可供給新鮮的空氣以加速蝕銅。
B.為使上述之蝕銅反應進行更為迅速，蝕液中多加有助劑，例如：
a. 加速劑 Acceletator 可促使上述氧化反應更為快速.並防止亞銅錯離子的沉澱。
b. 護岸劑(Banking agent) 減少側蝕.
c. 壓抑劑Suppressor抑制氨在高溫下的飛散.抑制銅的沉澱加速蝕銅的氧化反應。
10.2.2.2 設備
A. 為增加蝕速故需提高溫度到48℃以上，因而會有大量的氨臭味彌漫需做適當的抽風，但抽風 量太強時會將有用的氨也大量的抽走則是很不 經濟的事，在抽風管路中可加適當節流閥以做管制 B 蝕刻品質往往因水池效應(pudding)而受限,(因新鮮藥液被積水阻撓,無法有效和銅面反應稱之 水池效應)這也是為何板子前端部份往往有over etch現象, 所以設備設計上就有如下考量:
a. 板子較細線路面朝下,較粗線路面朝上.
b. 噴嘴上,下噴液壓力調整以為補償,依實際作業結果來調整其差異.
c. 先進的蝕刻機可控制當板子進入蝕刻段時,前面幾組噴嘴會停止噴灑幾秒的時間.
d. 也有設計垂直蝕刻方式,來解決兩面不均問題,但國內使用並不多 見.目前國內有科茂公司之 自製垂直蝕刻機使用中.
10.2.2.3 補充添加控制
A. 操作條件如表
B. 自動補充添加 補充液為氨水,通常以極為靈敏的比重計,且感應 當時溫度(因不同溫度下 比重 有差),設定上下限,高於上限時開始添加氨水,直至低於下限才停止.此 時偵測點位置以及氨水加入 之管口位置就非常重要,以免因偵測delay而 加入過多氨水浪費成本(因會溢流掉)
10.2.2.4設備的日常保養
A. 不使蝕刻液有sludge產生(淺藍色一價銅污泥),所以成份控制很重要－尤其是PH,太高或太低都有可能造成.
B. 隨時保持噴嘴不被堵塞.(過濾系統要保持良好狀態) C. 比重感應添加系統要定期校驗.
10.2.2.5 Undercut 與Overhang
10.2.3 剝錫(鉛) 不管純錫或各成份比的錫鉛層,其鍍上的目的僅是抗蝕刻用,因此蝕刻完畢後,要將之剝除,所以 此剝錫(鉛)步驟僅為加工,未產生附加價值.但以下數點仍須特別注意,否則成本增加是其次,好不容易 完成外層線路卻在此處造成不良. A.一般剝錫(鉛)液直接由供應商供應,配方有多種有兩液型,也有單液型,其剝除方式有半溶型與 全溶型,溶液組成有氟系/H2O2,HNO3/H2O2等配方.
B.不管何種配方,作業上有以下潛在問題:
a.攻擊銅面. b.剝除未盡影響後製程. c.廢液處理問題 .
所以剝錫(鉛)步驟得靠良好的設備設計,前製程鍍錫(鉛)厚度控制及藥液藥效的管理,才可得穩 定的品質.
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| 蝕刻後外層線路分析 |
外層線路製作完成之後,進行 100%檢測工作.
資料來源:參考網路 paga 9
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