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專業從事:精密金屬蝕刻元件加工制造

設備調整及與腐蝕溶液的相互作用關系


  在印制電路加工中,氨性蝕刻是一個較為精細和復雜的化學反應過程。反過來說它又是一個易于進行的工作。一旦工藝上調通,就可以連續進行生產。關鍵是一旦開機就需保持連續工作狀態,不宜干干停停。蝕刻工藝在極大的程度上依賴設備的良好工作狀態。就目前來講,無論使用何種蝕刻液,必須使用高壓噴淋,而且為了獲得較整齊的線條側邊和高質量的蝕刻效果,必須嚴格選擇噴嘴的結構和噴淋方式。
  為得到良好的側面效果,出現了許多不同的理論,形成不同的設計方式和設備結構。這些理論往往是大相徑庭的。但是所有有關蝕刻的理論都承認這樣一條最基本的原則,即盡量快地讓金屬表面不斷的接觸新鮮的蝕刻液。對蝕刻過程所進行的化學機理分析也證實了上述觀
點。在氨性蝕刻中,假定所有其它參數不變,那么蝕刻速率主要由蝕刻液中的氨(NH3)來決定。因此用新鮮溶液與蝕刻表面作用,其目的主要有兩個:一是沖掉剛剛產生的銅離子;二是不斷提供進行反應所需要的氨(NH3)。
  在印制電路工業的傳統知識里,特別是印制電路原料的供應商們,大家公認,氨性蝕刻液中的一價銅離子含量越低,反應速度就越快.這已由經驗所證實。事實上,許多的氨性蝕刻液產品都含有一價銅離子的特殊配位基(一些復雜的溶劑),其作用是降低一價銅離子(這些即是他們的產品具有高反應能力的技術秘訣 ),可見一價銅離子的影響是不小的。將一價銅由5000ppm降至50ppm,蝕刻速率會提高一倍以上。
  由于蝕刻反應過程中生成大量的一價銅離子,又由于一價銅離子總是與氨的絡合基緊緊的結合在一起,所以保持其含量近于零是十分困難的。通過大氣中氧的作用將一價銅轉換成二價銅可以去除一價銅。用噴淋的方式可以達到上述目的。
  這就是要將空氣通入蝕刻箱的一個功能性的原因。但是如果空氣太多,又會加速溶液中的氨損失而使PH值下降,其結果仍使蝕刻速率降低。氨在溶液中也是需要加以控制的變化量。一些用戶采用將純氨通入蝕刻儲液槽的做法。這樣做必須加一套PH計控制系統。當自動測得的PH結果低于給定值時,溶液便會自動進行添加。
  在與此相關的化學蝕刻(亦稱之為光化學蝕刻或PCH)領域中,研究工作已經開始,并達到了蝕刻機結構設計的階段。在這種方法中,所使用的溶液為二價銅,不是氨-銅蝕刻。它將有可能被用在印制電路工業中。在PCH工業中,蝕刻銅箔的典型厚度為5到10密耳(mils),有些情況下厚度則相當大。它對蝕刻參量的要求經常比PCB工業中的更為苛刻。
  有一項來自PCM工業系統中的研究成果,目前尚未正式發表,但其結果將是令人耳目一新的。由于有較雄厚的項目基金支持,因此研究人員有能力從長遠意義上對蝕刻裝置的設計思想進行改變,同時研究這些改變所產生的效果。比如,與錐形噴嘴相比,最佳的噴嘴設計采用扇形,并且噴淋集流腔(即噴嘴擰進去的那段管子)也有一個安裝角度,能對進入蝕刻艙中工件呈30度噴射.如果不進行這樣的改變,那么集流腔上噴嘴的安裝方式會導致每個相鄰噴嘴的噴射角度都不是完全一致的。第二組噴嘴各自的噴淋面與第一組相對應的略有不同(它表示了噴淋的工作情況)。這樣使噴射出的溶液形狀成為疊加或交叉的狀態。從理論上講,如果溶液形狀相互交叉,那么該部分的噴射力就會降低,不能有效地將蝕刻表面上的舊溶液沖掉而保持新溶液與其接觸。在噴淋面的邊緣處,這種情況尤其突出。其噴射力比垂直方向的要小得多。
  這項研究發現,最新的設計參數是65磅/平方英寸(即4+Bar)。每個蝕刻過程和每種實用的溶液都有一個最佳的噴射壓力的問題,而就目前來講,蝕刻艙內噴射壓力達到30磅/平方英寸(2Bar)以上的情況微乎其微。有一個原則,即一種蝕刻溶液的密度(即比重或玻美度)越高,最佳的噴射壓力也應越高。當然這不是單一的參數。另一個重要的參數是在溶液中控制其反應率的相對淌度(或遷移率)。
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