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专业从事:精密金属蚀刻元件加工制造

设备调整及与腐蚀溶液的相互作用关系


  在印制电路加工中,氨性蚀刻是一个较为精细和复杂的化学反应过程。反过来说它又是一个?#23376;?#36827;行的工作。一旦工艺上调通,就可以连续进行生产。关键是一旦开机就需保持连续工作状态,不宜干干停停。蚀刻工艺在极大的程度上依赖设备的良好工作状态。就目前来讲,无论使用何种蚀刻液,必须使用高压喷淋,而且为了获得较整齐的线条侧边和高质量的蚀刻效果,必须?#32454;?#36873;择喷嘴的结构和喷淋方式。
  为得到良好的侧面效果,出现了许多不同的理论,形成不同的设?#21697;?#24335;和设备结构。这些理论往往是大相径庭的。但是所有有关蚀刻的理论都承认这样一条最基本的原则,即尽量快地让金属表面?#27426;?#30340;接触新鲜的蚀刻液。对蚀刻过程所进行的化学机理分析也证实了上述观
点。在氨性蚀刻中,假定所有其它?#38382;?#19981;变,那么蚀刻速率主要由蚀刻液中的氨(NH3)来决定。因此用新鲜溶液与蚀刻表面作用,其目的主要有两个:一是冲掉刚刚产生的铜离子?#27426;?#26159;?#27426;?#25552;供进行反应所需要的氨(NH3)。
  在印制电路工业的传?#25345;?#35782;里,特别是印制电路原料的供应商们,大家公认,氨性蚀刻液中的一价铜离子含量越?#20572;?#21453;应速度就越快.这已由经验所证实。事实上,许多的氨性蚀刻液产品都含有一价铜离子的特殊配位基(一些复杂的溶剂),其作用是降低一价铜离子(这些即是他们的产品具有高反应能力的技术秘诀 ),可见一价铜离子的影响是不小的。将一价铜由5000ppm降至50ppm,蚀刻速率会提高一倍以上。
  由于蚀刻反应过程中生成大量的一价铜离子,又由于一价铜离子总是与氨的络合基紧紧的结合在一起,所以保?#21046;?#21547;量近于零是十分困难的。通过大气中氧的作用将一价铜转换成二价铜可以去除一价铜。用喷淋的方式可以达到上述目的。
  这就是要将空气通入蚀刻箱的一个功能性的原因。但是如果空气太多,又会加速溶液中的氨损失而使PH值下降,其结果仍使蚀刻速?#24335;?#20302;。氨在溶液中也是需要加以控制的变化量。一些用户采用将纯氨通入蚀刻储液槽的做法。这样做必须加一套PH计控制系统。当自动测得的PH结果低于给定值?#20445;?#28342;液便会自动进行添?#21360;?
  在与此相关的化学蚀刻(亦称之为光化学蚀刻或PCH)领域中,研究工作已经开始,并达到了蚀刻机结构设计的阶段。在这?#22336;?#27861;中,所使用的溶液为二价铜,不是氨-铜蚀刻。它将有可能被用在印制电路工业中。在PCH工业中,蚀刻铜箔的典型厚度为5到10密耳(mils),有些情况下厚度则相当大。它对蚀刻参量的要求经常比PCB工业中的更为苛刻。
  有一项来自PCM工业系统中的研究成果,目前?#24418;?#27491;式发表,但其结果将是令人耳目一新的。由于有较雄厚的项目基金支持,因此研究人员有能力从长远意义上对蚀刻装置的设计思想进行改变,同时研究这些改变所产生的效果。?#28909;?与锥?#38395;?#22068;相比,最佳的喷嘴设计采用扇形,并且喷淋集流腔(即喷嘴拧进去的那段管子)也有一个安装角度,能对进入蚀刻舱中工件呈30度喷射.如果不进行这样的改变,那么集流腔上喷嘴的安装方式会导致每个相邻喷嘴的喷射角度都不是完全一致的。第二组喷嘴各自的喷淋面与第一组相?#26434;?#30340;略有不同(它表示了喷淋的工作情况)。这样使喷射出的溶液形状成为叠加或交叉的状态。从理论上讲,如果溶液形状相互交叉,那么该部分的喷射力就会降?#20572;?#19981;能有效地将蚀刻表面上的旧溶液冲掉而保?#20013;?#28342;液与其接触。在喷淋面的边缘处,这种情况尤其突出。其喷射力比垂直?#36739;?#30340;要小得多。
  这项研究发现,最新的设计?#38382;?#26159;65磅/平方英寸(即4+Bar)。每个蚀刻过程和每种实用的溶液都有一个最佳的喷射压力的问题,而就目前来讲,蚀刻舱内喷射压力达到30磅/平方英寸(2Bar)以上的情况微乎其微。有一个原则,即一种蚀刻溶液的密度(即比重或玻美度)越高,最佳的喷射压力也应越高。当然这不是单一的?#38382;?#21478;一个重要的?#38382;?#26159;在溶液中控制其反应率的相对淌度(或迁移率)。
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