1 前言
在印制板的制造过程中，采用化学反应的方式将不要部分之铜箔除去，使其形成电路图
形的过程，称之为蚀刻。
目前，业界采用的蚀刻液，主要分为酸性氯化铜刻液和碱性氯化铜蚀刻液。
酸性氯化铜蚀刻液，采用氯化铜、盐酸、氯化钠或氯化铵所配成，所采用的抗蚀剂是干
膜、液态光致抗蚀剂等。它一般适用于多层印制板的内层板电路图形的制作或微波印制板阴
版法直接蚀刻图形的制作。它具有以下特点：
（ I）蚀刻速率容易控制，蚀刻液在稳定状态下能达到高的蚀刻质量；
（2）溶铜量大；
（3）蚀刻液容易再生与回收，从而减少污染。
碱性氯化铜蚀刻液，是以氯化铜、氯化铵、氨水所配成，并加入补助成分如氯化钴、氯
化讷、碳酸铵或其它含硫化合物等，以加强蚀刻液的特性。它一般适用于多层印制板的外层
板电路图形的制作。它具有以下特点：
（1）适用于图形电镀之金属抗蚀层，如镀覆金、镍、锡铅合金，及纯锡印制板的蚀刻；
（2）蚀刻速率快（可达 70um／ min以上），侧蚀小；
（3）溶铜能力高，蚀刻容易控制；
（4）蚀刻液能连续再生循环使用，成本低。
本文将在对采用碱性氯化铜蚀刻液进行多层印制板的外层图形制作工艺进行简单介绍的
同时，对其过程品质控制技术作较为详细的论述。
2多层印制板外层图形制作的蚀刻工艺技术
2.1多层印制板外层图形制作之蚀刻工艺技术
对于多层印制板外层图形制作之蚀刻工序，是将经图形电镀后，并经检验合格的印制板，
通过脱膜、蚀刻、退锡等工艺操作，制作出线路图形的过程。上述过程，通常采用连线式设
置。
多层印制板外层图形蚀刻制作工艺过程如下：
2．2 外层图形蚀刻制作之脱膜处理
脱膜机之操作控制记录参见下表1。
表1脱膜机之操作控制记录
日期
星期一
星期二
星期三
星期四
星期五
记录时间9：208：30脱膜液温度
第一段470C480C
第二段450C450C喷药压力
上喷嘴27psi29psi
下喷嘴30psi28psi喷水压力1．4KG1．5KG脱膜传输速度1．0 m/min1．0m/min喷嘴状况正常正常备注 2．3外层图形制作之蚀刻控制
蚀刻机之操作控制记录参数见下表
表2蚀刻机之操作控制记录
日期
星期一
星期二
星期三
星期四
星期五
记录时间8：309：45蚀刻液温度500C510C喷药压力
上喷嘴28psi30psi
下喷嘴30psi27psi喷水压力1．6KG1．5KG自动加药系统运作状况正常正常喷嘴状况正常正常备注 2.4外层图形蚀刻制作之退锡处理
在多层印制板这外层图形制作过程中，需在图形电镀铜后，在加厚的镀铜图形（线路、金属化孔壁及焊盘等）上镀上一层锡镀层，其作用为在蚀刻过程中保护图形不腐蚀，从而减少由所造成的质量损失。但当图形蚀刻完成后，需要将这层保护图形的锡镀层退去，此作用过程称之用退锡处理。
目前，业界普遍采用的是硝酸型退锡剂（除采用硝酸作为退锡剂外，内含氧化剂、稳定剂、表面活化剂等）。退锡速度与含氟型相差不大，放热轻微，没有或很少沉淀。对环氧树脂表面不腐蚀，且对铜基本腐蚀少、板在光亮。
退锡机之操作控制记录参见下表3。
表3退锡机之操作控制记录
日期
星期一
星期二
星期三
星期四
星期五
记录时间8：409：20退锡液温度300C300C退锡速度1．6 m/min1．8 m/min药水喷淋压力25 psi27 psi水洗压力1．7kg/cm21．8 kg/cm2喷嘴状况正常正常备注 3 多层印制外层图形制作蚀刻之品质控制技术
3．1碱性蚀刻用蚀刻盐（U.E.F.L盐）补加液（Replenisher）的来料控制（IQC）
为保证多层印制板蚀刻工序的正常动作，提高线条的蚀刻精度，需对碱性蚀刻所采用的蚀刻盐补加液进行来料分析控制。要求及分析结果参见下表4。
对于质量稳定且供应商资信度高之情况，可适汉减少分析频率，或采取“STS”方式收货。
表4U.E.F.L蚀刻盐补加液（Replenisher）来料控制记录
项目
要求
结果
氯含量（CL）
4.3~5.1N
4.9N
总碱度
3.23.5M
3.2M
PH值
9.4~9.7
9.5
比重
1.040~ 1.060
1.053
3.2多层印制板外层图形制作蚀刻的过程品质控制
3.2.1药液分析控制
按工艺要求，需对蚀刻工序各功能段进行药液的分析控制，并开出料单，及时添加调整到位，从而保证多层印制板图形制作质量。
多层印制板外层图形制作蚀刻过程之药液分析控制参见下表5。
表5外层图形制作之脱膜、蚀刻、退锡药液分析控制
Process
Bath
Content
Analysis
Date
Item
Unit
Requirement
Mon
Tue
Wed
Thu
Fri
EtchingLine
D/F
Stripper
NaOH-A
%
1.5 2.5
1.9
1.8
1.7
1.6
1.9
NaOH-B
%
1.5 2.5
1.7
1.9
1.9
2.0
1.7UE-FL
Etching
PH
-
7.8 8.4
7.86
7.85
7.92
7.86
8.02
SG
-
1.160 1.180
1.168
1.169
1.170
1.168
1.167
Cu+2
g/1
100 130
117.8
116.
119.0
116.4
112.9
Cu+
g/1
<4
0.4
0.4
0.4
0.4
0.4
Salt
Cl(m)
4.2 4.8
4.65
4.40
4.43
4.35
4.3UE-FL
Rep
PH
-
9.4 9.7
9.53
9.589.45
9.5
SG
-
1.040 1.060
1.053
1.0521.050
1.056
Salt
Cl(m)
4.3 4.7
4.63
4.554.6
4.61
NH3
N
3.2 3.6
33.3
3.30
3.28
3.29
3.28
Tin
StripperHNO3
%
85 100
92.5
93.5
95.4
92.8
90.8
SG
-
1.150 1.350
1.300
1.290
1.205
1.245
1.250
Cu
g/1
< 10
4
3.2.2铜之蚀刻速率控制
蚀刻液中的Cu2，浓度、PH值、氯化铵浓度和蚀刻液的温度，都影响着蚀刻速率。若想得到好的蚀刻质量，就必须控制好上述各影响因素，才能控制好蚀刻溶液，使其一直处于稳定的最佳蚀刻状态。
（1）蚀刻液中的CU2+，起氧化剂的作用，其浓度的高低是影响蚀刻速率的主要因素。有具有自动控制蚀刻系统的设置时，铜浓度是通过比重来控制的。在印制板蚀刻过程中，随着铜的不断溶解，溶液的比重将不断升高，当比重超过一设定值时，自动控制蚀刻系统将自动补加氯化铵和氨水，调整蚀刻的比重到合适的范围内。
（2）蚀刻液的PH值随其所含的自由氨气而定，通常母液保持在8.1至8.3之间，低于8.0时，一方面造成蚀刻速率减慢，且侵蚀锡等金属抗蚀层；另一方面，蚀刻液中的铜不能被完全络合成铜氨络离子，溶液会出现沉淀，并在槽底形成泥状沉淀，在加热器上结成硬皮，从而损坏加热器，还会堵塞泵和喷嘴，给蚀刻造成困难。但蚀刻液PH值过高，一方面会造成游离氨释放引起的环境污染，另一方面，蚀刻液的PH值增大还会增大侧蚀程度，最终影响蚀刻精度。
（3）氯化铵含量的影响，也即是氯离子浓度对蚀刻速率的影响。随着蚀刻的进行，如果溶液中缺乏氯化铵，而使大量的[CU（NH3）2]+得不到再生。必然会导致蚀刻速率的降低，甚至失去蚀刻能力。所以，氯化铵的含量对蚀刻速率的影响很大，随着蚀刻的进行，须不断补加氯化铵。但需注意的是，溶液中氯离子的含量过高也不好，它会引起金属抗蚀层被侵蚀。
（4）蚀刻速率与蚀刻液温度有着很大的关系，蚀刻速率随着温度的升高而加快。一般控制在500C左右。蚀刻液温度低于400C时，蚀刻速率很慢，并会增大侧蚀量，直接影响到蚀刻质量。若温度高于600C，蚀刻速率会明显增大，但会导致氨挥发量增大的环境污染，并使蚀刻液中的化学组份比例失调。
此外，由于各生产厂家所选用的蚀刻设备的差异，加之“水池效应”的存在，印制板在蚀刻传输过程中，其上下两面及左右两边的蚀刻速率也会有一定的差异。它可以通过调节上下各喷嘴的喷液压力、喷嘴的分布、喷嘴的角度等来进行改善。
多层印制板外层图形制作之蚀刻速率控制测定参见下表6。
表6外层图形制作之蚀刻速率控制测定表
日期
传输速度
英寸/分
喷淋压力（psi）
蚀刻速率（μ〞/min） 前部
后部上面
下面
星期二
107
顶喷
20
15
右部
2289
2061
顶喷
20
15 底喷
20
15
左部
2120
2027
底喷
20
15 星期四
112
顶喷
10
19
右部
2035
2155
顶喷
16
22 底喷
13
20
左部
2093
2285
底喷
13
20 要求：蚀刻速率为1500 2500μ〞/min。
3.3多层印制板图形蚀刻制作周计划须进行的品质控制
3.3.1多层印制板外层图形蚀刻制作工序（D/F Strip，Outer Etching and Tin Strip）生产过程监查控制。
多层印制板外图形蚀刻制作工序的生产过程监查控制内容监查控制表7。表7多层印制板外层蚀刻制作工序生产过程监查控制表监查日期及结果
监查项
监查内容
Mon
Tue
Wed
Thu
Fri
Sat
1
监查生产部门填写的每日生产记录和检查控制表。OK
OK2
检查SPC图是否过期，SPC数据表填写是否完整。OK
OK3
检查生产现场工人是否按工作指示的要求进行操作。OK
OK4
监查制作工程部颁发的临时工作指示的执行情况。记录最新之临时工作指示令号。N/A
N/A5
监查按制作标准程序或临时工作指示对控制参数改变反设置之工艺参数变更情况。N/A
N/A6
对照要求，监查化学分析实验室提供的受控药液的关组份的化学分析结果。OK
OK7
检查生产部按计划进行的生产线保养记录是否完全。N/A
OK8
目测随机检验经过该工序后的生产板质量情况。记录产品代号、数量、批号。OK
0632
15块
OK
0422
15块9
检查仪表校准记录、切能检测、设备定期保养记录是否按要求进行和标签是否标识正确。OK
OK10
核对标签检查S.T.S.物料是否处于有效期内，标签标示是否确当。（两月一次）N/A
N/A11
备注：上述各项，若出现不格现象，须通知有关部门和人员及时进行跟进。并须再次进行监查，直至合格为止，并填写相应的记录。3.3.3多层印制板外层图形制作中蚀刻因子的质量控制
众所周知，多层印制板的层间互边，是通过金属化孔来实现的。而欲想获得可靠性高的多层印制板，对金属化孔之孔壁铜层的厚度就有一定的要求。为此，需通过一段时间的电镀铜才能达到，这与随后进行的图形蚀刻去铜过程是背道而弛的。在前人的经验的基础上，目前采用的全板电镀加上选择性图形电镀的孔化制作工艺，其目的只有一个，即减少随后进行蚀刻制作时出现的侧向腐蚀现象。
我们将发生在抗蚀层图形下面，导线侧壁的蚀刻现象，称之为侧蚀。侧蚀的程度是以侧向蚀刻的宽度来表示。侧蚀与蚀刻液的种类、组成，所采用的蚀刻工艺和所选用的蚀刻设备有关。
业界通常采用蚀刻因子或蚀刻系数（它被定义为成需蚀刻铜层的厚度H与侧蚀量Q之比值。）的大小来衡量侧蚀的程度。蚀刻因子越高，侧蚀量越小。随着多层印制板制作向高密度之精细线条方向发展，对于印制板图形制作之蚀刻处理，希望其侧蚀量越小越好，也即有较高的蚀刻因子。参见下表8。
表8多层板外层图形制作之蚀刻因子控制度量表
日期
板号
批次号
底铜
位置
H（mil）
Q（mil）
H/Q
Mon
0605C
02-01-15
0.5OZ
X
Y
1.0
1.0
0.9
0.80
1.1
1.3
Tue
0410A
02-01-14
0.5OZ
X
Y
1.0
1.0
0.6
0.95
1.7
1.1
Wen
0415D
04-2-06
0.5OZ
X
Y
0.9
0.9
0.9
0.80
1.0
1.1
Thr
0802C
03-04-12
0.5OZ
X
Y
1.0
1.0
0.6
0.90
1.7
1.1
Fri
0604B
07-09-01
0.5OZ
X
Y
0.9
0.9
0.6
0.90
1.5
1.0
参数要求：H/Q≥0.7。
3.4图形蚀刻制程的统计式工序过程控制（SPC）
统计式工序过程控制是质量管理的重要途径。它是由工艺技术部门确定工艺参数的最高和最低控制极限，有关人员收集操作过程收据，绘制成SPC图，反馈至技术部门。技术部门根据SPC图，分析工序的工艺控制状态和能力，对工艺参数失控的工序进行分析，提出相应之改正措施。
3.4.1多层板外层图形蚀刻制作工序之SPC控制
外层图形蚀刻制作工序需进行SPC控制的项目主要有：
（1） 脱膜槽1#之氢氧化钠浓度控制（X/MR图）；
（2） 脱膜槽2#之氢氧化钠浓度控制（X/MR图）；
（3） 铜蚀刻速率的控制（X/MR图）；
（4） 蚀刻液中二价铜含量的控制（X/M图）；
（5） 蚀刻液中氯含量的控制（X/N图）；
（6） 外层图形蚀刻板之缺陷分析。
统计上一周外层图形蚀刻板之缺陷种类及数量，与总板数进行比较，结果参见表9，同时，将各缺陷扫占比例进行比较，参见图一。将上述表和图于外层图形蚀刻制作工序进行张贴，使广大生产员工了解上周发生的外层图形蚀刻板之缺陷，以便及时采取相应措施，减少同类缺陷的再次产生。
表9-1外层图形蚀刻板之缺陷表
工作周
缺陷类型线条/焊盘崩或
有洞
线条突出
短路
蚀板不净块数
%
块数
%
块数
%
块数
%
19
21
0.61
53
1.55
11
0.32
43
1.26
20
17
0.54
22
0.71
4
0.13
0
0.00
21
10
0.22
17
0.38
5
0.11
23
0.51
22
7
0.19
0
0.00
23
0.61
0
0.00表9-2外层图形蚀刻板之缺陷表——续
工作周
缺陷类型断路
孔环宽度过小
退锡不良
生产总块数
缺陷总数块数
%
块数
%
块数
%
块数
%
19
7
0.20
11
0.32
0
0.00
3415
4.26
20
5
0.16
0
0.00
0
0.00
3120
1.54
21
0
0.00
3
0.07
7
0.15
4517
1.44
22
11
0.29
0
0.00
3
0.08
3746
1.17图一、外层图形蚀刻板之缺陷分布图
3.5 蚀刻后板之外线质量控制
3.5.1 外层图形蚀刻制作板之补线质量控制
与多层印制板之内层图形相同，在外层板的图形制作中，也会由于各种原因的关系，产生断线等质量问题。相应做法简单介绍如下：
（1）对出现此类缺陷的数量，也有一个大致规定。例如，每平方英尺面积内，缺陷数量仅可以出现一处；
（2）每块在制板，断线发生不能超过3处；
（3）断线之分隔距离，若超出3mm，则不可对此线进行补线处理；
（4）若断线出现在两平行线之相同位置，不可进行补线；
（5）若两平行线间距离相距小于0.1mm，不能进行补线修理；
（6）开路位置在线的连接点处，不得进行补线处理；
（7）线与焊盘的颈处出现开路，不可补线；
（8）开路位置处于线路之转角处，也不允许进行补线修理；
（9）补线所用之焊线宽度，不得小于线条宽度的4/5；
（10）补线完成后，所补焊线与邻线距离，不小于线间距的4/5；
（11）断线补好后，焊接点与底线的重叠部分需大于1.5mm；
（12）补线完成后，需用阻焊膜对补线处理进行覆盖。
3.6 碱性氯化铜蚀刻过程中常出现问题之原因分析
（1）蚀刻速率低
蚀刻速率与很多因素有关，一旦出现蚀刻速率降低的情况，需检查蚀刻条件。如温度、蚀刻液比重、PH值、氯化铵含量及喷淋压力等，使其处于规定之最佳的范围。
（2）待蚀刻板之铜表面发黑，蚀刻不动
若出现此种情况，一般是由于蚀刻液中氯化铵含量低所造成的。
（3）抗蚀刻镀层被侵蚀
抗蚀镀层被侵蚀之现象的发生，往往是因蚀刻液中PH值过低或氯离子含量过高所引起的。
（4）蚀刻液中的出现沉淀
蚀刻液中旦出现沉淀现象，通常是由于氨的含量过低，或用水稀释等原因所造成。另外，溶液之比重过大，也会造成沉淀之出现。
4 结论
随着多层印制板的制作向高密度、高层数和小型化方向发展，对外层印制板图形的制作，提出了越来越高的要求。
一方面，需提高图形转移的制作水平，对待制图形之线宽和位置精密度进行质量控制。另一方面，在印制板制作工艺和制作设备上，需投入较多的精力。传统的蚀刻制作主要采用：喷管可旋转（美国Chemcut为代表）、喷管水平摇摆（德国Hollmuller为代表）、交叉赶积液设置（意大利RESCO为代表）以及在德国Hollmuller设备基础上进行改进后的各喷管压力可调的台湾亚智（INTECH）科技生产的蚀刻设备。其中的主要是为了减少侧蚀（undercut）现象的发生，使线条宽度控制符合越来越高要求的需要。此外，广大蚀刻设备厂家需考虑的是怎样削弱业已存在匠水池效应，使蚀刻分布尽可能均匀。
尽管各家有各自的办法，但上述努力还不够，目前，已有印制板设备制作厂家采用喷板式设置取代原有的喷管设计，使蚀刻分布更趋均匀，线条制作精细程度进一步提高。只有这样，才能保证多层印制板的制作质量，满足客户不断增长的需求。
网速偏慢
内容全部来源于网络收集，如有侵权，请联系网站删除：QQ：24596024