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PCB蚀刻机的原理和工艺流程是什么?

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 随着PCB工业的发展,各种导线之阻抗要求也越来越高,这必然要求导线的宽度控制更加严格。为了使荣信公司的工程管理人员,尤其是负责蚀刻工序的工艺工程人员对蚀刻工序有一定的了解,故撰写此份培训教材,以期有助于生产管理与监控,从面提高我司的产品品质。

2.蚀刻机的基础原理
(1)蚀刻的目的
蚀刻的目的即是将前工序所做出有图形的线路板上的未受保护的非导体部分铜蚀刻去,形成线路。
蚀刻有内层蚀刻和外层蚀刻,内层采用酸性蚀刻,湿膜或干膜为抗蚀剂;外层采用碱性蚀刻,锡铅为抗蚀剂。
(2)蚀刻反应基本原理
一.酸性氯化铜蚀刻液
1.特性
-蚀刻速度容易控制,蚀刻液在稳定状态下能达到高的蚀刻质量

-蚀铜量大

-蚀刻液易再生和回收

2.主要反应原理
蚀刻过程中,CU2+有氧化性,将板面铜氧化成CU+:Cu+  CuCl2→2CuCl

生成的CuCl不溶于水,在过量的氯离子存在下,生成可溶性的络离子:

2CuCl+4Cl-→2[CuCl3]2-

随着反应的进行,CU+越来越多,蚀铜能力下降,需对蚀刻液再生,使CU+变成CU2+。再生的方法有以下几种:通氧气或压缩空气再生(反应速率低),氯气再生(反应快,但有毒),电解再生(可直接回收铜,但需电解再生的设备和较高的电能消耗),次氯酸钠再生(成本高,本身较危险),双氧水再生(反应速率快,易控制).

反应:2CuCl+2HCl+H2O2→2CuCl2+2H2O

自动控制添加系统:通过控制蚀刻速度,双氧水和盐酸的添加比例,比重和液位,温度等项目,达到自动连续生产。
3.蚀刻工艺的原理
从专业意义上讲蚀刻的原理是专指金属按照设计和工艺要求,通过专业的蚀刻机所进行的一种受控腐蚀行为。通过这种受控化学加工,可以满足某些特定场合的设计要求,而这些要求是传统机械加工方法所不能达到的。金属化学腐蚀,在更多场合所指的都足金属在自然环境中的化学破坏所造成的化学损失所以被广泛接受的金属腐蚀的定义是:金属与周围环境介质接触,并与之发生化学或电化学作用而引起的破坏、变质所导致的金属化学损失行为。从这个定义上讲,金属的各种腐蚀其实就是金属的化学损失。对于金属化学损失的语言表述,流行的主要有:化学腐蚀、化学蚀刻、化学铣切及化学纹理蚀刻等四种。关于这四种表述可从以下几方面理解:
蚀刻设备
化学腐蚀:化学腐蚀是一种金属化学损失的普遍现象和过程,包括了平时常说的金属在各种腐蚀环境中的破坏腐蚀,同时也包括使用化学方法进行受控加工的腐蚀。从 整个过程来看,它既包括了无控腐蚀也包括了可控蚀刻,是金属化学损失的总称,是金属在各种化学腐蚀介质中的一种化学损失行为。很多蚀刻机厂家,比如河北瑞思特公司都采用这种蚀刻方法。
化学蚀刻:化学蚀刻是很有针对性的,是令指受控腐蚀,是金属通过化学方法进 行一种可以控制的加工方法D化学蚀刻根据被蚀刻后的表面效果及加X要求又可分为化 学铣切和化学纹理蚀刻。
化学铣切:化学铣切具有和机械铣切相同的意义,只是采用加工的方法不同而已。化学铣切要求经化学蚀刻后的表面,有尽可能高的表面平滑度,尽可能低的表面粗植度,以及尽可能高的蚀刻精度。
化学纹理蚀刻:化学纹理蚀刻是指经化 学蚀刻后的表面,呈现出具有一定粗糙度的表面效果,且这种粗糙度的大小可以通对工艺过程的化学指标和物理指标的控制在一定范围内可调。这呰化学指标包括:所用腐蚀剂的种类及相互之间的浓度配比;物现指标包括:蚀刻温度、蚀刻时间和蚀刻方法。

4. 化学蚀刻工艺的具体过程:
步骤一:清洁处理:其fl的是将待腐蚀零件毛坯表面的各种污渍清洗干净,以保证防蚀层 能与金属表面的粘附力均勻一致,并使蚀刻速度均匀不变。常用的清洁处理力法有:有机 溶剂清洁、碱性化学清洁、酸性化学清洁、超声波清洁及电解清洁处理等D在使用过程中可根据零件金属材料类型及零件表面的污染程度分别选择。
步骤二:防蚀处理:其目的是保护那些不需要腐蚀加工的表面,使需要腐蚀加工的金属表面完全曝餚出来,而被与金属材料相适应的腐蚀剂所腐蚀。这一工序要求:防蚀材料要与金属表面粘附牢固,并在整个腐蚀过程中不会发生防蚀层脱落现象。防蚀处理主要包括: 丝网印刷防蚀技术、照相化学防蚀技术、移印防蚀技术、图形电镀防蚀技术、激光光刻防蚀技术及刻划防蚀层技术等。
步骤三:腐蚀加工:是将被腐蚀金属零件按图纸要求制作好防蚀图文后,放人腐蚀槽中进 行腐 蚀 加 工 的 过 程 。在这一工序中主要控制 :腐蚀剂浓度 、腐蚀温度 、蚀刻时间等 金属腐蚀加工根据图纸要求可分为五种基本类型,即:整体腐蚀、选择腐蚀、多台阶腐蚀、锥度 腐蚀和化学切割下料。金属全面腐蚀+需要进行防蚀处理,零件经清洁处理后即可进行 腐蚀加工。
步骤四:清除防蚀层:零件经腐蚀合格后,使用溶剂、碱液或其他清洁剂将零件表面的防 蚀层去掉。

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