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酸性蝕刻製程工藝介紹教育訓練教材惠州联宏化工有限公司唐青山13609611662一、酸性蝕刻的應用：酸性蝕刻，也叫氯化銅酸性蝕刻系統，通常使用於單面板蝕刻、多層板的內層蝕刻或Tenting流程的外層蝕刻上，因這些製程都用幹膜或液態感光油墨作為蝕刻阻劑，而這幾種感光材料相對而言均為耐酸不耐鹼性的特性，故選用酸性蝕刻。二、酸性蝕刻的種類：1、H2O2/HCl系列。2、NaClO3/HCl系列。三、酸性蝕刻製作流程：1、單面板：銅面前處理→印刷線路→烘烤固化→酸性蝕刻→去墨2、內層和外層（Tenting流程）：銅面前處理→壓膜→曝光→顯影→酸性蝕刻→去膜一、酸性蝕刻的應用：酸性蝕刻，也叫氯化銅酸性蝕刻系統，通常使用於單面板蝕刻、多層板的內層蝕刻或Tenting流程的外層蝕刻上，因這些製程都用幹膜或液態感光油墨作為蝕刻阻劑，而這幾種感光材料相對而言均為耐酸不耐鹼性的特性，故選用酸性蝕刻。二、酸性蝕刻的種類：1、H2O2/HCl系列。2、NaClO3/HCl系列。三、酸性蝕刻製作流程：1、單面板：銅面前處理→印刷線路→烘烤固化→酸性蝕刻→去墨2、內層和外層（Tenting流程）：銅面前處理→壓膜→曝光→顯影→酸性蝕刻→去膜酸性蝕刻製程簡介酸性蝕刻製程簡介基板基板壓膜壓膜壓膜後壓膜後曝光曝光顯影顯影蝕銅蝕銅去膜去膜內層製作流程簡介內層製作流程簡介1.下料裁板(PanelSize)COPPERFOILEpoxyGlassPhotoResist2.內層板壓乾膜(光阻劑)PCB內層製作流程PCB內層製作流程3.曝光4.曝光後Artwork(底片)Artwork(底片)PhotoResist光源PCB內層製作流程PCB內層製作流程5.內層板顯影PhotoResist6.酸性蝕刻(Power/Ground或Signal)PhotoResistPCB內層製作流程PCB內層製作流程7.去乾膜(StripResist)PCB內層製作流程PCB內層製作流程PCB內層製作流程PCB內層製作流程铜箔基材干/湿膜铜箔基材1、基板2、塗布/壓膜PCB內層製作流程PCB內層製作流程基材3、曝光底片铜箔干/湿膜4、顯影後PCB內層製作流程PCB內層製作流程5、蝕刻6、蝕刻後蚀刻液蝕刻阻劑線路7、去膜後一、顯影的目的：顯影就是通過化學反應原理，將先前已經曝光好的板子上沒有發生聚合反應區域的幹膜（或油墨）用顯影液沖洗掉，以得到所需要的線路雛形。而已感光聚合的部分則沖洗不掉，仍留在板面上成為蝕刻之阻劑膜。二、顯影的作業條件：一、顯影的目的：顯影就是通過化學反應原理，將先前已經曝光好的板子上沒有發生聚合反應區域的幹膜（或油墨）用顯影液沖洗掉，以得到所需要的線路雛形。而已感光聚合的部分則沖洗不掉，仍留在板面上成為蝕刻之阻劑膜。二、顯影的作業條件：顯影（Developing）顯影（Developing）1.5~2.5kg/cm2顯影段噴灑壓力1.5~2.5kg/cm2水洗段噴灑壓力20~30℃水洗水溫度50~60%顯影點10.5~10.7顯影液pH30±2℃顯影溫度1~2%之碳酸鈉（重量比）顯影液濃度操作範圍操作參數三、顯影液的濃度：目前業界常用的顯影液是以無水碳酸鈉（Na2CO3）加純水配製而成，濃度一般為1~2%（質量比），但為了細線路的製作，緩和反應速度，降低Under-cut，現在顯影液的濃度多控制在1.0%±0.2%。較高藥液濃度可容許較高幹膜負荷量，但不容易清洗乾淨，且操作範圍較小；反之，過低的藥液濃度所能承受的幹膜負荷量較小。因此，正確的藥液濃度應與幹膜廠商研究，依照其幹膜特性來配製。而藥液濃度的檢驗可利用酸鹼滴定來分析。重點是：為維持槽液濃度的穩定性，確保顯影品質，必須設置自動添加，一般以偵控槽液的pH值作自動添加，或計片、計面積添加。四、顯影溫度：顯影液溫度是影響顯影速度的最大變數，一般都控制在30±2℃，需依幹膜種類而定。由於操作時藥液因泵浦的壓縮作用產生大量的熱能會促使溫度升高，致使有顯影過度的可能，因此顯影槽需加裝冷卻水管來保持適當的溫度；而溫度過低時，又可能會造成顯影不潔，因此需加裝加熱器使溫度能達到操作範圍，而得到最佳的顯影效果。三、顯影液的濃度：目前業界常用的顯影液是以無水碳酸鈉（Na2CO3）加純水配製而成，濃度一般為1~2%（質量比），但為了細線路的製作，緩和反應速度，降低Under-cut，現在顯影液的濃度多控制在1.0%±0.2%。較高藥液濃度可容許較高幹膜負荷量，但不容易清洗乾淨，且操作範圍較小；反之，過低的藥液濃度所能承受的幹膜負荷量較小。因此，正確的藥液濃度應與幹膜廠商研究，依照其幹膜特性來配製。而藥液濃度的檢驗可利用酸鹼滴定來分析。重點是：為維持槽液濃度的穩定性，確保顯影品質，必須設置自動添加，一般以偵控槽液的pH值作自動添加，或計片、計面積添加。四、顯影溫度：顯影液溫度是影響顯影速度的最大變數，一般都控制在30±2℃，需依幹膜種類而定。由於操作時藥液因泵浦的壓縮作用產生大量的熱能會促使溫度升高，致使有顯影過度的可能，因此顯影槽需加裝冷卻水管來保持適當的溫度；而溫度過低時，又可能會造成顯影不潔，因此需加裝加熱器使溫度能達到操作範圍，而得到最佳的顯影效果。顯影（Developing）顯影（Developing）五、顯影壓力：幹膜與顯影液發生化學反應時會產生膨脹現象（Swelling），因此需要適當的壓力來沖刷掉表面已作用過的浮層，使乾淨之顯影液能繼續與幹膜產生化學反應，而不至於發生水池效應。而針對細線路而言，顯影時適當的噴灑壓力應在1.5~2.5kg/cm2之間。六、水質硬度：一般自來水或地下水因含有礦物質及污垢，若長期使用容易與幹膜結合形成硬垢，造成噴嘴或噴管阻塞，影響噴灑面積，最後導致顯影不潔。因此建議使用純水搭配碳酸鈉配製成顯影液，會是最佳選。而水洗水一般也選用經過處理的軟水。七、過濾：顯影槽的噴灑系統加裝過濾裝置的主要目的在於避免幹膜殘渣堵塞噴嘴而造成顯影不潔；另也是防止膜屑、膜渣經過噴灑反沾到板面上，造成後續的蝕刻不淨或星點狀殘銅，致使生產品質不良，增加AOI檢測的工作量。五、顯影壓力：幹膜與顯影液發生化學反應時會產生膨脹現象（Swelling），因此需要適當的壓力來沖刷掉表面已作用過的浮層，使乾淨之顯影液能繼續與幹膜產生化學反應，而不至於發生水池效應。而針對細線路而言，顯影時適當的噴灑壓力應在1.5~2.5kg/cm2之間。六、水質硬度：一般自來水或地下水因含有礦物質及污垢，若長期使用容易與幹膜結合形成硬垢，造成噴嘴或噴管阻塞，影響噴灑面積，最後導致顯影不潔。因此建議使用純水搭配碳酸鈉配製成顯影液，會是最佳選。而水洗水一般也選用經過處理的軟水。七、過濾：顯影槽的噴灑系統加裝過濾裝置的主要目的在於避免幹膜殘渣堵塞噴嘴而造成顯影不潔；另也是防止膜屑、膜渣經過噴灑反沾到板面上，造成後續的蝕刻不淨或星點狀殘銅，致使生產品質不良，增加AOI檢測的工作量。顯影（Developing）顯影（Developing）八、噴灑系統：1、搖擺方式：有噴盤來回鋸動式搖擺，及噴管定點自轉式搖擺。噴灑系統設計搖擺的目的是使藥液能夠均勻、迅速地噴灑到板面，加快藥液的交換與反應速度，從而得到良好的均勻性與反應速率。2、噴管間距與噴嘴間距：噴管與噴管的間距是否合理，主要是看噴嘴的噴灑面積是否能夠完全，此會影響顯影的均勻性；而噴嘴與噴嘴的間距是否合理，則會影響顯影的速度。3、噴嘴的選用：水平線的噴嘴一般可分為兩種類型，即圓錐型（ConeType）和扇型（FanType）。圓錐型噴嘴的特點是噴灑面積廣，可得到較佳的均勻性，但衝擊力小，容易造成顯影不潔。而扇型噴嘴噴灑面積雖小，但衝擊力較大，顯影效果較佳。因此針對細線路或內層板，以選擇使用扇型噴嘴較適合，因密集線路區需較高的藥液衝擊力來清除線路間的殘渣；而內層板因未鑽孔，上板面容易產生水池效應（Pudding），若噴灑壓力不夠會造成上板面顯影不潔，易導致蝕刻不淨等異常。4、不論用何種類型的噴嘴，最重要的是兩個噴嘴的噴灑面積是否能夠重疊（Overlapping），以達到均勻且乾淨的顯影效果。八、噴灑系統：1、搖擺方式：有噴盤來回鋸動式搖擺，及噴管定點自轉式搖擺。噴灑系統設計搖擺的目的是使藥液能夠均勻、迅速地噴灑到板面，加快藥液的交換與反應速度，從而得到良好的均勻性與反應速率。2、噴管間距與噴嘴間距：噴管與噴管的間距是否合理，主要是看噴嘴的噴灑面積是否能夠完全，此會影響顯影的均勻性；而噴嘴與噴嘴的間距是否合理，則會影響顯影的速度。3、噴嘴的選用：水平線的噴嘴一般可分為兩種類型，即圓錐型（ConeType）和扇型（FanType）。圓錐型噴嘴的特點是噴灑面積廣，可得到較佳的均勻性，但衝擊力小，容易造成顯影不潔。而扇型噴嘴噴灑面積雖小，但衝擊力較大，顯影效果較佳。因此針對細線路或內層板，以選擇使用扇型噴嘴較適合，因密集線路區需較高的藥液衝擊力來清除線路間的殘渣；而內層板因未鑽孔，上板面容易產生水池效應（Pudding），若噴灑壓力不夠會造成上板面顯影不潔，易導致蝕刻不淨等異常。4、不論用何種類型的噴嘴，最重要的是兩個噴嘴的噴灑面積是否能夠重疊（Overlapping），以達到均勻且乾淨的顯影效果。顯影（Developing）顯影（Developing）九、顯影點（Break-Point）的控制：1、由於顯影速度受到很多因素影響，例如：藥液濃度、噴灑壓力、溫度等，因此我們通常用顯影點的位置來控制正確的顯影速度。2、顯影點是指在顯影過程中，未經曝光聚合的幹膜在與顯影液反應後被沖刷掉，而顯露出銅面時的位置，而称之。現場生產時，顯影點一般控制在顯影槽的50%~60%之間。3、顯影點及均勻性的測試：為瞭解顯影點和顯影均勻性的情形，則可用下列方法來測試：取幾片較大尺寸（如20″×24″）的銅箔基板以正常流程壓好幹膜，撕掉保護膜後連續放置（無間距），以正常速度輸送進顯影槽，當第一片板子即將出顯影槽時關閉噴灑，待板子經過水洗後取出，以顯影槽有效噴灑長度為基準依次擺放，檢視板面顯影均勻性。九、顯影點（Break-Point）的控制：1、由於顯影速度受到很多因素影響，例如：藥液濃度、噴灑壓力、溫度等，因此我們通常用顯影點的位置來控制正確的顯影速度。2、顯影點是指在顯影過程中，未經曝光聚合的幹膜在與顯影液反應後被沖刷掉，而顯露出銅面時的位置，而称之。現場生產時，顯影點一般控制在顯影槽的50%~60%之間。3、顯影點及均勻性的測試：為瞭解顯影點和顯影均勻性的情形，則可用下列方法來測試：取幾片較大尺寸（如20″×24″）的銅箔基板以正常流程壓好幹膜，撕掉保護膜後連續放置（無間距），以正常速度輸送進顯影槽，當第一片板子即將出顯影槽時關閉噴灑，待板子經過水洗後取出，以顯影槽有效噴灑長度為基準依次擺放，檢視板面顯影均勻性。顯影（Developing）顯影（Developing）顯影點及均勻性顯影（Developing）顯影（Developing）十、顯影的注意事項：1、注意在顯影前不可忘記把表面玻璃紙撕掉。2、顯影點（Breakpoint）應落於50~60%間。不足，銅面有scun殘留；太過，則線邊有膜屑或undercut過大。最好有自動添加系統（auto-dosing）。另外噴灑系統設計良否也會影響顯影點。3、顯影良好的側壁應為直壁式者，顯像不足時容易發生膜渣（Scum）造成蝕刻板的短路、銅碎、及鋸齒突出之線邊，顯影機噴液系統之過濾不良時也會造成此種缺點。若要檢查是否有Scum殘留時，則可用5%之氯化銅溶液（CupricChlorideCuCl2)或氯化銨溶液浸泡，若銅面上仍有鮮亮的銅色時，即可判斷有Scum殘留。4、必須有自動添加（AutoDosing），以確保槽液濃度穩定在操作範圍內。5、顯像完成板子切記不可疊放，須用Rack插立。6、顯影槽一定要定期作徹底清潔保養，否則槽壁、槽底、管道內都易有膜渣和其他雜質、沉澱物沉積，若長期累積，則勢必會堵塞噴嘴、濾芯，更會影響生產品質。十、顯影的注意事項：1、注意在顯影前不可忘記把表面玻璃紙