一.概述
　　目前,印刷電路板(PCB)加工的典型工藝采用"圖形電鍍法"。即先在板子外層需留存的銅箔部門上，也就是電路的圖形部門上預鍍一層鉛錫抗蝕層，然后用化學方式將其余的銅箔侵蝕掉,稱為蝕刻。圖1所示的，為圖形電鍍后板子橫截面的情況。
　　在圖1狀態下,印制板 的整體厚度是整個加工過程中之最，以后將逐漸減薄，直到阻焊涂覆工藝。圖1的下一道工藝是去膜，即將銅層上鉛錫部門以外的感光保護膜剝離掉。
　　圖2表示了去膜后板子的橫截面。
　　接下去的工藝就是蝕刻。
　　要留意的是,這時的板子上面有兩層銅.在外層蝕刻工藝中僅僅有一層銅是必需被全部蝕刻掉的,其余的將形成終極所需要的電路。這種類型的圖形電鍍,其特點是鍍銅層僅存在于鉛錫抗蝕層的下面。另外一種工藝方法是整個板子上都鍍銅,感光膜以外的部門僅僅是錫或鉛錫抗蝕層（見圖3）。這種工藝稱為“全板鍍銅工藝“。與圖形電鍍比擬,全板鍍銅的最大缺點是板面各處都要鍍兩次銅而且蝕刻時還必需都把它們侵蝕掉。因此當導線線寬十分精細時將會產生一系列的題目。同時,側侵蝕（見圖4）會嚴峻影響線條的平均性。
　　在印制板外層電路的加工工藝中，還有另外一種方法，就是用感光膜代替金屬鍍層做抗蝕層。這種方法非常近似于內層蝕刻工藝，可以參閱內層制作工藝中的蝕刻。
　　目前，錫或鉛錫是最常用的抗蝕層,用在氨性蝕刻劑的蝕刻工藝中.氨性蝕刻劑是普遍使用的化工藥液，與錫或鉛錫不發生任何化學反應。氨性蝕刻劑主要是指氨水/氯化氨蝕刻液。此外，在市場上還可以買到氨水/硫酸氨蝕刻藥液。
　　以硫酸鹽為基的蝕刻藥液,使用后,其中的銅可以用電解的方法分離出來,因此能夠重復使用。因為它的侵蝕速率較低，一般在實際出產中未幾見,但有望用在無氯蝕刻中。有人試驗用硫酸-雙氧水做蝕刻劑來侵蝕外層圖形。因為包括經濟和廢液處理方面等很多原因,這種工藝尚未在商用的意義上被大量采用.更進一步說,硫酸-雙氧水，不能用于鉛錫抗蝕層的蝕刻，而這種工藝不是PCB外層制作中的主要方法，故決大多數人很少問津。
　　二.蝕刻質量及先期存在的題目
　　對蝕刻質量的基本要求就是能夠將除抗蝕層下面以外的所有銅層完全去除干凈，止此而已。從嚴格意義上講，假如要精確地界定，那么蝕刻質量必需包括導線線寬的一致性和側蝕程度。因為目前侵蝕液的固有特點，不僅向下而且對左右各方向都產生蝕刻作用，所以側蝕幾乎是不可避免的。
　　側蝕題目是蝕刻參數中常常被提出來討論的一項,它被定義為側蝕寬度與蝕刻深度之比, 稱為蝕刻因子。在印刷電路產業中，它的變化范圍很寬泛，從1：1到1：5。顯然，小的側蝕度或低的蝕刻因子是最令人滿足的。
　　蝕刻設備的結構及不同成分的蝕刻液都會對蝕刻因子或側蝕度產生影響，或者用樂觀的話來說，可以對其進行控制。采用某些添加劑可以降低側蝕度。這些添加劑的化學成分一般屬于貿易秘密，各自的研制者是不向外界透露的。至于蝕刻設備的結構題目，后面的章節將專門討論。
　　從很多方面看，蝕刻質量的好壞，早在印制板進入蝕刻機之前就已經存在了。由于印制電路加工的各個工序或工藝之間存在著非常緊密的內部聯系，沒有一種不受其它工序影響又不影響其它工藝的工序。很多被認定是蝕刻質量的題目，實際上在去膜甚至更以前的工藝中已經存在了。對外層圖形的蝕刻工藝來說，因為它所體現的“倒溪”現像比絕大多數印制板工藝都凸起，所以很多題目最后都反映在它上面。同時，這也是因為蝕刻是自貼膜，感光開始的一個長系列工藝中的最后一環，之后，外層圖形即轉移成功了。環節越多，泛起題目的可能性就越大。這可以看成是印制電路出產過程中的一個很特殊的方面。 從理論上講，印制電路進入到蝕刻階段后，其圖形截面狀態應如圖2所示。在圖形電鍍法加工印制電路的工藝中，理想狀態應該是:電鍍后的銅和錫或銅和鉛錫的厚度總和不應超過耐電鍍感光膜的厚度,使電鍍圖形完全被膜兩側的“墻”擋住并嵌在里面。然而,現實出產中，全世界的印制電路板在電鍍后，鍍層圖形都要大大厚于感光圖形。在電鍍銅和鉛錫的過程中，因為鍍層高度超過了感光膜，便產生橫向堆積的趨勢，題目便由此產生。在線條上方籠蓋著的錫或鉛錫抗蝕層向兩側延伸，形成了“沿”，把小部門感光膜蓋在了“沿”下面（見圖5）。
　　錫或鉛錫形成的“沿”使得在去膜時無法將感光膜徹底去除干凈，留下一小部門“殘膠”在“沿”的下面（見圖六）。“殘膠”或“殘膜”留在了抗蝕劑“沿”的下面，將造成不完全的蝕刻。線條在蝕刻后兩側形成“銅根”，銅根使線間距變窄，造成印制板不符合甲方要求，甚至可能被拒收。因為拒收便會使PCB的出產本錢大大增加。
　　另外，在很多時候，因為反應而形成溶解，在印制電路產業中,殘膜和銅還可能在侵蝕液中形成堆積并堵在侵蝕機的噴嘴處和耐酸泵里，不得不停機處理和清潔，而影響了工作效率。
　　三.設備調整及與侵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，就可以連續進行出產。樞紐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靠設備的良好工作狀態。就目前來講，不管使用何種蝕刻液，必需使用高壓噴淋，而且為了獲得較整潔的線條側邊和高質量的蝕刻效果，必需嚴格選擇噴嘴的結構和噴淋方式。
　　為得到良好的側面效果,泛起了很多不同的理論,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明了上述觀點。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）。
　　在印制電路產業的傳統知識里,特別是印制電路原料的供給商們,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.這已由經驗所證明。事實上，很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(這些等于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，蝕刻速率會進步一倍以上。
　　因為蝕刻反應過程中天生大量的一價銅離子，又因為一價銅離子老是與氨的絡合基牢牢的結合在一起,所以保持其含量近于零是十分難題的。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。但是假如空氣太多，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。這樣做必需加一套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產業中。在PCH產業中，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稱大。它對蝕刻參量的要求常常比PCB產業中的更為苛刻。 有一項來自PCM產業系統中的研究成果，目前尚未正式發表，但其結果將是令人線人一新的。因為有較雄厚的項目基金支持，因此研究職員有能力從長遠意義上對蝕刻裝置的設計思惟進行改變,同時研究這些改變所產生的效果。好比,與錐形噴嘴比擬，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.假如不進行這樣的改變，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（見圖八，它表示了噴淋的工作情況）。這樣使噴射出的溶液外形成為疊加或交叉的狀態。從理論上講，假如溶液外形相互交叉，那么該部門的噴射力就會降低，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。在噴淋面的邊沿處，這種情況尤其凸起。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題目,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）。
　　四.關于上下板面,導入邊與后入邊蝕刻狀態不同的題目
　　大量的涉及蝕刻質量方面的題目都集中在上板面上被蝕刻的部門。了解這一點是十分重要的。這些題目來自印制電路板的上板面蝕刻劑所產生的膠狀板結物的影響。膠狀板結物堆積在銅表面上，一方面影響了噴射力，另一方面阻擋了新鮮蝕刻液的增補，造成了蝕刻速度的降低。恰是因為膠狀板結物的形成和堆積使得板子的上下面圖形的蝕刻程度不同。這也使得在蝕刻機中板子提高前輩入的部門輕易蝕刻的徹底或輕易造成過侵蝕，由于那時堆積尚未形成，蝕刻速度較快。反之，板子后進入的部門進入時堆積已形成，并減慢其蝕刻速度。
　　五.蝕刻設備的維護
　　蝕刻設備維護的最樞紐因素就是要保證噴嘴的清潔，無梗阻物而使噴射的通暢。梗阻物或結渣會在噴射壓力作用下沖擊版面。如果噴嘴不潔，那么會造成蝕刻不平均而使整塊PCB報廢。
　　顯著地，設備的維護就是更換破損件和磨損件，包括更換噴嘴，噴嘴同樣存在磨損的題目。除此之外，更為樞紐的題目是保持蝕刻機不存在結渣，在很多情況下都會泛起結渣堆積.結渣的堆積過多，甚至會對蝕刻液的化學平衡產生影響。同樣,假如蝕刻液泛起過量的化學不平衡，結渣就會愈加嚴峻。結渣堆積的題目怎么夸大都不外分。一旦蝕刻液溘然泛起大量結渣的情況，通常是一個信號，即溶液的平衡泛起題目。這就應該用較強的鹽酸作適當地清潔或對溶液進行補加。
　　殘膜也可以產生結渣物，極少量的殘膜溶于蝕刻液中，然后形成銅鹽沉淀。殘膜所形成的結渣說明前道去膜工序不徹底。去膜不良往往是邊沿膜與過電鍍共同造成的結果。

 

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