PCB制造蚀刻工序详解

PCB 的制造过程中，蚀刻（etching）是一个至关重要的环节。本文将详细介绍蚀刻过程，尤其是 PCB真空蚀刻技术，以及它的原理和优势。

PCB蚀刻过程的基本原理

在 PCB 制造中，蚀刻是将基底铜层按照设计要求形成线路图形和焊盘的关键步骤。基本原理很简单：基底铜被抗蚀层覆盖，没有被抗蚀层保护的铜与蚀刻剂发生反应，从而被蚀刻掉，最终形成设计线路图形和焊盘。

虽然蚀刻的原理看似简单，但在实际应用中却充满了挑战，特别是在生产微细线路时。这些挑战主要体现在两个方面：蚀刻结果必须恰到好处，既不能变宽，也不能过蚀。

PCB制造中的水池效应

PCB制造商更愿意使用水平的蚀刻线进行生产，以实现最大程度上的生产自动化，从而降低成本。然而，水平蚀刻也存在问题，即无法消除的“水池效应”。

这一现象导致了板的上表面和下表面产生不同的蚀刻效果，板边的蚀刻速率比板中心的蚀刻速率快。这种不均匀性会对 PCB 的质量产生负面影响，尤其是在要求精细线路的应用中。

“水池效应”是由于蚀刻液在板上不均匀分布引起的。位于线路板上面、靠近板边的部分，蚀刻液更容易流出板外，新旧蚀刻液更容易进行交换，因此保持了较好的蚀刻速率。而在板中心的位置，蚀刻液的流动受到限制，导致蚀刻效率降低，蚀刻效果变差。

即使采取了一些特殊的生产过程控制和补偿方式，例如水平于传输方向可独立调整的喷淋系统、增加振荡式的喷淋管及增加矫正性的再蚀刻段等，也难以很好地解决“水池效应”问题。

真空蚀刻技术的出现

为了克服“水池效应”以及提高蚀刻的质量和效率，PILL e.K. 在去年底发布了一项新的工艺技术，被称为真空蚀刻技术。这项技术通过抽水泵来吸取使用过的蚀刻液，改善板面朝上部分的蚀刻液的流动性，从而阻止“水坑效应”的产生。

真空蚀刻技术的原理很简单。在蚀刻段中，除了安装了喷嘴外，还在喷管之间离线路板表面相对较近的位置安装了抽气单元。这些抽气单元将使用过的蚀刻液吸走，然后通过闭合回路回到模块的液槽中。

真空蚀刻技术的优势主要体现在以下几个方面：

均匀性提高：

经真空蚀刻后，整个表面的蚀刻效果都非常均匀。这有助于确保 PCB 的线路质量。

产能提升：

蚀刻速度增快，生产时间缩短，蚀刻流程的产量上升。

减少返工：

因为第一次蚀刻就可达到满意的效果，所以无需返工进行重蚀刻。

降低成本：

减少了相关的工厂控制工程，降低了成本。

适用性广泛：

真空蚀刻技术适用于生产超精细导线，不再需要安装可摆动的喷射歧管。

环保可行：

可安装有利环保的再生系统，减少了化学废液的排放。

真空蚀刻技术的未来

真空蚀刻技术展现出巨大的潜力，特别适用于细导线及超细导线结构板的生产。初步测试已经表明，这项技术可以胜任低于50微米的导电图形的生产。

对于采用真空蚀刻技术生产厚铜板线路的能力也正在进一步评估中。无论是传统氯化铜蚀刻介质还是氯化铁(Ⅲ)蚀刻介质，真空蚀刻技术都表现出色，为电子制造业带来了新的可能性。

综上所述，真空蚀刻技术不仅改善了 PCB 制造过程中的“水池效应”，还提高了产能、降低了成本、增加了环保性，使得 PCB 制造能够更好地适应现代电子产品对线路质量和精度的要求。

通过不断的创新，电子制造业将继续受益于真空蚀刻技术的进步，这一技术有望成为未来 PCB 制造的主流工艺。

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常见问题FAQs

1. 真空蚀刻技术如何改善 PCB 制造的均匀性？

真空蚀刻技术通过抽水泵吸取使用过的蚀刻液，改善了蚀刻液在 PCB 表面的分布，从而提高了蚀刻的均匀性。

2. 真空蚀刻技术是否对环境友好？

是的，真空蚀刻技术可以采用环保的再生系统，减少了化学废液的排放，有利于环境保护。

3. 真空蚀刻技术是否适用于生产超细导线？

是的，真空蚀刻技术特别适用于生产超细导线，可以实现更高的线路精度。

4. 真空蚀刻技术是否可以用于厚铜线路板的生产？

真空蚀刻技术目前正在进行进一步评估，但已经显示出在厚铜线路板制造中的潜力。

5. 真空蚀刻技术如何提高 PCB 制造的产能？

真空蚀刻技术加快了蚀刻速度，因此生产时间缩短，进而提高了产能。