作者：Jake Hertz

在眾多可用的 PCB 制造方法中，化學(xué)蝕刻仍然是行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。蝕刻以其精度和可擴(kuò)展性而聞名，它提供了一種創(chuàng)建詳細(xì)電路圖案的可靠方法。在本博客中，我們將詳細(xì)探討化學(xué)蝕刻工藝及其優(yōu)點(diǎn)和局限性，并討論何時(shí)該技術(shù)最合適。

了解化學(xué)蝕刻

化學(xué)蝕刻是最古老、使用最廣泛的 PCB 生產(chǎn)方法之一。該過(guò)程包括有選擇地從覆銅層壓板上去除不需要的銅，以留下所需的電路。這是通過(guò)應(yīng)用抗蝕劑材料來(lái)實(shí)現(xiàn)的，該抗蝕劑材料可以保護(hù)要保持導(dǎo)電的區(qū)域，同時(shí)蝕刻劑溶液去除暴露的銅。

化學(xué)蝕刻涉及化學(xué)溶解未受光致抗蝕劑保護(hù)的材料。

化學(xué)蝕刻工藝

1. 設(shè)計(jì) PCB 布局 ：該過(guò)程的第一步涉及使用 CAD（計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)）軟件創(chuàng)建電路設(shè)計(jì)。布局必須包括電路所需的所有走線、過(guò)孔和焊盤。設(shè)計(jì)完成后，將其打印到透明薄膜上，用于將設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)移到銅板上。
2. 準(zhǔn)備覆銅板 ：選擇覆銅板，通常由玻璃纖維基板（如FR-4）組成，單面或雙面都有一層銅。徹底清潔銅表面以去除任何氧化物或污染物，確保光刻膠層的適當(dāng)粘附。
3. 涂上光刻膠層 ：清潔后的銅板上涂有光刻膠，光刻膠是一種光敏材料。這可以通過(guò)使用光致抗蝕劑薄膜或通過(guò)在整個(gè)板上均勻地施加液體光致抗蝕劑來(lái)完成。光致抗蝕劑可以保護(hù)留下痕跡的區(qū)域的銅。
4. 對(duì)齊并暴露設(shè)計(jì) ：包含電路設(shè)計(jì)的透明薄膜在電路板上對(duì)齊。然后將電路板暴露在紫外線 (UV) 下，使銅需要保持完整的區(qū)域（跡線）的光致抗蝕劑硬化。任何未暴露在紫外線下的區(qū)域都會(huì)保持柔軟，稍后可以洗掉。
5. 顯影電路板 ：曝光后，使用顯影劑溶液對(duì)電路板進(jìn)行顯影，從而去除未暴露于紫外線的區(qū)域中未硬化的光致抗蝕劑。這使得所需的電路圖案受到硬化抗蝕劑的保護(hù)，而其余的銅仍然暴露在外以進(jìn)行蝕刻。
6. 蝕刻電路板 ：將開(kāi)發(fā)的電路板浸入蝕刻溶液中，通常是氯化鐵或過(guò)硫酸銨。蝕刻劑溶解未受保護(hù)的銅，僅留下被光致抗蝕劑覆蓋的銅跡線。此步驟需要仔細(xì)控制溫度和時(shí)間，以避免蝕刻過(guò)度或蝕刻不足，從而導(dǎo)致走線錯(cuò)誤。
7. 沖洗并去除光刻膠 ：蝕刻掉不需要的銅后，用水徹底沖洗電路板，以去除任何殘留的蝕刻溶液。然后使用光刻膠去除劑或溶劑剝離硬化的光刻膠，露出形成電路的干凈的銅跡線。

為什么選擇化學(xué)蝕刻？

化學(xué)蝕刻因其可擴(kuò)展性和以優(yōu)異的精度生產(chǎn) PCB 的能力而受到青睞，特別是在處理復(fù)雜的設(shè)計(jì)時(shí)。

其主要優(yōu)點(diǎn)之一是適用于多層 PCB。當(dāng)制造兩層以上的電路板時(shí)，化學(xué)蝕刻可在多層上提供卓越的控制、更精確的對(duì)準(zhǔn)和更高質(zhì)量的結(jié)果。

此外，化學(xué)蝕刻在跡線寬度和間距方面提供了高度的靈活性，使其成為高密度互連 (HDI) PCB 的首選方法。無(wú)論您使用細(xì)間距元件還是走線之間的緊密間距，蝕刻都可以實(shí)現(xiàn)其他方法可能難以實(shí)現(xiàn)的復(fù)雜細(xì)節(jié)。

該技術(shù)也非常適合大規(guī)模生產(chǎn)。一旦準(zhǔn)備好設(shè)置和掩模，化學(xué)蝕刻就可以生產(chǎn)數(shù)百或數(shù)千個(gè) PCB，且它們之間的差異最小。這種可擴(kuò)展性與其產(chǎn)生高質(zhì)量結(jié)果的能力相結(jié)合，使其成為商業(yè) PCB 制造的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。

考慮因素和挑戰(zhàn)

雖然化學(xué)蝕刻具有許多優(yōu)點(diǎn)，但重要的是要認(rèn)識(shí)到它的缺點(diǎn)。

最顯著的挑戰(zhàn)之一涉及化學(xué)品的處理和處置。蝕刻溶液通常由氯化鐵或過(guò)硫酸銨組成，具有危險(xiǎn)性，需要適當(dāng)?shù)膬?chǔ)存、處理和處置程序。對(duì)于大規(guī)模運(yùn)營(yíng)的公司來(lái)說(shuō)，這意味著投資于安全協(xié)議和環(huán)境合規(guī)性，這增加了流程的整體復(fù)雜性。

該工藝還要求掩模應(yīng)用和曝光的精確性?？刮g劑應(yīng)用過(guò)程中的任何錯(cuò)位或缺陷都可能導(dǎo)致電路板出現(xiàn)缺陷。此外，過(guò)度蝕刻或蝕刻不足也是一種潛在風(fēng)險(xiǎn)，即去除過(guò)多的銅或去除足夠的銅，從而導(dǎo)致有缺陷的跡線。因此，仔細(xì)控制蝕刻劑濃度、溫度和時(shí)間對(duì)于獲得一致的結(jié)果至關(guān)重要。

盡管存在這些挑戰(zhàn)，化學(xué)蝕刻仍然是大規(guī)模 PCB 生產(chǎn)的高效且有效的解決方案。然而，對(duì)于小規(guī)模運(yùn)行或原型制作來(lái)說(shuō)，它可能不具有成本效益或?qū)嵱眯?，因?yàn)殂娤骰蛑睂?xiě)方法等替代技術(shù)可能更有利。

結(jié)論

化學(xué)蝕刻是一種經(jīng)過(guò)驗(yàn)證的 PCB 制造方法，為大規(guī)模生產(chǎn)復(fù)雜的多層設(shè)計(jì)提供了可靠的方法。雖然該過(guò)程由于涉及化學(xué)品而面臨環(huán)境和操作方面的挑戰(zhàn)，但其在精度和可擴(kuò)展性方面的優(yōu)勢(shì)使其成為電子行業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)。

審核編輯 黃宇