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蝕刻
來源:互聯網

蝕刻是將材料通過化學反應或物理撞擊作用而移除的技術。通常的蝕刻技術指的都是化學蝕刻,是一種通過曝光制版和顯影后,將蝕刻區域的保護膜去除,在蝕刻時接觸化學溶液,起到溶解腐蝕的作用,從而達到凹凸或者鏤空成型的效果。蝕刻可以對金屬表面進行細微加工,可以實現金屬表面的特殊效果,因而在很多設計上得以應用,常見的蝕刻工藝有曝光法和網印法。

蝕刻是IC工藝以及MENS工藝中的一種重要步驟,是與光刻相聯系的圖形化處理的一種主要工藝。廣義上來講,蝕刻成為通過溶液、反應離子或其他機械方式來剝離、去除材料的一種統稱,成為微加工制造的一種普適叫法。在半導體制造中有兩種基本的蝕刻工藝:干法蝕刻和濕法蝕刻。干法蝕刻是把晶圓表面暴露于氣態中產生的等離子體,等離子體通過光刻膠中開出的窗口,與硅片發生物理或化學反應(或這兩種反應),從而去掉暴露的表面材料,是亞微米尺寸下蝕刻器件的最重要方法。干法蝕刻又可以分為離子銑蝕刻、帶電粒子蝕刻和反應離子蝕刻三種主要方法。而在濕法蝕刻中,液體化學試劑(如酸、堿和溶劑等)以化學方式去除硅片表面的材料,濕法蝕刻一般只適用于尺寸較大的情況(大于3μm),仍然用來腐蝕硅片上某些層或用來去除干法蝕刻后的殘留物。濕法蝕刻由于其快速的蝕刻時間、低成本、低復雜度以及光罩材料的可用性而被廣泛使用,是傳統蝕刻方法。

蝕刻原理

通常所指蝕刻也稱光化學蝕刻(photochemical etching),指通過曝光制版、顯影后,將要蝕刻區域的保護膜去除,在蝕刻時接觸化學溶液,達到溶解腐蝕的作用,形成凹凸或者鏤空成型的效果。

工藝流程

曝光法:工程根據圖形開出備料尺寸-材料準備-材料清洗-烘干覆膜或涂布→烘干→曝光→ 顯影→烘干-蝕刻→脫膜→OK

網印法:開料→清洗板材(不銹鋼其它金屬材料)→鋼網印→蝕刻→脫膜→OK

注意問題

減少側蝕和突沿,提高蝕刻系數

側蝕產生突沿。通常印制板在蝕刻液中的時間越長,(或者使用老式的左右搖擺蝕刻機)側蝕越嚴重。側蝕嚴重影響印制導線的精度,嚴重側蝕將使制作精細導線成為不可能。當側蝕和突沿降低時,蝕刻系數就升高,高的蝕刻系數表示有保持細導線的能力,使蝕刻后的導線接近原圖尺寸。電鍍蝕刻抗蝕劑無論是錫-鉛合金,錫,錫-合金或鎳,突沿過度都會造成導線短路。因為突沿容易斷裂下來,在導線的兩點之間形成電的橋接。

提高板子與板子之間蝕刻速率的一致性

在連續的板子蝕刻中,蝕刻速率越一致,越能獲得均勻蝕刻的板子。要達到這一要求,必須保證蝕刻液在蝕刻的全過程始終保持在最佳的蝕刻狀態。這就要求選擇容易再生和補償,蝕刻速率容易控制的蝕刻液。選用能提供恒定的操作條件和對各種溶液參數能自動控制的工藝和設備。通過控制溶銅量,PH值,溶液的濃度,溫度,溶液流量的均勻性(噴淋系統或噴嘴以及噴嘴的擺動)等來實現。

提高整個板子表面蝕刻速率的均勻性

板子上下兩面以及板面上各個部位的蝕刻均勻性是由板子表面受到蝕刻劑流量的均勻性決定的。

蝕刻過程中,上下板面的蝕刻速率往往不一致。一般來說,下板面的蝕刻速率高于上板面。因為上板面有溶液的堆積,減弱了蝕刻反應的進行。可以通過調整上下噴嘴的噴啉壓力來解決上下板面蝕刻不均的現象。蝕刻印制板的一個普遍問題是在相同時間里使全部板面都蝕刻干凈是很難做到的,板子邊緣比板子中心部位蝕刻的快。采用噴淋系統并使噴嘴擺動是一個有效的措施。更進一步的改善可以通過使板中心和板邊緣處的噴淋壓力不同,板前沿和板后端間歇蝕刻的辦法,達到整個板面的蝕刻均勻性。

提高安全處理和蝕刻薄銅箔及薄層壓板的能力

在蝕刻多層板內層這樣的薄層壓板時,板子容易卷繞在滾輪和傳送輪上而造成廢品。所以,蝕刻內層板的設備必須保證能平穩的,可靠地處理薄的層壓板。許多設備制造商在蝕刻機上附加齒輪或滾輪來防止這類現象的發生。更好的方法是采用附加的左右搖擺的聚四乙烯涂包線作為薄層壓板傳送的支撐物。對于薄銅箔(例如1/2或1/4盎司)的蝕刻,必須保證不被擦傷或劃傷。薄銅箔經不住像蝕刻1盎司銅箔時的機械上的弊端,有時較劇烈的振顫都有可能劃傷銅箔。

減少污染的問題

銅對水的污染是印制電路生產中普遍存在的問題,氨堿蝕刻液的使用更加重了這個問題。因為銅與氨絡合,不容易用離子交換法或堿沉淀法除去。所以,采用第二次噴淋操作的方法,用無銅的添加液來漂洗板子,大大地減少銅的排出量。然后,再用空氣刀在水漂洗之前將板面上多余的溶液除去,從而減輕了水對銅和蝕刻的鹽類的漂洗負擔。

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