印制线路板内层制作与检验

的操作条件

　　C. 设备及药液控制
　　　
　　两种 Etchant 对大部份的金属都是具腐蚀性，所以蚀刻槽通常都用塑料，如 PVC (Poly Vinyl chloride)或PP (Poly Propylene)。唯一可使用之金属是 钛 (Ti)。为了得到很好的蚀刻品质－最笔直的线路侧壁,(衡量标准为蚀刻因子 etching factor其定义见图4.3)，不同的理论有不同的观点，且可能相冲突。 但有一点却是不变的基本观念，那就是以最快速度的让欲蚀刻铜表面接触愈多 新鲜的蚀刻液。因为作用之蚀刻液Cu+浓度增高降低了蚀刻速度，须迅速补充 新液以维持速度。在做良好的设备设计规划之前，就必须先了解及分析蚀铜过 程的化学反应。本章为内层制作所以探讨酸性蚀刻,碱性蚀刻则于第十章再介 绍.
　　a. CuCl2酸性蚀刻反应过程之分析
　　　　
　　铜可以三种氧化状态存在，原子形成Cu°, 蓝色离子的Cu++以及较不常见 的亚铜离子Cu+。金属铜可在铜溶液中被氧化而溶解，见下面反应式（1）
　　　　　　 　Cu°+Cu++→2 Cu+ ------------- (1)
　　　　
　　在酸性蚀刻的再生系统，就是将Cu+氧化成Cu++,因此使蚀刻液能将更多的 金属铜咬蚀掉。
　　以下是更详细的反应机构的说明。
　　b. 反应机构
　　直觉的联想，在氯化铜酸性蚀刻液中，Cu++ 及Cu+应是以CuCl2 及CuCl存 在才对，但事实非完全正确，两者事实上是以和HCl形成的一庞大错化物存 在的：
　　Cu° + 　H2CuCl4 +　2HCl →　2H2CuCl3 ------------- (2)
　　金属铜　　 铜离子　　　　　　 亚铜离子
　　其中H2CuCl4　实际是　CuCl2　+ 2HCl
　　2H2CuCl3　　实际是　CuCl　+ 2HCl
　　在反应式(2)中可知HCl是消耗品。即使(2)式已有些复杂，但它仍是以下两 个反应式的简式而已。
　　Cu°+ H2CuCl4 →　2H2CuCl3 + CuCl (不溶) ---------- (3)
　　CuCl　+ 2HCl →　2H2CuCl3 (可溶) ---------- (4)
　　　　
　　式中因产生CuCl沈淀，会阻止蚀刻反应继续发生，但因HCl的存在溶解 CuCl，维持了蚀刻的进行。由此可看出HCl是氯化铜蚀刻中的消耗品，而且 是蚀刻速度控制的重要化学品。 　　
　　　　
　　虽然增加HCl的浓度往往可加快蚀刻速度，但亦可能发生下述的缺点。
　　1. 侧蚀 (undercut ) 增大，或者etching factor降低。
　　2. 若补充药液是使用氯化钠，则有可能产生氯气，对人体有害。
　　3. 有可能因此补充过多的氧化剂 (H2O2)，而攻击钛金属H2O2 。
　　　
　　c.自动监控添加系统. 目前使用CuCl2酸性蚀铜水平设备者,大半都装置Auto dosing设备,以维持 蚀铜速率,控制因子有五:
　　1. 比重
　　2. HCl
　　3. H2O2
　　4. 温度
　　5. 蚀刻速度

　　剥膜

　　剥膜在pcb制程中，有两个step会使用，一是内层线路蚀刻后之D/F剥除，二 是外层线路蚀刻前D/F剥除(若外层制作为负片制程)D/F的剥除是一单纯简易 的制程，一般皆使用联机水平设备，其使用之化学药液多为NaOH或KOH浓 度在1~3%重量比。注意事项如下：
　　
　　A. 硬化后之干膜在此溶液下部份溶解，部份剥成片状，为维持药液的效果及后水洗能彻底，过滤系统的效能非常重要.
　　
　　B. 有些设备设计了轻刷或超音波搅拌来确保剥膜的彻底，尤其是在外层蚀刻后 的剥膜, 线路边被二次铜微微卡住的干膜必须被彻底剥下，以免影响线路 品质。所以也有在溶液中加入BCS帮助溶解，但有违环保，且对人体有 害。
　　
　　C. 有文献指K(钾)会攻击锡，因此外层线路蚀刻前之剥膜液之选择须谨慎评 估。剥膜液为碱性，因此水洗的彻底与否，非常重要，内层之剥膜后有加 酸洗中和，也有防铜面氧化而做氧化处理者。

　　对位系统
　　传统方式

　　A. 四层板内层以三明治方式，将2.3层底片事先对准,黏贴于一压条上(和内层同厚), 紧贴于曝光台面上，己压膜内层则放进二底片间, 靠边即可进行曝光。见图4.4
　　
　　B. 内层先钻(6层以上)粗对位工具孔(含对位孔及方向孔，板内监测孔等), 再以双面曝光方式进行内层线路之制作。两者的对位度好坏，影响成品良率极大，也是M/L对关键。

　　蚀后冲孔(post Etch Punch)方式

　　A. Pin Lam理论
　　　
　　此方法的原理极为简单，内层预先冲出4个Slot孔，见图4.5 ，包括底片， prepreq都沿用此冲孔系统，此4个SLOT孔，相对两组，有一组不对称， 可防止套反。每个SLOT孔当置放圆PIN后，因受温压会有变形时，仍能 自由的左右、上下伸展，但中心不变，故不会有应力产生。待冷却，压力释 放后，又回复原尺寸，是一颇佳的对位系统。
　　B. Mass Lam System
　　　
　　沿用上一观念Multiline发展出"蚀后冲孔"式的PPS系统，其作业重点如下：
　　1.透过CAM在工作底片长方向边缘处做两"光学靶点"(Optical Target)以及四 角落之pads见图4.6
　　　
　　2.将上、下底片仔细对准固定后，如三明治做法，做曝光、显影蚀刻， 剥膜等步骤。
　　　
　　3.蚀刻后已有两光学靶点的内层板，放进Optiline PE机器上，让CCD瞄准 该光学靶点，依各厂自行设定，冲出板边4个Slot孔或其它图形工具孔。 如图4.7
　　　
　　4.若是圆形工具孔、即当做铆钉孔，内层黑化后，即可以铆钉将内层及胶片 铆合成册，再去进行无梢压板。