PCB内层线路油墨水平滚涂工艺中国LED网.docx

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PCB内层线路油墨水平滚涂工艺中国LED网

PCB内层线路油墨水平滚涂工艺

A无尘室要求 

   无尘室含尘量控制在1万级（每一立方米里面有一万个尘埃），湿度控制在45-55%，温度控制在.19-21℃，地面必须能抗腐蚀且不导电。

B内层线路油墨的设备   

   全自动电脑控制的热风烘干的涂布线.（WKK代理的systronic系列滚涂线）

   7KW全自动或半自动非平行光曝光机.（志聖、AP-30、美国ORC等机型）

   DES拉要求用2M长的显影缸,不要显影后新药水清洗段,3M长的水洗段,不带烘干段，3.0M长的褪膜段。

（宇宙PCB、TCM等机型）

　　前处理用磨板机或用化学清洗线（IS、宇宙PCB、TCM等机型）。

C物料

　　油墨（WKK代理的HTP-120、Shipley公司的SN-50系列油墨）。

   板子必须用除油剂除出铜表面的油污,再用过硫酸钠或研磨（磨痕在10MM）清洁、粗化铜面,经过酸洗后不但使铜面活化,而且可以确保后面的循环水洗的PH值在7-8之间,使涂油前的铜面是中性或碱性,使油墨与铜面有更好的附着力，前处理后的板子必须在1小时内生产完。

涂油

　　粘尘→涂油墨→四段遂道烘干→两段冷却→收板。

   板子出前处理后，必须经过两级粘尘进入涂油机，当板子进入涂油机后会随着机器斜制的送板滚轮自动靠设置有涂油感应器的固定边将板子送入涂布轮，板子走进涂布轮时，感应器感应到板子上的铜面后上涂布轮自动下压，将需要涂油的板子夹在上下涂布轮之间进行涂油，涂好的板子由烘干段的滚动链条上的夹子夹住送入烘干段，当板子完成涂油后上涂布轮会自动松开来涂下一块板子。

在生产中有灰尘和垃圾由板子带入油墨中，为了确保没有垃圾和油墨一起涂到板子上，在油墨缸与涂布轮之间加装5UM的过滤芯循环过滤油墨缸泵到涂布上的油墨。

油墨新开缸时用新PMA清洗油膜缸，待PMA倒出来后用干净的无尘纸抹干净缸里残留的PMA后加入新油墨，搅拌30分钟后用4号粘度杯来测量粘度在160-200秒（HTP-120油墨），10号杯测量粘度在40-60秒（SN-50油墨）,当粘度超出控制范围时,用低挥发性的PMA来调整油墨粘度,已经设置好的粘度感应器会自动添加PMA来稀释油墨,保证粘度在控制范围内.在此粘度时用42TPI滚轮（1inch内有46条V型刻纹的涂布轮）涂油,干燥后的油墨厚度在8-10UM之间,此厚度能提供足够的解像度1mil/1mil和抗酸性蚀刻。

干燥

   涂好油的板子由烘干段滚动链条夹子夹住送入烘干段，经过一段PMA挥发、一段预烘两段固化、两段冷却后完成整个干燥过程；在涂好油的板子入干燥段进行干燥时，油墨里面的PMA会释出表面挥发，使油墨不能有效的干燥。

为了使油墨能有效干燥，至少提供风量为600M3/Hr，且板面温度不能超过90℃，所以必须提供良好的温度曲线使油墨在45秒钟内完成干燥。

冷却

   为防止干燥后带高温的板子进入低温的冷却段进行冷却时有水气结于板面应用湿度为45-55%的空气给板冷却。

收板

   把从冷却后的板子用双手接板,并检查板子两面涂油墨的质量，有无垃圾及其它品质状况，再把板子叠放在30度角的放板车上，每60块为一叠，叠得太多会压坏油墨。

叠板时不要板子与板子之间产生磨擦，板与板的四边要在同一位置，注意防止油墨擦花。

曝光

   干燥冷却后的板子可以直接曝光不须静置，用非平行光曝光机进行曝光，因非平行光曝光机用点光源在曝光时不但可以穿透Mylar、板子上的灰尘，而且还可以克服位于光阻表层的尘埃，减少线路的缺口或开路。

操作条件如下：

　　设备用5000-7000W非平行曝光机。

　　曝光能量在75-150mj/m2，用21格曝光尺曝光格数为6格残膜。

　　抽真空度>650Hg/m3。

　　曝光太面温度<30℃。

　　以上条件操作显影后的线宽线隙能达到1mil/mil，在操作中要特别清洁曝光玻璃、Mylar上的垃圾，减少不良品产生。

显影

   曝光后的板子必须经过显影把未曝光的油墨用碱性碳酸钠溶液冲走,显影出要求的图像,因油墨表面没有保护膜,操作时特别要注意擦化问题。

建议操作条件如下：

　　碳酸钠浓度------0.8~1.0%

　　温度---------------30-35℃

　　喷压---------------1-2bar

　　显影时间---------30-60秒

　　显影点------------20-50%

蚀刻

　　适用于一般酸性蚀刻（氯化铜、氯化铁）

褪墨

　　经过显影、酸性蚀刻后的板子上的油墨必须除去，露出需要的线路和铜面来作下工序。

建议操作条件如下：

　　氢痒化钠（钾）浓度------2.5-3.5%

　　温度---------------------------50-60℃

　　喷压---------------------------1.5-2.5bar

　　褪膜点------------------------30-50%

　　油墨将以片状剥落,片状的大小与操作温度、溶液浓度等方面有关，在生产中要添加兑水的消泡剂来稀释褪膜缸中的泡沫。

制程建议

   虽然油墨的DES制程与干膜相似，但是避免干膜与油墨混冲时溶液所含的化学元素在生产互相反应造成不良品，建议以独立的DES拉来操作液态油墨。

　　另外油墨不同于干膜的是，液态油墨没有Mylar的保护，所以在生产中特别小心（尤其在无尘室内）各操作段擦化等问题。

YM-W235碱性蚀刻液为高速、高含铜量，针对细线路特别设计的电路板蚀刻液，药液稳定，且适合各种如锡、锡铅、镍、

金等抗蚀刻材料。

使明

1．高稳定性，不会沉淀，维护容易

2．可调控高速蚀刻速率

3．高铜含量

4．良好的水洗性

5．可用自动添加方法控制生产

6．低侧蚀

7．适合各种抗蚀刻材料

  操作条件/范围/最适值

氯离子170-200/g180g/L

铜含量130-160/g140g/L

PH8.1-8.8/8.3-8.5

比重1.200-1.230/1.215

温度45-54℃/51℃

蚀刻速度2.4-3.2英丝/分（依设备及温度而差异）

备注：

连续生产时，蚀刻缸内须安装冷却管。

子液物性

外观：

透明无色

含量：

6.1±0.6N

氯离子:

170±20g/L

比重：

1.03±0.02

温度：

10-32℃

设备

槽桶:

PP、PE

加热器:

石英或钛金属

冷却管:

钛管或铁氟龙管

抽气量:

100-500/CFM（抽风管应装调节阀门）

电控箱|应安置妥当，并避免药液腐蚀

洗缸程序

（1）以水清洗后，完全排放再注入清水到所有缸槽后，打开喷淋马达10分钟后再排出所有槽内废水。

（2）注入5-10%稀盐酸、打开喷淋马达30分钟，再排出所有槽内废水。

（3）改用清洁水重复步骤

（2），检查管路是否漏水。

（4）拆下所有喷嘴，浸泡于10%盐酸溶液中，清洗阻塞。

（5）装回喷嘴

（6）注入5%氨水，打开喷淋马达30分钟。

（7）改用清洁水，重复步骤（6）

（8）注入5-10%蚀刻母液，打开温度控制器，检查PH值，比重，氯离子，铜含量并确保在范围内，选择合适的输送速度

开始生产。

蚀刻原理：

把非导体部分的铜箔溶蚀掉

2.碱性氯化铜蚀刻液的特性为：

⒉1.适用于图形电镀金属抗蚀层如镀覆金、镍、锡铅合金以及锡的电路板蚀刻。

⒉2.蚀刻速度快、侧蚀小、溶铜能力强，蚀刻速率易于控制。

⒉3.蚀刻液可连续再生循环使用成本低。

3.药水配方及作业参数

3.1氨水洗配槽

加水至1/2槽体积，加入20L氨水或子液，再加水至标准液.

　　3.2操作条件

　　项目设定值范围

蚀刻压力上喷

　　1.2-2.0kg/cm2

　　下喷

　　1.7-2.5kg/cm2

　　比重

　　1.170-1.220

　　PH值

　　8.1-8.8

　　蚀刻液温度50℃48-52℃

　　烘干温度镍金板120℃100-150℃

　　锡铅板80℃60-100℃

　　蚀刻速度单面板1OZ

　　2.5-4.0m/min

　　单面板2OZ

　　1.6-2.2m/min

　　双面底材10Z

　　2.5-3.5m/min

　　双面底材20Z

　　1.5-2.0m/min

（蚀刻速度仅作参考,具体依满足客户要求为准）

4.蚀刻原理

在氯化铜溶液中加入氨水，发生络合反应，CuCl2+4NH3→Cu（NH3）4Cl2在蚀刻过程中，基板上面的铜被［Cu

（NH3）4］2+络离子氧化，其蚀刻反应：

Cu（NH3）4Cl2+Cu→2Cu（NH3）2Cl所生成的［Cu（NH3）2］1+不具有蚀刻能力，在过量

的氨水和氯离子存在的情况下，能很快地被空气中的氧所氧化，生成具有蚀刻能力的［Cu（NH3）4］2+络离子，其再生反

应如下：

2Cu（NH3）2Cl+2NH4Cl+2NH3+1/2O2→2Cu（NH3）4Cl+H2O所以在蚀刻时，应不断补加氨水和氯化铵，也称子液.

5.药水对蚀刻速率的影响：

5.1．Cu2+：

影响蚀刻速率的主要因素，研究表明Cu2+浓度在0-82克/升时，蚀刻时间长，82-120克/升时蚀刻速率较低，

溶液控制困难；135-165克/升时蚀刻速率高，溶液稳定；165-225克/升时溶液不稳定，易于产生沉淀。

5.2．氯化铵：

［Cu（NH3）2］1+的再生需要过量子液的存在，如果相反蚀刻速率下降，以至失去蚀刻能力，但如果当蚀刻

中氯离子含量过高时，会造成抗蚀层被浸蚀。

6.作业条件对蚀刻速率的影响：

6.1．PH：

通常PH保持在8.1-8.8之间，低于8时，蚀刻速率减慢，溶液粘性增大，对金属抗蚀层不利，蚀刻液中铜不能完

全被络合成铜氨络离子，导致溶液出现沉淀在槽底，形成泥状沉淀，该泥沉淀易在加热器上结成硬皮，不但热损耗大易

损坏加热器，而且易堵塞泵与喷咀，当PH值过高，蚀刻液中氨过饱和，游离氨挥发造成大气污染，同时也会增加侧蚀的

程度，影响蚀刻精度。

6.2．温度：

一般来说蚀刻速率随温度升高而加快，当温度低于40℃时，蚀刻速率减慢，导致侧蚀量增大，温度高于60℃

时，蚀刻速率明显增大，但易造成氨的挥发量大污染环境，并使蚀刻液化学组份比例失调，通常控制在45-55℃之间。

7.维护与保养

⒎1．PH值化验分析，可通过调整抽风来控制

⒎2．铜含量通常用比重控制在18-240Be＂自动添加系统用自动补加子液调整到适当范围，（子液温度一般要求10℃以上

，温度太低易产生结晶）

⒎3．氯离子化验分析

1．8.均匀度控制

8.1由于“水池效应”，下板蚀刻速度高于上板，一般通过调整上、下喷淋压力来解决上下板面蚀刻不均问题。

8.2实际操作时，一般密导线放在下喷蚀刻。

8.3蚀刻过程中应随时注意喷咀，确保无堵塞。

8.4不同料号分开蚀刻。

9.常见问题原因分析和解决方法

问题可能原因对策

速率降低1.温度低或加热器损坏※增加温度（45-55℃）

2.比重过高,子液未补充（铜含量高）※添加子液至比重1.20-1.22之间

3.比重过低（铜含量低）※添加废液;可能冷却管漏水,修理

4.压力太低※调整压力

5.氯离子不够※添加NH4CL

6.氧气不够※增加打气

蚀刻不均匀1.上下两面不均匀　

①喷嘴阻塞※检查喷管（嘴）

②喷管管位或方向不对※调整位置与角度

③滚轮重叠※调整

④喷管流量不正确※调整每支喷管喷压

⑤喷管破裂※常发生摆动接头处

⑥液面太低,Pump空转※补充蚀液

2.同板面上局部不均匀　

①显影去膜未彻底（Scum）　

②底片不良导至干膜制程发生胶渣※修补底片上微孔

③压膜前板面清洁不够　

④镀铜厚度不均　

⑤去膜液碱性太强,回锡　

⑥电镀渗锡　

沉淀1.氯-铜比值不对※调整氯铜比

2.pH低或漏水,带入水太多※减低抽风,修理

3.比重过高※添加子液

侧蚀大

蚀铜过度1.pH高※增加铜含量与抽风

2.速度太慢※速度,厚度,药液关系

3.压力过大※降低压力

4.氯离子过高※加水或铵水

5.喷管或喷嘴角度不对　

6.阻剂破损或浮起　

7.比重太低※增加铜浓度

蚀铜不足

（UnderEtching）1.速度太快※速度,厚度,药液关系

2.pH太低　

3.比重太高　

4.温度太低※加热器损坏或沉淀太多

　　5.喷压不足　

　　板子在蚀铜

机内行径不

直不正1.装机未在水平状态※检查水平

2.喷管喷压集中单边　

3.输送齿轮破损使输送杆停用　

4.输送杆变形　

5.上下喷压不均匀※下压太大时,轻的板子会举起

蚀铜机结

晶太多1.pH低于8以下※子液用完或管路堵塞;

　控制器故障或不准;

　抽风太强

阻剂剥落1.pH太高※了解干膜或UV的抗碱度

10.操作注意事项

10.1要专人逐片收板，单面COB板用插板架插放，冷却至室温后叠放，双面镍金板用框架插放，冷却至室温后用防滑垫

隔开放，蚀刻干净之锡铅板用防滑垫隔开放，蚀刻不净之双面板用唱片架插放，严防板与板互相擦伤.

　　10.2放板时不能太靠近输送轮边缘，板与板之间距不小于1英寸，以防卡机或叠板.

　　10.3要随时保持吸水海棉滚轮湿润，喷嘴无堵塞.

10.4海棉滚轮上有杂物时，请先用肥皂清洗，再用自来水清洗干净.

10.5清洗海棉滚轮后，要检查其后之输送滚轮上是否沾有水珠，如有水珠，　

请用布条擦干.

10.6停水时不能作业.

　　10.7收板员要随时检查板面是否蚀刻干净.

　　10.8如果发现蚀刻不净，轻微的可用品检刀刮除，严重的要进行第二次蚀刻。

第二次蚀刻时要将蚀刻速度调至最快，蚀刻液间断喷淋，间断时间3-4秒，蚀刻.

　　严禁第三次蚀刻.

10.9镀金板优先蚀刻.

　　10.10镀金板蚀刻时一定要打开氨水洗.

　　10.11氨水洗2H需更换一次.

　　10.12吹风机过滤筒每2天需清洗一次.

　　10.13蚀刻要做首件确认.

　　10.14上班时要清洗入料口之蚀刻液结晶.

　　10.15调节蚀刻压力时，不能只调整主阀而不调整洩压阀.

　　10.16停电或卡板时，要立即将机内的板取出，并用水洗干净.

　　10.17未作业时请及时关掉水电，以免造成水电浪费.

　　10.18机器或品质如有不能解决之异常，请及时知会维护或生技.

　　酸性蚀刻

1产品特性：

CK07为单液型酸性氯化铜蚀刻液药液，具有蚀刻速度快，溶铜量高，操作简单易控制的特点。

能适用于所

　　有的酸性氯化铜蚀刻系统，而无需改变现有的生产设备及控制系统。

　　2开缸方式：

　　2.1将蚀刻机清洗干净。

　　2.2将CK07开缸液或氯化铜酸性蚀刻母液（比重>1.20）加入蚀刻槽中。

　　2.3使蚀刻系统达到操作条件规定值，即可投入作业。

　　3操作条件：

　　3.1自动生产线：

　　3.1.1设定比重控制值1.25±0.03

　　3.1.2温度50±2℃

　　3.1.3酸度：

1~3N

　　3.2手动生产线：

　　3.2.1检查药液比重>1.25时放出10~20%母液，然后补加同体积的CK07酸性蚀刻液。

　　3.2.2温度50±2℃

　　3.2.3酸度：

1~3N

　　4维护与保养：

　　4.1经常检查过滤网和喷咀，如有堵塞应立即排除。

　　4.2经常检查去油墨及蚀刻后清洗工段是否正常。

　　5问题及处理：

　　5.1残铜：

蚀速过快或药液温度及比重不在操作控制范围内。

　　5.2过蚀：

蚀速过慢或药物失调。

　　5.3药液有沉淀物：

漏入水或酸度过低或比重过高。

单液型酸性蚀刻液，具操作无危险性、溶铜量高、蚀刻速度快、酸度低、侧蚀低等特点，药液有极优的稳　　定性，能适用所有的酸性

氯化铜蚀刻控制系统，能适用所有的酸性氯化铜蚀刻控制系统。

启加热系统使蚀刻液加热至蚀刻温度,将蚀刻机清洗干净，将母液加

入蚀刻机内（只在开缸时使用）母液的要求比重在24波美以上，pH值0.5-2.5（约占　　蚀刻槽总体积的80%。

）蚀刻液倒入蚀刻槽，　　添加到蚀刻机指定液面。

（约占工作液的15-20%）用SY－106＃调整比重在22波美左右.

影响蚀刻液特性的因素2005-6-28

一、物理及化学方面

1、蚀刻液的浓度，应根据金属腐蚀原理和铜箔的结构类型，通过试验方法确定浓度，它应有较大的选择余地。

2、蚀刻液的化学成分的组成，化学组分不同，其蚀刻速率就不相同，蚀刻系数也不同，酸性氯化铜蚀刻系数通常为3；

而碱性氯化铜可达3.5—4。

在开发阶段的以硝酸为主的蚀刻液可以达到几乎没有侧蚀问题，导线侧壁接近垂直。

3、温度对蚀刻液特性的影响比较大，温度对加速溶液的流动性和减小蚀刻液的粘度，提高蚀刻速率起着很重要的作用，但温度过高，　　易引起化学成份的挥发，造成化学比例失调，会造成高聚物抗蚀层的被破坏及影响设备的使用寿命。

4、采用的覆铜箔厚度：

铜厚对电路图形的导线密度有着重要影响，铜箔薄，蚀刻时间短，侧蚀就很小，反之，侧蚀就很大。

所以，必　　须根据设计要求和电路图形的导线密度及导线精度要求，来选择铜箔厚度，同时，铜的延伸率，细晶结构等，都会构成对蚀刻液特性的　　直接影响。

5、电路的几何形状：

电路图形导线在X方向和Y方向的分布位置如果不均衡，会直接影响蚀刻液在板面上的流动速度，同样如果在同板　　面上的间隔窄的导线部位和宽的导线部位状态下，间隔宽的导线分布的部位，蚀刻就会过度，所以，这就要求设计者在电路设计时，就　　应首先了解工艺上的可行性，尽量做到整个板面电路图形均匀分布，导线的粗细程度应尽量相一致，特别是在制作多层印制电路板时，　　大面积铜箔作为接地层，对蚀刻的质量有着很大的影响，所以建议设计成网状图形为宜。

6、设备的类型：

设备的结构形式也是对蚀刻液特性产生影响的重要因素之一，水平机械传动结构形式的蚀刻设备采用摇摆式喷淋装置　　，使铜表面线路蚀刻更均匀，但易造成板面过蚀现象，因而研制和开发了垂直喷淋技术，同时，设备还

应具备防止薄的铜箔板在蚀刻时容易卡板和卷板而造成板子报废的装置，以及保证板面不被擦伤或压伤。

二、喷淋技术方面

1、喷淋形状：

目前通用的喷淋系统应具备的条件和结构形式，是在喷淋系统中采取摇摆架式的喷淋结构，所有的喷嘴喷射出来的蚀刻　　液呈扇形而且相互交错，使所有传送的板子被蚀刻液全部覆盖，而且能均匀的流动，多工艺试验结果表明：

*固定式的喷淋：

平均蚀刻深度为：

0.2MM。

标准偏差为0.01MM.

*摆动式的喷淋：

平均蚀刻深度为：

0.21MM。

标准偏差为0.004MM。

2、摆动方式：

通过实际生产经验证明，弧形摆动比较理想，能使蚀刻液达到整板面，提高了蚀刻速率和蚀刻均匀性。

3、距离：

是指喷嘴到板面的距离，就是蚀刻液喷淋到基板表面的距离，这非常重要，同时，还必须符合经济性，适用性，可制造性，　　可维修性和可更换性。

4、压力：

在设计时要考虑到压力对蚀刻液喷淋产后的效果，对基板表面能否形成均匀的蚀刻液流动和流动量的均衡性，所以，压力过　　大或过小都会造成对蚀刻质量的影响。