常规设备蚀刻对精细线路的影响
上述一系列的设备改进是起到提高生产效率、蚀刻速度与蚀刻均匀性。现在主流是水平传送喷淋式蚀刻机,基本能胜任薄铜箔的50μm以上线宽/线距图形蚀刻。但对更细线路或较厚铜箔设备能力受到限制。
在板子双面同时喷淋蚀刻过程中,显然下表面蚀刻速度与蚀刻均匀性要比上表面好,上表面的板四周蚀刻速度快于中间部位。这主要由于通常的喷淋蚀刻过程中板子上表面会形成蚀刻液的“水池”,影响蚀刻均匀性与引起侧蚀。如图3与图4所示。尽管通过改进喷嘴结构与喷杆摆动方式,可以减少板面“水池”,改善蚀刻均匀性,但板面的“水池”还存在,对精细线条与厚铜箔的蚀刻精度带来不良影响。
真空蚀刻机
1) 真空蚀刻机结构
真空蚀刻机是由德国pillek公司最早开发,在2001年推出,据说在美国、德国、日本与中国都申请了专利,多年来对设备又进行了改良。
真空蚀刻机的一组模块结构如图5。它包括三台潜水泵,一台是上喷淋,一台是下喷淋,分别向上下板面喷射新鲜蚀刻液。第3台泵是为产生真空作用的细腰形的文丘里(venturi)喷管服务。文丘里管有三个口,第3台泵使溶液在文丘里喷管循环,喷管斜向上端管口产生负压,通过管道延伸到上板面处的吸液头,就可把板面溶液吸去,不使蚀刻液滞留在板面。
真空吸液头是设计成扁平的狭缝,固定在离基板表面约0.5mm距离的位置,与上部传送压辊成一体化,可随着板厚薄而升降浮动。蚀刻喷淋的上、下喷头是扁平的扇形喷嘴,对基板有强的冲击力。
真空蚀刻机有其它一般蚀刻机类似的控制功能结构,有溶液成份、比重、温度等监测控制系统,有喷淋压力、流量检测调整系统,有喷头堵塞报警装置等。真空蚀刻机可使用酸性氯化铜、碱性氯化铜和三氯化铁等多种蚀刻液。
2) 真空蚀刻机的效果
确认蚀刻的均匀性试验,是采用35μm铜箔的覆铜箔层压板分别在常规与真空这两种蚀刻机上进行全板面蚀刻,至约板中间铜箔蚀刻到18μm厚度时停止,检测全板面铜厚度分布。常规蚀刻得到的铜厚度分布通常是中央呈高山状(图7a.),而真空蚀刻得到的铜厚度分布均匀(图7b.)。在600mm长度内,常规蚀刻的中央与边缘铜厚度差约有±4μm (18~10μm),而真空蚀刻的中央与边缘铜厚度差仅约±1μm (19~17μm),后者只是前者的四分之一。