如何在蝕刻工藝中實施控制？

蝕刻可能是濕制程階段最復雜的工藝，因為有很多因素會影響蝕刻速率。如果不保持這些因素的穩(wěn)定，蝕刻率就會變化，因而影響產品質量。如果希望利用一種自動化方法來維護蝕刻化學，以下是你需要理解的基本概念。

控制結構

大多數（如果不是全部的話）工藝控制系統(tǒng)都依賴簡單的反饋環(huán)。通過這個循環(huán)，我們得到了清晰的工藝控制方法。在圖1中你可以看到我們最初經歷了監(jiān)控階段。

在這個階段，要查看是否所有期望的參數都符合規(guī)范。如果符合，那么該工藝可以正常繼續(xù)。如果某些條件不符合規(guī)范，則將啟動流程進行必要的更改。一旦確定了這個變化，就進入“調整”過程。調整后再次對參數進行監(jiān)測，以確保其符合要求。

這一過程將不斷重復，直到獲得預期的結果。這只是反饋環(huán)的基本版本，意味著在特定的工藝中，它會變得更加復雜。工藝可能會有所不同，但從概念上講，工藝應該保持相似。

圖1：簡單的工藝控制反饋環(huán)

實施控制

既然我們有了工藝控制的基本結構，如何將其應用于蝕刻工藝？

在蝕刻化學控制中，會涉及多個反饋環(huán)。這是因為蝕刻劑的每個參數都有獨有的控制方法。每種可用的蝕刻劑都有一組參數。

在開始使用工藝控制方法之前，需要首先評估影響蝕刻質量的所有參數。表1中顯示了在蝕刻劑中最常見的參數，以及其監(jiān)測和控制方法。

需要注意的是，溫度和噴淋壓力是影響蝕刻質量的主要因素，但這些參數在所有蝕刻設備中都是自動控制的；因此本文不會涉及。

表1：常用蝕刻劑化學參數及其監(jiān)測調整方法。相關蝕刻劑只顯示氯化銅、堿性氯化銅 ( 堿性 ) 和氯化鐵。未提及的其他蝕刻劑可能具有類似或相同的影響參數。

從表中可以注意到大多數蝕刻參數都有一個特定的測量工具，使監(jiān)測階段變得簡單。

由于監(jiān)測的每個因素都描述了蝕刻劑中的一種化學物質，大多數情況下只需要通過添加缺乏的化學物質進行調整。這使得它變得簡單，因為有了合適的監(jiān)測系統(tǒng)，可以將其連接到一個泵上，當它超出范圍時就會觸發(fā)。這將提供簡單的系統(tǒng)來恢復蝕刻劑的化學成分。

但也有一些例外，因為在某些情況下，監(jiān)測和調整之間的聯系不是那么直接。對于氯化物和游離HCl含量等因素，很難簡單地監(jiān)測它們；因此這些因素的調整必須以不同的方式進行。如果在進行滴定后發(fā)現其中一個因素超出范圍，則可能必須手動將氯化物或HCl添加到設備中。

除此之外，如果工藝技術人員不定期進行滴定，那么可能會在不知情的情況下超出規(guī)格范圍。

為了避免這種情況，還有另一種選擇，可以在運行特定數量的面板后簡單地添加一定量的試劑，而不是在滴定后手動排隊添加化學試劑。這需要對工藝進行一些微調，因此需要進行一些測試和試錯。

一旦確定了，該工藝中的各種因素就會變得更容易控制。盡管進行了微調，但仍需要繼續(xù)監(jiān)控含量，以考慮蝕刻過程中可能發(fā)生的任何變化。

再生或不再生

下一個主要因素是ORP。

如前所述，ORP是對準備蝕刻的蝕刻劑和用過的蝕刻劑的測量。由于用過的蝕刻劑稀釋了蝕刻液，蝕刻效率會降低。因此保持穩(wěn)定的ORP因子對于一致的蝕刻工藝很重要。

要做到這一點，必須考慮是否能夠再生蝕刻劑。PCB蝕刻工藝主要由氯化鐵或堿性氯化銅組成；可以選擇重新生成蝕刻劑，因此可以更輕松地保持ORP的一致性。

如果正在使用一種不常見的PCB蝕刻劑，如氯化鐵，則將無法有效地再生蝕刻劑。這是因為蝕刻化學中有一條不成文的規(guī)則。即使用與試圖蝕刻的金屬更“相似”的蝕刻劑是理想的情況。

這意味著，如果可能的話，蝕刻的金屬在蝕刻劑中應該有相同的金屬。這是因為溶解在蝕刻劑中的不同組分的數量越大，就越難有效地監(jiān)測蝕刻劑并進行再生。

例如，如果用氯化銅蝕刻，銅可以直接用來制造更多的氯化銅。然而如果你改為用氯化鐵蝕刻，蝕刻劑中的鐵含量會變得不那么集中，因為在溶液中添加銅，會阻礙再生并產生更復雜的問題。

如果使用的蝕刻劑不是銅基的，可能不得不接受所謂的“進料和出料”過程來控制ORP。這只是一種簡單的方法，在蝕刻了大量面板后，隨著新蝕刻劑的注入，一些用過的蝕刻劑將被泵出設備。經過微調后，此流程可以能夠維持穩(wěn)定的狀態(tài)，以保持工藝的一致性。

結論

通過對蝕刻劑化學控制的簡要介紹，應該對如何在蝕刻工藝中實施控制有了基本的了解。

使用常規(guī)監(jiān)測方法、基于面板數量的控制以及“進料和出料”等工具，應該能夠制定出幾乎適用于任何蝕刻工藝的化學控制方法。

審核編輯：湯梓紅