浅谈蚀刻因子的计算方法
Discussion in M ethod of Etch Factor Calculation
Tian Ling Li Zhidong
Abstract Thispaperaimsattheproblemofsomediferentetchfactor’ScalculationalmethodinthePCBindustry
ria a series of trial and the an alysis of M icrosection，some opinion of calculational method was brought forword．And
willbe some significan cetomaketheetchfatormuchmoreexertion．
Key words etch factor；calculational method；undercut
前言
众所周知，PCB 导线是通过化学蚀刻而形成的。由于蚀刻液是从露铜表面开始向内部(或下面)逐步进行蚀刻的， 所以向内部(下面)垂直蚀刻的同时，也向侧面铜箔进行水平蚀刻，形成所谓的蚀刻侧蚀现象。为了定量比较蚀刻线的蚀刻质(侧蚀大小)， 我们定义了蚀刻因子， 用其作为定量衡量蚀刻质量和蚀刻线蚀刻能力的指标。然而，对于蚀刻因子的实际计算却一直存在多种理解，本文在理论与试验相结合的基础上，对蚀刻因
子的不同计算方法进行了探讨，并提出了对蚀刻因子计算方法的一点看法。
1.蚀刻因子计算方法1
1 .计算公式
方法1是部分人对蚀刻因子的理解结果，计算法是以蚀刻过程完成后蚀刻线的上线宽和下线宽为计算依据的， 具体计算公式如下(图1)：蚀刻因子=蚀刻线厚／f(下线宽．上线宽)／2】图1 蚀刻因子计算方法1
1．2 计算方法分析
由于设备和操作等因素的影响，蚀刻过程通常会呈现三种可能状态： 蚀刻不足、正常蚀刻和过度蚀刻(图2)。正常蚀刻状态(理想状态)是指蚀刻后蚀刻下线宽与蚀刻抗蚀层宽度相等的状态，此时按方法1公式计算出的蚀刻因子为理想蚀刻因子，可以真实反映蚀刻线的蚀刻能力。但是，对于我们实际蚀刻过程中经常出现蚀刻不足或过度蚀刻(过蚀较常见， 以此为例)，如仍使用方法1计算就会造成蚀刻因子的计算偏差。分析偏差原因可知：从蚀刻到露基材起，蚀刻线路后续形成过程中，由于线路上表面有抗蚀层的保护，不易受药水侵蚀，药水交换不好，所以蚀刻反应速率比较慢；而线路下表面与药水充分接触，交换很好，所以蚀刻反应速率比较快。随着蚀刻的进行，上下线宽之间的线宽差异(下线宽．上线宽)慢慢缩小，在过蚀情况下，如果仍然使用方法1的公式计算，相当于减小了上下线宽之差，也就等同于“提高” 了蚀刻因子。而且过蚀越严重， 上下线宽差异就越小， 以致“蚀刻因子”也就越大。图2 蚀刻的三种状态本文试验分析了不同铜厚板(0．5oz、loz、2oz)蚀刻后的蚀刻因子。使用方法1计算，试验结果显示：过蚀越多， 蚀刻因子越大。对于正常蚀刻的0．5oz薄铜板计算蚀刻因子为2．5，而过度蚀刻的厚铜板(1OZ和2oz)蚀刻因子高达5．6和6．0，差异很大，这与业界经验：蚀刻因子一般在2—4之间(参见《高密度封装基板》)相悖； 同时， 如果此结论成立，反推过来， 提高蚀刻线能力(得到大的蚀刻因子)只需严重过蚀即可，这不符合常理，所以方法1存在很大的局限性， 只能用于正常蚀刻状态。
2 蚀刻因子计算方法2
2．1 l pC标准概念(J PC一600G)
蚀刻因子是指垂直蚀刻深度与横向侧蚀宽度(侧蚀量) 两者之间的比值(如图3 (1))。侧蚀是指导线每侧平行板面的最外缘(含抗蚀层)与导线内缩后的最内缘对比时两缘之空间距离。
2．2 计算方法分析
在IPC标准概念的理解基础上，计算方法2的
公式应为：
蚀刻因子=蚀刻线厚，【(抗蚀层宽度一最窄线宽)12】。结合文献资料可知：使用方法2计算蚀刻因子涵盖了蚀刻过程的三种状态是：过度蚀刻、正常蚀刻和蚀刻不足。IPC标准中蚀刻因子的计算示图显示的是轻微过度蚀刻时的状态：《高密度封装基板》中蚀刻因子的计算示图显示的是正常蚀刻的状态； 而《现代印制电路原理与工艺》对于蚀刻因子的计算示图显示的是轻微蚀刻不足的状态(图3)。图3 摘录蚀刻因子计算方法示意图对上述同一试验，使用方法2来计算蚀刻因子，试验结果显示： 正常蚀刻的薄铜板蚀刻因子为
2．7，而过度蚀刻的厚铜板蚀刻因子分别为2_3和2．0，差异较小，且蚀刻因子都在2 4之间，符合业界经验。试验证明：在保证线宽，间距要求和蚀刻线质量的前提下，使用方法2计算出的不同蚀刻状态下
的蚀刻因子能够近似反映蚀刻线的蚀刻能力。而正常蚀刻状态是一种理想状态，在此状态下计算的蚀
刻因子最能真实的反映蚀刻线的蚀刻能力。故建议蚀刻因子的计算前提最好是在正常蚀刻状态下。此外，摘录蚀刻因子计算示图中均假想线宽横截面呈梯形(最常见)， 此时线宽最窄处为上线宽侧蚀量= (抗蚀层宽度．上线宽)，2而在实际生产中，线宽横截面不全是梯形， 可能斜边会有一定弧度， 此时线宽最窄处就不是上线宽，而是线宽腰部两弧度之间的最小距离(图4)： 而当线宽横截面出现倒梯形，此时的线宽最窄处就是下线宽了。故应根据具体情况， 灵活运用公式。
图4 实际蚀刻因子计算方法
参考文献
f1】田民波，林金堵等．高密度封装基板【M】．北京：清华
大学出版社．2003：556
【2】张怀武．现代印制电路原理与工艺．2006：172
f3】IPC-6OOg
