图形形成与蚀刻Ｐａｔｔｅｒｎ Ｆｏｒｍａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｅｔｃｈｉｎｇ 印制电路信息２０１４ Ｎｏ．４ 碱蚀流程精细线路板件线宽补偿 规则的改善研究 Ｐａｐｅｒ Ｃｏｄｅ：Ｓ一１ ３２ 林伟娜 （汕头超声印制板公司，广东汕头５１５０４１） 摘要 丈章主要是通过试验及ｃｐｋ计算评估精细线路板件在碱蚀流程中的加工情况，找出不同 蚀铜厚度、不同线路类型及不同线路走向之间的线宽补偿规律，从资料制作上改善受 图形分布或平板加厚导致线细与蚀不净矛盾，降低生产难度，提高板件加工稳定性。 关键词 碱蚀；ＣＰＫ计算；精细线路；线宽补偿规律：加工稳定性 中图分类号：ＴＮ４１ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００９—００９６（２０１４）０４—００２０—０６ Ｒｅｓｅａｒｃｈ ｔｏ ｉｍｐｒｏｖｅ ｔｈｅ ｌｉｎｅ—－ｗｉｄｔｈ ｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎ ｒｕｌｅｓ ｏｆ ｉｎｅ ｌｉｎｅ ｐａｎｅｌｆ ｉｎ ｔｈｅ ｅｔｃｈｉｎｇ ｐｒｏｃｅｓｓ ＬＩＮ’钝｛一ｎ０ Ａｂｓｔｒａｃｔ Ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｍａｉｎｌｙ ｅｖａｌｕａｔｅｄ ｔｈｅ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ｓｉｔｕａｔｉｏｎ ｏｆ ｉｎｅ ｌｉｆｎｅ ｐａｎｅｌ ｉｎ ｔｈｅ ｅｔｃｈｉｎｇ ｐｒｏｃｅｓｓ ｂｙ ｔｅｓｔｉｎｇ ａｎｄ ＣＰＫ，ａｎｄ ｔｈｅｎ ｓｕｍｍａｒｉｚｅｄ ｔｈｅ Ｌｉｎｅ—ｗｉｄｔｈ ｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎ ｒｕｌｅｓ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｔｈｉｃｋｎｅｓｓ ｏｆ ｅｔｃｈｅｄ ｃｏｐｐｅｒ，ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｌｉｎｅ ｔｙｐｅｓ ａｎｄ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｌｉｎｅ ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ．Ｔｏ ｓｏｌｖｅ ｔｈｅ ｃｏｎｔｒａｄｉｃｔｉｏｎ ｂｅｔｗｅｅｎ ｔｈｅ ｏｖｅｒ－ｅｔｃｈｉｎｇ ａｎｄ ｎｏ ｃｌｅａｎ ｅｔｃｈｉｎｇ ｗｈｉｃｈ ｂｙ ｃａｕｓｅ ｏｆ ｐａｔｔｅｒｎ ｏｒ ｐａｎｅｌ ｐｌａｔｉｎｇ ｔｈｉｃｋｅｒ ｆｒｏｍ ｔｈｅ ＭＩ ｄｅｓｉｇｎ，ｉｔ ｉｎｔｅｎｄｅｄ ｔｏ ｒｅｄｕｃｅ ｔｈｅ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｄｉｆｉｃｕｌｆｔｙ ａｎｄ ｉｍｐｒｏｖｅ ｔｈｅ ｐｒｏｃｅｓｓ ｓｔａｂｉｌｉｔｙ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ Ｅｔｃｈｉｎｇ Ｐｒｏｃｅｓｓ；ＣＰＫ；Ｆｉｎｅ Ｌｉｎｅ；Ｌｉｎｅ—Ｗｉｄｔｈ Ｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎ Ｒｕｌｅｓ；Ｐｒｏｃｅｓｓ Ｓｔａｂｉｌｉｔｙ １ 前言 对于高多层及细线路板件在外层碱蚀制作过程 ｆ｛，，受 形分布或蚀刻铜厚等囚素影响，易出现过 孔线细或密集线路蚀不净的矛盾，使其在外层制作 过 控制难度加大。为此，本文主要是通过试验及 度，提高板件加工稳定性。 ２试验方案 采用４５７ ｍｍ×６１０ ｍｍ试板，根据线路类型、布 线走向、不同线宽控制和补偿儿大因素分不同水平 设计，通过蚀刻后的线宽控制情况寻找个中差异和 规律。同时为避免设备加工能力差异性影响，试板 指定同一设备（ＰＴＨ、图形转移、图形电镀线）进行 牛产制作。 Ｃｐｋ计算评估细线路板件在碱蚀流程巾的加工情况， 找出 蚀铜厚度、不Ｉ司线路类型及不同线路走向 之间的线宽补偿舰律，从资料制作上改善受图形分 布或蚀刻锏 敛线细 蚀 净矛盾，降低生产难 ．．２０．． 印制电路信息２０１４ Ｎｏ．４ 图形形成与蚀刻Ｐａｔｔｅｒｎ Ｆｏｒｍａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｅｔｃｈｉｎｇ 蚀铜ｊ 度／ｕｍ ２０、３０、４０ ３试验结果及数据分析 此次评 Ｌ要包折“布线走向对线路侧蚀影 线路类型 佑线走向 Ｉｆ￣ＢＧＡ密集线、孤●：线、ＢＧＡ４Ｌ￣Ｌ必线 －隆向、横向、斜Ｉ；ｄ４５ｏ 线宽控制／ｍｍ 线路补偿／ｍｍ ０．０６３、０．０７５、０．０８９ Ｏ．０１３￣ｏ．０２５、０．０１９一Ｏ．０３１、０．０２５加．０３８ 响”、“小同蚀刻钔厚线路控制情况”、“不同蚀 刻速度对线路制作影响”及“不同线宽／间距补偿对 ：ＩＩ￣ＢＧＡ最小间距／ｍｍ ０．１、０．０９４、０．０８９ ＢＧＡ最小间￣Ｌｉ／ｍｍ ０．０８９、０．Ｏ８１、０．０７５ 线路控制的影响”等。 ３．１ 线路布线走向对线路侧蚀影响 线路布线走ｆ，ｌＪ对蚀刻过程药水的流向可能存在影 响，进‘步影响线路蚀刻情况， 此在不同蚀刻铜厚 情况卜设计小同布线走向对比线路蚀刻控制效果。 （１）随着蚀铜厚度增ＪＪ【Ｊ， 蚀不净儿率增人； （２）在线路蚀刻控制方而，竖向走线效果优于 集线路出现线脚大 斜向４５。走线，横向走线效果最差。 ３．２不同蚀刻速度对线路制作影响 图１试板单元设计结构 …Ｊ 蚀刻设备结构 的差异，对于相同蚀铜厚 度的扳件存不 的生产线蚀刻速度可能存在差异， 蚀刻速度的差异直接影响表而药水流速，对线路侧 蚀可能存 影Ⅱ向，Ｉ川此设计唰类 试板在不同蚀刻 速度卜 仙线路制作质量差异。 （１）蚀刻铜厚较薄时，线路控制整体优于铜厚 较』 Ｉ时； （２）蚀厚铜情况Ｆ，蚀刻速度快时线路侧蚀平 整度较优，线脚情况控制良好。 ３．３不同线宽／间距补偿对线路控制的影响 图２试板拼板设计结构 表１不同蚀刻铜厚及不同布线走向的密集线路蚀刻效果 一２１． 图形形成与蚀刻Ｐａｔｔｅｒｎ Ｆｏｒｍａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｅｔｃｈｉｎｇ 印制电路信息２０１４ Ｎｏ．４ 表２不同蚀刻速度下线路侧蚀情况 口嘲髓叽圈｜瑚Ⅲ＿＿＿……一…一＿＿＿………●■一＿＿＿………■…酣团ｌｉｍｉｔ，． ＿＿＿＿＿＿＿＿＿。一 ……一■一 Ｉｌ ｌ ｉＴ Ｌ｛ ｆ１ 、 ｒ ● ●’ ● ｈ ● 】 。｝● ‘ Ｉ ： ‘Ｊ Ｊ Ｉ 。、 不同的线宽补偿将直接影响线路『日Ｊ距，进而对 蚀刻过程药水在线路之间的交换和蚀刻效果产生差 异，因此设计不同线宽问距补偿，对比评估其对密 交换较快， 此该处易…观线细，针对该类型线路 对Ｌ－Ｌ４￣同线宽补偿及问距下的孔孔夹线控制情况。 （１）以一ｋ３种补偿条件下，线宽均可满足控制 要求，无 现过蚀线细现象。 （２）随符过孔线补偿ＪＪ ＩＩ火，即线盘问距减小， 儡火线会逐渐ｆＩｊ现局部肥胖的现象，当间距仪为 ０．０７５ ｍｍ尤其明 。原闽 是是问距缩小，药水交 换难度大，蚀刻｛ 减少。所以为防止夹膜或孤立段 线脚火，该处需保证线盘最小 距≥０．０７５ ｍｍ。 集线路蚀刻控制的影响。 （１）线路补偿与间距与线路蚀刻效果ｌ并未出现 比例关系，０．０６３ ｍｍ线路在补偿＝０．７５的情况下反 而会出现线脚大现象，ｌｌｆＪ３种线路在“补偿／ 距＝ ０．０３１ ｍｍ／Ｏ．０８９ ｍｍ”的情况下均会…现线脚大现 象，主要是密集线路间距小，药水交换不充分，易 蚀不净。因此线路补偿与间距需控制存一个较为均 衡的水平。 ３．５线宽控制方面 对不同试验条件下的试板线宽进行测量统计， 具体如Ｆ： （２）３种线路在“补偿／问距＝ｏ．０２５ ｎａｎｄＯ．０９４ ｍｉｌｌ” 的条件下，其线路侧蚀及线宽控制均为最佳。 从表７、表８可知，在蚀铜厚度２０ ｕｍ～３０ ｐ．ｍ， ３．４ ＢＧＡ孔孔夹线过蚀情况 对于ＢＧＡ孑Ｌ孑Ｌ夹线控制，由于过孔处蚀刻药水 “过孔线路补偿０．０３８ ｎⅥ１１一常规孤立线路补偿０．０３ １ ｍｎｒ 密集线路补偿Ｏ．０ｌ９ ｍｍ”的条件下，各类线宽较为 表３不同线宽间距补偿对线路蚀刻控制效果 线宽 补偿／间距＝０．Ｏ１９ｍｍ／Ｏ．１ｍｍ 补 偿／间 距 ＝０．０２５ｍｍ／Ｏ．０９４ｍｍ 补偿／ 间 ￣ｈＬ＝Ｏ．０３ ｌ ｍｍ／Ｏ．０８８ｍｍ ０．０６３ｍｍ ０．０７５ｒａｍ ．．２２．． 印制电路信息２０１４ Ｎｏ．４ 图形形成与蚀刻Ｐａｔｔｅｒｎ Ｆｏｒｍａｔｉｏｎ ａｎｄＥｔｃｈｉｎｇ 表４不同线宽补偿及间距ＢＧＡ孔子Ｌ夹线制作情况 线宽 补偿／间距＝０．０３１ｍｍ／Ｏ．０８８ｍｍ 补偿／间距＝０．０３８ｍｒｎ／Ｏ．０８ｌｍｍ 补偿／间距＝０．０４４ｍｍ／Ｏ．０７５ｍｍ 广＿■— ０．０６３ｍｍ ＼＼ 】 ０．０７５ｍｍ 一 ０．０８９ｒａｍ 表７蚀铜２Ｏｕｍ条件下的不同线宽测量结果 控制线宽 线路补偿 Ｏ．Ｏｌ ３ｍｍ￣Ｏ．０２５ｒａｍ ０．０ｌ９ｒｏｍｅＯ．０３１ｍｍ ０．０２５ｍｍ￣Ｏ．０３８ｒａｍ ０．０６２５ｍｍ 过孔线 １８０ｌ ．０．０７５ｍｍ 衔集线 ２．０３０ ２．３６６ ２６０２ ．０．０８８ｍｍ 密集线 ２．５６０ ２．８６６ ３．０８７ 孤 线 １．８３６ ２．１ ８０ ２．４ｌ２ 过孔线 ２．３２３ ２．５４２ ２．８６９ 孤立线 ２．３５４ ２．７６０ ２．８９６ 过孔线 ２．８０９ ３．１０６ ３．３９２ 孤． 线 ２．８８９ ３．Ｉ】３ ３．４１０ 密集线 ３．０４２ ３．２２２ ３．６５２ ２０６５ ．２３６２ ．表８蚀铜３０ｇｍ条件下的不同线宽测量结果 控制线宽 线路补偿 Ｏ．Ｏ１３ｒｏｍｅＯ．０２５ｒａｍ ０ ０１９ｍｍ￣Ｏ．０３ｌ１Ｔ１ｍ ０．０２５ｍｍ￣Ｏ．０３８ｒａｍ ０．０６２５ｍｍ 过孔线 １．８６９ １ ９ｌ ３ ２．１７２ ０．０７５ｍｍ 密集线 ２ ｌ９３ ２．２３０ ２．４ｌ４ ０．０８８ｍｍ 密集线 ２．６５０ ２．７５０ ２．９７０ 孤 线 ２．２４２ ２．２１０ ２．３７０ 过孔线 ２．５３５ ２．４３４ ２．７ｌ ５ 孤 线 ２，６８７ ２．６２４ ２．７５６ 过孔线 ２．７９９ ２．８４９ ３．１２６ 孤 线 ３．０８０ ３．１３１ ３．２５４ 密集线 ３．１７２ ３．１９Ｏ ３．４Ｉ９ 表９蚀铜４０ｇｍ条件下的不同线宽测量结果 控制线宽 线路补偿 ０．０ｌ９ｍｍ￣Ｏ．０３Ｉｍｍ ０．０６２５ｍｍ 过扎线 ２．１ ５０ ０．０７５ｍｍ 带集线 ２．４６ｌ ０．０８８ｒａｍ 密集线 ２ ８９２ 孤电线 １．８１７ 过孔线 ２．７４６ 孤立线 ２．４１７ 过孔线 孤立线 密集线 ；．３６２ ３．１６３ ２．９２７ ０．０２５ｍｍ￣Ｏ．０３８ｍｍ ０．０３ ｌ ｍｍ～０．０４４ｍｍ ２．４００ ２．７０５ ２．７０３ ２．７３６ ３．０７９ ２．８０７ ３ ０８４ ３．２２０ ３．０６５ ３．２９６ ３．１５４ ３．２７ｌ ３．３８４ ３．８６５ ３ ７２０ ３．７３０ ；．９５４ ；．８７１ ．．２３．． 图形形成与蚀刻Ｐａｔｔｅｒｎ Ｆｏｔｗ￣ａｔｉｏｎ ａｎｄＥｔ￣’ｈｉｎｇ 印制电路信息２０１４ Ｎｏ．４ 接近。存蚀制 度４０ ｕｍ，“过孔线路补偿０．０４４ ｍｉｌｌ —０．０３８ ｍｍ／密集线０．０２５ ｍｍ”，Ｃｐｋ最仆， 体数据 卡ＩＩ对集 ｛ＪＩ偏向 值。０．０７５ ｍｍ线路，当线宽补偿 为“过孔线０．０３８ ｉｎｔｏ密集线０．０２５ ｍｍ”，Ｃｐｋ最佳， 常规孤立线路补偿０．０３８ ｎ１ｎｒ惭集线路补偿０．０３ ｌ ｍｌＴｌ” 的条件 ，各类线宽较为接近。 ３．６线宽控制ＣＰＫ制程分析 对于３类线宽在不 线路补偿卜生产制作的Ｃｐｋ 制程分析如下： 对于０．０６３ ｍｍ线路， 线宽补偿为“过孔线 整体数抓接近ｒ｝ 值， 过孔线分佰较为分敞。对＿ｆ ０．０８８ ｍ１１１线路，当线宽补偿为“过孔线０．０３８ ｍｍ／密 集线０．０２５ ｒｌ３ｍ”，Ｃｐｋ最佳，均值接近・ｌｌ值，ｆＩ｝ 体 数掂分 ｉ较为分散。如表ｌ２所示 从 ｌ０、表ｌｌ结果看Ｉ¨，０．０６３ ｍｍ、０．０７５ ｍｍ 表１ ０不同线路补偿下线宽Ｃｐｋ制程分析结果 ２．５ｍ 线Ｃｐｋ 线宽补偿 过孔线 密集线 ３．０ｍ １线Ｃｐｋ 过孔线 密集线 ３．５ｍｉ线Ｃｐｋ 过孔线 带集线 过孔（１．０ｍｉｌ）／密集（０ ５ｒａｉｌ） 过孔（１．２５ｍｉｌ）／密集（０．７５ｍｉｌ） 过孔（１．５ｒａｉｌ）／密集（１．Ｏｍｉｌ） ０．４６ ０．９５ １．Ｏ８ Ｏ．６５ １．Ｏ３ １．２４ ０．４９ ０ ９０ ０．９８ Ｏ．６１ １．０５ １ １９ ０．４８ Ｏ．８２ ０．９５ ０．６Ｉ （）．９６ １ ０２ 表１ １不同线路补偿下线宽均值控制结果 ２．５ｒａｉｌ线Ｃｐｋ ３．０ｒａｉｌ线Ｃｐｋ ３．５ｍｉｌ线Ｃｐｋ 线宽补偿 过孔（１．０ｍｉｌ）／密集（０．５ｍｉｌ） 过孑Ｌ（１．２５ｍｉｌ）／密集（Ｏ．７５ｍｉ１） 过孔（１．５ｒａｉｌ）／密集（１．０ｒａｉｌ） 过孔线 １．９５１ ２．１９２ ２．２９８ 密集线 １．９３７ ２．１２３ ２．４ｌ４ 过孔线 ２．３９７ ２．５０７ ２．８７７ 密集线 ２．３７８ ２．４６２ ２ ８８５ 过孔线 ２．８０１ ３ ００６ ３．３７２ 密集线 ２．８００ ３．０９０ ３．３７０ 表１ ２ ３类线宽的ＣＰＫ最佳控制情况 线宽 过孔线 密集线 ｌ囡 ．．２４．． 印制电路信息２０１４ Ｎｏ．４ 图形形成与蚀刻Ｐａｔｔｅｒｎ Ｆｏｒｍａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｅｔｃｈｉｎｇ 及０．０８８ ｍｍ Ｃｐｋ总体变化趋势较为一致。 ４．３线宽补偿方面 ０．０８８ ｍｍ以下密集线路，在“线路补偿／间距为 （１）线宽补偿过孔线０．０２５ ｍｍ／密集线０．０１３ Ｉｎｒｎ， Ｃｌｐｋ最差，数据偏靠下限，说明线宽补偿不足； （２）线宽补偿过孔线０．０３１ ｍｍ／密集线０．０１９ ＩＩＩ１ＴＩ， Ｃｐｋ有所改善。整体仍偏下限，需加大补偿； ０．０２５ ｍｍ／０．０９４ ｍｍ”条件下，线路侧蚀及线宽控制 均为最佳。 孔孔夹线线细会随着其补偿ＪＪＩ１大得到改善， （３）线宽补偿过孔线０．０３ ｌ ｍｍ／密集线０．０１９ ｍｍ， Ｃｐｋ最佳，整体数据偏向中值。但Ｃｐｋ仍无法满足≥ ｌ－３３，主要受部分板角或板边线宽偏小影响，可通过 局部调整线宽补偿进行改善。 （４）对Ｌｋ３种线路的密集线路与过孔线路数据分 随间距缩小，焊盘夹线肥胖的现象也会随之加剧。 随着蚀铜厚度的增加，需棚 提高线路补偿， 以保证线宽控制，同时对于孔线和密集线区域需保 证最小间距，以保证药水交换效果。 布情况，当线路补偿过孔线０．０３１ ｍｍ／密集线０．０１９ ｍｍ 时，其过孔线分布曲线肥胖程度接近密集线，但当线 路补偿“过孔线０．０２５ ｍｍ／密集线０．０１３ ｍｍ”或“过 ４．４线宽Ｏｐｋ控制方面 不同线宽Ｃｐｋ总体变化趋势较 致，受线宽补偿 及间距影响较大。当过孔线线宽补偿或密集线问距 足够时，Ｃｐｋ控制能力会提高。 在蚀刻铜厚４３０ ｕｍ时，线宽补偿过孔线０．０３８ ｍｍ／ 密集线０．０２５ ｍｍ，其Ｃｐｋ最佳，整体数据偏向控制 中值，且较为集中。当蚀刻铜厚４０ ｇｍ时，线宽补偿 “过孔线０．０４４ ｍｍ／密集线０．０３ １ ｍｍ”时，其Ｃｐｋ最 佳。且密集线需保证最小间距０．０９４ ｍｍ，ＢＧＡ过孔 线保证最小间距０．０７５ ｍｌＴｌ。 孔线０．０ｌ３ ｍｍ／密集线０．０２５ ｍｍ”时，其过孔线分布 曲线明显比密集线较胖，主要是此两种线路设计排 布在前后两侧，部分板件过孔线蚀刻后较小，导致 数据较为分散。同时也说明板角或板边的过孔线蚀 刻量高于密集线，因此需相应加大线宽补偿调整。 ４试验结果及小结 综上试验结果，影响线路控制稳定性主要包括 本次试验选取作Ｃｐｋ数据分析埘象中，Ｃｐｋ无法 满足≥１．３３，主要原因是板角或板边线宽偏小。 蚀铜厚度、线宽补偿、蚀刻速度、板件特性等。 ４．１蚀铜厚度控制 （１）随着蚀铜厚度的增加，密集线路蚀不净可 能性会加剧。 当蚀铜厚度≤３０ ｇｍ，密集线路不同走向对侧蚀 影响情况不大，基本不会出现蚀不净； 当蚀铜厚度≥４０ ｇｍ，横向密集线路侧蚀量会大 过孔线分布曲线肥胖程度最接近密集线，为线 宽补偿“过孔线０．０３１ ｍｍ／密集线０．０１９ ｍｍ”，主要 是该类线宽较多设计在板【｝ｊ问，受前后端效应或边 缘效应影响少，侧面说明局部调整板角或板边线宽 补偿的重要性。 ４．５试验小结 综上，提高细线路在外层碱蚀过程的稳定性控 制，应注意控制合适的蚀铜厚度、根据线路走向认 面或认向生产、孔孔夹线与密集线路线宽补偿量及 最小间距应分开调整并控制合适 衡点。 ｆ竖向或斜向，易出现蚀不净，线路控制较差。 （２）线宽越小，对蚀刻铜厚的要求越严格。 线宽控制越小，蚀刻铜厚要求越薄，以降低蚀 刻侧蚀可能，避免出现线细或者过蚀风险。 ４．２蚀刻速度控制 蚀刻速度越快，越有利于线路侧蚀情况的改 善。所以对于细线路板件，在设备能力允许的情况 下，可考虑加快蚀刻速度来提高板件制作质量。 作者简介 林伟娜，：［艺工程师，主要负责沉铜甲板、图形 电镀和碱性蚀刻工艺工作。 ．．２５．．