工艺工程师指南：厚铜 PCB 侧蚀控制与分段蚀刻技术

一、引言

二、核心技术解析：厚铜蚀刻的难点与突破方向

2.1 厚铜蚀刻的技术特性

• 底部残留：蚀刻液无法完全渗透至铜层底部，残留未蚀刻铜箔，引发短路；
• 侧蚀

2.1 厚铜蚀刻的技术特性

• 蚀刻速率慢：2oz 铜厚传统蚀刻时间需 180-200 秒，是常规铜厚（1oz）的 2 倍以上，导致生产效率低下，且长时间蚀刻易加剧侧蚀。

2.2 捷配厚铜蚀刻的核心技术突破

• 分段蚀刻技术：将蚀刻过程分为 “预蚀刻 - 主蚀刻 - 精蚀刻” 三段，预蚀刻采用低浓度蚀刻液（Cu²+ 150-180g/L）快速去除表层 50% 铜厚，主蚀刻用标准浓度（200-220g/L）保证速率，精蚀刻用低速率（15-20μm/min）修正均匀性，总蚀刻时间缩短至 150 秒以内；
• 喷嘴结构优化：采用锥形喷嘴（孔径 0.8mm），上下喷嘴错位排布，喷淋压力梯度设置（表层 0.35MPa，中层 0.3MPa，底层 0.25MPa），确保蚀刻液渗透至铜层底部，均匀性提升至 ±5%；
• 温度梯度控制：蚀刻液采用 “上高下低” 温度分布（表层 50℃，底层 45℃），利用热对流促进蚀刻液循环，减少上下层蚀刻速率差异，侧蚀量控制在 0.008mm 以内。

三、实操方案：厚铜 PCB 蚀刻量产全流程步骤

3.1 预处理强化：提升铜层附着力与清洁度

• 操作要点：针对厚铜层易氧化、油污残留多的问题，强化微蚀与清洁流程。
• 数据标准：采用双段微蚀工艺，第一段 NaPS 微蚀液（浓度 100-120g/L），微蚀量 1.0-1.5μm；第二段硫酸 - 双氧水微蚀液（H?SO? 10%+H?O? 5%），微蚀量 0.5-1.0μm；基板表面粗糙度 Ra=0.8-1.0μm，油污去除率 100%，符合 IPC-2223 第 6.2.1 条款。
• 工具 / 材料：捷配定制双段微蚀线、生益 S2116 厚铜基板（2oz 铜厚）、环保微蚀液。

3.2 分段蚀刻参数精准设置

• 操作要点：按预蚀刻、主蚀刻、精蚀刻分段调控参数，平衡速率与均匀性。
• 数据标准：
  1. 预蚀刻：蚀刻液 Cu²+ 160g/L、HCl 14g/L，温度 50℃，喷淋压力 0.35MPa，时间 40 秒，去除铜厚 35μm；
  2. 主蚀刻：Cu²+ 210g/L、HCl 18g/L，温度 48℃，喷淋压力 0.3MPa，时间 80 秒，去除铜厚 25μm；
  3. 精蚀刻：Cu²+ 190g/L、HCl 16g/L，温度 45℃，喷淋压力 0.25MPa，时间 30 秒，修正均匀性，总蚀刻时间 150 秒；
  4. 蚀刻效果：蚀刻均匀性 ±5%，侧蚀量≤0.008mm，线宽公差 ±0.015mm，符合 IPC-2221 第 6.3.2 条款。
• 工具 / 材料：宇宙分段蚀刻线（定制三段式喷淋系统）、在线铜厚监测仪、捷配专用厚铜蚀刻液。

3.3 后处理优化：残留去除与平整度控制

• 操作要点：彻底去除蚀刻残留，避免厚铜层因应力导致翘曲。
• 数据标准：
  1. 脱膜：NaOH 浓度 5%，温度 55℃，时间 3 分钟，脱膜残留≤0.05%；
  2. 清洗：超纯水（电导率≤5μS/cm）超声清洗（功率 300W，时间 60 秒），冲洗 3 次，确保蚀刻液残留≤0.1mg/cm²；
  3. 整平：采用热风整平（温度 260-270℃，时间 5-8 秒），基板平整度≤0.3mm/m，铜层附着力≥1.8N/mm（IPC-TM-650 2.4.8 标准）。
• 工具 / 材料：超声清洗机、热风整平设备、超纯水制备系统。

3.4 检测体系：全维度精度验证

• 操作要点：覆盖铜厚均匀性、线宽精度、残留检测三大维度。
• 数据标准：
  1. 铜厚检测：采用 X-Ray 铜厚仪，检测精度 ±1μm，每块板检测≥15 个点位，铜厚均匀性 ±5%；
  2. 线宽检测：龙门二次元测量仪，精度 ±0.001mm，重点检测线路拐角、焊盘区域，线宽公差 ±0.015mm；
  3. 残留检测：AOI 检测 + 化学滴定法，蚀刻残留 100% 无检出，符合 IPC-A-610G Class 3 标准。
• 工具 / 材料：X-Ray 铜厚仪、龙门二次元测量仪、宜美智 AOI 检测机。