很多人可能都了解，从表面上看，PCB蚀刻似乎是一项简单任务——即使用蚀刻剂选择性地去除材料。然而，在这个过程中有很多事情可能会出错，例如过蚀、铜与电路板分离、蚀刻溶液问题，甚至是意外去除关键部分。许多人认为蚀刻是某种艺术形式，PCB制造商努力建立更好的蚀刻工艺。坚持最佳方法和持续改进是避免成品板出现问题的必要条件。本专栏文章将分享我们为形成更好的蚀刻工艺而采用的一些设计技巧。
蚀刻工艺概述
所有层被层压在一起，钻通孔，镀铜（化学镀和电镀），应用外层图形后，就该通过蚀刻工艺真正创建电路板的所有走线和焊盘了（图1）。
图1：电镀用新铜
蚀刻界定了PCB的不同路线。它也是通过回应设计问题来测试设计质量的过程，这些问题将决定设计的功能性。留下足够的间隔了吗？走线够宽吗？
PCB制造蚀刻是还原工艺，而不是加成法工艺。电路板从均匀的铜层开始，蚀刻工艺去除了所有不需要的铜。现在，如果你觉得这样似乎很浪费，别担心；蚀刻过程中去除的铜很容易回收再利用。
切记，我们从完全覆铜箔的整板开始PCB工艺。在涂覆光敏聚合物后，我们在精心制作的PCB设计图像上投射高强度紫外线。光刻胶层覆盖了我们想要去除铜的区域。这是想要保留的走线的底片。
在蚀刻之前，铜（大约1mil至1.2mil）被镀在暴露的走线、焊盘和通孔上。我们在铜上镀大约0.3mil的锡，这将保护想要的铜免受蚀刻化学物质的损伤（题头图）。
然后用化学方法从电路板表面去除光刻胶，露出不需要的铜，现在就该蚀刻了。有几种不同的化学物质可用于蚀刻铜，但最常见的是氨（氯化铵）。在蚀刻工艺中氨与铜反应的化学过程相当复杂。本文不再详细介绍，但如果感兴趣，网上有几篇很好的文章可以获得更多的信息。
我们用来蚀刻的设备同样复杂。电路板以精心控制的速度通过精心控制的喷涂室。氯化铵溶解所有PCB设计图形上无镀锡保护的铜。要使其正确运行，需要精确的输送速度、压力、pH值和比重（图3）。
图2：蚀刻机。
即使有这么高的精度，蚀刻也更像是一种艺术形式，尤其是当设计是密集的或阻抗控制时。尽管对于铜厚度和线宽的几乎每种组合都有起始设置，但为确保正确蚀刻每个作业所需的最终调整，需要了解所有这些变量以及它们在工艺过程中的交互方式。
在复杂的PCB设计中，最初的蚀刻电路板是采用标准工艺进行首件检验的。然后进行临界走线和阻抗测量，并对刻蚀机进行微调，以获得在其范围内居中的线宽和阻抗。
一旦电路板被蚀刻后，使用化学工艺去除保护所需铜的锡。这个工艺的结果通常是有完全电气功能的PCB。需要采取其他步骤来保护组装时的铜并防止氧化，但此时应确定并操作所有网。我们已经采用我们的方法蚀刻电路板，形成了具有功能的电气部件！
形成更好蚀刻工艺的设计技巧
与制造过程中的镀铜部分一样，一些设计决策会在蚀刻过程中对PCB的可制造性产生影响。
蚀刻是一种使蚀刻剂化学物质与铜接触并尽快清除副产品的方法。在设计中隔离关键的走线，如果走线周围没有太多的铜，可能会导致这些走线被过蚀（即，过多地蚀刻了被铜包围的走线）。
在空间有限的灌铜中嵌入的关键走线可能会有相反的问题。补充蚀刻剂溶液变得更具挑战性。这些走线在蚀刻后会表现出轻微的蚀刻不足。
对于每半盎司的铜，一个好的设计在走线和嵌入平面之间有8mil至10mil的间隔。在孤立的走线周围添加偷铜有助于保持走线，提供更多的空间，使蚀刻的所有特征接近其标称值。
Bob Tise是Sunstone Circuits公司的工程师，Matt Stevenson是Sunstone Circuits公司的销售和市场副总裁。如需阅读往期专栏或联系Tise和Stevenson，可单击此处。
