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    PCB设计：印制电路板电镀和蚀刻质量问题分析

    PCB加工之蚀刻质量及先期问题分析

    对蚀刻质量的基本要求就是能够将除抗蚀层下面以外的所有铜层完全去除干净，止此而已。从严格意义上讲，如果要精确地界定，那么蚀刻质量必须包括导线线宽的一致性和侧蚀程度。由于目前腐蚀液的固有特点，不仅向下而且对左右各方向都产生蚀刻作用，所以侧蚀几乎是不可避免的。

    侧蚀问题是蚀刻参数中经常被提出来讨论的一项，它被定义为侧蚀宽度与蚀刻深度之比，称为蚀刻因子。在印刷电路工业中，它的变化范围很宽泛，从1：1到1：5。显然，小的侧蚀度或低的蚀刻因子是较令人满意的。

    蚀刻设备的结构及不同成分的蚀刻液都会对蚀刻因子或侧蚀度产生影响，或者用乐观的话来说，可以对其进行控制。采用某些添加剂可以降低侧蚀度。这些添加剂的化学成分一般属于商业秘密，各自的研制者是不向外界透露的。至于蚀刻设备的结构问题，后面的章节将专门讨论。

    从许多方面看，蚀刻质量的好坏，早在印制电路板进入蚀刻机之前就已经存在了。因为印制电路加工的各个工序或工艺之间存在着非常紧密的内部联系，没有一种不受其它工序影响又不影响其它工艺的工序。许多被认定是蚀刻质量的问题，实际上在去膜甚至更以前的工艺中已经存在了。对外层图形的蚀刻工艺来说，由于它所体现的“倒溪”现像比绝大多数印制电路板工艺都**，所以许多问题较后都反映在它上面。同时，这也是由于蚀刻是自贴膜，感光开始的一个长系列工艺中的较后一环，之后，外层图形即转移成功了。环节越多，出现问题的可能性就越大。这可以看成是印制电路生产过程中的一个很特殊的方面。

    从理论上讲，印制电路进入到蚀刻阶段后，在图形电镀法加工印制电路的工艺中，理想状态应该是：电镀后的铜和锡或铜和铅锡的厚度总和不应**过耐电镀感光膜的厚度，使电镀图形完全被膜两侧的“墙”挡住并嵌在里面。然而，现实生产中，全世界的印制电路板在电镀后，镀层图形都要大大厚于感光图形。在电镀铜和铅锡的过程中，由于镀层高度**过了感光膜，便产生横向堆积的趋势，问题便由此产生。在线条上方覆盖着的锡或铅锡抗蚀层向两侧延伸，形成了“沿”，把小部分感光膜盖在了“沿”下面。

    锡或铅锡形成的“沿”使得在去膜时无法将感光膜彻底去除干净，留下一小部分“残胶”在“沿”的下面。“残胶”或“残膜”留在了抗蚀剂“沿”的下面，将造成不完全的蚀刻。线条在蚀刻后两侧形成“铜根”，铜根使线间距变窄，造成印制电路板不符合甲方要求，甚至可能被拒收。由于拒收便会使PCB的生产成本大大增加。

    另外，在许多时候，由于反应而形成溶解，在印制电路工业中，残膜和铜还可能在腐蚀液中形成堆积并堵在腐蚀机的喷嘴处和耐酸泵里，不得不停机处理和清洁，而影响了工作效率。

    在PCB电路板设计中，可以通过分层、恰当的布局布线和安装实现PCB电路板的抗ESD设计。在设计过程中，通过预测可以将绝大多数设计修改**于增减元器件。通过调整PCB布局布线，能够很好地防范ESD

    来自人体、环境甚至电子设备内部的静电对于精密的半导体芯片会造成各种损伤，例如穿透元器件内部薄的绝缘层；损毁MOSFET和CMOS元器件的栅较；CMOS器件中的触发器锁死；短路反偏的PN结；短路正向偏置的PN结；熔化有源器件内部的焊接线或铝线。为了消除静电释放(ESD)对电子设备的干扰和破坏，需要采取多种技术手段进行防范。

    在PCB电路板的设计当中，可以通过分层、恰当的布局布线和安装实现PCB电路板的抗ESD设计。在设计过程中，通过预测可以将绝大多数设计修改**于增减元器件。通过调整PCB布局布线，能够很好地防范ESD。以下是一些常见的防范措施。

    尽可能使用多层PCB，相对于双面PCB而言，地平面和电源平面，以及排列紧密的信号线-地线间距能够减小共模阻抗和感性耦合，使之达到双面PCB的1/10到1/100。尽量地将每一个信号层都紧靠一个电源层或地线层。对于**层和底层表面都有元器件、具有很短连接线以及许多填充地的高密度PCB电路板，可以考虑使用内层线。

    对于双面PCB来说，要采用紧密交织的电源和地栅格。电源线紧靠地线，在垂直和水平线或填充区之间，要尽可能多地连接。一面的栅格尺寸小于等于60mm，如果可能，栅格尺寸应小于13mm。

    确保每一个电路尽可能紧凑。

    尽可能将所有连接器都放在一边。

    如果可能，将电源线从卡的*引入，并远离容易直接遭受ESD影响的区域。

    在引向机箱外的连接器(容易直接被ESD击中)下方的所有PCB层上，要放置宽的机箱地或者多边形填充地，并每隔大约13mm的距离用过孔将它们连接在一起。

    在卡的边缘上放置安装孔，安装孔周围用无阻焊剂的**层和底层焊盘连接到机箱地上。

    PCB电路板装配时，不要在**层或者底层的焊盘上涂覆任何焊料。使用具有内嵌垫圈的螺钉来实现PCB与金属机箱/屏蔽层或接地面上支架的紧密接触。

    在每一层的机箱地和电路地之间，要设置相同的“隔离区”；如果可能，保持间隔距离为0.64mm。

    在卡的**层和底层靠近安装孔的位置，每隔100mm沿机箱地线将机箱地和电路地用1.27mm宽的线连接在一起。与这些连接点的相邻处，在机箱地和电路地之间放置用于安装的焊盘或安装孔。这些地线连接可以用刀片划开，以保持开路，或用磁珠/高频电容的跳接。

    如果电路板不会放入金属机箱或者屏蔽装置中，在电路板的**层和底层机箱地线上不能涂阻焊剂，这样它们可以作为ESD电弧的放电极。

    要以下列方式在电路周围设置一个环形地：

(1)除边缘连接器以及机箱地以外，在整个外围四周放上环形地通路。

(2)确保所有层的环形地宽度大于2.5mm。

(3)每隔13mm用过孔将环形地连接起来。

(4)将环形地与多层电路的公共地连接到一起。

(5) 对安装在金属机箱或者屏蔽装置里的双面板来说，应该将环形地与电路公共地连接起来。不屏蔽的双面电路则应该将环形地连接到机箱地，环形地上不能涂阻焊剂，以便该环形地可以充当ESD的放电棒，在环形地(所有层)上的某个位置处至少放置一个0.5mm宽的间隙，这样可以避免形成一个大的环路。信号布线离环形地的距离不能小于0.5mm。