pcb 正负片流程
好的,PCB 制造中的正片(Positive)和负片(Negative)是两种不同的光刻工艺,主要用于在覆铜板上形成所需的电路图形。它们的核心区别在于 光刻胶(干膜或湿膜)覆盖的区域与最终保留铜箔区域的关系。
以下是两种流程的详细说明和对比:
? 1. 正片工艺 (Positive Photoresist Process / Tent and Etch)
- 核心思想:所见即所得 (所见即最终铜皮)。
- 光刻胶特性:使用 正性光刻胶。这种光刻胶原本不溶于显影液,但被紫外光照射的区域会 发生化学变化而变得可溶于显影液。
- 流程:
- 清洁与涂覆:清洁覆铜板表面,涂覆(贴膜或喷涂)正性光刻胶(干膜或湿膜)。
- 曝光:将 透明区域代表电路导线/焊盘(黑色或不透光区域代表需要去除铜的区域)的底片(菲林)紧贴在涂有光刻胶的铜板上。用紫外光照射。
- 紫外光照射区域:对应于底片的 透明区域(即未来要保留铜箔的区域),光刻胶发生反应变为 可溶。
- 紫外光未照射区域:对应于底片的 黑色区域(即未来要去除铜的区域),光刻胶 保持不溶。
- 显影:将曝光后的板子放入显影液中。被紫外光照过的、已变为可溶的光刻胶被溶解掉,露出下方的铜箔(这些区域就是最终要去除铜的区域);而未曝光区域的光刻胶则保留下来,覆盖在铜箔上(这些区域就是最终要保留铜的区域)。
- 蚀刻:将板子放入蚀刻液(如碱性蚀刻液)中。裸露的铜箔(即显影后露出的区域)被蚀刻掉。被光刻胶覆盖的铜箔(即最终线路图形)受到保护而保留下来。
- 褪膜:去除板子上剩余的保护性光刻胶,露出最终形成的铜线路图形。
- 关键点:
- 底片上的 透明图形 = 最终保留的铜图形。
- 底片上的 黑色图形 = 最终被蚀刻掉铜的区域。
- 蚀刻时去除的是 显影后裸露的铜。
- 主要用于 外层线路 和 需要高精度图形控制的场合(如精细线路、阻焊开窗等)。
2. 负片工艺 (Negative Photoresist Process / Panel Plating)
- 核心思想:所见非所得 (所见为需要去除铜皮或非金属化的区域)。
- 光刻胶特性:使用 负性光刻胶。这种光刻胶原本溶于显影液,但被紫外光照射的区域会 发生交联反应而变得不溶于显影液。
- 流程:
- 清洁与涂覆:清洁覆铜板表面,涂覆(贴膜或喷涂)负性光刻胶(干膜或湿膜)。
- 曝光:将 透明区域代表需要去除铜或非金属化的区域(黑色或不透光区域代表未来要保留铜的区域,即线路图形)的底片(菲林)紧贴在涂有光刻胶的铜板上。用紫外光照射。
- 紫外光照射区域:对应于底片的 透明区域(即未来要去除铜或非金属化的区域),光刻胶发生交联反应变为 不可溶。
- 紫外光未照射区域:对应于底片的 黑色区域(即未来要保留铜的区域),光刻胶 保持可溶。
- 显影:将曝光后的板子放入显影液中。未被紫外光照过的、仍保持可溶的光刻胶被溶解掉,露出下方的铜箔(这些区域就是最终要保留铜的区域 / 需要电镀加厚的区域);而被曝光区域的光刻胶则变为不可溶并保留下来,覆盖在铜箔上(这些区域就是最终要去除铜或非金属化的区域)。
- 电镀:
- 对于 外层板:负片工艺通常与 图形电镀 (Pattern Plating) 结合。显影后露出的铜区域(即最终线路图形)会首先被电镀上一层锡或锡铅合金作为 抗蚀刻保护层。覆盖光刻胶的区域不会被电镀。
- 对于 内层板:显影后露出的是最终需要蚀刻掉的铜(即非线路区域)。
- 蚀刻:
- 对于 外层板:先褪去没有被电镀保护的光刻胶(可选步骤),然后蚀刻。没有锡镀层保护的区域(即之前被光刻胶覆盖,没有被电镀的区域)的铜被蚀刻掉。有锡镀层保护的铜区域(即最终线路图形)保留下来。最后褪去锡镀层。
- 对于 内层板:显影后露出的铜就是需要蚀刻的区域。直接蚀刻去除这些裸露的铜。被光刻胶覆盖区域的铜(即线路图形)保留下来。
- 褪膜:去除板子上剩余的光刻胶。
- 关键点:
- 底片上的 透明图形 = 最终被蚀刻掉铜的区域 / 非金属化区域。
- 底片上的 黑色图形 = 最终保留的铜图形 / 需要电镀的区域。
- 蚀刻时去除的是 未被光刻胶或抗蚀镀层保护的铜。
- 主要用于 内层线路制造 和 外层图形电镀工艺。
? 正片与负片工艺核心对比表
| 特点 | 正片工艺 (Positive) | 负片工艺 (Negative) |
|---|---|---|
| 光刻胶类型 | 正性光刻胶 | 负性光刻胶 |
| 底片透光图形 | = 最终保留的铜图形 (导线、焊盘) | = 最终被蚀刻掉的铜区域 (非线路区) |
| 底片遮光图形 | = 最终被蚀刻掉的区域 | = 最终保留的铜图形 / 需要电镀的区域 |
| 曝光后变化 | 光照区域变可溶 (显影时溶解) | 光照区域变不可溶 (显影时保留) |
| 显影后结果 | 去除光照区光刻胶 -> 露出要蚀刻的铜 | 去除非光照区光刻胶 -> 露出要保留/电镀的铜 |
| 主要蚀刻对象 | 显影后裸露的铜 (被光刻胶保护的区域保留) | 未被光刻胶或抗蚀镀层保护的铜 |
| 典型应用 | 外层线路制作、阻焊(Solder Mask)、高精度图形 | 内层线路制作、外层图形电镀工艺 |
| 优点 | 所见即所得,设计直观;线宽控制精度高;蚀刻均匀性好 | 生产效率高(尤其内层);抗蚀镀层保护线路边缘 |
| 缺点 | 生产效率相对较低;蚀刻面积大,药水消耗多 | 设计反直观(所见非所得);侧蚀可能影响线宽精度; |
? 重要补充说明
- 内层板:绝大多数多层板的内层核心层线路制造都使用 负片工艺。流程为:涂负胶 -> 曝光(透明区=非线路区)-> 显影(去除非线路区光刻胶,露出要蚀刻的铜)-> 蚀刻(去掉裸露铜)-> 褪膜。
- 外层板:
- 正片工艺 (Tent & Etch):用于全板电镀后直接蚀刻形成线路。涂正胶 -> 曝光(透明区=线路区)-> 显影(去除线路区光刻胶,露出要蚀刻的铜)-> 蚀刻(去掉裸露铜,留下被光刻胶保护的线路)-> 褪膜。
- 负片工艺 / 图形电镀 (Pattern Plating):用于选择性加厚线路和焊盘铜厚。涂负胶 -> 曝光(透明区=非线路区)-> 显影(去除非线路区光刻胶,露出要电镀的线路区铜)-> 电镀锡/锡铅 -> 褪去负胶(不去也可)-> 蚀刻(去掉没有锡保护的铜)-> 褪锡。此时显影后露出的铜是最终要保留的线路。
- 分辨率和精度:正片工艺通常在蚀刻均匀性和精细线条控制方面有优势。负片工艺在图形电镀时,镀层对线路侧壁有保护作用,但在图形转移精度上可能略逊于正片。
- 安全间距:负片工艺由于蚀刻是"从外向内"进行的,设计中可能需要考虑更大的安全间距补偿侧蚀;正片工艺蚀刻相对均匀,间距控制更接近设计值。
? 工艺选择
选择哪种工艺取决于具体的 PCB 层别(内层/外层)、设计复杂度、线宽/间距要求、生产效率和成本等因素。现代 PCB 工厂会根据产品类型和客户要求灵活运用这两种工艺。简单来说:
- 画板子时看到的地方是铜皮 -> 用正片 (如外层走线)
- 画板子时看到的地方是没铜皮 -> 用负片 (如内层隔离区)
希望这份详细的流程对比能帮助您清晰理解 PCB 正负片工艺的核心差异!?
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