印制電路噴淋蝕刻精細(xì)線路流體力學(xué)模型分析.doc

印制電路噴淋蝕刻精細(xì)線路流體力學(xué)模型分析,印制電路噴淋蝕刻精細(xì)線路流體力學(xué)模型分析。
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印制電路噴淋蝕刻精細(xì)線路流體力學(xué)模型分析
摘要：在印制電路制作過(guò)程中，蝕刻是決定電路板最終性能的最重要步驟之一。所以，研究印制電路的蝕刻過(guò)程具有很強(qiáng)的指導(dǎo)意義，特別是對(duì)于精細(xì)線路。本文將在一定假設(shè)的基礎(chǔ)上建立模型，并以流體力學(xué)為理論基礎(chǔ)進(jìn)行噴淋蝕刻精細(xì)線路過(guò)程中溝道內(nèi)流體分析。通過(guò)分析溝道內(nèi)側(cè)壁，底部流體的相對(duì)速度，可以得到溝道內(nèi)各部位擴(kuò)散層的相對(duì)厚度。最后獲得的擴(kuò)散層相對(duì)厚度決定了各個(gè)部位蝕刻反應(yīng)的相對(duì)速度。
在精細(xì)印制電路制作過(guò)程中，噴淋蝕刻是影響產(chǎn)品質(zhì)量合格率最重要的工序之一。現(xiàn)有很多的文章對(duì)精細(xì)線路的蝕刻做了大量的研究，但是大多數(shù)都只停留在表象的研究中，并沒有從本質(zhì)上認(rèn)識(shí)噴淋蝕刻中出現(xiàn)的問(wèn)題。一般只通過(guò)優(yōu)化噴淋過(guò)程中的一些參數(shù)，改變噴淋的一些操作方式等進(jìn)行相關(guān)研究工作。本文將從流體力學(xué)的角度，建立模型來(lái)分析流體在銅導(dǎo)線之間凹槽底部各個(gè)位置的相對(duì)蝕刻速度，從本質(zhì)上研究蝕刻液流體的蝕刻過(guò)程的機(jī)理。
模型建立
在噴淋蝕刻過(guò)程中，蝕刻液是通過(guò)蝕刻機(jī)上的噴頭，在一定壓力下均勻地噴淋到印制電路板上的。蝕刻液到達(dá)印制板之后進(jìn)入干鏌之間的凹槽內(nèi)并與凹槽內(nèi)露出的銅發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。此時(shí)的蝕刻液既能與銅導(dǎo)線之間凹槽的底露銅發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，同時(shí)液能與凹槽側(cè)壁的露銅發(fā)生化學(xué)反應(yīng)
。在建立模型之前，對(duì)蝕刻液流體及干膜之間的凹槽做如下假設(shè)：
干膜之間凹槽的長(zhǎng)度導(dǎo)線長(zhǎng)相比凹槽的寬度來(lái)說(shuō)是非常大這樣就可以將蝕刻過(guò)程的流體分析看成是在凹槽內(nèi)的平面二維流體來(lái)分析；
在銅導(dǎo)線之間的凹槽內(nèi)，蝕刻液的的成分在每個(gè)部位都是一致的，同時(shí)各個(gè)部位的溫度保持不變，即沒有熱交換；
在進(jìn)入凹槽之前，噴淋下來(lái)蝕刻液的速度方向都是垂直向下的，噴淋的速度都是一致的為；
噴淋時(shí)，認(rèn)為在凹槽中蝕刻液是從凹槽中央噴射出來(lái)的，如圖所示：
在凹槽中，將反應(yīng)后流體看成是凹槽內(nèi)的環(huán)境流體，對(duì)噴射有一定的微擾作用。
基于以上的假設(shè)，建立相應(yīng)的模型。如圖，所示，蝕刻液是從干膜之間凹槽的中央噴射出來(lái)的。作用的周圍環(huán)境介質(zhì)與流體的性質(zhì)一致。噴射的流體與凹槽底部的露銅作用后會(huì)沿著凹槽的兩側(cè)壁流出。
要解答此模型，首先要分析蝕刻液流體的噴射流體力學(xué)，再使用噴射流體力學(xué)分析的結(jié)果獲得凹槽底部的擴(kuò)散速度，蝕刻速度等。并分析了凹槽側(cè)壁出現(xiàn)側(cè)蝕的主要原因。
①凹槽底部噴射流體力學(xué)分析
由于蝕刻液是從凹槽中央噴射出來(lái)的，所以蝕刻液流體可以使用到射流的流體力學(xué)來(lái)分析。首先，建立相應(yīng)的坐標(biāo)體系，以凹槽的上邊緣為軸，凹槽的中央垂直線為軸，線間距為，凹槽深度即干膜的厚