國興技術之孔內凹蝕量與表面蝕刻量的關係

3.1.1 孔內凹蝕量情況

如圖1所示，不同時間條件下等離子體處理孔內的情況。等離子體放電功率為 4kW，圖 1（a）、圖 1（b）、圖1（c）分別是處理時間為30min、60min和120min。 圖 1（d）圖是鑽孔後等離子體處理前孔壁的截面圖， 從中可以發現，鑽孔後的孔壁比較平直，從圖 1（d） 上很難看出孔粗的大小，說明鑽孔的品質較好，形成的孔粗很小。從圖 1（a）中可以看到，在玻纖和銅層之間的樹脂層凹陷 12.5mm。圖 1（b）和圖 1（c）凹蝕量增大更能清楚的反應出樹脂層的凹蝕。凹蝕的樹脂是等離子體蝕刻作用的結果，由於輝光放電等離子體中電子和離子的能量相對較低，因此等離子體對玻纖和銅箔不起刻蝕作用。孔內凹蝕時間和凹蝕量的關係如表 1 所示，近似成正比關係。

v> 表1 凹蝕時間與平均凹蝕量的關係 凹蝕時間/min 30 60 120 凹蝕量/mm 11.6 22.9 46.8

3.1.2 表面蝕刻量情況
如表 2 所示，是在與圖 1相同條件下相同位置處得到的表面蝕刻量與蝕刻時間的關係。從圖1中我們可以發現，表面蝕刻量與蝕刻時間在前 120min 也近似成正比關係。

3.1.3孔內凹蝕量與表面蝕刻量的關係

v> 表2 表面蝕刻時間與蝕刻量的關係 表面蝕刻時間/min 30 60 120 蝕刻量/g 0.25 0.55 1.12

上面的實驗結果顯示，孔內凹蝕量與表面蝕刻量在前 120min 都存在比較明顯的正比關係，根據實驗結果，前 120min 孔內蝕刻量的比例係數為 k 孔 =0.386mm/min；前120min表面蝕刻量的比例係數為k表 =0.0089g/min；（以上比例係數的計算取得是三點對原點比例係數的算術平均值）。因為二者的比例係數是在同一條件下同一位置處得到的，所以我們可以找出在這一條件下，孔內凹蝕量 H 孔與表面蝕刻量。
（1）上式比例常數的意義是：10cm × 10cm 的小板表面每蝕刻 0.0231g，孔內凹蝕量將增加 1mm。根據這一關係式我們可以利用稱重的方法得出在這一條件下腔體內任意位置處表面蝕刻量的大小，從而推算出孔內凹蝕量的大小。

3.1.4 其他條件下孔內凹蝕量與表面蝕刻量的關係

為了更清楚的看出孔內凹蝕量的大小，以下實驗都把蝕刻階段的時間延長至 2h。如圖 2 所示是在不同的功率條件（3kW 、4kW、4.5kW）下等離子體處理孔內2 小時的凹蝕情況。其中圖 2（a）、圖 2（b）等離子體處理功率為 3kW，圖 2（c）、圖2（d）等離子體處理功率為4kW，圖2（e）、 圖 2（f）等離子體處理功率為4.5kW。從圖中我們可以得到一個很直觀的規律：隨著功率的增大，孔內凹蝕的深度不斷增大。通過測量孔內凹蝕數據平均值（取 5 個孔共十組測量數據）得到：3kW 的等離子體處理功率孔內凹蝕深度的平均值為：26.54mm；4kW的等離子體處理功率孔內的凹蝕深度平均值為：30.64mm；4.5kW 的等離子體處理功率孔內的凹蝕深度平均值為：44.93mm；而在同一條件下同一位置處FR-4 實驗板的表面刻蝕量大小分別為，3kW 等離子 體處理功率表面蝕刻量：0.6607g；4kW 等離子體處理功率表面蝕刻量：0.8121g；4.5kW 等離子體處理功率表面蝕刻量：0.9679g；由上述孔內凹蝕量和表面蝕刻量的關係式（1 ）可以算出在 3kW 、4kW 和 4.5kW功率的等離子體處理條件下，得到的比例常數分別為：0.0249g/mm、0.0265g/mm和0.0215g/mm（如表 3）。由這些在不同功率條件下得到的比例常數可以發現，比例常數的值相差不大（因為測量蝕刻深度都是採用做金相切片的方法，在40倍條件下獲得，難免會產生誤差），也沒有呈現出特別的規律，所以我們近似認為比例常數不隨功率的變化。