摘要：介绍了一种等离子体去钻污，孔内凹蚀深度的表征方法，通过对Fr4普通厚径板（4:1）和高厚径板（17:1）去钻污的实验证明等离子体孔内凹蚀具有非常好的均匀性、一致性和可控性，同时利用这种表征方法可以达到有目的控制孔内凹蚀量的效果。

1 前言
　  等离子体技术早在上个世纪就广泛的应用于大规模集成电路的生产。例如，生产一个IC 大约需要200～400 道工序，其中40～50%要用到等离子体工艺，特别是最难、最重要的微细加工中的刻蚀工序，如果没有等离子体几乎是不可能完成的[1]。等离子体技术应用于PCB 行业是随着近几年PCB行业微细加工技术水平不断提高才发展起来。利用等离子体对PCB 去钻污是一种方便、高效和优质的方法。
　 去钻污是指去除钻孔后附着在内层铜环上的胶渣。对于去钻污有两种要求：一是只要除去孔壁铜环上的钻污，不要求凹蚀；二是既要求除去铜环上环氧钻污，又要求孔壁蚀刻较深，以增加孔壁化学镀铜层与内层铜环的连接面积，即所谓的“三面包夹”。根据美国军用标准规定，正凹蚀要求5μm～80μm，最佳13μm[2]。
　 相对于化学方法去钻污，等离子体去钻污至少具有三点化学方法无法达到的优点，其一化学凹蚀去钻污由于受到孔径和板材对水表面张力的影响，板材厚径比有一定的限制；而用等离子体的方法去钻污，理论上不受板材厚径比的限制。其二是对于刚挠板和一些混压的高频板所用的材料树脂不尽相同，以至高锰酸钾未能对所有内层板材同时奏效，无法对不同树脂同时提高均匀良好的附着力。所以完成金属化之后经常出现孔壁破洞，严重者甚至出现开路短路。其三是为了防止热冲击过程中出现孔壁拉离现象，特意要求孔壁执行高标的凹蚀制程，以完成孔铜对内层铜环三面包夹的牢靠互连。高锰酸钾的化学凹蚀很难做到三面包夹的效果。而等离子体除钻污不受孔径和孔深的限制，对常用树脂具有均匀一致的蚀刻速率，而且比较容易做到三面包夹的凹蚀效果，目前业界普遍认为等离子体是PCB 基板除钻污和凹蚀的最佳技术。
　 但是等离子体凹蚀和化学凹蚀一样，对于处理后的PCB 板孔内凹蚀效果的表征非常困难。因为一个制程孔内凹蚀量非常小（通常只有几个微米），而且凹蚀量还会受到钻孔质量、灯芯效应等影响，很难正确的判断出等离子体一个制程实际凹蚀量的大小。我司对化学凹蚀效果的判断是通过高锰酸钾溶液对Fr4光板表面蚀刻量的上下限值来标定。这样标定有一定的道理，测量方法也比较简单，但是对于孔内凹蚀效果和表面蚀刻量具体的对应关系没有给出，而且孔内化学凹蚀量随PCB 厚径比变化比较大，因此这样标定对精确控制孔内凹蚀量的情况就不适用了。
　 本文利用表面蚀刻量表征孔内凹蚀量的方法，较详细的分析了等离子体表面蚀刻量和孔内凹蚀量之间的关系，得到了表面蚀刻量和孔内凹蚀量的关系常数，并把这个关系加以推广，沿用到厚径比为17:1 板材，仍然适用，最后从理论上简单分析了这种关系存在的原因。

2 实验设计
　 利用表面蚀刻量来表征孔内凹蚀量：在腔体内同一位置处放一块测量表面蚀刻量和孔内蚀刻量的实验板（表面蚀刻量实验板先称量出其质量），在同一反应条件下对这两块实验板利用等离子体进行表面和孔内的蚀刻，反应结束后分别称量和测量出表面蚀刻量和孔内凹蚀量的大小，分析找出二者之间的关系。
　 孔内凹蚀的实验板为1mm 厚的Fr4板材，孔径为0.25mm。用正常的Fr4刀参钻孔后立即用等离子体处理，然后沉铜（不过化学凹蚀）、板镀加厚后，利用金相显微镜测量出孔内凹蚀量的大小。表面蚀刻量采用称重法测量。实验选用0.73mm 厚的Fr4板材，蚀刻去两面的铜箔，利用剪板机把板材剪成10×10cm2 的小板。手工修去板边的毛刺，过软板清洗机清洗板材，将清洗过的板材放置于烘箱中，120℃烘板1h 后，用电光分析天平称量出板材的重量（g1），等离子体蚀刻后再用电光分析天平称量出板材的重量(g2)，蚀刻重量=g1g2。
　 等离子体清洗设备由成都Reborn 公司生产，5kW 中频电源在40kHZ 频率电容耦合激发低压气体产生等离子体。