Etch Factor and Line-Width Compensation on Heavy Copper
On heavy-copper boards, line width drifts because the etch factor falls as copper thickness rises, while compensation still follows 1 OZ values. This article explains why top width and bottom width diverge, how to index a compensation table on copper thickness and pattern density, and why cross-section, AOI, and coupon data must be read together.
結論先行：厚銅板的線寬失控，多數不是曝光或顯影的問題，而是蝕刻因子隨銅厚上升急劇塌陷，補償係數卻還停在 1 OZ 的經驗值上。把「頂寬」與「底寬」分開管理，按銅厚與圖形密度分別建補償表，才是厚銅板一次做對的前提。
側蝕不是缺陷，是各向同性蝕刻的必然
酸性氯化銅蝕刻是各向同性的：藥液向下咬蝕的同時必然向側面咬蝕。行業用蝕刻因子（EF）描述這個各向異性程度，定義為 EF = 2×銅厚 ÷（頂寬 − 底寬）。EF 越高，側壁越接近垂直；EF 越低，截面越接近梯形，嚴重時出現「蘑菇頭」——頂部懸銅、底部收窄，後工序壓合或貼裝時極易塌陷。
在同一套蝕刻條件下，EF 大體隨銅厚反向變化：1 OZ（35 μm）常規能做到 3.0–4.0，單邊側蝕約 4–6 μm；2 OZ（70 μm）掉到 2.0–2.5；3 OZ（105 μm）往往只剩 1.5–2.0。到了 13 OZ 這個量級，常規減法蝕刻已無法保證精細線寬，必須走分隔蝕刻（SEP）或多次圖形轉移，可實現的線寬下限整體上移。
這裡有個高頻誤判：AOI 報頂寬合格，切片卻發現底寬不足。頂寬由感光膜顯影與曝光能量決定，底寬由蝕刻決定，兩者在薄銅上差異可以忽略，在厚銅上是 20–40 μm 的量級——足以讓載流能力差出一檔。
補償表按銅厚建，不按板子建
- 設計端以底寬為標稱值（這才是電氣尺寸），製造端按「頂寬 = 底寬 + 2×單邊側蝕量 + 8 μm 安全餘量」反推感光膜線寬。
- 單邊補償經驗值：1 OZ 取 8–12 μm，2 OZ 取 18–24 μm，3 OZ 取 28–36 μm；13 OZ 必須按蝕刻段數與傳送速度實測標定，不能線性外推。
- 補償表按「銅厚 × 線寬區間 × 圖形密度」三維建立，至少覆蓋 3 mil 以下、3–6 mil、6 mil 以上三檔，同廠不同線別分別標定。
- 每季度用階梯測試塊重標一次。藥液老化與噴淋壓力漂移會讓 EF 變動 10% 以上。
圖形密度：補償係數的第二個變數
蝕刻速率受區域性銅面積影響。孤立細線周圍銅少、藥液更新快，側蝕偏大；密集區銅多、區域性藥液貧化，蝕刻偏慢、線寬偏大。同一塊板上孤立區與密集區線寬差 10–15 μm 是常態，不是異常。
控制手段有三層：一是孤立區加陪襯銅，把區域性殘銅率拉到 40%–60%；二是噴淋採用擺動加分段壓力，板面前後段壓差控制在 0.5 bar 以內；三是蝕刻液銅離子濃度守在 130–160 g/L、溫度 48–52 °C，靠自動補液維持而不是人工加藥。板邊與板中心的差異用傳送速度補償，不要用提高濃度去追——濃度一提，全線側蝕同時變大。
底寬才是電氣尺寸：阻抗與載流兩筆賬
阻抗算的是底寬加側壁貢獻。50 Ω 微帶線在 5 mil 線寬下，底寬變化 10 μm 約帶來 1.5–2 Ω 偏移，即 3%–4%。單看還在 ±8% 公差內，但疊加介質厚度公差與 Dk 批次波動後很容易越界。coupon 必須按實際底寬切片核對，不能拿設計值去對 TDR 曲線。
載流按底寬算截面積。13 OZ 走 100 A 級電流時，底寬少 20 μm 意味著截面積少近 20%，溫升直接上一個臺階。用 IPC-2152 做載流核算要把實測底寬代入，用標稱線寬算出來的結果在厚銅上系統性偏樂觀。
驗收：切片、AOI 與 coupon 不能互相替代
- 首件與每批抽一片做切片，同頁記錄頂寬、底寬、側壁角度（目標 70°–85°）與銅厚四項資料。
- AOI 只能判頂寬與開短路，判不了底寬。AOI 全過不等於蝕刻合格。
- 阻抗 coupon 按層分佈放置，孤立區與密集區各一組，TDR 結果與切片底寬對照歸因。
- 線寬精度按 ±8 μm 管控，板內蝕刻均勻性按 ±10% 管控，兩項同時滿足才算過程受控。
厚銅板的線寬精度不是蝕刻工序單獨能保證的：設計給的標稱尺寸、感光膜補償的建表邏輯、圖形密度的分佈、以及切片資料的回饋，四者構成閉環。缺任何一環，製程條件都會在下一批漂走。AIPCB.cc 支援最高 44 層、最大加工尺寸 610×1100 mm、厚銅最高 13 OZ、線寬精度 ±8 μm、阻抗控制公差 ±8%（常規 ±10%）、厚徑比最高 20:1（背板 25:1），24 小時急件打樣。工程與報價請聯絡 info@ipcba.com.cn 或 +86 138 2310 9230。
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