PCB-Neuigkeiten - Analyse des Ätzprozesses des äußeren Schaltkreises der mehrschichtigen Leiterplatte

Analyse des Ätzprozesses des äußeren Schaltkreises der mehrschichtigen Leiterplatte

1. Übersicht

Heutzutage, der typische Prozess der Leiterplatte(Leiterplatte mit mehreren Schichten) processing selects "graphic plating method". Das ist, Eine Schicht Blei-Zinn-Korrosionsschutzschicht auf dem Teil der Kupferfolie, der auf der äußeren Schicht der Platte konserviert werden muss, vorplattiert, das ist, der Musterteil der Schaltung, und dann chemisch korrodiert die andere Kupferfolie, das heißt Ätzen.

Es ist zu beachten, dass sich zu diesem Zeitpunkt zwei Kupferschichten auf der Mehrschichtplatine befinden. Beim äußeren Schichtätzprozess muss nur eine Kupferschicht vollständig abgeätzt werden, und die anderen bilden schließlich den erforderlichen Kreislauf. Diese Art der Mustergalvanik zeichnet sich dadurch aus, dass die Kupferbeschichtung nur unter der Blei-Zinn-Resistschicht existiert. Eine andere Verfahrensmethode besteht darin, Kupfer auf der gesamten mehrschichtigen Leiterplatte zu platten, und die Teile außer dem lichtempfindlichen Film sind nur Zinn- oder Bleizinnresist. Dieser Prozess wird als "Vollplattform-Kupferplattierungsverfahren" bezeichnet. Verglichen mit der Mustergalvanik besteht der größte Nachteil der Kupferplattierung auf der gesamten Platine darin, dass Kupfer zweimal auf der Oberfläche der Platine plattiert werden muss und es beim Ätzen notwendig ist, sie zu korrodieren. Daher tritt eine Reihe von Problemen auf, wenn die Drahtbreite sehr präzise ist. Gleichzeitig beeinträchtigt Seitenkorrosion die Gleichmäßigkeit der Linie stark.

In der Verarbeitungstechnologie der äußeren Schaltung der Leiterplatte (Mehrschichtplatine) gibt es eine andere Möglichkeit, einen lichtempfindlichen Film anstelle einer Metallbeschichtung als korrosionsbeständige Schicht zu verwenden. Diese Methode ist dem inneren Schichtätzprozess sehr ähnlich, und Sie können sich auf das Ätzen im inneren Schichtherstellungsprozess beziehen.

Heutzutage, Zinn oder Bleizinn ist die am häufigsten verwendete Korrosionsschutzschicht, Verwendung im Ätzprozess von Ammoniak-basiertem Ätzverfahren. Ammoniak-basiertes Ätzmittel ist eine weit verbreitete chemische Flüssigkeit, das keine chemische Reaktion mit Zinn oder Bleizinn aufweist. Ammoniak Ätz bezieht sich hauptsächlich auf Ammoniak/Ammoniumchloridätzlösung. Darüber hinaus, Ammoniak/Ammoniumsulfat Ätzchemikalien sind ebenfalls auf dem Markt erhältlich.

Nach Verwendung der sulfatbasierten Ätzlösung, Das Kupfer in ihm kann durch Elektrolyse getrennt werden, so kann es wiederverwendet werden. Wegen seiner geringen Korrosionsrate, in der Praxis im Allgemeinen selten, aber es wird erwartet, dass es in chlorfreiem Ätzen verwendet wird. Einige Leute experimentierten mit Schwefelsäure-Wasserstoffperoxid als Ätzmittel, um das äußere Schichtmuster zu korrodieren. Aus vielen Gründen einschließlich Wirtschaftlichkeit und Abwasserbehandlung, Dieses Verfahren wurde im kommerziellen Sinne nicht weit verbreitet. Darüber hinaus, Schwefelsäure-Wasserstoffperoxid kann nicht zum Ätzen von Blei-Zinn-Resist verwendet werden, und dieser Prozess ist nicht das primäre Verfahren bei der Herstellung der äußeren Schicht der Mehrschichtige Leiterplatte, Also kümmern sich die meisten Menschen selten darum..

2. Hinsichtlich der oberen und unteren Mehrschichtige Leiterplatte Oberflächen, the etching conditions of the leading edge and the trailing edge are different

Viele Probleme im Zusammenhang mit der Ätzqualität werden mit dem geätzten Teil der oberen Mehrschichtplatine kombiniert. Es ist sehr wichtig, dies zu verstehen. Diese Probleme entstehen durch den Einfluss der durch den Ätz erzeugten klebrigen Klumpen auf die obere Oberfläche der Leiterplatte. Die Ansammlung kolloidaler Platten auf der Oberfläche des Kupfers beeinflusst einerseits die Eruptionskraft und blockiert andererseits den Ausgleich der frischen Ätzlösung, was eine Abnahme der Ätzgeschwindigkeit darstellt. Gerade wegen der Zusammensetzung und Akkumulation der kolloidalen Platten unterscheiden sich die Ätzebenen der oberen und unteren Muster der Platte. Dadurch wird auch der Teil der Ätzmaschine (mehrschichtige Leiterplatte), den die Platine zuerst betritt, einfach vollständig geätzt oder einfach über Korrosion aufgebaut, da zu diesem Zeitpunkt die Ansammlung keine Struktur hat und die Ätzgeschwindigkeit schneller ist. Im Gegenteil, der Teil der mehrschichtigen Leiterplatte, der nach der Platine eintritt, wird angesammelt, wenn er eintritt und seine Ätzgeschwindigkeit verlangsamt.

3. Ausrüstungsanpassung und Wechselwirkung mit korrosiver Lösung

Bei der Verarbeitung von Leiterplatten (Mehrschichtplatinen) ist Ammoniakätzen ein komplexer und unordentlicher chemischer Reaktionsprozess. Auf der anderen Seite ist es eine einfache Aufgabe. Sobald der Prozess hochgeregelt ist, kann er kontinuierlich produziert werden. Der Schlüssel ist, auf Dauerbetrieb zu bestehen, sobald es eingeschaltet ist, und es ist nicht ratsam, zu trocknen und zu stoppen. Der Ätzprozess hängt in hohem Maße von den hervorragenden Betriebsbedingungen der Geräte ab. Im Moment ist es unabhängig davon, welche Art von Ätzlösung verwendet wird, notwendig, Hochdruckspray zu verwenden, und um eine regelmäßigere Linienseite und einen hochwertigen Ätzeffekt zu erhalten, ist es notwendig, die Düsenstruktur und die Sprühmethode strikt auszuwählen.

Um herausragende Nebenwirkungen zu erzielen, wurden viele verschiedene Theorien vorgestellt, die unterschiedliche Planungsmethoden und Ausstattungsstrukturen konstituieren. Diese Theorien sind oft sehr unterschiedlich. Aber alle Theorien über Ätzen erkennen das grundlegendste Prinzip, das heißt, so schnell wie möglich die Oberfläche des Metalls in Berührung mit der frischen Ätzlösung zu halten. Auch die chemische Mechanismusanalyse des Ätzprozesses hat diesen Standpunkt bewiesen. Bei der Ammoniakätzung wird die Ätzgeschwindigkeit unter der Annahme, dass alle anderen Parameter unverändert bleiben, primär durch das Ammoniak (NH3) in der Ätzlösung bestimmt. Daher hat die Verwendung einer frischen Lösung und das Ätzen des Erscheinungseffekts zwei Hauptzwecke: Einer ist, die Kupferionen auszuspülen, die gerade aufgetreten sind; Die andere besteht darin, kontinuierlich das für die Reaktion erforderliche Ammoniak (NH3) zu liefern.

Im traditionellen gesunden Menschenverstand der Leiterplattenindustrie, insbesondere der Lieferanten von Leiterplattenmaterialien, erkennen wir, dass je niedriger der monovalente Kupferionengehalt in der Ammoniakätzlösung, desto schneller die Reaktionsgeschwindigkeit ist. Dies wurde aus Erfahrung Proof gelernt. Tatsächlich enthalten viele Ammoniak-basierte Ätzlösungen spezielle Liganden für monovalente Kupferionen (einige unordentliche Lösungsmittel), deren Effekt darin besteht, monovalente Kupferionen zu reduzieren (dies sind das technische Know-how ihrer Produkte mit hoher Ansprechfähigkeit). Es kann festgestellt werden, dass der Einfluss monovalenter Kupferionen nicht gering ist. Wenn das monovalente Kupfer von 5000ppm auf 50ppm reduziert wird, verdoppelt sich die Ätzgeschwindigkeit mehr als.

Da während des Ätzreaktionsprozesses viele monovalente Kupferionen erzeugt werden und die monovalenten Kupferionen immer eng mit der Komplexierungsgruppe Ammoniak kombiniert werden, ist es sehr schwierig, seinen Gehalt nahe Null zu halten. Durch die Umwandlung von monovalentem Kupfer in zweiwertiges Kupfer durch die Wirkung von Atmosphärensäure kann monovalentes Kupfer entfernt werden. Der oben genannte Zweck kann durch Sprühen erreicht werden.

Dies ist ein funktioneller Grund, Luft in den Ätzkasten zu leiten. Wenn jedoch angenommen wird, dass zu viel Luft vorhanden ist, beschleunigt es den Verlust von Ammoniak in der Lösung und senkt den pH-Wert, und seine Wirkung verringert immer noch die Ätzgeschwindigkeit. Ammoniak in der Lösung ist auch die Menge der Modifikation, die manipuliert werden muss. Einige Anwender entscheiden sich dafür, reines Ammoniak in das Ätzreservoir zu geben. Dazu ist es notwendig, eine PH-Zählersteuerung hinzuzufügen. Wenn der aktiv gemessene pH-Effekt niedriger als ein bestimmter Wert ist, erhöht sich die Lösung aktiv.

Im verwandten chemischen Ätzen (auch als photochemisches Ätzen oder PCH bekannt) Bereich waren die Forschungsarbeiten vorläufig und haben das Stadium der Ätzmaschinenstrukturplanung erreicht. Bei dieser Methode wird zweiwertiges Kupfer verwendet, nicht Ammoniak-Kupfer Ätzen. Es kann in der Leiterplattenindustrie verwendet werden. In der PCH-Industrie beträgt die typische Dicke von geätzter Kupferfolie 5 bis 10 Mils (Mils), und in einigen Fällen ist die Dicke ziemlich groß. Seine Anforderungen an Ätzparameter sind oft strenger als in der Leiterplattenindustrie.

Es gibt einen Forschungseffekt aus dem PCM Industriesystem, der offiziell nicht angekündigt wurde, aber seine Wirkung wird erfrischend sein. Durch die relativ starke Projektförderung sind die Forscher in der Lage, das Planungsdenken der Ätzgeräte langfristig zu verändern und die Auswirkungen dieser Veränderungen gemeinsam zu diskutieren. Zum Beispiel besteht im Vergleich zu einer Kegeldüse der beste Düsenplan darin, eine Ventilatorform zu verwenden, und der Sprühverteiler (d. h. das Rohr, in das die Düse geschraubt wird) hat auch einen Geräteblick, der bei 30° ausbrechen kann, bis das Werkstück in die Ätzkammer eintritt. Annahmen Ohne eine solche Änderung führt die Installationsmethode der Düsen auf dem Verteiler dazu, dass der Ausstoßpunkt jeder benachbarten Düse nicht vollständig konsistent ist. Die Sprühflächen der zweiten Düsengruppe unterscheiden sich geringfügig von denen der ersten Gruppe (sie zeigt den Status des Sprühvorgangs an). Auf diese Weise wird die Form der gesprühten Lösung überlagert oder gekreuzt. Theoretisch nimmt die Auswurfkraft dieses Teils ab, und die alte Lösung auf der Ätzoberfläche kann nicht effektiv weggewaschen werden und die neue Lösung kann berührt werden. Am Rand der Sprühfläche ist diese Situation besonders hervorragend. Seine Ausbruchskraft ist viel kleiner als die in gerader Richtung.

Diese Studie ergab, dass der neueste Planungsparameter 65 Pfund pro Quadratzoll beträgt (dh 4+Bar). Jeder Ätzprozess und jede nützliche Lösung hat ein Problem des besten Eruptionsdrucks, und vorerst erreicht der Eruptionsdruck in der Ätzkammer 30 psig (2Bar) oder mehr ist minimal. Es gibt ein Prinzip, dass je höher die Dichte einer Ätzlösung (d.h. spezifische Schwerkraft oder Bomei-Grad), desto höher der optimale Ausbruchsdruck sein sollte. Natürlich ist dies kein einzelner Parameter. Ein weiterer wichtiger Parameter ist die relative Mobilität (oder Mobilität), die die Antwortrate in der Lösung manipuliert.

Viertens, Ätzqualität und frühere Probleme

Die Grundvoraussetzung für die Ätzqualität ist, dass alle Kupferschichten außer unter der Resistschicht vollständig entfernt und gereinigt werden können. Streng genommen muss die Ätzqualität bei genauer Definition die Konsistenz der Drahtlinienbreite und den Grad der Unterschneidung umfassen. Aufgrund der inhärenten Eigenschaften der aktuellen Ätzlösung treten nicht nur Abwärts-, sondern auch Ätzeffekte in alle Richtungen auf, so dass Seitenätzungen fast unvermeidlich sind.

Das Problem der Unterschneidung wird oft in den Ätzparametern erwähnt, es wird definiert als das Verhältnis der Unterschneidungsbreite zur Ätztiefe, die Ätzfaktor genannt wird. In der Leiterplattenindustrie ist ihr Modifikationsplan sehr umfangreich, von 1:1 bis 1:5. Offensichtlich ist ein kleiner Undercut Grad oder ein niedriger Ätzfaktor am zufriedenstellendsten.

Die Struktur der Ätzgeräte und die verschiedenen Komponenten der Ätzlösung beeinflussen den Ätzfaktor oder den Grad der Seitenätzung. Vielleicht kann es in Daguan-Begriffen manipuliert werden. Die Verwendung bestimmter Steigerungsmittel kann den Grad der Seitenerosion reduzieren. Die chemischen Bestandteile dieser Additive sind in der Regel Geschäftsgeheimnisse und ihre jeweiligen Entwickler werden sie nicht nach außen auslaufen. Was die Struktur der Ätzgeräte angeht, werden die folgenden Kapitel speziell darauf eingehen.

In vielerlei Hinsicht existierte die Qualität des Ätzes lange bevor die Leiterplatte (Mehrschichtplatine) in die Ätzmaschine gelangte. Da die verschiedenen Prozesse oder Prozesse der Leiterplattenverarbeitung (mehrschichtige Leiterplatte) sehr enge interne Verbindungen aufweisen, gibt es keinen Prozess, der nicht von anderen Prozessen beeinflusst wird und andere Prozesse nicht beeinflusst. Viele Probleme, die als Ätzqualität identifiziert wurden, gab es tatsächlich beim Entfernen der Folie und noch mehr in der Vergangenheit. Für den Ätzprozess der äußeren Schichtgrafik spiegeln sich schließlich viele Probleme darin wider, da der "invertierte Strom" besser ist als die meisten Druckplattenprozesse. Gleichzeitig liegt dies auch daran, dass das Ätzen der letzte Schritt in einer langen Reihe von Prozessen ist, die selbstklebend und anfänglich lichtempfindlich sind, wonach das äußere Schichtmuster erfolgreich übertragen wird. Je mehr Verbindungen, desto größer ist die Möglichkeit, Probleme aufzuzeigen. Dies kann als ein ganz besonderer Aspekt im Produktionsprozess von Leiterplatten betrachtet werden.

In der Theorie, nachdem die gedruckte Schaltung in die Ätzstufe eintritt, während der Prozess der Verarbeitung der gedruckten Schaltung durch Mustergalvanik, Die ideale Situation sollte sein: Die Gesamtdicke von Kupfer und Zinn oder Kupfer und Bleizinn nach der Galvanisierung sollte den Widerstand gegen Galvanisierung nicht überschreiten Die Dicke des lichtempfindlichen Films macht die galvanisierte Grafik vollständig durch die "Wände" an beiden Enden des Films blockiert und darin eingebettet. In der tatsächlichen Produktion weisen Leiterplatten (Mehrschichtplatinen) jedoch auf der ganzen Welt viel dickere Beschichtungsmuster auf als lichtempfindliche Muster nach der Galvanik. Im Prozess der Kupfer- und Blei-Zinn-Galvanik tritt die Tendenz zur seitlichen Akkumulation auf, und das Problem tritt auf, da die Beschichtungshöhe den lichtempfindlichen Film übersteigt. Die Zinn- oder Blei-Zinn-Resistschicht, die die Oberseite der Linie bedeckt, erstreckt sich zu beiden Enden und bildet eine "Kante", die einen kleinen Teil des lichtempfindlichen Films unter der "Kante" bedeckt.

Die "Kante" aus Zinn oder Bleiblech macht es unmöglich, den lichtempfindlichen Film beim Entfernen der Folie vollständig zu entfernen und einen kleinen Teil des "Restklebers" unter der "Kante" zu belassen. Der "Restkleber" oder "Restfilm", der unter der "Kante" des Resists verbleibt, stellt eine unvollständige Ätzung dar. Nach dem Ätzen bilden die Linien an beiden Enden "Kupferwurzeln". Die Kupferwurzeln verengen den Linienabstand, und die Leiterplatte erfüllt nicht die Anforderungen der Partei A und kann sogar abgelehnt werden. Weil die Ablehnung die Produktionskosten der PCB-Mehrschichtplatine erheblich erhöht.

Darüber hinaus wird in vielen Fällen die Auflösung durch die Reaktion verursacht. In der Leiterplattenindustrie können sich der Restfilm und Kupfer auch in der korrosiven Flüssigkeit ansammeln und in der Düse der Korrosionsmaschine und der säurebeständigen Pumpe blockieren und abgeschaltet werden. Behandlung und Reinigung beeinflussen die Effizienz der Arbeit.

5. Schutz der Ätzgeräte

Der kritischste Faktor für den Schutz von Ätzgeräten ist, sicherzustellen, dass die Düsen sauber und frei von Verstopfungen sind, um den Ausbruch ungehindert zu machen. Verstopfung oder Schlacke wirkt sich unter Auswirkung des Eruptionsdrucks auf das Layout aus. Vorausgesetzt, dass die Düse nicht sauber ist, die Radierung wird ungleichmäßig und die gesamte Mehrschichtige Leiterplatte werden verschrottet.

Offensichtlich ist der Schutz der Ausrüstung der Austausch beschädigter und verschlissener Teile, einschließlich Ersatzdüsen, die auch das Problem des Verschleißes haben. Darüber hinaus ist das kritischere Problem, darauf zu bestehen, dass es keine Schlacke in der Ätzmaschine gibt. In vielen Fällen kommt es zu Schlackenansammlungen. Zu viel Schlackenansammlung kann sogar das chemische Gleichgewicht der Ätzlösung beeinträchtigen. Wenn die Ätzlösung ein übermäßiges chemisches Ungleichgewicht aufweist, wird die Schlacke schwerer sein. Das Problem der Schlackenansammlung kann nicht überbewertet werden. Sobald die Ätzlösung plötzlich viel Schlacke zeigt, ist es in der Regel ein Signal, dass die Balance der Lösung problematisch ist. Dies sollte mit starker Salzsäure zur richtigen Reinigung oder Ergänzung der Lösung erfolgen.

Restfilm kann auch Schlacken verursachen, eine sehr geringe Menge Restfilm löst sich in der Ätzlösung auf und bildet dann Kupfersalzablagerung. Die durch den Restfilm verursachte Schlacke weist darauf hin, dass der bisherige Folienentfernungsprozess unvollständig ist. Schlechte Filmentfernung ist oft das Ergebnis von Kantenfolie und Überplattung.