PCB-Neuigkeiten - Leiterplattenfabrik: Wie man die Qualität der Ätzprozessanalyse verbessert

Leiterplattenfabrik: Wie man die Qualität der Ätzprozessanalyse verbessert

1. Vorwort

Der Zweck des Ätzes: Nachdem die Schaltung galvanisiert wurde, wird die Leiterplatte, die von der Galvanikgeräte entfernt wurde, verarbeitet, um die Leiterplatte zu vervollständigen. Konkret gibt es die folgenden Schritte:

a. Stripping Film: Den trockenen Film für galvanische Zwecke mit einem Trank abziehen. Der gehärtete Trockenfilm wird teilweise in der konzentrierten Flüssigkeit gelöst und teilweise zu Flocken geschält. Um die Wirkung der flüssigen Medizin aufrechtzuerhalten und gründlich mit Wasser zu waschen, ist die Effizienz des Filtrationssystems sehr wichtig.

b. Schaltung Ätzen: Lösen Sie das Kupfer im Nichtleiterteil auf.

c. Streifen-Zinn-Blei: Entfernen Sie schließlich die Anti-Ätz-Zinn-Blei-Beschichtung. Unabhängig vom reinen Zinn oder der Zinn-Blei-Schicht mit verschiedenen Kompositionsverhältnissen besteht der Zweck der Beschichtung nur darin, dem Ätzen zu widerstehen, so dass nach Abschluss des Ätzens es strippen muss, so dass dieser Schritt des Strippen von Zinn und Blei nur die Verarbeitung ist und keinen Mehrwert erzeugt. Besondere Aufmerksamkeit muss jedoch auf die folgenden Punkte gelegt werden, andernfalls wird die Kostensteigerung die zweite sein, und der schwer zu fertigende äußere Schaltkreis verursacht hier Defekte.

Gegenwärtig nimmt der typische Prozess der Leiterplattenverarbeitung (PCB) das "Musterplattierungsverfahren" an. Das heißt, eine Schicht Blei-Zinn-Korrosionsschutzschicht auf dem Teil der Kupferfolie vorplattiert, die auf der äußeren Schicht der Platine, das heißt dem Musterteil der Schaltung, zurückgehalten werden muss, und dann chemisch korrodiert die verbleibende Kupferfolie.

Es sollte beachtet werden, dass sich zu diesem Zeitpunkt zwei Kupferschichten auf der Leiterplatte befinden. Beim Ätzprozess der äußeren Schicht muss nur eine Kupferschicht vollständig abgeätzt werden, und der Rest bildet den endgültigen erforderlichen Kreislauf. Diese Art der Musterbeschichtung zeichnet sich dadurch aus, dass die Kupferbeschichtung nur unter der Blei-Zinn-Resistschicht existiert. Eine andere Verfahrensmethode besteht darin, Kupfer auf der gesamten Platine zu platten, und die Teile, die nicht der lichtempfindliche Film sind, sind nur Zinn- oder Bleizinnresist. Dieser Prozess wird als "Vollplattform-Kupferplattierungsverfahren" bezeichnet. Verglichen mit der Mustergalvanik besteht der größte Nachteil der Vollplatinenbeschichtung darin, dass Kupfer zweimal auf allen Teilen der Platine plattiert und beim Ätzen weggeätzt werden muss. Daher, wenn die Drahtbreite sehr fein ist, wird eine Reihe von Problemen auftreten. Gleichzeitig wird Seitenkorrosion die Gleichmäßigkeit der Linie ernsthaft beeinträchtigen.

In der Verarbeitungstechnologie der äußeren Schaltung der Leiterplatte gibt es ein anderes Verfahren, das darin besteht, den lichtempfindlichen Film anstelle der Metallbeschichtung als Korrosionsschutzschicht zu verwenden. Diese Methode ist dem inneren Schichtätzprozess sehr ähnlich, und Sie können sich auf das Ätzen im inneren Schichtherstellungsprozess beziehen.

Derzeit ist Zinn oder Blei-Zinn die am häufigsten verwendete Korrosionsschutzschicht, die im Ätzprozess von Ammoniak-basiertem Ätz verwendet wird. Ammoniak-basiertes Ätzmittel ist eine häufig verwendete chemische Flüssigkeit, die keine chemische Reaktion mit Zinn oder Blei-Zinn hat. Ammoniak Ätzlösung bezieht sich hauptsächlich auf Ammoniak/Ammoniumchlorid Ätzlösung. Darüber hinaus sind Ammoniak/Ammoniumsulfat Ätzchemikalien auch auf dem Markt erhältlich.

Nach Verwendung der sulfatbasierten Ätzlösung kann das darin enthaltene Kupfer durch Elektrolyse getrennt werden, sodass es wiederverwendet werden kann. Aufgrund seiner geringen Korrosionsrate ist es in der tatsächlichen Produktion im Allgemeinen selten, aber es wird erwartet, dass es in chlorfreiem Ätzen verwendet wird. Jemand versuchte, Schwefelsäure-Wasserstoffperoxid als Ätzmittel zu verwenden, um das äußere Schichtmuster zu korrodieren. Aus vielen Gründen, einschließlich Wirtschaftlichkeit und Abwasserbehandlung, ist dieses Verfahren im kommerziellen Sinne nicht weit verbreitet. Darüber hinaus kann Schwefelsäure-Wasserstoffperoxid nicht zum Ätzen von Blei-Zinn-Resist verwendet werden, und dieser Prozess ist nicht die Hauptmethode bei der Herstellung von PCB-Außenschicht, so dass die meisten Menschen sich selten darum kümmern.

2. Ausrüstungsanpassung und Wechselwirkung mit korrosiver Lösung

Bei der Verarbeitung von Leiterplatten ist das Ammoniakätzen ein relativ empfindlicher und komplexer chemischer Reaktionsprozess. Auf der anderen Seite ist es eine einfache Aufgabe. Sobald der Prozess hochgeregelt ist, kann die Produktion fortgesetzt werden. Der Schlüssel ist, den kontinuierlichen Arbeitsstatus aufrechtzuerhalten, sobald er eingeschaltet ist, und es ist nicht ratsam, zu trocknen und zu stoppen. Der Ätzprozess hängt in hohem Maße vom guten Betriebszustand der Ausrüstung ab. Derzeit muss unabhängig davon, welche Ätzlösung verwendet wird, Hochdruckspray verwendet werden, und um eine sauberere Linienseite und einen hochwertigen Ätzeffekt zu erhalten, müssen Düsenstruktur und Sprühmethode streng ausgewählt werden.

Um gute Nebenwirkungen zu erzielen, sind viele verschiedene Theorien entstanden, die unterschiedliche Konstruktionsmethoden und Ausstattungsstrukturen bilden. Diese Theorien sind oft sehr unterschiedlich. Aber alle Theorien über Ätzen erkennen das grundlegendste Prinzip, nämlich die Metalloberfläche so schnell wie möglich mit frischer Ätzlösung in Kontakt zu halten. Auch die chemische Mechanismusanalyse des Ätzprozesses bestätigte diesen Standpunkt. Bei der Ammoniakätzung wird die Ätzgeschwindigkeit unter der Annahme, dass alle anderen Parameter unverändert bleiben, hauptsächlich durch das Ammoniak (NH3) in der Ätzlösung bestimmt. Daher hat die Verwendung einer frischen Lösung zum Ätzen der Oberfläche zwei Hauptzwecke: Einer ist, die gerade produzierten Kupferionen auszuspülen; Die andere besteht darin, kontinuierlich Ammoniak (NH3) zur Verfügung zu stellen, das für die Reaktion benötigt wird.

Im traditionellen Wissen der Leiterplattenindustrie, insbesondere der Lieferanten von Leiterplattenrohstoffen, wird anerkannt, dass je niedriger der monovalente Kupferionengehalt in der Ammoniakätzlösung, desto schneller die Reaktionsgeschwindigkeit ist. Dies hat sich erfahrungsgemäß bestätigt. Tatsächlich enthalten viele Ammoniak-basierte Ätzlösungen spezielle Liganden für monovalente Kupferionen (einige komplexe Lösungsmittel), deren Rolle darin besteht, monovalente Kupferionen zu reduzieren (dies sind die technischen Geheimnisse ihrer Produkte mit hoher Reaktivität). Es kann gesehen werden, dass der Einfluss monovalenter Kupferionen nicht gering ist. Wenn das monovalente Kupfer von 5000ppm auf 50ppm reduziert wird, wird die Ätzgeschwindigkeit mehr als verdoppelt.

Da während der Ätzreaktion eine große Menge an monovalenten Kupferionen erzeugt wird und die monovalenten Kupferionen immer eng mit der Komplexierungsgruppe Ammoniak kombiniert werden, ist es sehr schwierig, seinen Gehalt nahe Null zu halten. Das monovalente Kupfer kann durch Umwandlung von monovalentem Kupfer in zweiwertiges Kupfer durch Einwirkung von Sauerstoff in der Atmosphäre entfernt werden. Der oben genannte Zweck kann durch Sprühen erreicht werden.

Dies ist ein funktioneller Grund, Luft in den Ätzkasten zu leiten. Wenn jedoch zu viel Luft vorhanden ist, beschleunigt dies den Verlust von Ammoniak in der Lösung und senkt den pH-Wert, was zu einer Abnahme der Ätzgeschwindigkeit führt. Ammoniak in der Lösung ist auch die Menge der Veränderung, die kontrolliert werden muss. Einige Benutzer nehmen die Methode an, reines Ammoniak in das Ätzreservoir zu übergeben. Dazu muss ein Satz PH-Zählersteuerung hinzugefügt werden. Wenn das automatisch gemessene PH-Ergebnis niedriger als der angegebene Wert ist, wird die Lösung automatisch hinzugefügt.

Im verwandten chemischen Ätzen (auch als photochemisches Ätzen oder PCH bekannt) Bereich haben Forschungsarbeiten begonnen und haben das Stadium des Ätzmaschinenstrukturdesigns 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 geätzten Kupferfolien 5 bis 10 Mio. und in einigen Fällen ist die Dicke ziemlich groß. Ihre Anforderungen an Ätzparameter sind oft strenger als in der PCB-Industrie.

Es gibt ein Forschungsergebnis aus dem PCM Industriesystem, das noch nicht offiziell veröffentlicht wurde, aber das Ergebnis wird erfrischend sein. Aufgrund der relativ starken Projektförderung haben Forscher die Möglichkeit, das Design des Ätzgerätes langfristig zu verändern und gleichzeitig die Auswirkungen dieser Veränderungen zu untersuchen. Zum Beispiel verwendet das beste Düsendesign im Vergleich zur konischen Düse eine Ventilatorform, und der Sprühverteiler (das heißt das Rohr, in das die Düse geschraubt wird) hat auch einen Einbauwinkel, der 30° des Werkstücks in die Ätzkammer sprühen kann. Wenn eine solche Änderung nicht vorgenommen wird, führt die Installationsmethode der Düsen auf dem Verteiler dazu, dass der Sprühwinkel jeder benachbarten Düse nicht vollständig derselbe ist. Die Sprühflächen der zweiten Düsengruppe unterscheiden sich geringfügig von denen der ersten Gruppe (es zeigt die Arbeitsbedingungen des Sprühs an). Auf diese Weise werden die Formen der gesprühten Lösungen überlagert oder überschnitten. Theoretisch wird, wenn sich die Formen der Lösungen kreuzen, die Strahlkraft dieses Teils reduziert, und die alte Lösung auf der geätzten Oberfläche kann nicht effektiv weggespült werden, während die neue Lösung in Kontakt mit ihr bleibt. Diese Situation tritt besonders am Rand der Sprühfläche hervor. Seine Auswurfkraft ist viel kleiner als die vertikale Richtung.

Diese Studie fand heraus, dass der neueste Designparameter 65 Pfund pro Quadratzoll beträgt (dh 4+Bar). Jeder Ätzprozess und jede praktische Lösung hat ein Problem des besten Sprühdrucks, und derzeit erreicht der Sprühdruck in der Ätzkammer 30 Pfund pro Quadratzoll (2Bar) oder mehr. Es gibt ein Prinzip, dass je höher die Dichte einer Ätzlösung (d.h. spezifische Schwerkraft oder Glasgrad), desto höher der optimale Einspritzdruck sein sollte. Ein weiterer wichtiger Parameter ist die relative Mobilität (oder Mobilität), die die Reaktionsgeschwindigkeit in der Lösung steuert.

3. Ätzqualität und frühere Probleme

Die Grundvoraussetzung für die Ätzqualität ist, dass alle Kupferschichten außer unter der Resistschicht vollständig entfernt werden können, und das ist es. Streng genommen, wenn sie genau definiert werden soll, muss die Ätzqualität die Konsistenz der Drahtbreite und den Grad der Unterschneidung umfassen. Aufgrund der inhärenten Eigenschaften der aktuellen Ätzlösung, die nicht nur in der Abwärtsrichtung, sondern auch in der linken und rechten Richtung einen Ätzeffekt erzeugt, ist das seitliche Ätzen fast unvermeidlich.

Das Problem der Seitenätzung ist einer der Ätzparameter, der oft zur Diskussion gestellt wird. Es ist definiert als das Verhältnis der Breite der Seitenätzung zur Tiefe der Ätzung, was als Ätzfaktor bezeichnet wird. In der Leiterplattenindustrie hat es eine breite Palette von Änderungen, von 1:1 bis 1:5. Offensichtlich ist ein kleiner Undercut-Grad oder ein niedriger Ätzfaktor am zufriedenstellendsten.

Die Struktur der Ätzausrüstung und die verschiedenen Komponenten der Ätzlösung beeinflussen den Ätzfaktor oder den Grad der Seitenätzung oder, optimistisch ausgedrückt, kann es kontrolliert werden. Die Verwendung bestimmter Additive kann den Grad der Seitenerosion reduzieren. Die chemische Zusammensetzung dieser Additive ist in der Regel ein Geschäftsgeheimnis, und die jeweiligen Entwickler geben es nicht an die Außenwelt weiter.

In vielerlei Hinsicht gab es die Qualität des Ätzes lange bevor die Leiterplatte in die Ätzmaschine gelangt. Da es sehr enge interne Verbindungen zwischen den verschiedenen Prozessen oder Prozessen der Leiterplattenverarbeitung gibt, gibt es keinen Prozess, der nicht von anderen Prozessen beeinflusst wird und andere Prozesse nicht beeinflusst. Viele der Probleme, die als Ätzqualität identifiziert wurden, bestanden tatsächlich beim Entfernen der Folie oder sogar vorher. Für den Ätzprozess der äußeren Schichtgrafik, da das Phänomen des "invertierten Stroms", das es verkörpert, prominenter ist als die meisten Druckplattenprozesse, spiegeln sich schließlich viele Probleme darin wider. Gleichzeitig ist das Ätzen der letzte Schritt in einer langen Reihe von Prozessen beginnend mit selbstklebendem und lichtempfindlichem Prozess, nach dem das äußere Schichtmuster erfolgreich übertragen wird. Je mehr Verbindungen, desto größer die Möglichkeit von Problemen. Dies kann als ein ganz besonderer Aspekt des Leiterplattenprozesses gesehen werden.

Theoretisch gesehen, nachdem die Leiterplatte in die Ätzstufe eintritt, sollte bei der Verarbeitung der Leiterplatte durch das Musterplattierungsverfahren der ideale Zustand sein: Die Gesamtdicke des galvanisierten Kupfers und Zinns oder Kupfer und Bleizinn sollte den Widerstand gegen Galvanisierung nicht überschreiten Die Dicke des lichtempfindlichen Films macht das Galvanisierungsmuster vollständig von den "Wänden" auf beiden Seiten des Films blockiert und darin eingebettet. Beim Galvanisieren von Kupfer und Blei-Zinn tritt eine Tendenz zur seitlichen Akkumulation auf, da die Beschichtungshöhe den lichtempfindlichen Film übersteigt. Die Zinn- oder Blei-Zinn-Resistschicht, die die Linien bedeckt, erstreckt sich zu beiden Seiten zu einer "Kante" und bedeckt einen kleinen Teil des lichtempfindlichen Films unter der "Kante".

Die "Kante", die aus Zinn oder Bleizinn gebildet wird, macht es unmöglich, den lichtempfindlichen Film beim Entfernen der Folie vollständig zu entfernen, wobei ein kleiner Teil des "Restklebers" unter der "Kante" verbleibt. Der "Restkleber" oder "Restfilm", der unter der "Kante" des Resists verbleibt, verursacht eine unvollständige Ätzung. Die Linien bilden nach dem Ätzen beidseitig "Kupferwurzeln". Die Kupferwurzeln verengen den Linienabstand, wodurch die Leiterplatte die Anforderungen der Partei A nicht erfüllt und sogar abgelehnt werden kann. Die Ablehnung erhöht die Produktionskosten der Leiterplatte erheblich.

Darüber hinaus können sich in vielen Fällen aufgrund der Bildung der Auflösung aufgrund der Reaktion in der Leiterplattenindustrie der Restfilm und Kupfer auch in der korrosiven Flüssigkeit bilden und ansammeln und in der Düse der korrosiven Maschine und der säurebeständigen Pumpe blockiert werden und müssen zur Verarbeitung und Reinigung abgeschaltet werden., Das wirkt sich auf die Arbeitseffizienz aus.

Viertens, die Wartung von Ätzgeräten

Der wichtigste Faktor bei der Wartung von Ätzgeräten ist, sicherzustellen, dass die Düse sauber und frei von Hindernissen ist, um den Strahl ungehindert zu machen. Verstopfungen oder Schlacken beeinflussen das Layout unter Einwirkung von Strahldruck. Wenn die Düse nicht sauber ist, ist das Ätzen ungleichmäßig und die gesamte Leiterplatte wird verschrottet.

Offensichtlich ist die Gerätewartung der Austausch beschädigter und verschlissener Teile, einschließlich des Austauschs von Düsen. Die Düsen haben auch das Problem des Verschleißes. Darüber hinaus ist das kritischere Problem, die Ätzmaschine frei von Schlacken zu halten. In vielen Fällen kommt es zu Schlackenansammlungen. Zu viel Schlackenansammlung kann sogar das chemische Gleichgewicht der Ätzlösung beeinträchtigen. In ähnlicher Weise wird Schlacke ernster, wenn es zu einem übermäßigen chemischen Ungleichgewicht in der Ätzlösung kommt. Das Problem der Schlackenansammlung kann nicht überbewertet werden. Sobald plötzlich eine große Menge Schlacke in der Ätzlösung auftritt, ist es normalerweise ein Signal, dass es ein Problem mit dem Gleichgewicht der Lösung gibt. Dies sollte mit starker Salzsäure zur richtigen Reinigung oder Ergänzung der Lösung erfolgen.

Restfilm kann auch Schlacke produzieren, eine sehr kleine Menge Restfilm löst sich in der Ätzlösung auf und bildet dann Kupfersalzausfälle. Die Schlacke, die durch den Restfilm gebildet wird, weist darauf hin, dass der vorherige Filmentfernungsprozess nicht abgeschlossen ist. Schlechte Filmentfernung ist oft das Ergebnis von Kantenfolie und Überplattung.

5. Bezüglich der oberen und unteren Leiterplattenoberfläche sind der Ätzzustand der Vorderkante und der Hinterkante unterschiedlich

Eine Vielzahl von Problemen im Zusammenhang mit der Ätzqualität konzentrieren sich auf den geätzten Teil der oberen Plattenoberfläche. 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 von kolloidalem Plattenmaterial auf der Kupferoberfläche beeinflusst einerseits die Sprühkraft und verhindert andererseits das Auffüllen von frischer Ätzlösung, was zu einer Abnahme der Ätzgeschwindigkeit führt. Gerade wegen der Bildung und Anhäufung kolloidaler Platten ist der Ätzgrad der oberen und unteren Muster der Platte unterschiedlich. Dadurch kann auch der erste Teil der Platte in der Ätzmaschine leicht vollständig geätzt werden oder Überkorrosion verursachen, da sich die Ansammlung zu diesem Zeitpunkt noch nicht gebildet hat und die Ätzgeschwindigkeit schneller ist. Im Gegenteil, der Teil, der hinter der Platte eintritt, hat sich bereits gebildet, wenn er eintritt und verlangsamt seine Ätzgeschwindigkeit.