Leiterplatte Blog - Der Ätzprozess der äußeren Schaltung der Leiterplatte

I. Überblick

Gegenwärtig nimmt der typische Prozess der Leiterplattenverarbeitung das "Musterplattierungsverfahren" an. Das heißt, eine Blei-Zinn-Resistschicht auf dem Kupferfolienteil der Außenschicht der Platine vorzuplattieren, der zurückgehalten werden muss, also dem grafischen Teil der Schaltung, und dann chemisch korrodiert der Rest der Kupferfolie, die Ätzen genannt wird. Es sollte beachtet werden, dass sich zu diesem Zeitpunkt zwei Kupferschichten auf der Platine 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 durch das Vorhandensein einer Kupferschicht nur unter dem Blei-Zinn-Resist aus. Eine andere Verarbeitungsmethode besteht darin, dass die gesamte Platine verkupfert ist und der Teil, der nicht der lichtempfindliche Film ist, nur eine Zinn- oder Blei-Zinn-Resistschicht ist. Dieser Prozess wird als "Vollplattform-Kupferplattierungsverfahren" bezeichnet. Verglichen mit Musterplattierungen besteht der Nachteil der Vollplattierung darin, dass Kupfer überall auf der Platine zweimal plattiert wird und beim Ätzen weggeätzt werden muss. Daher wird eine Reihe von Problemen auftreten, wenn die Drahtbreite sehr fein ist. Gleichzeitig kann Seitenkorrosion (siehe Abbildung 4) die Gleichmäßigkeit der Linien 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 Resistschicht zu verwenden. Diese Methode ist dem inneren Schichtätzprozess sehr ähnlich, Sie können sich auf das Ätzen im inneren Schichtherstellungsprozess beziehen. Derzeit ist Zinn oder Blei-Zinn eine häufig verwendete Resistschicht, die im Ätzprozess von Ammoniak Ätzen verwendet wird. Ammoniak Ätz ist eine häufig verwendete chemische Flüssigkeit, die keine chemische Reaktion mit Zinn oder Blei-Zinn hat. Ammoniak Ätzlösung bezieht sich hauptsächlich auf Ammoniak Wasser/Ammoniumchlorid Ätzlösung. Darüber hinaus ist Ammoniak Wasser/Ammoniak Sulfat Ätzlösung auch auf dem Markt verfügbar. Sulfatbasierte Ätzlösung, nach Gebrauch kann das Kupfer in ihr durch Elektrolyse getrennt werden, so dass 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. Einige Leute versuchten, Schwefelsäure-Wasserstoffperoxid als Ätzmittel zu verwenden, um das äußere Schichtmuster zu korrodieren. Aus vielen Gründen, einschließlich wirtschaftlicher und flüssiger Abfallbehandlung, 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 PCB. Es ist die Hauptmethode bei der Herstellung der äußeren Schicht der Platte, so dass die meisten Menschen sich selten darum kümmern.

Qualität 2.Etching und frühe Probleme

Grundvoraussetzung für die Ätzqualität ist, dass alle Kupferschichten außer unter der Resistschicht vollständig entfernt werden können. Streng genommen muss die Ätzqualität die Gleichmäßigkeit der Drahtbreite und den Grad der Seitenätzung umfassen. Aufgrund der inhärenten Eigenschaften des aktuellen Ätzes ätzt er nicht nur nach unten, sondern auch in alle Richtungen, so dass Seitenätzungen fast unvermeidlich sind. Das Unterschnittproblem ist einer der häufig diskutierten Ätzparameter, der definiert wird als das Verhältnis der Unterschnittbreite zur Ätztiefe, genannt Ätzfaktor. In der Leiterplattenindustrie variiert es stark, von 1:1 bis 1:5. Offensichtlich ist ein kleiner Undercut-Grad oder ein niedriger Ätzfaktor zufriedenstellend. Die Struktur der Ätzgeräte und die verschiedenen Zusammensetzungen der Ätzlösung haben einen Einfluss auf den Ätzfaktor oder den Seitenätzgegrad oder können optimistisch betrachtet kontrolliert werden. Die Verwendung bestimmter Additive kann den Grad der Seitenätzung reduzieren. Die chemischen Zusammensetzungen dieser Additive sind im Allgemeinen Geschäftsgeheimnisse, und ihre Entwickler geben sie nicht an die Außenwelt weiter. Was die Struktur der Ätzgeräte angeht, werden die folgenden Kapitel diesem Thema gewidmet. In vielerlei Hinsicht besteht die Qualität des Ätzes lange bevor die Leiterplatte in die Ätzmaschine gelangt. Da es eine sehr enge interne Verbindung 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 als Ätzqualität identifizierten Probleme existierten bereits im Abisolierprozess. Für den Ätzprozess des äußeren Schichtmusters spiegeln sich viele Probleme darin wider, weil das Phänomen des "Reverse Stream", das es reflektiert, prominenter ist als die meisten Druckplattenprozesse. Gleichzeitig liegt dies auch daran, dass das Ätzen Teil einer langen Reihe von Prozessen ist, beginnend mit selbstklebender Folie und photosensitiv, wonach das äußere Schichtmuster erfolgreich übertragen wird. Je mehr Verbindungen es gibt, desto größer ist die Wahrscheinlichkeit von Problemen. Dies kann als ein ganz besonderer Aspekt des Leiterplattenprozesses gesehen werden. Theoretisch sollte der Querschnittszustand des Musters, nachdem die gedruckte Schaltung in die Ätzstufe eintritt, wie in Abbildung 2 gezeigt sein.

Bei der Verarbeitung von gedruckten Schaltungen durch Mustergalvanik sollte der ideale Zustand sein: Die Summe der Dicken von Kupfer und Zinn oder Kupfer und Blei und Zinn nach der Galvanik sollte die Dicke des galvanischen lichtempfindlichen Films nicht überschreiten, so dass das galvanische Muster vollständig mit "auf beiden Seiten der Folie. Wand" blockiert und darin eingebettet ist. Beim Galvanisieren von Kupfer und Blei-Zinn, da die Höhe der Beschichtungsschicht den lichtempfindlichen Film übersteigt, besteht eine Tendenz, sich seitlich anzuhäufen, und das Problem tritt auf.

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. "Restkleber" oder "Restfilm" wird unter der Resist "Kante" gelassen und verursacht unvollständige Ätzungen. Die Linien bilden nach dem Ätzen auf beiden Seiten "Kupferwurzeln", und die Kupferwurzeln verengen den Linienabstand, was dazu führt, dass die Leiterplatte die Anforderungen der Partei A nicht erfüllt und sogar zurückgewiesen werden kann. Die Produktionskosten der Leiterplatte werden aufgrund der Ablehnung stark erhöht. Darüber hinaus können sich in vielen Fällen aufgrund der Bildung der Auflösung infolge der Reaktion in der Leiterplattenindustrie der Restfilm und Kupfer auch in der Ätzlösung ansammeln und die Düse der Ätzmaschine und der säurebeständigen Pumpe blockieren und zur Verarbeitung und Reinigung abgeschaltet werden. die Arbeitseffizienz beeinträchtigt.

Anpassung 3.Equipment und Interaktion mit der korrosiven Lösung

In der Leiterplattenverarbeitung ist Ammoniakätzen ein relativ feiner und komplexer chemischer Reaktionsprozess. Im Gegenzug ist es eine einfache Aufgabe. Sobald der Prozess aktiviert ist, kann die Produktion fortgesetzt werden. Der Schlüssel ist, dass es, sobald es eingeschaltet ist, einen kontinuierlichen Betriebszustand aufrechterhalten muss, und es ist nicht ratsam, anzuhalten und anzuhalten. Der Ätzprozess hängt in hohem Maße vom guten Betriebszustand der Ausrüstung ab. Derzeit muss unabhängig davon, welche Art von Ätzlösung verwendet wird, Hochdrucksprühen verwendet werden, und um saubere Linienseiten und einen hochwertigen Ätzeffekt zu erhalten, müssen Struktur und Sprühverfahren der Düse streng ausgewählt werden. Um einen guten Nebeneffekt zu erzielen, sind viele verschiedene Theorien entstanden, die zu unterschiedlichen Konstruktionsmethoden und Ausstattungsstrukturen geführt haben. Diese Theorien sind oft sehr unterschiedlich. Aber alle Theorien über Ätzen erkennen das Grundprinzip an, die Metalloberfläche so schnell wie möglich in ständigen Kontakt mit frischem Ätzen zu bringen. Die chemische Mechanismusanalyse des Ätzprozesses bestätigte auch den obigen Punkt. Beim Ammoniakätzen wird die Ätzgeschwindigkeit unter der Annahme, dass alle anderen Parameter konstant sind, hauptsächlich durch das Ammoniak (NH3) in der Ätzlösung bestimmt. Daher hat die Verwendung der frischen Lösung zum Ätzen der Oberfläche zwei Hauptzwecke: Einer ist, die gerade produzierten Kupferionen auszuspülen; Die andere besteht darin, kontinuierlich das für die Reaktion erforderliche Ammoniak (NH3) bereitzustellen.

Im traditionellen Wissen der Leiterplattenindustrie, insbesondere der Lieferanten von Leiterplattenrohstoffen, wird allgemein anerkannt, dass je niedriger der Gehalt an monovalenten Kupferionen in der ammoniakbasierten Ätzlösung, desto schneller die Reaktionsgeschwindigkeit ist. Dies hat sich erfahrungsgemäß bestätigt. Tatsächlich enthalten viele Ammoniak-basierte Ätzprodukte spezielle Liganden (einige komplexe Lösungsmittel) für monovalente Kupferionen, die zur Reduktion monovalenter Kupferionen wirken (dies sind die technischen Geheimnisse der hohen Reaktivität ihrer Produkte). Es kann gesehen werden, dass der Einfluss monovalenter Kupferionen nicht gering ist. Die Reduzierung des monovalenten Kupfers von 5000ppm auf 50ppm verdoppelt mehr als die Ätzrate. Da während der Ätzreaktion eine große Menge an monovalenten Kuprikonen erzeugt wird und die monovalenten Kuprikonen immer eng mit der komplexen Gruppe von Ammoniak kombiniert werden, ist es sehr schwierig, den Inhalt nahe Null zu halten. Monovalentes 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 die Ätzkammer zu leiten. Wenn jedoch zu viel Luft vorhanden ist, wird der Verlust von Ammoniak in der Lösung beschleunigt und der pH-Wert gesenkt, wodurch die Ätzrate immer noch reduziert wird. Ammoniak ist auch eine variable Menge in einer Lösung, die kontrolliert werden muss. Einige Benutzer haben die Praxis übernommen, reines Ammoniak in das Ätzreservoir zu geben. Dazu muss eine PH-Zählersteuerung hinzugefügt werden. Wenn der automatisch gemessene pH-Wert niedriger als ein vorgegebener Wert ist, wird die Lösung automatisch hinzugefügt. Auf dem verwandten Gebiet des chemischen Ätzes (auch als photochemisches Ätzen oder PCH bekannt) haben Forschungsarbeiten begonnen und haben das Stadium der strukturellen Gestaltung des Ätzes erreicht. Bei dieser Methode ist die verwendete Lösung kupferzweiwertig, kein Ammoniak-Kupfer-Ätz. Es wird wahrscheinlich in der Leiterplattenindustrie verwendet. In der PCH-Industrie sind geätzte Kupferfolien typischerweise 5 bis 10 Millionen dick und teilweise deutlich dicker. Seine Anforderungen an Ätzparameter sind oft strenger als in der Leiterplattenindustrie.

Es gibt eine Studie von PCM Industriesystemen, die noch nicht offiziell veröffentlicht wurde, aber die Ergebnisse werden erfrischend sein. Durch die relativ starke Projektförderung haben Forscher die Möglichkeit, das Design-Denken des Ätzgerätes langfristig zu verändern und die Auswirkungen dieser Veränderungen zu untersuchen. Zum Beispiel nimmt das Düsendesign der Düse verglichen mit der konischen Düse eine Ventilatorform an, und der Sprühverteiler (das heißt das Rohr, in das die Düse geschraubt wird) hat auch einen Installationswinkel, der das Werkstück sprühen kann, das in die Ätzkammer in einem 30-Grad-Winkel eintritt. Wenn nicht Wenn eine solche Änderung vorgenommen wird, führt die Installation der Düsen auf dem Verteiler dazu, dass die Sprühwinkel jeder benachbarten Düse nicht genau gleich sind. Die jeweiligen Sprühflächen der zweiten Düsengruppe unterscheiden sich geringfügig von denen der entsprechenden Gruppen (siehe Abbildung 8, die die Arbeitsbedingungen des Sprühs zeigt). Auf diese Weise werden die Formen der gesprühten Lösungen überlagert oder gekreuzt. Wenn sich die Lösungsformen theoretisch kreuzen, wird die Strahlkraft dieses Teils reduziert und kann die alte Lösung nicht effektiv von der geätzten Oberfläche abwaschen, während die neue Lösung mit ihr in Kontakt bleibt, insbesondere an den Rändern der Sprühfläche. Seine Strahlkraft ist viel kleiner als die in vertikaler Richtung. Diese Studie ergab, dass der Designparameter 65 psi (dh 4+Bar) war. Jeder Ätzprozess und jede praktische Lösung hat ein Einspritzdruckproblem, und derzeit ist es sehr selten, dass der Einspritzdruck in der Ätzkammer 30 psi (2Bar) übersteigt. Es gibt ein Prinzip, dass je höher die Dichte einer Ätzlösung (d.h. spezifische Schwerkraft oder Baumegrad), desto höher der Einspritzdruck sein sollte. Natürlich ist dies kein einzelner Parameter. Ein weiterer wichtiger Parameter ist die relative Mobilität (oder Mobilität), die seine Reaktionsgeschwindigkeit in Lösung steuert.

4.Betreffend die oberen und unteren Bretter haben die Einleitungskante und die hintere Eintrittskante unterschiedliche Ätzzustände

Eine Vielzahl von Problemen im Zusammenhang mit der Ätzqualität konzentrieren sich auf den geätzten Teil der oberen Plattenoberfläche. Es ist wichtig, dies zu wissen. Diese Probleme entstehen durch die Auswirkungen des kolloidalen Aufbaus von Ätzungen auf der Oberseite der Leiterplatte. Die kolloidalen Feststoffe sammeln sich auf der Kupferoberfläche an, was einerseits die Auswurfkraft beeinflusst und andererseits die Auffüllung der frischen Ätzlösung blockiert, was zu einer Abnahme der Ätzgeschwindigkeit führt. Aufgrund der Bildung und Akkumulation kolloidaler Feststoffe unterscheiden sich die Ätzgrade der oberen und unteren Muster der Platte. Dies macht sie auch Teil der Platte, die zuerst in die Ätzmaschine eintritt, leicht vollständig geätzt zu werden oder leicht Überkorrosion zu verursachen, weil die Ansammlung zu diesem Zeitpunkt nicht gebildet wurde und die Ätzgeschwindigkeit schneller ist. Umgekehrt, wenn das Teil, das in die Rückseite der Platte eintritt, eintritt, ist der Aufbau bereits gebildet und verlangsamt seine Ätzrate.

5.Wartung von Ätzgeräten

Entscheidend für die Wartung von Ätzgeräten ist, dass die Düsen sauber und frei von Hindernissen sind, um das Sprühen glatt zu machen. Verstopfungen oder Schlacken können das Layout unter Strahldruck beeinflussen. Wenn die Düse nicht sauber ist, ist das Ätzen ungleichmäßig und die gesamte Leiterplatte wird verschrottet. Offensichtlich besteht die Wartung der Ausrüstung darin, die beschädigten und verschlissenen Teile zu ersetzen, einschließlich des Austauschs der Düse, die auch das Problem des Verschleißes hat. Darüber hinaus ist das kritischere Problem, die Ätzmaschine frei von Schlacken zu halten, und Schlackenansammlungen treten in vielen Fällen auf. Eine übermäßige Schlackenansammlung beeinträchtigt sogar das chemische Gleichgewicht der Ätzlösung. Wenn der Ätz ein übermäßiges chemisches Ungleichgewicht aufweist, wird die Schlackenbildung ebenfalls verschärft. Das Problem der Schlackenbildung 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. Diese sollte ordnungsgemäß mit stärkerer Salzsäure gereinigt werden oder die Lösung sollte aufgefüllt werden. Der Restfilm kann auch Schlacke produzieren, eine sehr kleine Menge Restfilm wird in der Ätzlösung gelöst, und dann wird der Kupfersalzausfall gebildet. Die Schlacke, die durch den Restfilm gebildet wird, weist darauf hin, dass der vorherige Filmentfernungsprozess nicht abgeschlossen ist. Schlechte Filmentfernung ist oft das Ergebnis einer Kombination aus Kantenfolie und Überspielen auf der Leiterplatte.