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Análisis del proceso de grabado de circuitos externos de placas de circuitos multicapas
1. Panorama general
Hoy en día, Proceso típico Placa de circuito impreso(PCB multicapas) processing selects "graphic plating method". Eso es, Recubrimiento anticorrosivo de plomo - estaño en la parte de cobre que debe mantenerse en la capa exterior de la placa de circuito, Eso es, Parte modal del circuito, Luego químicamente corroe otra lámina de cobre, Esto se llama grabado.
Tenga en cuenta que hay dos capas de cobre en el tablero multicapa. Durante el grabado de la capa exterior, sólo una capa de cobre debe ser completamente grabada, y las otras capas eventualmente formarán el circuito deseado. Este tipo de recubrimiento de patrón se caracteriza por que el recubrimiento de cobre sólo existe bajo la capa anticorrosiva de plomo - estaño. Otro proceso es el recubrimiento de cobre en todo el tablero de circuitos multicapas, excepto la película fotosensible sólo para el estaño o el agente anticorrosivo de plomo - estaño. Este proceso se llama "proceso de recubrimiento de cobre de placa completa". El mayor inconveniente del recubrimiento de cobre en todo el tablero en comparación con el recubrimiento de patrones es que el cobre debe ser recubierto dos veces en la superficie del tablero y debe ser grabado durante el grabado. Por lo tanto, hay una serie de problemas cuando el ancho del cable es muy preciso. Mientras tanto, la corrosión lateral afectará seriamente la uniformidad de la tubería.
En la tecnología de procesamiento de circuitos externos de PCB (circuitos multicapas), hay otra manera de utilizar una película fotosensible en lugar de un recubrimiento metálico como capa resistente a la corrosión. Este método es muy similar al proceso de grabado interno y puede referirse al grabado en el proceso de fabricación interna.
Hoy en día, Estaño o plomo - estaño son los recubrimientos anticorrosivos más utilizados, Proceso de grabado para grabado amino. El grabado amino es un líquido químico ampliamente utilizado, No tiene ninguna reacción química con estaño o plomo - estaño. El grabado de amoníaco se refiere principalmente al amoníaco/Solución de grabado de cloruro de amonio. Además, Amoníaco/También hay productos químicos de grabado de sulfato de amonio en el mercado.
Después de usar la solución de grabado a base de sulfato, El cobre puede separarse por electrólisis, Por lo tanto, se puede reutilizar. Debido a su baja tasa de corrosión, Esto es a menudo raro en la práctica, Pero se espera que se utilice en el grabado libre de cloro. Algunas personas usan ácido sulfúrico y peróxido de hidrógeno como corrosivos para corroer patrones externos. Por muchas razones, incluida la economía y el tratamiento de aguas residuales, Este proceso aún no se ha aplicado ampliamente en el sentido comercial. Además, El sulfato de peróxido de hidrógeno no se puede utilizar para el grabado de agentes anticorrosivos de plomo y estaño, Y el proceso no es el principal método de fabricación de la capa exterior Placa de circuito multicapa, Así que la mayoría de la gente rara vez se preocupa por ello..
2.. Sobre arriba y abajo Placa de circuito multicapa Superficie, the etching conditions of the leading edge and the trailing edge are different
Muchos problemas relacionados con la calidad del grabado se combinarán con la porción grabada de la placa de circuito multicapa superior. Es importante entenderlo. Estos problemas se derivan del efecto de los aglomerados gelatinosos producidos por el etchant en la superficie de la placa de circuito impreso. La acumulación de placas coloidales en la superficie de cobre, por un lado, afecta a la fuerza de eyección y, por otro, obstaculiza la compensación de la nueva solución de grabado, lo que constituye una disminución de la velocidad de grabado. Debido a la composición y acumulación de la placa coloidal, el nivel de grabado del patrón superior e inferior de la placa es diferente. Esto también permite que la primera porción de la placa de la máquina de grabado (placa de circuito multicapa) sea simplemente completamente grabada o simplemente formada por corrosión, ya que la acumulación no tiene estructura en este momento y la velocidad de grabado es más rápida. En su lugar, la porción entrante de la placa de circuito multicapa se acumula en su entrada y ralentiza su velocidad de grabado.
3. Ajuste del equipo e interacción con soluciones corrosivas
El grabado de amoníaco es un proceso químico más complejo y caótico en el procesamiento de circuitos impresos (PCB multicapa). Por otro lado, es un trabajo fácil. Una vez que el proceso se ha incrementado, se puede producir continuamente. La clave es una vez abierto, seguir funcionando continuamente, no se recomienda secado y parada. El proceso de grabado depende en gran medida de las excelentes condiciones de funcionamiento del equipo. En la actualidad, la pulverización de alta presión es necesaria independientemente de la solución de grabado que se utilice, y la estructura de la boquilla y el método de pulverización deben seleccionarse estrictamente para obtener un efecto de grabado más regular y de alta calidad.
Con el fin de obtener efectos secundarios significativos, se proponen muchas teorías diferentes, que constituyen diferentes métodos de planificación y estructuras de equipo. Estas teorías son a menudo muy diferentes. Pero todas las teorías del grabado reconocen el principio básico de mantener la superficie metálica en contacto con la nueva solución de grabado tan pronto como sea posible. El análisis del mecanismo químico del proceso de grabado también demuestra el punto de vista anterior. En el grabado de amoníaco, la tasa de grabado se determina principalmente por el amoníaco (NH3) en la solución de grabado, suponiendo que todos los demás parámetros se mantengan inalterados. Por lo tanto, el uso de la solución fresca y el efecto de apariencia de grabado tienen dos propósitos principales: uno es lavar el ion de cobre que acaba de ocurrir; El otro es el suministro continuo de amoníaco (NH3) necesario para la respuesta.
En la industria de circuitos impresos, especialmente en el sentido común tradicional de los proveedores de materiales de circuitos impresos, nos damos cuenta de que cuanto menor es el contenido de iones de cobre monovalentes en la solución de grabado de amoníaco, mayor es la velocidad de respuesta. Esto se aprende de la experiencia. De hecho, muchos productos de grabado a base de amoníaco contienen ligandos especiales de iones de cobre monovalentes (algunos disolventes desordenados) que Act úan para reducir los iones de cobre monovalentes (Estos son los conocimientos técnicos de sus productos de alta capacidad de respuesta), y se puede ver que los iones de cobre monovalentes tienen un gran impacto. Si el cobre monovalente se reduce de 5.000 ppm a 50 ppm, la tasa de grabado se duplicará con creces.
Debido a que un gran número de iones de cobre monovalentes se producen en el proceso de grabado, y debido a que los iones de cobre monovalentes siempre se combinan estrechamente con los grupos de coordinación de amoníaco, es difícil mantener su contenido cerca de cero. El cobre monovalente se puede eliminar mediante la conversión del cobre monovalente al cobre bivalente por oxígeno atmosférico. El objetivo anterior puede lograrse mediante pulverización.
Esta es la razón por la que el aire entra en la Caja de grabado. Sin embargo, suponiendo que el exceso de aire acelere la pérdida de amoníaco en la solución y reduzca el pH, el efecto todavía reducirá la tasa de grabado. El amoníaco en la solución también necesita ser controlado. Algunos usuarios optan por introducir amoníaco puro en la célula de grabado. Para ello, es necesario añadir un sistema de control del pH. Cuando el efecto pH de la medición activa es inferior al valor dado, la solución aumentará activamente.
En el campo del grabado químico relacionado (también conocido como grabado fotoquímico o PCH), el trabajo de investigación se ha completado preliminarmente y ha alcanzado la etapa de planificación de la estructura de la máquina de grabado. En este método, la solución utilizada es cobre divalente en lugar de cobre amoniacal grabado. Se puede utilizar en la industria de circuitos impresos. En la industria del PCH, el espesor típico de la lámina de cobre grabada es de 5 a 10 mils (mils), y en algunos casos es bastante grande. Los requisitos de los parámetros de grabado son generalmente más estrictos que los de la industria de PCB.
Los resultados de la investigación del sistema industrial PCM aún no se han publicado oficialmente, pero serán refrescantes. Debido a que el apoyo financiero del proyecto es relativamente fuerte, los investigadores pueden cambiar las ideas de planificación del equipo de grabado a largo plazo y discutir el impacto de estos cambios juntos. Por ejemplo, en comparación con las boquillas cónicas, el esquema óptimo de la boquilla es el uso de un sector, y el colector de pulverización (es decir, la tubería en la que se atornilla la boquilla) también tiene un ángulo de visión del dispositivo que se puede expulsar en un ángulo de 30 grados de la pieza de Trabajo que entra en la Cámara de grabado. Suponiendo que no se produzcan tales modificaciones, el método de instalación de la boquilla en el colector dará lugar a ángulos de inyección desiguales para cada boquilla adyacente. La superficie de pulverización del segundo grupo de boquillas es ligeramente diferente de la del primer grupo (indicando el Estado de funcionamiento de la pulverización). De esta manera, la forma de la solución de pulverización se superpone o se cruza. En teoría, suponiendo que las formas de las soluciones se cruzan entre sí, la fuerza de eyección de la porción disminuirá, la solución antigua en la superficie grabada no puede ser lavada eficientemente, y la nueva solución puede ser tocada. Esto es especialmente bueno en los bordes de la superficie de pulverización. La fuerza de erupción es mucho menor que la fuerza de erupción en línea recta.
El estudio encontró que el último parámetro de planificación era de 65 libras por pulgada cuadrada (es decir, 4 + bar). Cada proceso de grabado y cada solución útil tiene un problem a con la presión de erupción óptima, que actualmente es mínima en una cámara de grabado a 30 psig (2 bar) o más. Un principio es que cuanto mayor sea la densidad de la solución grabada (es decir, la densidad específica o Baume), mayor será la presión óptima de erupción. Por supuesto, este no es un parámetro único. Otro parámetro importante es la movilidad relativa (o movilidad), que controla su velocidad de respuesta en solución.
Calidad del grabado y problemas anteriores
El requisito básico de la calidad del grabado es la eliminación y limpieza completas de todas las capas de cobre excepto debajo de la capa anticorrosiva, eso es todo. Estrictamente hablando, suponiendo que se defina con precisión, la calidad del grabado debe incluir la consistencia de la anchura de la línea y el grado de subcotización. Debido a las características inherentes de la solución de grabado actual, el grabado lateral es casi inevitable, no sólo hacia abajo, sino también en todas las direcciones.
El problema de la subcotización se menciona a menudo en los parámetros de grabado, que se define como la relación entre la anchura de la subcotización y la profundidad de grabado, y se llama factor de grabado. En la industria de circuitos impresos, el plan de modificación es muy amplio, de 1: 1 a 1: 5. Obviamente, el menor grado de subcotización o bajo coeficiente de grabado es el más satisfactorio.
La estructura del dispositivo de grabado y los diferentes componentes de la solución de grabado afectarán el factor de grabado o el grado de grabado lateral. Tal vez en términos generales, podría ser manipulado. El uso de algunos agentes de refuerzo puede reducir el grado de corrosión lateral. La composición química de estos aditivos es a menudo un secreto comercial, y sus respectivos desarrolladores no lo revelarán. En cuanto a la estructura del equipo de grabado, se discutirá en detalle en las siguientes secciones.
En muchos aspectos, la calidad del grabado existe mucho antes de que la placa de circuito impreso (placa de circuito multicapa) entre en la máquina de grabado. Debido a que varios procesos o procesos de procesamiento de circuitos impresos (PCB multicapa) tienen conexiones internas muy estrechas, no hay procesos que no se vean afectados por otros procesos y no afecten a otros procesos. En realidad hay muchos problemas que se reconocen como la calidad del grabado en el proceso de eliminación de la película, incluso más en el pasado. Para el proceso de grabado de patrones externos, debido a que muestra un "flujo inverso" mejor que la mayoría de los procesos de PCB, muchos problemas finalmente se reflejan en él. Al mismo tiempo, esto se debe a que el grabado es el último paso en una serie de procesos de autoadhesión, y es un proceso fotosensible inicial, después de lo cual el patrón externo se transfiere con éxito. Cuanto más enlaces, mayor es la probabilidad de problemas. Esto puede considerarse un aspecto muy especial del proceso de producción de circuitos impresos.
En teoría, después de que el circuito impreso ha entrado en la fase de grabado, durante el proceso de galvanoplastia del circuito impreso a través del patrón, Idealmente, el espesor total de cobre y estaño o cobre y plomo - estaño después de la galvanoplastia no debe exceder la resistencia a la galvanoplastia. El espesor de la película fotosensible hace que el patrón de galvanoplastia sea completamente bloqueado e integrado por "paredes" en ambos extremos de la película. Sin embargo, en la práctica, las placas de circuitos impresos (PCB multicapa) de todo el mundo tienen un patrón de galvanoplastia mucho más grueso que el patrón fotosensible después de la galvanoplastia. En el proceso de galvanoplastia de cobre y plomo - estaño, debido a que la altura de la galvanoplastia es mayor que la película fotosensible, la tendencia de la acumulación lateral aparece y los problemas surgen. La capa anticorrosiva de estaño o plomo - estaño que cubre la parte superior del circuito se extiende a ambos extremos para formar un "borde" que cubre una pequeña porción de la película fotosensible debajo del "borde".
El "borde" de estaño o plomo - estaño hace imposible eliminar completamente la película fotográfica al retirar la película fotográfica, dejando una pequeña cantidad de "pegamento residual" debajo del "borde". El "pegamento residual" o "película residual" que permanece debajo del "borde" del inhibidor de la corrosión formará un grabado incompleto. Después del grabado, los cables forman "raíces de cobre" en ambos extremos. La raíz de cobre hace que el espaciamiento de la línea sea estrecho, la placa de impresión no cumple con los requisitos de la parte a, e incluso puede ser rechazada. Debido a que el rechazo aumentará en gran medida el costo de producción de PCB multicapas.
Además, en muchos casos, la disolución es causada por la reacción. En la industria de circuitos impresos multicapas, las películas residuales y el cobre también pueden formar depósitos en líquidos corrosivos y deben cerrarse debido a la obstrucción de la boquilla de la máquina de grabado y la bomba resistente al ácido. El tratamiento y la limpieza afectan la eficiencia del trabajo.
5. Protección del equipo de grabado
El factor clave para proteger el equipo de grabado es asegurar que las boquillas estén limpias y libres de bloqueos para que las erupciones fluyan sin obstáculos.. Bajo la presión de la erupción, el bloqueo o la escoria afectarán el diseño.. Supongamos que la boquilla no está limpia., El grabado será desigual Placa de circuito multicapa Será abandonado.
Es evidente que la protección del equipo consiste en reemplazar los componentes dañados y desgastados, incluida la boquilla, que también tienen problemas de desgaste. Además, el problema más crítico es mantener la máquina de grabado libre de escoria. En muchos casos, la escoria se acumula. La acumulación excesiva de escoria puede incluso afectar el equilibrio químico de la solución de grabado. Del mismo modo, si la solución de grabado presenta un desequilibrio químico excesivo, la escoria se vuelve más grave. Nunca se insistirá lo suficiente en la acumulación de escoria. Una vez que una gran cantidad de escoria ocurre repentinamente en la solución de grabado, por lo general es una señal de un problem a con el equilibrio de la solución. La solución debe limpiarse o complementarse con ácido clorhídrico concentrado.
Las películas residuales también pueden causar escoria, y una pequeña cantidad de películas residuales se disuelven en la solución de grabado y luego se forman depósitos de sal de cobre. La escoria causada por la película residual mostró que el proceso de eliminación de la película anterior no estaba completo. La eliminación deficiente de las películas suele ser el resultado de películas de borde y sobrerregulación.
