Blog de PCB - Proceso de grabado del circuito exterior de la placa de circuito impreso

I. panorama general

En la actualidad, el proceso típico de procesamiento de placas de circuito impreso adopta el "método de chapado de patrones". Es decir, precotizar una capa resistente a la corrosión de plomo y estaño en la parte exterior de la lámina de cobre que debe conservarse, es decir, en la parte gráfica del circuito, y luego corroer químicamente el resto de la lámina de cobre, lo que se llama grabado. Hay que tener en cuenta que en este momento hay dos capas de cobre en la placa. Durante el grabado exterior, solo se necesita grabar completamente una capa de cobre, y el resto formará el circuito finalmente necesario. Este recubrimiento patrón se caracteriza por la presencia de una capa de cobre solo debajo del anticorrosivo de plomo y Estaño. Otro método de procesamiento es el recubrimiento de cobre de toda la placa de circuito, y la parte excepto la película sensible a la luz es solo una capa resistente a la corrosión de estaño o plomo y Estaño. Este proceso se llama "proceso de cobre de placa completa". En comparación con la galvanoplastia del patrón, la desventaja de la galvanoplastia de cobre en toda la placa es que el cobre se ha chapado dos veces en cada lugar de la placa y debe ser grabado durante el proceso de grabado. Por lo tanto, cuando el ancho de la línea es muy fino, surgen una serie de problemas. Al mismo tiempo, la corrosión lateral (véase la figura 4) puede afectar seriamente la uniformidad de las líneas.

Entre las técnicas de procesamiento de circuitos Exteriores de placas de circuito impreso, hay otro método, es decir, el uso de películas fotosensibles en lugar de recubrimientos metálicos como capas resistentes a la corrosión. Este método es muy similar al proceso de grabado de la capa interior y puede referirse al grabado en el proceso de fabricación de la capa Interior. En la actualidad, el estaño o el plomo y el estaño son una capa anticorrosiva común para el proceso de grabado de los grabadores de amoníaco. El grabado de amoníaco es un líquido químico de uso común que no tiene ninguna reacción química con estaño o plomo y Estaño. El grabado de amoníaco se refiere principalmente al grabado de amoníaco / cloruro de amonio. Además, hay soluciones de grabado de amoníaco / sulfato de amonio en el mercado. Solución de grabado a base de sulfato, después de su uso, el cobre en ella se puede separar por electrolisis, por lo que se puede reutilizar. Debido a su baja tasa de corrosión, suele ser rara en la producción real, pero se espera que se utilice para el grabado sin cloro. Algunas personas intentan usar sulfato de peróxido de hidrógeno como grabado para corroer el patrón exterior. Debido a muchas razones, como el tratamiento económico y de residuos líquidos, el proceso aún no se ha utilizado ampliamente en el sentido comercial. Además, el sulfato de hidrógeno peróxido no se puede utilizar para grabar resistencias de plomo y estaño, y este proceso no es un pcb, es el principal método para producir la capa exterior de la placa de circuito, por lo que la mayoría de la gente se preocupa poco por él.

2. calidad del grabado y problemas tempranos

El requisito básico para la calidad del grabado es poder eliminar por completo todas las capas de cobre, excepto por debajo de la capa resistente a la corrosión, nada más. estrictamente hablando, si se quiere definir la puesta a tierra, la calidad del grabado debe incluir la uniformidad del ancho de línea y el grado de grabado lateral. Debido a las características inherentes del grabado actual, no solo graba hacia abajo, sino también en todas las direcciones, por lo que el grabado lateral es casi inevitable. El problema de la subcotización es uno de los parámetros de grabado a menudo discutidos, que se define como la relación entre el ancho de la subcotización y la profundidad del grabado, llamada factor de grabado. En la industria de circuitos impresos, varía mucho, de 1: 1 a 1: 5. Obviamente, el pequeño grado de corte inferior o el bajo factor de grabado son satisfactorios. La estructura del dispositivo de grabado y los diferentes componentes de la solución de grabado tendrán un impacto en el factor de grabado o en el grado de grabado lateral, o optimistas, se pueden controlar. El uso de ciertos aditivos puede reducir el grado de grabado lateral. La composición química de estos aditivos suele ser un secreto comercial y sus desarrolladores no lo revelarán al mundo exterior. En cuanto a la estructura del dispositivo de grabado, los siguientes capítulos se dedicarán específicamente. en muchos aspectos, la calidad del grabado existe mucho antes de que la placa de circuito impreso entre en la máquina de grabado. Debido a que hay una conexión interna muy estrecha entre los diversos procesos o procesos de procesamiento de circuitos impresos, ningún proceso se ve afectado por otros procesos ni afecta a otros procesos. Muchos de los problemas identificados como la calidad del grabado en realidad existían ya durante el proceso de desprendimiento. Para el proceso de grabado del patrón exterior, refleja muchos problemas, ya que refleja un fenómeno de "contracorriente" más prominente que la mayoría de los procesos de placas de circuito impreso. Al mismo tiempo, esto también se debe a que el grabado forma parte de una larga serie de procesos que comienzan con películas autoadhesivas y sensibilidad a la luz, después de lo cual el patrón exterior se transfiere con éxito. Cuanto más enlaces, mayor es la probabilidad de problemas. Esto puede considerarse como un aspecto muy especial en el proceso de producción de circuitos impresos. En teoría, después de que el circuito impreso entre en la fase de grabado, el Estado de la sección transversal del patrón debe verse en la figura 2.

En el procesamiento de circuitos impresos mediante galvanoplastia de patrones, el Estado ideal debe ser que la suma de los espesores de cobre y estaño o cobre y plomo y estaño después de la galvanoplastia no supere el espesor de la película fotosensible de galvanoplastia, de modo que el patrón de galvanoplastia esté completamente bloqueado e incrustado por "ambos lados de la película. paredes". Sin embargo, en la producción real, después de la galvanoplastia de placas de circuito impreso en todo el mundo, el patrón de recubrimiento es mucho más grueso que el patrón fotosensible. En el proceso de galvanoplastia de cobre y plomo y estaño, debido a que la altura del recubrimiento supera la película sensible a la luz, hay una tendencia a la acumulación lateral, lo que resulta en problemas.

El "borde" formado por el estaño o el plomo y el estaño impide eliminar completamente la película sensible a la luz al eliminar la película, dejando una pequeña parte del "pegamento residual" debajo del "borde". Los resistencias dejan "pegamento residual" o "película residual" debajo del "borde", lo que puede causar grabado incompleto. Las líneas grabadas forman "raíces de cobre" en ambos lados, lo que reduce el espaciamiento de las líneas, lo que hace que la placa de impresión no cumpla con los requisitos de la parte a e incluso pueda ser rechazada. Debido al rechazo, el costo de producción de la placa de PCB aumentará considerablemente. Además, en muchos casos, debido a la disolución formada por la reacción, en la industria de circuitos impresos, las películas residuales y el cobre también pueden acumularse en soluciones de grabado, bloqueando la boquilla de la máquina de grabado y la bomba resistente al ácido, y deben detenerse para su tratamiento y limpieza, Esto afectará la eficiencia del trabajo.

3. ajuste del equipo e interacción con soluciones corrosivas

En el procesamiento de placas de pcb, el grabado de amoníaco es un proceso de reacción química relativamente fino y complejo. A su vez, es un trabajo fácil. Una vez iniciado el proceso, la producción puede continuar. La clave es que una vez abierto, es necesario mantener un Estado de trabajo continuo y no se recomienda detenerse. El proceso de grabado depende en gran medida del buen estado de funcionamiento del dispositivo. En la actualidad, independientemente de la solución de grabado utilizada, se debe utilizar pulverización a alta presión, y para obtener bordes de línea ordenados y efectos de grabado de alta calidad, se debe seleccionar estrictamente la estructura de la boquilla y el método de pulverización. Para obtener buenos efectos secundarios, han surgido muchas teorías diferentes, lo que ha llevado a diferentes métodos de diseño y estructuras de equipos. Estas teorías a menudo son muy diferentes. Pero todas las teorías sobre el grabado reconocen el principio básico de mantener la superficie metálica en contacto continuo con el grabado fresco lo más rápido posible. El análisis del mecanismo químico del proceso de grabado también confirma el punto de vista anterior. En el grabado de amoníaco, suponiendo que todos los demás parámetros sean constantes, la tasa de grabado está determinada principalmente por el amoníaco (nh3) en la solución de grabado. Por lo tanto, hay dos propósitos principales para grabar la superficie con una solución fresca: uno es lavar los iones de cobre que acaban de producirse; La otra es proporcionar continuamente el amoníaco necesario para la reacción (nh3).

Entre los conocimientos tradicionales de la industria de circuitos impresos, especialmente los proveedores de materias primas para circuitos impresos, generalmente se cree que cuanto menor sea el contenido de iones de cobre monovalentes en soluciones de grabado aminérgico, más rápida será la reacción. La experiencia lo ha confirmado. De hecho, muchos productos de grabado aminérgico contienen ligandos especiales de iones de cobre monovalentes (algunos disolventes complejos), que pueden reducir los iones de cobre monovalentes (este es el secreto técnico de la Alta reactividad de sus productos), y se puede ver que los iones de cobre monovalentes tienen un gran impacto en el efecto de grabado. Reducir el cobre monovalente de 5000 ppm a 50 ppm duplicará con creces la tasa de grabado. Debido a que durante la reacción de grabado se produce una gran cantidad de iones de cobre monovalentes, y debido a que los iones de cobre monovalentes siempre se unen estrechamente al complejo de amoníaco, es difícil mantener el contenido cerca de cero. El cobre monovalente se puede eliminar convirtiendo el cobre monovalente en cobre bivalente bajo la acción del oxígeno en la atmósfera. El propósito anterior se puede lograr mediante pulverización. Esta es una razón funcional para introducir aire en la Cámara de grabado. Sin embargo, si hay demasiado aire, acelera la pérdida de amoníaco en la solución y reduce el ph, lo que aún reduce la tasa de grabado. El amoníaco también es una variable que debe controlarse en la solución. Algunos usuarios han adoptado la práctica de introducir amoníaco puro en la piscina de grabado. Para ello, debe añadirse el sistema de control del Ph. Cuando el pH medido automáticamente es inferior al valor dado, la solución se agrega automáticamente. En áreas relacionadas con el grabado químico (también conocido como grabado fotoquímico o pch), el trabajo de investigación ha comenzado y ha llegado a la etapa de diseño estructural de la máquina de grabado. En este método, la solución utilizada es el cobre bivalente, no el grabado de cobre amoniacal. Es probable que se utilice en la industria de circuitos impresos. En la industria del pch, el espesor de las láminas de cobre grabadas suele ser de 5 a 10 milímetros, y en algunos casos incluso mucho más grueso. Sus requisitos para los parámetros de grabado suelen ser más estrictos que en la industria de pcb.

Un estudio del sistema industrial PCM aún no se ha publicado oficialmente, pero los resultados serán refrescantes. Debido a que el apoyo financiero del proyecto es relativamente fuerte, los investigadores tienen la capacidad de cambiar las ideas de diseño de los dispositivos de grabado a largo plazo y estudiar el impacto de estos cambios. Por ejemplo, en comparación con la boquilla cónica, la boquilla está diseñada en forma de abanico y el maniquí de pulverización (es decir, el tubo en el que se atornilla la boquilla) también tiene un ángulo de instalación que permite rociar la pieza de trabajo que entra en la Cámara de grabado en un ángulo de 30 grados. De no ser así, si se hace tal cambio, la instalación de la boquilla en el maniquí hará que el ángulo de pulverización de cada boquilla adyacente no sea exactamente el mismo. La superficie de pulverización correspondiente del segundo grupo de boquillas es ligeramente diferente de la superficie de pulverización del Grupo correspondiente (véase la figura 8, que muestra las condiciones de funcionamiento de la pulverización). De esta manera, la forma de la solución pulverizada se superpone o se cruza. En teoría, si las formas de la solución se cruzan entre sí, la fuerza de inyección de esta parte se reduce y no se puede lavar eficazmente la solución antigua de la superficie grabada manteniendo el contacto de la nueva solución con la superficie grabada. esto es especialmente cierto en los bordes de la superficie pulverizada. Su fuerza de inyección es mucho menor que la fuerza de inyección en la dirección vertical. El estudio encontró que los parámetros de diseño eran de 65 libras por pulgada cuadrada (es decir, 4 + bar). Cada proceso de grabado y cada solución práctica tiene un problema de presión de inyección, y actualmente es muy raro que la presión de inyección en la Cámara de grabado supere los 30 PSI (2bar). Cuanto mayor sea la densidad de la solución de grabado (es decir, el peso específico o el grado de pome), mayor será la presión de inyección. por supuesto, este no es un solo parámetro. Otro parámetro importante es controlar su movilidad relativa a la velocidad de reacción en la solución.

4. para las placas superior e inferior, el borde de entrada y el borde de entrada trasera tienen diferentes Estados de grabado.

Una gran cantidad de problemas relacionados con la calidad del grabado se concentran en la parte de grabado de la superficie de la placa superior. Es importante entenderlo. Estos problemas se derivan de la influencia de la acumulación de coloides formados por el grabado en la superficie de la placa de circuito impreso. Los sólidos coloidales se acumulan en la superficie del cobre, afectando, por un lado, la fuerza de pulverización y, por otro, obstaculizando el complemento de soluciones de grabado frescas, lo que resulta en una reducción de la tasa de grabado. Debido a la formación y acumulación de sólidos coloidales, el grado de grabado de los patrones superior e inferior de la placa es diferente. Esto también hace que una parte de la placa de circuito que entra primero en la máquina de grabado sea fácilmente grabada por completo o propensa a causar corrosión excesiva, ya que en ese momento no se había formado acumulación y el grabado era más rápido. Por el contrario, cuando entran las piezas que entran en la parte posterior de la placa de circuito, se ha formado la acumulación y se ralentiza su tasa de grabado.

5. mantenimiento del equipo de grabado

El factor clave para mantener el equipo de grabado es garantizar que la boquilla esté limpia y sin barreras para que la pulverización sea estable. El bloqueo o la escoria pueden afectar el diseño bajo presión de inyección. Si la boquilla no está limpia, el grabado será desigual y todo el PCB se desechará. Obviamente, el mantenimiento del equipo es reemplazar las piezas dañadas y desgastadas, incluido el reemplazo de la boquilla, que también tiene problemas de desgaste. Además, el problema más crítico es mantener la máquina de grabado libre de escoria, que en muchos casos se producirá. La acumulación excesiva de escoria puede incluso afectar el equilibrio químico de la solución de grabado. Del mismo modo, si el grabado muestra un desequilibrio químico excesivo, la formación de escoria se intensificará. No se puede enfatizar demasiado el problema de la acumulación de escoria. Una vez que una gran cantidad de escoria aparece repentinamente en la solución de grabado, generalmente es una señal de que hay un problema con el equilibrio de la solución. Se debe limpiar adecuadamente con ácido clorhídrico más fuerte o complementar la solución. La película residual también produce escoria, una cantidad muy pequeña de la película residual se disuelve en una solución de grabado y luego forma una precipitación de sal de cobre. La escoria formada por la película residual indica que el proceso anterior de eliminación de la película no se completó. La mala eliminación de la película suele ser el resultado de una cobertura excesiva de la película de borde y la placa de pcb.