L'actualité PCB - Usine de carte de circuit imprimé: comment améliorer l'analyse de la qualité du processus de gravure

Usine de carte de circuit imprimé: comment améliorer l'analyse de la qualité du processus de gravure

1. Préface

Objectif de la gravure: après le placage du circuit, la carte PCB retirée de l'équipement de placage sera traitée pour terminer la carte. Plus précisément, il y a les étapes suivantes:

A. peler le film: peler le film de placage sec avec une certaine quantité d'agent. Le film sec durci est partiellement dissous dans le liquide concentré et partiellement écaillé en flocons. Afin de maintenir l'effet de la solution médicamenteuse et de la laver soigneusement avec de l'eau, l'efficacité du système de filtration est importante.

B. gravure de circuit: dissoudre le cuivre de la partie non conductrice.

C. Épluchage étain - plomb: enfin enlever le placage étain - plomb résistant. Qu'il s'agisse d'étain pur ou d'une couche d'étain - plomb dans diverses proportions de composition, le but du placage est simplement de résister à la gravure, de sorte que la gravure doit être décapée une fois terminée, de sorte que cette étape de décapage de l'étain - plomb est simplement un traitement et ne crée pas de valeur ajoutée. Cependant, une attention particulière doit être accordée aux points suivants, sinon l'augmentation de coût viendra en second et les circuits externes difficiles à réaliser créeront ici des défauts.

Actuellement, le processus typique de traitement des cartes de circuits imprimés (PCB) utilise la « méthode de placage de motifs». C'est - à - dire, dans la partie de la Feuille de cuivre qui doit rester dans la couche externe de la plaque, la partie de motif du circuit, une couche de plomb - étain Anticorrosion est pré - plaquée, puis le reste de la Feuille de cuivre est chimiquement corrodé.

Il convient de noter qu'il y a deux couches de cuivre sur la carte PCB à ce stade. Au cours de la gravure de la couche externe, seule une couche de cuivre doit être complètement gravée, le reste formant le circuit finalement nécessaire. Ce type de placage de motifs est caractérisé par le fait que le placage de cuivre n'existe que sous la couche de résine plomb - étain. Une autre méthode de traitement consiste à cuivrer toute la plaque, les parties autres que le film photosensible étant uniquement de l'étain ou de la résine plomb - étain. Ce processus est connu sous le nom de « processus de placage de cuivre complet». Le plus grand inconvénient du placage de cuivre d'une plaque complète par rapport au placage de motif est que le cuivre doit être plaqué deux fois sur tous les composants de la plaque et qu'il doit être gravé pendant la gravure. Ainsi, une série de problèmes se posent lorsque la largeur du fil est très fine. Dans le même temps, la corrosion latérale peut sérieusement affecter l'uniformité de la ligne.

Dans la technologie de traitement des circuits externes des circuits imprimés PCB, il existe également un moyen de remplacer le revêtement métallique par un film photosensible comme couche anti - corrosion. Cette méthode est très similaire au procédé de gravure de la couche interne et on peut se référer à la gravure dans le procédé de fabrication de la couche interne.

Actuellement, l'étain ou le plomb - étain est la couche Anticorrosion la plus couramment utilisée dans le processus de gravure des agents de gravure aminés. L'agent de gravure aminé est un liquide chimique couramment utilisé qui n'a aucune réaction chimique avec l'étain ou le plomb - étain. Par agent de gravure à l'ammoniac, on entend principalement une solution de gravure ammoniac / chlorure d'ammonium. En outre, il existe des produits chimiques de gravure ammoniac / sulfate d'ammonium sur le marché.

Après avoir utilisé une solution de gravure à base de sulfate, le cuivre qui s'y trouve peut être séparé par électrolyse et peut donc être réutilisé. En raison de sa faible vitesse de corrosion, il est généralement peu utilisé dans la production réelle, mais il est prévu qu'il soit utilisé pour la gravure sans chlore. Il y a eu des tentatives pour corroder les motifs externes avec du peroxyde d'hydrogène sulfate comme agent de gravure. Ce procédé n'a pas encore été largement adopté dans un sens commercial pour de nombreuses raisons, notamment l'économie et l'élimination des déchets liquides. En outre, le peroxyde d'hydrogène sulfate ne peut pas être utilisé pour la gravure de la résine plomb - étain, et ce processus n'est pas la principale méthode de production de la couche externe de PCB, de sorte que la plupart des gens s'en soucient peu.

2. Réglage de l'équipement et interaction avec les solutions corrosives

Dans le traitement des cartes de circuits imprimés, la gravure à l'ammoniac est un processus relativement fin et complexe de réaction chimique. D'un autre côté, c'est un travail facile. Une fois le processus régulé à la hausse, la production peut continuer. La clé est de maintenir un état de fonctionnement continu une fois ouvert, le séchage et l'arrêt ne sont pas recommandés. Le processus de gravure dépend en grande partie des bonnes conditions de fonctionnement de l'appareil. Actuellement, l'utilisation de la pulvérisation haute pression est obligatoire quelle que soit la solution de gravure utilisée, et pour obtenir un côté ligne plus net et un effet de gravure de haute qualité, la structure de la buse et la méthode de pulvérisation doivent être rigoureusement sélectionnées.

Pour obtenir de bons effets secondaires, de nombreuses théories différentes ont émergé, formant différentes méthodes de conception et structures de dispositifs. Ces théories sont souvent très différentes. Mais toutes les théories sur la gravure reconnaissent le principe le plus fondamental, même si la surface métallique entre en contact avec la solution fraîche de gravure le plus rapidement possible. L'analyse mécano - chimique du processus de gravure confirme également l'opinion ci - dessus. Dans la gravure à l'ammoniac, en supposant que tous les autres paramètres restent inchangés, la vitesse de gravure est principalement déterminée par l'ammoniac (NH3) dans la solution de gravure. L'utilisation d'une solution fraîche pour graver la surface a donc deux objectifs principaux: l'un est de rincer les ions cuivre qui viennent d'être produits; L'autre consiste à fournir en continu l'ammoniac (NH3) nécessaire à la réaction.

Dans le savoir - faire traditionnel de l'industrie des circuits imprimés (PCB) et en particulier des fournisseurs de matières premières pour circuits imprimés, il est reconnu que plus la teneur en ions cuivre monovalents dans une solution de gravure à l'ammoniac est faible, plus la réaction est rapide. Cela a été confirmé par l'expérience. En effet, de nombreux produits de solution de gravure aminée contiennent des Ligands spéciaux (certains solvants complexes) d'ions cuivre monovalents dont le rôle est de réduire les ions cuivre monovalents (ce sont les secrets techniques de leurs produits hautement réactifs), les ions cuivre monovalents visibles n'ayant que peu d'impact. Si le cuivre monovalent est réduit de 5000 PPM à 50 ppm, le taux de gravure sera plus que doublé.

Du fait qu'un grand nombre d'ions cuivre monovalents sont générés au cours de la réaction de gravure et que les ions cuivre monovalents sont toujours étroitement liés aux groupes de coordination de l'ammoniac, il est difficile de maintenir leur teneur à un niveau proche de zéro. Le cuivre monovalent peut être éliminé en le transformant en cuivre bivalent par l'action de l'oxygène dans l'atmosphère. Les objectifs ci - dessus peuvent être atteints par pulvérisation.

C'est la raison fonctionnelle de faire entrer de l'air dans la cassette de gravure. Cependant, s'il y a trop d'air, cela accélère la perte d'ammoniac dans la solution, abaisse le pH et entraîne une baisse de la vitesse de gravure. L'ammoniac en solution est également la quantité de variation à contrôler. Certains utilisateurs adoptent la méthode de passage de l'ammoniac pur dans le bain de gravure. Pour ce faire, un système de contrôle du phmètre doit être ajouté. Lorsque le résultat du pH mesuré automatiquement est inférieur à une valeur donnée, la solution est ajoutée automatiquement.

Dans le domaine connexe de la gravure chimique (également appelée gravure photochimique ou PCH), les travaux de recherche ont commencé et ont atteint le stade de la conception de la structure de la machine de gravure. Dans ce procédé, la solution utilisée est du cuivre divalent et non une gravure au cuivre ammoniacal. Il peut être utilisé dans l'industrie des circuits imprimés. Dans l'industrie pch, l'épaisseur typique d'une feuille de cuivre gravée est de 5 à 10 mils (mil), et dans certains cas, l'épaisseur est importante. Ses exigences pour les paramètres de gravure sont généralement plus strictes que celles de l'industrie des PCB.

Les résultats d'une étude sur PCM Industrial Systems n'ont pas encore été officiellement publiés, mais les résultats seront rafraîchissants. Grâce à un financement de projet relativement solide, les chercheurs ont la capacité de modifier la conception de l'appareil de gravure à long terme tout en étudiant l'impact de ces changements. Par exemple, la conception optimale de la buse est sectorielle par rapport à la buse conique et le collecteur d'injection (c'est - à - dire le conduit dans lequel la buse est vissée) a également un angle de montage qui permet de projeter une pièce de 30 degrés dans la Chambre de gravure. Si un tel changement n'est pas effectué, la méthode de montage des buses sur le collecteur entraînera que l'angle d'injection de chaque buse adjacente ne sera pas exactement le même. La surface de pulvérisation du deuxième groupe de buses est légèrement différente de celle du premier groupe de buses (elle montre les conditions de fonctionnement de la pulvérisation). De cette façon, les formes de la solution pulvérisée deviennent superposées ou se croisent. En théorie, si les formes des solutions se croisent, la force d'éjection de cette Partie diminue, l'ancienne solution sur la surface gravée ne pouvant pas être efficacement évacuée tout en maintenant la nouvelle solution en contact avec la surface gravée, ce qui est particulièrement important sur les bords de la surface d'éjection. Sa force d'éjection est beaucoup plus faible que la verticale.

Cette étude a révélé que le dernier paramètre de conception était de 65 livres par pouce carré (soit 4 + bars). Chaque procédé de gravure et chaque solution pratique pose le problème de la pression d'injection optimale, qui atteint actuellement 30 livres par pouce carré (2bar) ou plus dans la Chambre de gravure. Il existe un principe selon lequel plus la densité (c'est - à - dire la densité ou la vitricité) de la solution de gravure est élevée, plus la pression d'injection optimale doit être élevée, ce qui n'est bien sûr pas un paramètre unique. Un autre paramètre important est la mobilité relative (ou mobilité) qui contrôle la vitesse de réaction dans la solution.

3. Qualité de gravure et problèmes précédents

L'exigence de base pour la qualité de la gravure est de pouvoir enlever complètement toutes les couches de cuivre sous la couche de résine détachante, et c'est tout. Strictement parlant, si elle doit être définie avec précision, la qualité de la gravure doit inclure la cohérence de la largeur de ligne et le degré de sous - tangence. En raison des propriétés intrinsèques des solutions de gravure actuelles, l'effet de gravure est produit non seulement vers le bas, mais aussi vers la droite et la gauche, de sorte que la gravure latérale est presque inévitable.

Le problème de la gravure latérale est l'un des paramètres de gravure souvent proposés à la discussion. Il est défini comme le rapport de la largeur de la gravure latérale à la profondeur de la gravure, appelé facteur de gravure. Dans l'industrie des circuits imprimés, il est largement varié de 1: 1 à 1: 5. Il est clair qu'un faible taux de contre - dépouille ou un faible facteur de gravure sont les plus satisfaisants.

La structure du dispositif de gravure et les différents Constituents de la solution de gravure influenceront le facteur de gravure ou le degré de gravure latérale, ou de manière optimiste, cela peut être contrôlé. L'utilisation de certains additifs peut réduire le degré d'érosion latérale. La composition chimique de ces additifs est souvent un secret commercial que les développeurs respectifs ne divulgueront pas au monde extérieur.

À bien des égards, la qualité de la gravure existait bien avant l'entrée de la plaque d'impression dans la machine de gravure. Parce qu'il existe des connexions internes très étroites entre les différents processus ou processus de traitement de circuits imprimés, aucun processus n'est affecté par, ou n'affecte les autres processus. De nombreux problèmes identifiés comme qualité de gravure existent en fait pendant ou même avant le processus de retrait du film. Pour le procédé de gravure des figures de la couche externe, de nombreux problèmes sont finalement reflétés par le fait que le phénomène de "reflux" qu'il incarne est plus important que pour la plupart des procédés de plaques imprimées; en même temps, c'est aussi parce que la gravure est la dernière étape d'une série de procédés à partir de l'autocollant et de la photosensibilité, Le motif externe est ensuite transféré avec succès. Plus il y a de liens, plus il y a de chances que des problèmes surviennent. Cela peut être considéré comme un aspect très particulier du processus de production de circuits imprimés.

Théoriquement, après que le circuit imprimé soit entré dans la phase de gravure, au cours du traitement du circuit imprimé par la méthode de placage de motifs, L'état idéal devrait être: l'épaisseur totale du cuivre et de l'étain plaqué ou du cuivre et de l'étain au plomb ne doit pas dépasser la résistance du placage.l'épaisseur du film photosensible rend le motif de placage complètement bloqué et noyé dans les "murs" des deux côtés du film.cependant, dans la production réelle, Après avoir plaqué des cartes de circuits imprimés dans le monde entier, le motif de placage est beaucoup plus épais que le motif sensible à la lumière. Dans le processus de placage de cuivre et de plomb - étain, il y a une tendance à l'accumulation latérale due à la hauteur de placage au - delà du film photosensible, ce qui crée des problèmes. La couche de résine étain ou plomb - étain recouvrant les lignes s'étend de part et d'autre pour former des "bords" recouvrant une petite partie du film photosensible sous les "bords".

Le "bord" formé par l'étain ou le plomb - étain rend impossible l'élimination complète du film photosensible lors de son retrait, laissant une petite partie de la "colle résiduelle" sous le "bord". La "colle résiduelle" ou le "film résiduel" laissé sous le "bord" de la résine peut entraîner une gravure incomplète. Après gravure, ces fils forment des « racines de cuivre » de part et d'autre. La racine de cuivre rétrécit l'espacement des lignes, ce qui fait que les plaques imprimées ne répondent pas aux exigences du côté a et peuvent même être rejetées. Un tel rejet augmenterait considérablement le coût de production de la carte PCB.

En outre, dans de nombreux cas, les films résiduels et le cuivre peuvent également se former et s'accumuler dans des liquides corrosifs dans l'industrie des circuits imprimés en raison de la dissolution de la formation réactive et être bloqués dans les buses et les pompes résistantes aux acides des machines corrosives, qui doivent être fermées pour la manipulation et Le nettoyage, Cela affecte la productivité.

Iv. Maintenance des équipements de gravure

Le facteur le plus critique dans la maintenance de l'équipement de gravure est de s'assurer que la buse est propre et sans obstacle pour que le jet soit dégagé. Sous l'effet de la pression du jet, les blocages ou les scories peuvent affecter la disposition. Si la buse n'est pas propre, la gravure ne sera pas uniforme et toute la carte PCB sera mise au rebut.

De toute évidence, l'entretien de l'équipement consiste à remplacer les pièces endommagées et usées, y compris le remplacement des buses. Il existe également des problèmes d'usure de la buse. En outre, le problème le plus critique est de garder la machine de gravure libre de scories. Dans de nombreux cas, il y aura une accumulation de scories. Une accumulation excessive de scories peut même affecter l'équilibre chimique de la solution de gravure. De même, s'il y a un déséquilibre chimique excessif dans la solution de gravure, les scories s'aggraveront. Le problème de l'accumulation de scories ne peut être surestimé. Une fois qu'une quantité importante de scories apparaît soudainement dans la solution de gravure, c'est généralement le signal d'un problème d'équilibre de la solution. Il faut utiliser de l'acide chlorhydrique concentré pour laver ou compléter la solution.

Le film résiduel crée également des scories, une très petite quantité du film résiduel étant dissoute dans la solution de gravure, puis un précipité de sel de cuivre se forme. Les scories formées par le film résiduel indiquent que le processus précédent d'élimination du film n'est pas terminé. Une mauvaise élimination du film est souvent le résultat d'un film de bord et d'un placage excessif.

5. En ce qui concerne la surface supérieure et inférieure de la carte PCB, l'état de gravure du bord d'attaque et du bord de fuite est différent

Un grand nombre de problèmes liés à la qualité de la gravure sont concentrés sur la partie gravée de la surface de la plaque supérieure. Il est très important de comprendre cela. Ces problèmes proviennent de l'influence de l'agent de gravure sur les agglomérats collants créés sur la face supérieure de la carte de circuit imprimé. L'accumulation de blocs colloïdaux à la surface du cuivre affecte d'une part la force de pulvérisation et d'autre part empêche le réapprovisionnement de la nouvelle solution de gravure, ce qui entraîne une diminution de la vitesse de gravure. C'est grâce à la formation et à l'accumulation des plaques colloïdales que les motifs supérieurs et inférieurs des plaques sont gravés à des degrés différents. Cela rend également la première partie de la plaque dans la machine de gravure vulnérable à une gravure complète ou à une corrosion excessive, car aucune accumulation n'a encore été formée à ce moment - là et la gravure est plus rapide. Au contraire, la partie située derrière la plaque d'entrée est déjà formée à l'entrée et ralentit sa gravure.