I. Aperçu
Actuellement, le processus typique de traitement des cartes de circuits imprimés utilise la « méthode de placage de motifs». C'est - à - dire qu'une couche de résistance plomb - étain est pré - plaquée sur la partie de la Feuille de cuivre de la couche externe de la carte que l'on souhaite conserver, c'est - à - dire la partie graphique du circuit, puis que le reste de la Feuille de cuivre est soumis à une Corrosion chimique, appelée gravure. Il est à noter qu'il y a deux couches de cuivre sur la plaque à ce moment - là. Au cours de la gravure de la couche externe, il suffit de graver complètement une couche de cuivre et le reste formera le circuit finalement nécessaire. Ce revêtement de motif est caractérisé par la présence d'une couche de cuivre uniquement sous la résine plomb - étain. Une autre méthode d'usinage consiste à cuivrer l'ensemble de la carte, les parties autres que le film photosensible étant uniquement des couches de résistance à l'étain ou au plomb - étain. Ce processus est connu sous le nom de « processus de placage de cuivre complet». L'inconvénient du placage de cuivre de la plaque complète par rapport au placage de motif est que le cuivre est plaqué deux fois à chaque endroit de la plaque et doit être gravé pendant le processus de gravure. Par conséquent, une série de problèmes se posent lorsque la largeur de ligne est très fine. Dans le même temps, la corrosion latérale (voir figure 4) peut sérieusement affecter l'uniformité des lignes.
Dans la technique d'usinage des circuits hors circuit imprimé, il existe une autre méthode qui consiste à utiliser un film photosensible au lieu d'un revêtement métallique comme couche de résistance. 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 une couche de résine couramment utilisée dans le processus de gravure des agents de gravure à l'ammoniac. L'agent de gravure à l'ammoniac est un liquide chimique couramment utilisé qui ne réagit pas chimiquement avec l'étain ou le plomb - étain. Par agent de gravure à l'ammoniac, on entend principalement un liquide de gravure ammoniaque / chlorure d'ammonium. En outre, des solutions de gravure ammoniaque / sulfate d'ammonium sont également disponibles sur le marché. Solution de gravure à base de sulfate dans laquelle, après utilisation, le cuivre peut être séparé par électrolyse et peut donc être réutilisé. En raison de son faible taux de corrosion, il est généralement rare dans la production réelle, mais il est prévu qu'il soit utilisé pour la gravure sans chlore. Certaines personnes tentent d'utiliser le peroxyde d'hydrogène sulfate comme agent de gravure pour corroder les motifs externes. Ce procédé n'a pas encore été largement adopté dans un sens commercial pour de nombreuses raisons telles que l'économie et l'élimination des déchets liquides. En outre, le peroxyde d'hydrogène sulfate ne peut pas être utilisé pour graver la résine plomb - étain, et ce processus n'est pas un PCB, c'est la principale méthode de production de la couche externe de la carte de circuit imprimé, de sorte que la plupart des gens s'en soucient peu.
2. Qualité de gravure et problèmes précoces
L'exigence fondamentale de la qualité de la gravure est de pouvoir éliminer complètement toutes les couches de cuivre, sauf sous la couche de résine, et c'est tout. Strictement parlant, si la masse doit être définie, la qualité de la gravure doit inclure l'uniformité de la largeur de ligne et le degré de gravure latérale. En raison des propriétés intrinsèques des agents de gravure actuels, il est gravé non seulement vers le bas, mais dans toutes les directions, de sorte que la gravure latérale est presque inévitable. Le problème du sous - dépouillement est l'un des paramètres de gravure souvent discutés, défini comme le rapport de la largeur du sous - dépouillement à la profondeur de gravure, appelé facteur de gravure. Dans l'industrie des circuits imprimés, il varie considérablement, de 1: 1 à 1: 5. Il est clair qu'un faible taux de contre - dépouille ou un faible facteur de gravure sont satisfaisants. La structure de l'équipement de gravure et les différents composants de la solution de gravure peuvent avoir un impact sur le facteur de gravure ou le degré de gravure latérale, ou, de manière optimiste, peuvent être contrôlés. L'utilisation de certains additifs permet de réduire le degré de gravure latérale. La composition chimique de ces additifs est généralement un secret commercial et ne sera pas divulguée à l'extérieur par ses développeurs. En ce qui concerne la structure de l'équipement de gravure, les sections suivantes seront consacrées à la qualité de la gravure, à bien des égards, existait bien avant que la carte de circuit imprimé n'entre dans la machine de gravure. Parce qu'il existe des liens internes très étroits entre les différents processus ou processus d'usinage de circuits imprimés, aucun processus n'est influencé par, ou n'affecte les autres processus. De nombreux problèmes identifiés comme qualité de gravure existent en fait bien avant le processus de décapage. Pour le procédé de gravure du motif de la couche externe, il reflète de nombreux problèmes, car le phénomène de « contre - courant » qu'il reflète est plus important que la plupart des procédés de circuits imprimés. En même temps, c'est aussi parce que la gravure fait partie d'une longue série de processus à partir d'un film auto - adhésif et photosensible, après quoi les motifs de la couche externe sont transférés 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, l'état de la section transversale du motif doit être tel que représenté sur la figure 2 après que le circuit imprimé soit entré dans la phase de gravure.
Dans le processus d'usinage d'un circuit imprimé par galvanoplastie de motif, l'état idéal devrait être: la somme des épaisseurs de cuivre et d'étain ou de cuivre et de plomb et d'étain après le placage ne doit pas dépasser l'épaisseur du film photosensible plaqué, de sorte que le motif de placage est complètement bloqué par "Les deux côtés du film.paroi" et noyé dans celui-ci.cependant, dans la production réelle, après le placage des cartes de circuit imprimé dans le monde entier, le motif de revêtement est beaucoup plus épais que le motif photosensible. Dans le processus de placage de cuivre et de plomb - étain, il y a une tendance à l'accumulation latérale en raison de la hauteur du placage au - delà du film photosensible, ce qui entraîne des problèmes.
Le "bord" formé par l'étain ou le plomb - étain rend impossible l'élimination complète du film photosensible lors du retrait du film, laissant une petite partie de la "colle résiduelle" sous le "bord". Laisser une "colle résiduelle" ou un "film résiduel" sous le "bord" de la résine peut entraîner une gravure incomplète. Les lignes après gravure forment des « racines de cuivre» des deux côtés, ce qui rétrécit l'espacement des lignes, ce qui rend la plaque imprimée non conforme au carré et peut même être rejetée. En raison du rejet, le coût de production de la carte PCB augmentera considérablement. En outre, dans de nombreux cas, en raison de la formation de dissolution par réaction, dans l'industrie des circuits imprimés, le film mince résiduel et le cuivre peuvent également s'accumuler dans la solution de gravure, obstruant la buse de la machine de gravure et la pompe résistante aux acides, qui doivent être arrêtés pour le traitement et le nettoyage, Cela affecte la productivité.
3. Réglage de l'équipement et interaction avec les solutions corrosives
Dans l'usinage de la carte PCB, la gravure à l'ammoniac est un processus de réaction chimique relativement fin et complexe. À son tour, c'est un travail facile. Une fois le processus lancé, la production peut continuer. La clé est qu'une fois ouvert, il est nécessaire de maintenir un état de fonctionnement continu et il n'est pas recommandé de s'arrêter. Le processus de gravure dépend en grande partie du bon état de fonctionnement de l'appareil. Actuellement, quelle que soit la solution de gravure utilisée, il est nécessaire d'utiliser une pulvérisation à haute pression, et pour obtenir des bords de ligne soignés 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, conduisant à différentes méthodes de conception et structures d'appareils. Ces théories sont souvent très différentes. Mais toutes les théories sur la gravure reconnaissent le principe de base d'un contact constant de la surface métallique avec l'agent de gravure frais aussi rapidement que 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 sont constants, 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 les connaissances traditionnelles de l'industrie des circuits imprimés, en particulier des fournisseurs de matières premières pour circuits imprimés, il est généralement admis que plus la teneur en ions cuivre monovalents dans une solution de gravure aminée est faible, plus la réaction est rapide. L'expérience l'a confirmé. En effet, de nombreux produits d'agents de gravure aminés contiennent des Ligands spéciaux d'ions cuivre monovalents (certains solvants complexes) qui permettent de réduire les ions cuivre monovalents (secret technique de la haute réactivité de leurs produits), on peut voir que les ions cuivre monovalents n'ont pas peu d'influence sur l'effet de gravure. Réduire le cuivre monovalent de 5000 PPM à 50 ppm ferait plus que doubler le taux de gravure. Il est difficile de maintenir la teneur à un niveau proche de zéro, car de grandes quantités d'ions cuivre monovalent sont produites au cours de la réaction de gravure et que les ions cuivre monovalent sont toujours étroitement liés aux complexes d'ammoniac. Le cuivre monovalent peut être éliminé en le transformant en cuivre bivalent sous l'action de l'oxygène dans l'atmosphère. Les objectifs ci - dessus peuvent être atteints par pulvérisation. C'est une raison fonctionnelle de faire passer de l'air dans la Chambre de gravure. Cependant, s'il y a trop d'air, il accélère la perte d'ammoniac dans la solution et abaisse le pH, ce qui réduit encore la vitesse de gravure. L'ammoniac est également une variable à contrôler dans la solution. Certains utilisateurs ont adopté la pratique du passage de l'ammoniac pur dans la cellule de gravure. Pour ce faire, vous devez ajouter un système de contrôle du phmètre. Lorsque le 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 la phase de conception structurelle de la machine de gravure. Dans ce procédé, la solution utilisée est du cuivre divalent et non une gravure au cuivre ammoniacal. Il sera probablement utilisé dans l'industrie des circuits imprimés. Dans l'industrie pch, l'épaisseur de la Feuille de cuivre gravée est généralement de 5 à 10 mils, voire beaucoup plus épaisse dans certains cas. Ses exigences pour les paramètres de gravure sont généralement plus strictes que celles de l'industrie des PCB.
Une étude de PCM Industrial Systems n'a pas encore été officiellement publiée, mais les résultats seront rafraîchissants. En raison du soutien financier relativement fort du projet, les chercheurs ont la capacité de changer les idées de conception des installations de gravure à long terme et d'étudier l'impact de ces changements. Par exemple, la conception de la buse de la buse est sectorielle par rapport à la buse conique, le collecteur de pulvérisation (c'est - à - dire le tube dans lequel la buse est vissée) a également un angle de montage qui permet de pulvériser la pièce entrant dans la Chambre de gravure à un angle de 30 degrés. Si ce n'est pas le cas, si un tel changement est effectué, l'installation des buses sur le collecteur entraînera que l'angle de pulvérisation n'est pas exactement le même pour chaque buse adjacente. La surface de pulvérisation correspondante du deuxième groupe de buses est légèrement différente de celle du Groupe correspondant (voir figure 8, qui montre les conditions de fonctionnement de la pulvérisation). De cette manière, les formes de la solution de pulvérisation sont superposées ou croisées. En théorie, si les formes de la solution se croisent, la force d'éjection de cette Partie diminue et il n'est pas possible de laver efficacement l'ancienne solution de la surface gravée tout en maintenant la nouvelle solution en contact avec la surface gravée, en particulier sur les bords de la surface d'éjection. Son pouvoir d'éjection est bien inférieur à celui de la verticale. Cette étude a révélé que les paramètres de conception étaient de 65 PSI (soit 4 + bars). Chaque procédé de gravure et chaque solution pratique pose le problème de la pression d'implantation, et il est actuellement très rare que la pression d'implantation dans la Chambre de gravure dépasse 30 psi (2bar). Plus la densité de la solution de gravure (c'est - à - dire la densité spécifique ou la pommade) est élevée, plus la pression d'injection est élevée, ce qui n'est bien sûr pas un paramètre unique. Un autre paramètre important est le contrôle de sa mobilité relative dans la vitesse de réaction en solution.
4. Pour les plaques supérieures et inférieures, le bord d'introduction et le bord d'entrée arrière ont des états de gravure différents
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 important de comprendre cela. Ces problèmes découlent de l'influence de l'accumulation colloïdale formée par l'agent de gravure sur la face supérieure de la carte de circuit imprimé. Les solides colloïdaux s'accumulent à la surface du cuivre, influençant d'une part les forces d'éjection et d'autre part entravant le réapprovisionnement de la solution fraîche de gravure, entraînant une diminution de la vitesse de gravure. Le degré de gravure des motifs supérieurs et inférieurs des plaques est différent en raison de la formation et de l'accumulation de solides colloïdaux. Cela rend également une partie de la carte de circuit entrant d'abord dans la machine de gravure vulnérable à une gravure complète ou susceptible de provoquer une corrosion excessive, car aucune accumulation n'a encore été formée à ce moment - là et la gravure est plus rapide. Au contraire, lorsque les pièces entrant dans la face arrière de la carte entrent, l'accumulation s'est formée et ralentit sa vitesse de gravure.
5. Maintenance de l'équipement de gravure
Le facteur clé dans l'entretien de l'équipement de gravure est de s'assurer que la buse est propre et sans tracas, ce qui rend la pulvérisation lisse. Le colmatage ou les scories peuvent affecter la disposition sous la pression d'injection. Si la buse n'est pas propre, la gravure ne sera pas uniforme et tout le PCB sera mis au rebut. De toute évidence, l'entretien de l'équipement consiste à remplacer les pièces endommagées et usées, y compris le remplacement des buses, ce qui pose également des problèmes d'usure. En outre, le problème le plus critique est de garder la machine de gravure sans scories, qui se produisent dans de nombreux cas. Une accumulation excessive de scories peut même affecter l'équilibre chimique de la solution de gravure. De même, si l'agent de gravure présente un déséquilibre chimique excessif, la formation de scories sera intensifiée. Le problème de l'accumulation de scories ne peut être surestimé. Une fois que de grandes quantités de scories apparaissent soudainement dans la solution de gravure, c'est généralement un signal que l'équilibre de la solution est problématique. Un nettoyage approprié doit être effectué avec de l'acide chlorhydrique plus concentré ou avec une solution supplémentaire. Le film résiduel produit 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'une couverture excessive sur le film de bord et la carte PCB.