Dati PCB - Il processo di incisione del circuito esterno della scheda PCB

I. Panoramica

Attualmente, il processo tipico di elaborazione dei circuiti stampati adotta il "metodo di placcatura del modello". Cioè, pre-placcare uno strato di resistenza piombo-stagno sulla parte di lamina di rame dello strato esterno della scheda che deve essere mantenuto, cioè la parte grafica del circuito, e quindi corrode chimicamente il resto della lamina di rame, che è chiamata incisione. Va notato che ci sono due strati di rame sulla scheda in questo momento. Nel processo di incisione dello strato esterno, solo uno strato di rame deve essere completamente inciso via e il resto formerà il circuito finale richiesto. Questo tipo di placcatura a motivo è caratterizzato dalla presenza di uno strato di rame solo sotto la resistenza piombo-stagno. Un altro metodo di elaborazione è che l'intera scheda è rame-placcata e la parte diversa dal film fotosensibile è solo uno strato di resistenza di stagno o piombo-stagno. Questo processo è chiamato "processo di placcatura in rame a bordo completo". Rispetto alla placcatura del modello, lo svantaggio della placcatura in rame a bordo completo è che il rame è placcato due volte ovunque sulla scheda e deve essere inciso via durante l'incisione. Pertanto, una serie di problemi sorgeranno quando la larghezza del filo è molto fine. Allo stesso tempo, la corrosione laterale (vedi Figura 4) può influenzare seriamente l'uniformità delle linee.

Nella tecnologia di elaborazione del circuito esterno del circuito stampato, c'è un altro metodo, che consiste nell'utilizzare il film fotosensibile invece del rivestimento metallico come strato di resistenza. Questo metodo è molto simile al processo di incisione dello strato interno, si può fare riferimento all'incisione nel processo di fabbricazione dello strato interno. Allo stato attuale, stagno o piombo-stagno è uno strato di resistenza comunemente usato, che viene utilizzato nel processo di incisione di ammoniaca. L'incisione di ammoniaca è un liquido chimico comunemente usato, che non ha alcuna reazione chimica con stagno o piombo-stagno. L'incisione dell'ammoniaca si riferisce principalmente alla soluzione di incisione dell'acqua di ammoniaca/cloruro di ammonio. Inoltre, è disponibile sul mercato anche la soluzione di incisione dell'acqua ammoniaca/solfato di ammoniaca. Soluzione di incisione a base di solfato, dopo l'uso, il rame in esso può essere separato dall'elettrolisi, in modo che possa essere riutilizzato. A causa del suo basso tasso di corrosione, è generalmente raro nella produzione effettiva, ma si prevede che venga utilizzato in incisione senza cloro. Alcune persone hanno cercato di usare l'acido solforico-perossido di idrogeno come un'incisione per corrodere il modello dello strato esterno. A causa di molte ragioni, tra cui il trattamento economico e dei rifiuti liquidi, questo processo non è stato ampiamente adottato in senso commerciale. Inoltre, il perossido di acido solforico-idrogeno non può essere utilizzato per l'incisione della resistenza allo stagno di piombo, e questo processo non è PCB È il metodo principale nella produzione dello strato esterno della scheda, quindi la maggior parte delle persone raramente si preoccupa di esso.

2.Qualità dell'incisione e problemi precoci

Il requisito fondamentale per la qualità dell'incisione è quello di poter rimuovere completamente tutti gli strati di rame tranne sotto lo strato resist, e questo è tutto. Rigorosamente parlando, se il terreno deve essere definito, la qualità dell'incisione deve includere l'uniformità della larghezza del filo e il grado di incisione laterale. A causa delle caratteristiche intrinseche dell'incisione attuale, non solo incide verso il basso ma anche in tutte le direzioni, quindi l'incisione laterale è quasi inevitabile. Il problema del sottotaglio è uno dei parametri di incisione spesso discussi, che è definito come il rapporto tra la larghezza del sottotaglio e la profondità di incisione, chiamato fattore di incisione. Nell'industria dei circuiti stampati, varia ampiamente, da 1:1 a 1:5. Ovviamente, un piccolo grado di sottotaglio o un basso fattore di incisione è soddisfacente. La struttura dell'impianto di incisione e le diverse composizioni della soluzione di incisione avranno un impatto sul fattore di incisione o sul grado di incisione laterale, o in termini ottimistici, può essere controllata. L'uso di alcuni additivi può ridurre il grado di incisione laterale. Le composizioni chimiche di questi additivi sono generalmente segreti commerciali e i loro sviluppatori non li rivelano al mondo esterno. Per quanto riguarda la struttura dell'attrezzatura di incisione, i capitoli seguenti saranno dedicati ad essa. Per molti versi, la qualità dell'incisione esiste molto prima che la scheda stampata entri nella macchina di incisione. Poiché esiste una connessione interna molto stretta tra i vari processi o processi di elaborazione del circuito stampato, non esiste processo che non sia influenzato da altri processi e non influisca su altri processi. Molti dei problemi identificati come qualità di etch esistevano nel processo di stripping ancora prima. Per il processo di incisione del modello di strato esterno, molti problemi si riflettono in esso perché il fenomeno "flusso inverso" che riflette è più prominente della maggior parte dei processi di cartone stampato. Allo stesso tempo, questo è anche perché l'incisione fa parte di una lunga serie di processi che iniziano con film autoadesivo e fotosensibile, dopo di che il modello dello strato esterno viene trasferito con successo. Più collegamenti ci sono, maggiore è la possibilità di problemi. Questo può essere visto come un aspetto molto speciale del processo di produzione del circuito stampato. Teoricamente parlando, dopo che il circuito stampato entra nella fase di incisione, lo stato della sezione trasversale del modello dovrebbe essere come mostrato nella Figura 2.

Nel processo di elaborazione dei circuiti stampati mediante galvanizzazione del modello, lo stato ideale dovrebbe essere: la somma degli spessori di rame e stagno o rame e piombo e stagno dopo galvanizzazione non dovrebbe superare lo spessore del film fotosensibile galvanizzante in modo che il modello di galvanizzazione è completamente coperto con "su entrambi i lati del film. parete" bloccato e incorporato in esso. Tuttavia, nella produzione effettiva, dopo galvanizzazione dei circuiti stampati in tutto il mondo, il modello di rivestimento è molto più spesso del modello fotosensibile. Nel processo di galvanizzazione del rame e del piombo-stagno, poiché l'altezza dello strato di placcatura supera il film fotosensibile, c'è una tendenza ad accumularsi lateralmente e sorge il problema.

Il "bordo" formato da stagno o stagno di piombo rende impossibile rimuovere completamente il film fotosensibile quando si rimuove il film, lasciando una piccola parte di "colla residua" sotto il "bordo". "colla residua" o "pellicola residua" viene lasciata sotto il "bordo" di resistenza e causerà un'incisione incompleta. Le linee formano "radici di rame" su entrambi i lati dopo l'incisione, e le radici di rame restringono la distanza tra le linee, causando che la scheda stampata non soddisfi i requisiti della parte A e può persino essere respinta. Il costo di produzione della scheda PCB sarà notevolmente aumentato a causa del rifiuto. Inoltre, in molti casi, a causa della formazione di dissoluzione dovuta alla reazione, nell'industria dei circuiti stampati, il film residuo e il rame possono anche accumularsi nella soluzione di incisione e bloccare l'ugello della macchina per incisione e la pompa resistente agli acidi, e devono essere chiusi per la lavorazione e la pulizia. che influisce sull'efficienza del lavoro.

3. Regolazione dell'attrezzatura e interazione con la soluzione corrosiva

Nell'elaborazione della scheda PCB, l'incisione dell'ammoniaca è un processo di reazione chimica relativamente fine e complesso. A sua volta, è un lavoro facile. Una volta avviato il processo, la produzione può continuare. La chiave è che una volta acceso, ha bisogno di mantenere uno stato di lavoro continuo, e non è consigliabile fermarsi e fermarsi. Il processo di incisione dipende in larga misura dalle buone condizioni di funzionamento dell'apparecchiatura. Attualmente, non importa quale tipo di soluzione di incisione viene utilizzata, deve essere utilizzata una spruzzatura ad alta pressione e per ottenere lati lineari puliti e un effetto di incisione di alta qualità, la struttura e il metodo di spruzzatura dell'ugello devono essere rigorosamente selezionati. Al fine di ottenere un buon effetto collaterale, sono emerse molte teorie diverse, risultando in diversi metodi di progettazione e strutture di attrezzature. Queste teorie sono spesso molto diverse. Ma tutte le teorie sull'incisione riconoscono il principio di base di ottenere la superficie metallica in contatto costante con l'incisione fresca il più rapidamente possibile. L'analisi del meccanismo chimico del processo di incisione ha confermato anche il punto sopra indicato. Nell'incisione ammoniaca, assumendo che tutti gli altri parametri siano costanti, la velocità di incisione è determinata principalmente dall'ammoniaca (NH3) nella soluzione di incisione. Pertanto, utilizzare la soluzione fresca per incidere la superficie ha due scopi principali: uno è quello di eliminare gli ioni di rame appena prodotti; l'altro è quello di fornire continuamente l'ammoniaca (NH3) necessaria per la reazione.

Nella conoscenza tradizionale dell'industria dei circuiti stampati, in particolare dei fornitori di materie prime per circuiti stampati, è generalmente riconosciuto che più basso è il contenuto di ioni di rame monovalenti nella soluzione di incisione a base ammoniaca, più veloce è la velocità di reazione. Ciò è stato confermato dall'esperienza. . Infatti, molti prodotti a base di ammoniaca contengono leganti speciali (alcuni solventi complessi) per ioni di rame monovalenti, che agiscono per ridurre gli ioni di rame monovalenti (questi sono i segreti tecnici dell'alta reattività dei loro prodotti), si può vedere che l'influenza degli ioni di rame monovalenti non è piccola. Ridurre il rame monovalente da 5000ppm a 50ppm sarà più che raddoppiato il tasso di incisione. Poiché una grande quantità di ioni cuprici monovalenti viene generata durante la reazione di incisione e poiché gli ioni cuprici monovalenti sono sempre strettamente combinati con il complesso gruppo di ammoniaca, è molto difficile mantenere il contenuto vicino a zero. Il rame monovalente può essere rimosso convertendo il rame monovalente in rame divalente mediante l'azione dell'ossigeno nell'atmosfera. Lo scopo di cui sopra può essere raggiunto spruzzando. Questa è una ragione funzionale per passare aria nella camera di incisione. Tuttavia, se c'è troppa aria, accelererà la perdita di ammoniaca nella soluzione e ridurrà il valore del pH, che ridurrà ancora il tasso di incisione. L'ammoniaca è anche una quantità variabile in una soluzione che deve essere controllata. Alcuni utenti hanno adottato la pratica di passare ammoniaca pura nel serbatoio di incisione. Per farlo, è necessario aggiungere un sistema di controllo PH meter. Quando il pH misurato automaticamente è inferiore a un dato valore, la soluzione viene aggiunta automaticamente. Nel relativo campo dell'incisione chimica (nota anche come incisione fotochimica o PCH), i lavori di ricerca sono iniziati e sono giunti allo stadio della progettazione strutturale dell'incisione. In questo metodo, la soluzione utilizzata è divalente in rame, non un'incisione ammoniaca-rame. Sarà probabilmente utilizzato nell'industria dei circuiti stampati. Nell'industria PCH, i fogli di rame incisi sono tipicamente 5-10 mil di spessore, e in alcuni casi notevolmente più spessi. I suoi requisiti per i parametri di incisione sono spesso più rigorosi di quelli dell'industria PCB.

C'è uno studio dei sistemi industriali PCM che non è ancora stato pubblicato ufficialmente, ma i risultati saranno rinfrescanti. A causa del sostegno relativamente forte di finanziamento del progetto, i ricercatori hanno la capacità di cambiare il pensiero progettuale del dispositivo di incisione nel lungo periodo e studiare gli effetti di questi cambiamenti. Ad esempio, rispetto all'ugello conico, il design dell'ugello dell'ugello adotta una forma di ventilatore e il collettore dello spruzzo (cioè il tubo in cui l'ugello è avvitato) ha anche un angolo di installazione, che può spruzzare il pezzo in lavorazione entrando nella camera di incisione con un angolo di 30 gradi. In caso contrario Se tale modifica viene effettuata, l'installazione degli ugelli sul collettore comporterà che gli angoli di spruzzo di ogni ugello adiacente non sono esattamente gli stessi. Le rispettive superfici di spruzzo del secondo gruppo di ugelli sono leggermente diverse da quelle dei gruppi corrispondenti (cfr. figura 8, che mostra le condizioni di lavoro dello spruzzo). In questo modo, le forme delle soluzioni spruzzate vengono sovrapposte o incrociate. Teoricamente, se le forme della soluzione si incrociano l'una con l'altra, la forza di getto di quella parte è ridotta e non può efficacemente lavare la vecchia soluzione dalla superficie incisa mantenendo la nuova soluzione a contatto con essa, soprattutto sui bordi della superficie di spruzzo. La sua forza di getto è molto più piccola di quella in direzione verticale. Questo studio ha trovato che il parametro di progettazione era 65 psi (cioè 4+Bar). Ogni processo di incisione e ogni soluzione pratica ha un problema di pressione di iniezione, e attualmente, è molto raro che la pressione di iniezione nella camera di incisione superi 30 psi (2Bar). C'è un principio che maggiore è la densità di una soluzione di incisione (cioè gravità specifica o grado di Baume), maggiore è la pressione di iniezione. Naturalmente, questo non è un singolo parametro. Un altro parametro importante è la mobilità relativa (o mobilità) che controlla la sua velocità di reazione in soluzione.

4. Riguardo le schede superiori e inferiori, il bordo di ingresso e il bordo di entrata posteriore hanno diversi stati di incisione

Un gran numero di problemi legati alla qualità dell'incisione sono concentrati sulla parte incisa della superficie superiore della scheda. E' importante saperlo. Questi problemi derivano dagli effetti dell'accumulo colloidale da incisioni sulla superficie superiore del circuito stampato. I solidi colloidali si accumulano sulla superficie del rame, che influisce sulla forza di espulsione da un lato e blocca il rifornimento della soluzione di incisione fresca, dall'altro, con conseguente diminuzione del tasso di incisione. È preciso a causa della formazione e dell'accumulo di solidi colloidali che i gradi di incisione dei modelli superiori e inferiori della tavola sono diversi. Questo li rende anche parte della scheda che entra per primo nella macchina di incisione facile da essere completamente inciso o facile da causare sovracorrosione, perché l'accumulo non si è formato in quel momento e la velocità di incisione è più veloce. Al contrario, quando entra la parte posteriore della scheda, l'accumulo è già formato e rallenta la sua velocità di incisione.

5.Manutenzione delle attrezzature di incisione

Il fattore chiave nella manutenzione delle attrezzature di incisione è garantire che gli ugelli siano puliti e privi di ostacoli per rendere la spruzzatura liscia. Blocchi o scorie possono influenzare il layout sotto pressione del getto. Se l'ugello non è pulito, l'incisione sarà irregolare e l'intero PCB verrà rottamato. Ovviamente, la manutenzione dell'attrezzatura è quella di sostituire le parti danneggiate e usurate, compresa la sostituzione dell'ugello, che ha anche il problema di usura. Inoltre, il problema più critico è quello di mantenere la macchina per l'incisione libera da scorie e l'accumulo di scorie si verificherà in molti casi. Un eccessivo accumulo di scorie influenzerà anche l'equilibrio chimico della soluzione di incisione. Allo stesso modo, se l'incisione presenta un eccessivo squilibrio chimico, la formazione di scorie sarà esacerbata. Il problema dell'accumulo di scorie non può essere enfatizzato troppo. Una volta che una grande quantità di scorie si verifica improvvisamente nella soluzione di incisione, di solito è un segnale che c'è un problema con l'equilibrio della soluzione. Questo deve essere pulito correttamente con acido cloridrico più forte o la soluzione deve essere ricostituita. Il film residuo può anche produrre scorie, una quantità molto piccola di film residuo viene sciolta nella soluzione di incisione e quindi si forma il precipitato di sale di rame. La scoria formata dal film residuo indica che il processo di rimozione precedente del film non è completo. La scarsa rimozione della pellicola è spesso il risultato di una combinazione di film di bordo e overplaying sulla scheda PCB.