PCB技術 - PCB外回路製造のエッチング解析

エッチング装置を維持するための最も重要な要素は、噴流を滞りなくスムーズにするためにノズルを清潔にすることです。噴流圧力によって、詰まりやスラグがレイアウトに影響を与えます。ノズルが不潔であると、エッチングが不均一になり、PCB全体が廃棄されます。明らかに、設備のメンテナンスは、ノズルの交換を含む破損した部品と摩耗した部品を交換することです。ノズルにも摩耗問題がある。さらに、より重要な問題は、エッチングマシンにスラグが残っていないことである。多くの場合、結滓が堆積する。過剰な接合スラグはエッチング溶液の化学的平衡にも影響を与える。同様に、エッチング溶液中に過度の化学的不平衡が存在すると、スラグはより深刻になる。スラグ堆積の問題はいくら強調しても過言ではない。エッチング溶液中に突然大量のスラグが発生すると、通常は溶液バランスに問題が発生する信号である。濃塩酸を用いて洗浄または溶液を補充しなければならない。

残留膜はまた、エッチング溶液にごく少量の残留膜を溶解させた後、銅塩沈殿物を形成するスラグを生成する。残留薄膜形成のスラグ形成は、前の薄膜除去プロセスが完了していないことを示している。薄膜除去不良は、通常、エッジ薄膜と過剰めっきの結果である。

プリント基板の外部回路の加工技術には、金属コーティングの代わりに感光膜をエッチング防止層として用いる方法もある。この方法は内層エッチングプロセスと非常に似ており、内層製造プロセスにおけるエッチングを参照することができる。現在、スズまたは鉛スズはアミノエッチング剤のエッチング中に使用される最も一般的な防食層である。アミノエッチング剤は一般的な化学液体であり、スズや鉛スズとは化学反応を起こさない。アンモニアエッチング剤とは、主にアンモニア/塩化アンモニウムエッチング溶液を指す。また、市場にはアンモニア/硫酸アンモニウムエッチング化学品もある。

硫酸塩ベースエッチング溶液を用いた後、その中の銅を電解により分離することができるので、繰り返し使用することができる。腐食速度が低いため、実際の製造には一般的には使用されないが、塩素フリーエッチングに使用されることが予想される。エッチング剤として硫酸過酸化水素を用いて外層パターンをエッチングしようとする人がいる。経済性や廃液処理など多くの理由により、この技術は商業的な意味で広く応用されていない。また、硫酸過酸化水素は、鉛錫のエッチングレジストのエッチングには使用できず、PCB外層製造の主要な方法ではない。

エッチング装置の構造及び異なる成分のエッチング溶液は、エッチング係数又はサイドエッチングの程度に影響を与えることがあり、これは制御可能である。いくつかの添加剤を使用すると、側面浸食の程度を下げることができます。これらの添加剤の化学成分は通常商業秘密であり、それぞれの開発者は外部に開示しない。

多くの態様では、エッチングの品質は、印刷板がエッチングマシンに入る前から存在していた。プリント回路処理の各種プロセスやプロセス間には非常に緊密な内部接続が存在するため、他のプロセスの影響を受けず、他のプロセスにも影響を与えないプロセスはありません。エッチング品質として決定される多くの問題は、実際には膜を除去する過程の中にも前にも存在する。外層図形のエッチングプロセスにとって、それが体現する「逆流」現象はほとんどのプリント板プロセスよりも際立っているため、多くの問題が最終的にその中に反映されている。同時に、これはエッチングが自己貼り付けと感光から始まる一連のプロセスの最後のステップであり、その後、外層図形が正常に転送されたためである。リンクが多ければ多いほど、問題が発生する可能性が高くなります。これは、印刷回路の製造過程における非常に特殊な側面と見なすことができる。

パターンめっき処理印刷回路の過程において、理想的な状態は：めっきされた銅と錫または銅と鉛錫の総厚さがめっき防止感光膜の厚さを超えてはならず、めっきされたパターンが膜の両側に完全に覆われるようにすべきである。「壁」は遮蔽されて埋め込まれている。しかし、実際の生産では、世界各地でプリント基板をめっきした後、めっきパターンは感光パターンよりずっと厚い。銅と鉛錫をめっきする過程で、めっき高さが感光膜を上回るため、横方向に蓄積する傾向が現れ、それによって問題が発生する。ラインを覆うスズまたは鉛スズのエッチング防止層は両側に延びて「エッジ」を形成し、「エッジ」下の感光膜の一部を覆う。

スズまたは鉛スズによる「エッジ」により、感光膜を除去する際に感光膜を完全に除去することができず、「エッジ」の下に「残留ゴム」の一部を残すことができない。エッチングレジストの「エッジ」の下に残る「残留ゲル」または「残留膜」はエッチングが不完全になる原因となる。エッチング後、これらの線は両側に「銅の根」を形成する。銅の根は線路の間隔を狭くし、印刷板が甲の要求に合わず、拒否される可能性もある。拒否はPCBの生産コストを大幅に増加させる。また、多くの場合、反応形成が溶解するため、印刷回路業界では、残留した薄膜と銅が腐食性液体中に形成されて蓄積され、腐食機のノズルと耐酸ポンプに詰まる可能性があるため、処理と洗浄をオフにしなければならない。これは作業効率に影響します。

印刷回路加工において、アンモニアエッチングは比較的細かく複雑な化学反応過程である。一方、これは簡単な仕事です。技術が引き上げられれば、生産は継続することができる。鍵はいったん開いたら、連続した動作状態を維持することです。エッチングプロセスは設備の良好な動作条件に大きく依存します。現在、どのエッチング溶液を用いても、高圧スプレーを用いなければならず、よりクリーンなライン側と高品質のエッチング効果を得るためには、ノズル構造とスプレー方法を厳格に選択しなければならない。

良好な副作用を得るために、多くの異なる理論が現れ、異なる設計方法と設備構造を形成した。エッチングに関するすべての理論は、金属表面を新鮮なエッチング溶液にできるだけ早く一定の接触を維持するための最も基本的な原理を認識している。エッチングプロセスの化学的メカニズム分析についても上記の観点を確認した。アンモニアエッチングでは、他のすべてのパラメータが一定のままであると仮定し、エッチング速度は主にエッチング溶液中のアンモニア（NH 3）によって決定される。そのため、新鮮な溶液を用いて表面をエッチングすることには2つの主な目的がある：1つは発生したばかりの銅イオンを洗い流すこと、もう1つは、反応に必要なアンモニア（NH 3）を連続的に供給することである。

印刷回路業界の伝統的な知識の中で、特に印刷回路原材料のサプライヤーは、アンモニアエッチング溶液中の一価の銅イオン含有量が低いほど、反応速度が速いと公認している。これは経験によって実証されている。実際、多くのアミノエッチング溶液製品は一価銅イオンの特殊配位子（いくつかの複雑な溶媒）を含み、その作用は一価銅イオンを還元することであり（これらはその高反応性製品の技術秘密である）、一価銅イオンの影響は小さくないことがわかる。一価銅が5000 ppmから50 ppmに減少すると、エッチング速度は2倍以上増加する。

これがエッチングボックスに空気を入れる機能的な理由である。しかし、空気が多すぎると、溶液中のアンモニアの損失が加速し、pH値が低下し、エッチング速度が低下する。溶液中のアンモニアも制御が必要な変化量である。一部のユーザーは、純粋なアンモニアをエッチング槽に通す方法を採用している。そのためには、PH計制御システムのセットを追加する必要があります。自動測定されたPH結果が所定の値を下回ると、溶液は自動的に追加されます。

化学エッチング（光化学エッチングまたはPCHとも呼ばれる）の関連分野では、研究が開始され、エッチングマシンの構造設計の段階に達している。この方法では、使用される溶液はアンモニア銅エッチングではなく2価の銅である。印刷回路業界で使用できます。PCH業界では、エッチング銅箔の典型的な厚さは5〜10ミルであり、場合によってはかなりの厚さである。エッチングパラメータに対する要求はPCB業界より厳しいことが多い。