PCB技術 - PCBエッチングプロセスを制御する方法及び技術

のプロセス プリント回路基板 光ボードから回路パターンへの物理的および化学反応の比較的複雑なプロセスです. 本稿はその最終段階エッチングを分析する.

現在，プリント配線板（pcb）処理の代表的な工程は「パターンめっき法」を採用している。すなわち、基板の外層、すなわち回路のパターン部分に保持される必要がある銅箔の一部に、リードすず防止層の層を予めメッキし、その後、エッチングと呼ばれる残りの銅箔を化学的に腐食させる。

エッチングの種類

エッチングの間、基板上に2層の銅があることに留意されたい。外部層エッチングプロセスでは、1層の銅のみが完全にエッチングされなければならず、残りは最終的に必要な回路を形成する。この種のパターン電気めっきは、リード・スズ・レジスト層の下にのみ銅めっき層が存在することを特徴とする。

別の方法としては、基板全体に銅をメッキする方法、感光膜以外の部分は、錫またはリードすずレジストのみである。この工程を「フルボード銅めっき工程」と呼ぶ。パターン電気メッキと比較して、ボード全体の銅めっきの最大の欠点は、基板の全ての部分で銅を2回めっきしなければならず、エッチング中にすべてが腐食されなければならないということである。従って、ワイヤ幅が非常に細かい場合には一連の問題が生じる。同時に、側の腐食は、ラインの均一性に深刻に影響します。

の外部回路の処理技術で printed 回路基板, 別の方法がある, レジスト層として金属コーティングの代わりに感光膜を使用する. この方法は、内部層エッチングプロセスと非常に類似している, そして、あなたは内部層製造プロセスでエッチングを参照することができます.

現在、錫または鉛錫は、アンモニアベースのエッチング液のエッチングプロセスで使用される最も一般的に使用される腐食防止層である。アンモニアベースのエッチング液は、一般的に使用される化学液であり、錫又は鉛錫との化学反応はない。アンモニアエッチング液は、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，アンモニア／硫酸アンモニウムエッチング剤も市販されている。硫酸系エッチング液を使用した後、その中の銅を電解で分離することができ、再利用することができる。腐食速度が低いため，実際の製造では一般に稀であるが，塩素フリーエッチングに使用することが期待される。

硫酸塩過酸化水素をエッチャントとして用いて外層パターンを腐食させようとした。経済と廃液処理を含む多くの理由のため、このプロセスは商業的な意味で広く使用されていません。また、硫酸錫過酸化物は、鉛スズレジストのエッチングに使用することができず、この製造方法は、主な製造方法ではないため、ほとんどの人がそれを心配することはない。

エッチングの品質と問題点

エッチング品質の基本的な要件は、レジスト層の下のすべての銅層を完全に除去することができ、それである。厳密に言えば、正確に定義される場合、エッチング品質はワイヤ幅とアンダーカットの程度の一貫性を含まなければならない。現在のエッチング液の固有の特性のため、下方へのエッチング効果を生じるだけでなく、左右方向にも、エッチングがほとんど避けられない。

アンダーカットの問題は、しばしば議論のために生じるエッチングパラメータの1つである。これはアンダーカット幅とエッチング深さの比で定義される。プリント回路業界では、1 : 1から1 : 5まで幅広い変化がある。明らかに、小さなアンダーカット度又は低いエッチング因子が最も良好である。

エッチング装置およびエッチング液の異なる構成の構造は、エッチング係数またはサイドエッチングの程度に影響を及ぼす。ある種の添加剤を用いることにより，サイドエロージョンの程度を減少させることができる。これらの添加物の化学組成は一般的に貿易秘密であり、各開発者は外部世界に開示していない。

多くの点で、エッチングの品質は、プリント基板がエッチング機械に入る前に存在した。印刷回路処理の様々なプロセスまたはプロセス間に非常に近接した内部接続があるので、他のプロセスに影響されない他のプロセスに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特定された問題の多くは、実際には、膜を除去する過程、あるいは以前にも存在した。

また、多くの場合、反応による溶解の形成により、印刷回路業界では、残留膜や銅は腐食液中に形成・蓄積され、腐食機や耐酸化性ポンプのノズルに詰まり、処理や洗浄のためにシャットダウンされなければならない。これは作業効率に影響する。

機器調整と腐食性溶液との相互作用

プリント回路処理において、アンモニアエッチングは比較的繊細で複雑な化学反応プロセスである。一方、それは簡単な仕事です。一旦プロセスがアップレギュレーションされると、生産は続くことができます。キーは、それがオンになって一度連続作業状態を維持することであり、それは乾燥して停止することはお勧めしません。エッチングプロセスは装置の良好な加工条件において大きく依存する。現在、エッチング液を使用しても、高圧スプレーを使用しなければならず、ニータ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密に選択する必要がある。

良い副作用を得るために，異なる設計方法と装置構造を形成する多くの異なる理論が出現した。これらの説はしばしば非常に異なっている。しかし、エッチングに関するすべての理論は、最も基本的な原理を認識します。そして、それは金属表面をできるだけ速く新しいエッチング溶液と接触させ続けることです。エッチングプロセスの化学機構解析も上記の観点を確認した。アンモニアエッチングでは，他の全てのパラメータが変化しないと仮定して，エッチング速度は主にエッチング液中のアンモニア（NH 3）によって決まる。したがって、表面をエッチングするために新鮮な溶液を使用すると、2つの主な目的があります：1つは、ちょうど生産された銅イオンをフラッシュすることですもう一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。

印刷回路産業，特に印刷回路原料の供給者の伝統的知識では，アンモニアエッチング溶液中の1価銅イオン含有量が低いほど反応速度が速くなることが分かった。これは経験によって確認されている。実際、多くのアンモニア系エッチング溶液製品は、一価の銅イオン（いくつかの複雑な溶媒）のための特別な配位子を含んでおり、その役割は一価の銅イオンを還元する役割である（これらは、高い反応性を有するそれらの製品の技術的秘密である）、1価の銅イオンの影響が小さいことが分かる。5000 ppmから50 ppmまでの1価銅の還元は、エッチング速度を2倍以上に増加させる。

エッチング反応中に多量の銅イオンが生成されるため、アンモニアの錯化グループと共有結合しているため、その含有量をゼロに保つことは非常に困難である。一価の銅を大気中の酸素の働きを通して二価の銅に変えることによって、1価の銅を除去することができる。上記の目的は噴霧により行うことができる。

これは、エッチングボックスに空気を通す機能上の理由である。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され、pHが低下し、エッチングレートが低下する。溶液中のアンモニアはまた、制御する必要がある変化の量である。一部のユーザーは、エッチング・リザーバに純粋なアンモニアを渡す方法を採用する。そうするために、1セットのpHメーター制御システムを加えなければなりません。自動的に測定されたpHの結果が与えられた値よりも低い場合、ソリューションが自動的に追加されます。

In the related field of chemical etching (also known as photochemical etching or PCH), 研究が始まって、エッチング機構造設計の段階に達しました. この方法で, 使用される溶液は2価の銅である, アンモニア銅エッチングでない. これは、印刷回路業界で使用されることがあります. Pch業界で, エッチングされた銅箔の典型的な厚さは, 場合によっては厚さはかなり大きい. エッチングパラメータのためのその要件は、多くの場合 PCB産業.