PCB 블로그 - PCB 보드 외부 회로의 식각 공정

1. 개황

현재 인쇄회로기판 가공의 전형적인 공정은'도안 도금법'을 채택하고 있다.즉, 보존해야 할 회로기판 바깥쪽의 동박 부분, 즉 회로의 도형 부분에 납과 주석의 부식 방지층을 미리 도금한 다음 동박의 나머지 부분을 화학적으로 부식시키는 것을 식각이라고 한다.주의해야 할 것은 이때 판자에 두 겹의 구리가 있다는 것이다.외층 식각 과정에서 구리 한 겹만 완전히 식각하면 나머지는 최종적으로 필요한 회로를 형성한다.이 패턴 도금 레이어의 특징은 납 주석 부식 방지제 아래에만 구리 레이어가 존재한다는 것입니다.또 다른 가공 방법은 전체 회로판에 구리를 도금하는 것인데, 감광막을 제외한 부분은 주석이나 납 주석의 부식 방지층일 뿐이다.이런 공예를'전판 구리 도금 공예'라고 부른다.도안 도금에 비해 전판 도금의 단점은 구리가 판의 모든 곳에 두 번 도금되어 식각 과정에서 반드시 식각되어야 한다는 것이다.따라서 선가중치가 매우 가늘면 일련의 문제가 발생합니다.동시에 측면 부식 (그림 4 참조) 은 선의 균일성에 심각한 영향을 줄 수 있습니다.

인쇄회로기판 바깥회로의 가공기술에는 금속코팅 대신 감광막을 부식층으로 사용하는 또 다른 방법이 있다.이런 방법은 내층 식각 공예와 매우 비슷하므로 내층 제조 공예 중의 식각을 참고할 수 있다.현재 주석이나 납석은 암모니아 식각제의 식각 과정에 사용되는 항식제 층이다.암모니아식각제는 흔히 사용하는 화학액체로서 주석이나 연석과 아무런 화학반응도 없다.암모니아 식각제는 주로 암모니아 수/염화 암모늄 식각액을 가리킨다.이밖에 시장에도 암모니아수/황산암모늄식각용액이 있다.황산염기 식각 용액은 사용 후 그 속의 구리를 전해로 분리할 수 있기 때문에 재사용이 가능하다.부식 속도가 낮기 때문에 실제 생산에서는 일반적으로 드물지만 무염소 식각에 사용될 것으로 예상된다.어떤 사람들은 황산 과산화수소를 식각제로 사용하여 외층 도안을 부식하려고 시도한다.경제와 폐액 처리 등 여러 가지 원인으로 인해 이 공예는 아직 상업적 의미에서 광범위하게 채택되지 않았다.또한 황산 과산화수소는 납과 주석의 부식 방지제를 식각하는 데 사용할 수 없으며, 이 공정은 PCB가 아니며, 회로기판 외층을 생산하는 주요 방법이기 때문에 대부분의 사람들이 그것에 거의 관심을 갖지 않는다.

2.식각 품질 및 초기 문제

식각 품질의 기본 요구 사항은 부식 방지제 층 아래를 제외한 모든 구리 층을 완전히 제거할 수 있다는 것입니다. 엄밀히 말하면 접지를 정의하려면 식각 품질은 선폭의 균일성과 측면 식각 정도를 포함해야 합니다.현재 식각제의 고유한 특성 때문에, 그것은 아래로 식각할 뿐만 아니라, 모든 방향에서 식각하기 때문에 측면 식각은 거의 피할 수 없다.언더컷 문제는 자주 논의되는 에칭 매개변수 중 하나로, 언더컷 폭과 에칭 깊이의 비율로 정의되며 에칭 계수라고 합니다.인쇄 회로 산업에서는 1: 1에서 1: 5로 큰 차이가 있습니다.분명히 작은 언더컷 정도나 낮은 식각 인자는 만족스럽다.식각 설비의 구조와 식각 용액의 다른 성분은 식각 인자나 측면 식각 정도에 영향을 미치거나 낙관적으로 통제할 수 있다.일부 첨가제를 사용하면 측면 식각의 정도를 낮출 수 있다.이러한 첨가물의 화학 성분은 일반적으로 상업적 기밀이며 개발자는 외부에 공개하지 않습니다.식각 설비의 구조는 다음 장에서 전문적으로 소개할 것이다. 많은 면에서 식각 품질은 인쇄회로판이 식각기에 들어가기 전에 이미 존재했다.인쇄회로 가공의 각종 과정이나 과정 사이에 매우 밀접한 내부 관계가 존재하기 때문에 다른 과정의 영향을 받지 않고 다른 과정에도 영향을 주지 않는 과정은 없다.많은 식각 품질로 확인된 문제는 실제로 박리 과정에서 이미 존재했다.외층 도안의 식각 공예에 대해, 그것은 많은 문제를 반영하는데, 왜냐하면 그것이 반영하는"역류"현상이 대부분의 인쇄 회로 기판 공예보다 더 두드러지기 때문이다.이와 동시에 이는 식각이 자착박막과 감광으로부터 시작되는 일련의 기나긴 과정의 일부분이고 그후 외층도안이 성공적으로 전이되였기때문이다.링크가 많을수록 문제가 발생할 가능성이 커집니다.이것은 인쇄회로 생산 과정에서 매우 특수한 방면으로 볼 수 있다.이론적으로 말하자면, 인쇄 회로가 식각 단계에 들어간 후, 도안의 횡단면 상태는 그림 2와 같아야 한다.

도안 도금을 통해 인쇄회로를 가공하는 과정에서 이상적인 상태는 도금 후 구리와 주석 또는 구리와 납과 주석의 두께의 합이 도금 감광막의 두께를 초과해서는 안 되며, 도금 도안이 완전히"막의 양쪽.벽"에 의해 가로막혀 그 안에 박혀 있어야 한다. 그러나 실제 생산에서 세계 각지에서 도금 인쇄회로판 후 코팅 도안이 감광 도안보다 훨씬 두껍다.구리와 납을 도금하는 과정에서 도금층의 높이가 감광막을 초과하기 때문에 가로로 축적되는 추세여서 문제가 발생한다.

주석이나 납 주석으로 이루어진 가장자리는 필름을 제거할 때 감광 필름을 완전히 제거할 수 없게 하고 가장자리 아래에 작은 부분의 잔류 접착제를 남긴다.부식 방지제'가장자리'아래에'잔접착제'또는'잔막'이 남으면 식각이 불완전해질 수 있다.식각후의 선은 량측에"동뿌리"를 형성하는데 동뿌리는 선의 간격을 좁게 하여 인쇄판이 갑의 요구에 부합되지 않고 심지어 접수를 거절당할수도 있다.수신 거부로 인해 PCB 보드의 생산 비용이 크게 증가할 것입니다.또한 많은 경우 반응이 용해되기 때문에 인쇄회로 업계에서 남아 있는 박막과 구리도 식각 용액에 축적되어 식각기의 노즐과 내산펌프를 막을 수 있으며 반드시 정지하여 처리하고 청결해야 한다.이는 생산성에 영향을 미칩니다.

3. 설비 조정 및 부식성 용액과의 상호작용

PCB 보드 가공에서 암모니아 식각은 상대적으로 정교하고 복잡한 화학 반응 과정이다.반대로 이것은 쉬운 일이다.일단 프로세스가 시작되면 생산은 계속될 수 있다.관건은 일단 열면 련속적인 작업상태를 유지해야 하며 멈추는것을 건의하지 않는다는것이다.식각 과정은 대부분 설비의 양호한 작업 상태에 달려 있다.현재 어떤 식각 용액을 사용하든 반드시 고압 스프레이를 사용해야 하며, 가지런한 선 모서리와 고품질의 식각 효과를 얻기 위해서는 스프레이의 구조와 스프레이 방법을 엄격히 선택해야 한다.좋은 부작용을 얻기 위해 많은 다른 이론이 출현하여 서로 다른 설계 방법과 설비 구조를 초래했다.이런 이론들은 왕왕 현저한 차이가 있다.그러나 식각에 관한 모든 이론은 가능한 한 빨리 금속 표면을 신선한 식각제와 지속적으로 접촉시키는 기본 원리를 인정한다.식각 과정의 화학 기리 분석도 상술한 관점을 실증하였다.암모니아 식각에서 다른 모든 매개변수가 일정하다고 가정하면 식각 속도는 주로 식각 용액의 암모니아 (NH3) 에 의해 결정됩니다.그러므로 신선한 용액을 사용하여 표면을 식각하는것은 두가지 주요목적이 있다. 첫째, 금방 산생된 구리이온을 씻어내는것이다.다른 하나는 반응에 필요한 암모니아 (NH3) 를 연속적으로 제공하는 것입니다.

인쇄회로업계의 전통지식에서 특히 인쇄회로원자재의 공급업체는 아미노식각용액에서 단가동이온의 함량이 낮을수록 반응속도가 빠르다고 보편적으로 인정하고있다.경험은 이미 이 점을 실증했다.사실, 많은 암모니아 식각제 제품은 단가 구리 이온의 특수 배합체 (일부 복잡한 용제) 를 함유하고 있는데, 이러한 배합체는 단가 구리 이온 (이것은 그 제품의 고반응성의 기술 비밀이다) 을 줄일 수 있으며, 단가 구리 이온이 식각 효과에 미치는 영향이 적지 않다는 것을 알 수 있다.단가 구리를 5000ppm에서 50ppm으로 줄이면 식각속도가 배 이상 증가한다.식각 반응 과정에서 대량의 1가 구리 이온이 발생하기 때문에, 1가 구리 이온은 항상 암모니아의 접합물과 밀접하게 결합하기 때문에, 함량을 0에 가까운 수준으로 유지하기 어렵다.대기 중의 산소 작용으로 단가동을 2가동으로 전환함으로써 단가동을 제거할 수 있다.상술한 목적은 스프레이를 통해 실현할 수 있다.이것은 공기를 식각실로 통하는 기능적인 원인이다.그러나 공기가 너무 많으면 용액의 암모니아 손실을 가속화하고 pH 값을 낮출 수 있으며 이는 여전히 식각 속도를 낮출 수 있습니다.암모니아도 용액에서 통제해야 할 변수다.일부 사용자들은 순수한 암모니아를 식각 탱크에 넣는 방법을 채택했다.이렇게 하려면 PH계 제어 시스템을 추가해야 합니다.용액은 자동으로 측정된 pH 값이 주어진 값보다 낮을 때 자동으로 추가됩니다.화학 식각 (광화학 식각 또는 PCH라고도 함) 의 관련 분야에서 연구 작업은 이미 시작되었으며 식각기의 구조 설계 단계에 도달했습니다.이런 방법에서 사용하는 용액은 암모니아 구리 식각이 아니라 2가 구리이다.그것은 인쇄회로 업계에 사용될 가능성이 높다.PCH 업계에서 식각 동박의 두께는 보통 5~10밀이이며, 어떤 경우에는 훨씬 두껍기도 하다.일반적으로 식각 매개변수에 대한 요구 사항은 PCB 산업보다 더 엄격합니다.

PCM 산업 시스템에 대한 연구는 아직 공식적으로 발표되지 않았지만 결과는 신선할 것입니다.프로젝트 자금 지원이 상대적으로 강하기 때문에 연구원들은 장기적으로 식각 장치의 설계 사고를 바꾸고 이러한 변화의 영향을 연구할 능력이 있다.예를 들어, 테이퍼 노즐에 비해 노즐의 노즐은 부채꼴로 설계되어 있으며, 분무 호스 (즉, 노즐이 비틀어 들어가는 파이프) 도 설치 각도가 있어 식각실에 들어가는 가공소재를 30도 각도로 분무할 수 있다.그렇지 않은 경우 이러한 변경으로 인해 호스에 노즐을 설치하면 인접한 노즐마다 분무 각도가 완전히 같지 않게 됩니다.두 번째 그룹 노즐의 해당 스프레이 표면은 해당 그룹의 스프레이 표면과 약간 다릅니다 (그림 8 참조, 스프레이의 작동 조건을 보여줍니다).이런 방식으로 스프레이 용액의 모양이 중첩되거나 교차된다.이론적으로 용액의 모양이 서로 교차하면 이 부분의 분사력이 낮아져 새로운 용액과 식각 표면의 접촉을 유지하면서 오래된 용액을 식각 표면에서 효과적으로 씻어낼 수 없다. 분사 표면의 가장자리에서는 특히 그렇다.그 분사력은 수직 방향의 분사력보다 훨씬 작다.이 연구에 따르면 설계 매개변수는 평방 인치 65파운드 (즉, 4 + 바) 입니다.각 식각 공정과 각 실제 솔루션에는 주입 압력 문제가 있으며, 현재 식각실에서 주입 압력이 30psi (2Bar) 를 넘는 경우는 매우 드물다.식각 용액의 밀도(즉 비중이나 파미도)가 높을수록 주사 압력이 높아진다. 물론 단일 매개변수는 아니다.또 다른 중요한 매개변수는 용액에서 반응하는 속도의 상대적 이동률을 제어하는 것입니다.

4. 상하판의 경우 도입변두리와 후입구변두리는 부식상태가 다르다

식각 품질과 관련된 많은 문제는 상판 표면의 식각 부분에 집중되어 있습니다.이 점을 이해하는 것이 중요하다.이런 문제들은 식각제가 인쇄회로기판의 표면에 형성된 콜로이드가 쌓이는 영향에서 비롯된다.콜로이드 고체는 구리 표면에 축적되어 분사력에 영향을 주는 한편 신선한 식각 용액의 보충을 방해하여 식각 속도가 낮아진다.콜로이드 고체의 형성과 축적으로 인해 판의 상하 도안의 식각 정도는 다르다.이로 인해 먼저 식각기에 들어가는 회로 기판의 일부가 완전히 식각되거나 과도한 부식을 일으키기 쉽습니다. 왜냐하면 당시에는 아직 축적되지 않았기 때문에 식각 속도가 더 빨랐습니다.반대로 회로기판 뒷면에 들어가는 부품이 들어갈 때 퇴적물은 이미 형성되였고 그 식각속도를 늦추었다.

5. 식각 설비의 유지 보수

식각 설비를 유지하는 관건적인 요소는 노즐의 청결에 장애가 없도록 보장하여 노즐을 평온하게 하는 것이다.막히거나 찌꺼기가 생기면 분사 압력 아래의 배치에 영향을 줄 수 있다.노즐이 깨끗하지 않으면 식각이 고르지 않아 전체 PCB가 폐기된다.분명히, 설비의 유지 보수는 노즐을 교체하는 것을 포함하여 손상되고 마모된 부품을 교체하는 것인데, 이것도 마모의 문제가 있다.이밖에 더욱 관건적인 문제는 식각기를 찌꺼기가 없도록 유지하는것인데 많은 상황에서 찌꺼기가 발생하게 된다.난로 부스러기의 과도한 축적은 심지어 식각 용액의 화학 균형에도 영향을 줄 수 있다.마찬가지로 식각제가 과도한 화학 불균형을 보이면 부스러기 형성이 심해진다.난로 부스러기가 쌓이는 문제는 아무리 강조해도 지나치지 않다.일단 식각 용액에 갑자기 대량의 찌꺼기가 생기면, 보통 용액의 균형에 문제가 있다는 신호이다.더 진한 염산을 사용하여 적당히 청소하거나 용액을 보충해야 한다.잔류막도 용재를 생성하여 극소량의 잔류막이 식각용액에 용해된후 동염침전을 형성한다.잔류 박막이 형성된 부스러기는 이전의 박막 제거 과정이 완료되지 않았음을 나타낸다.박막 제거 불량은 일반적으로 가장자리 박막과 PCB 판에 과도하게 덮인 결과입니다.