PCB Блог - Процесс травления наружных цепей PCB

I. ОБЩИЙ ОБЗОР

В настоящее время типичный процесс обработки печатных плат использует « метод нанесения рисунков». То есть, предварительно покрыть свинцово - оловянным антикоррозионным слоем наружную часть медной фольги, то есть графическую часть схемы, которая должна быть сохранена, а затем химическая коррозия остальной части медной фольги, которая называется травлением. Следует отметить, что в это время на доске есть два слоя меди. Во время наружного травления достаточно полностью оттравить один слой меди, а остальные образуют конечную нужную цепь. Характерной особенностью этого узорного покрытия является наличие медного слоя только под свинцово - оловянным антикоррозионным составом. Другим методом обработки является медное покрытие всей монтажной платы, за исключением светочувствительной пленки, только оловянный или свинцово - оловянный антикоррозионный слой. Этот процесс называется « процессом цельного медного покрытия». Недостатком полного медного покрытия по сравнению с рисунковым гальваническим покрытием является то, что медь дважды наносится на каждую часть пластины и должна быть травлена во время травления. Поэтому, когда ширина линии очень тонкая, возникает ряд проблем. В то же время боковая коррозия (см. рисунок 4) может серьезно повлиять на однородность линий.

В технологии обработки наружных схем печатных плат существует еще один способ - использование светочувствительной пленки вместо металлического покрытия в качестве антикоррозионного покрытия. Этот метод очень похож на процесс внутреннего травления и может ссылаться на травление в процессе внутреннего изготовления. В настоящее время олово или свинец и олово являются широко используемым слоем антикоррозионного агента, используемым в процессе травления аммиачного травления. Аммиачное травление является широко используемой химической жидкостью, которая не имеет никаких химических реакций с оловом или свинцом. Аммиачные травители в основном представляют собой растворы для травления аммиака / хлорида аммония. Кроме того, на рынке имеются растворы для травления аммиака / сульфата аммония. Раствор травления на основе сульфата, после использования, медь в котором может быть отделена электролизом, поэтому ее можно использовать повторно. Из - за низкой скорости коррозии он обычно встречается в реальном производстве, но, как ожидается, будет использоваться для бесхлорного травления. Некоторые люди пытаются использовать пероксид водорода серной кислоты в качестве травления для коррозии внешних узоров. По многим причинам, таким как экономика и переработка отходов, этот процесс еще не получил широкого коммерческого применения. Кроме того, пероксид водорода серной кислоты не может быть использован для травления свинцово - оловянного антикоррозионного агента, и этот процесс не является PCB, он является основным методом производства внешнего слоя платы, поэтому большинство людей мало заботятся о нем.

2. Качество травления и ранние проблемы

Основным требованием к качеству травления является возможность полного удаления всех слоев меди, кроме нижнего слоя антикоррозионного агента, и не более того. Строго говоря, для определения заземления качество травления должно включать однородность ширины линии и степень бокового травления. Из - за свойств, присущих современному травителю, он травит не только вниз, но и во всех направлениях, поэтому боковое травление практически неизбежно. Проблема донного сечения является одним из часто обсуждаемых параметров травления, который определяется как отношение ширины донного сечения к глубине травления, называемое фактором травления. В индустрии печатных схем он сильно различается, от 1: 1 до 1: 5. Очевидно, что небольшая степень донного разреза или низкий коэффициент травления удовлетворительны. Структура травильного оборудования и различные компоненты травильного раствора влияют на фактор травления или степень бокового травления, или, оптимистично говоря, могут контролироваться. Использование некоторых добавок может снизить степень бокового травления. Химический состав этих добавок, как правило, является коммерческой тайной, и их разработчики не раскрывают его внешнему миру. Что касается конструкции травильного оборудования, то в следующих разделах будет уделено особое внимание. Во многих отношениях качество травления существовало задолго до того, как печатная плата попала в травильную машину. Поскольку существует очень тесная внутренняя связь между различными процессами или процессами обработки печатных схем, ни один процесс не подвержен влиянию других процессов и не влияет на другие. Многие из проблем, которые были определены как качество травления, на самом деле существовали еще во время вскрытия. Для процесса травления внешних узоров он отражает многие проблемы, так как отражает явление « противотока» более заметно, чем большинство процессов печатных плат. В то же время это также связано с тем, что травление является частью серии длительных процессов, которые начинаются с самоклеющейся пленки и светочувствительности, после чего внешний рисунок успешно переносится. Чем больше ссылок, тем больше вероятность возникновения проблем. Это можно рассматривать как особый аспект процесса производства печатных схем. Теоретически, после того, как печатная схема вступает в стадию травления, состояние поперечного сечения рисунка должно быть показано на рисунке 2.

В процессе гальванической обработки печатных схем с помощью рисунков идеальное состояние должно быть: сумма толщины меди и олова или меди и свинца и олова после гальванического покрытия не должна превышать толщины гальванической светочувствительной пленки, так что гальванический рисунок полностью блокируется и встраивается « обеими сторонами» пленки. Однако в реальном производстве, после гальванической печатной платы во всем мире, рисунок покрытия намного толще светочувствительного рисунка. При гальваническом покрытии медью и свинцом возникают проблемы, поскольку высота покрытия превышает высоту светочувствительной пленки.

« Край», образованный оловом или свинцом, делает невозможным полное удаление светочувствительной пленки при удалении пленки, оставляя небольшую часть « остаточного клея» под « краем». Коррозиеустойчивый агент оставляет "остаточный клей" или "остаточную пленку" под "краем", что может привести к неполному травлению. После травления линии образуют « медные корни» с обеих сторон, а медные корни сужают расстояние между линиями, в результате чего печатная доска не соответствует требованиям стороны А и может быть даже отклонена. Из - за отказа стоимость производства PCB - панелей значительно возрастет. Кроме того, во многих случаях из - за растворения реакций остаточная пленка и медь в индустрии печатных схем также могут накапливаться в травильных растворах, блокируя форсунки травильных машин и кислотоупорные насосы, которые должны быть остановлены для обработки и очистки, Это влияет на эффективность работы.

Корректировка оборудования и взаимодействие с коррозионными растворами

При обработке пластин PCB травление аммиака является относительно тонким и сложным химическим процессом. Это, в свою очередь, легкая работа. После запуска процесса производство может продолжаться. Ключевым моментом является то, что после открытия необходимо поддерживать непрерывное рабочее состояние и не рекомендуется останавливаться. Процесс травления во многом зависит от хорошего рабочего состояния оборудования. В настоящее время, независимо от того, какой раствор травления используется, необходимо распыление под высоким давлением, и для получения аккуратных боковых линий и высококачественного эффекта травления необходимо строго выбирать структуру сопла и метод распыления. Для получения хороших побочных эффектов появилось много различных теорий, которые привели к различным методам проектирования и структуре оборудования. Эти теории часто сильно различаются. Но все теории травления признают фундаментальный принцип как можно более быстрого постоянного контакта металлической поверхности со свежим травителем. Химический механический анализ процесса травления также подтверждает эту точку зрения. При травлении аммиаком, если предположить, что все другие параметры являются постоянными, скорость травления в основном определяется аммиаком (NH3) в травильном растворе. Таким образом, травление поверхности свежим раствором имеет две основные цели: во - первых, промыть только что полученные ионы меди; Другой - это аммиак, необходимый для непрерывной реакции (NH3).

В традиционных знаниях индустрии печатных схем, особенно среди поставщиков сырья для печатных схем, широко распространено мнение о том, что чем ниже содержание моновалентных ионов меди в растворах для травления аминокислот, тем быстрее они реагируют. Опыт это подтверждает. На самом деле, многие продукты с аминокислотным травлением содержат специальные составы моновалентных ионов меди (некоторые сложные растворители), которые уменьшают моновалентные ионы меди (что является техническим секретом высокой реактивности их продукции), и можно увидеть, что моновалентные ионы меди оказывают значительное влияние на эффект травления. Уменьшение удельной стоимости меди с 5 000 до 50 ppm увеличит скорость травления более чем в два раза. Поскольку во время реакции травления образуется большое количество моновалентных ионов меди и поскольку моновалентные ионы меди всегда тесно связаны с комплексом аммиака, трудно поддерживать содержание на уровне, близком к нулю. Одновалентная медь может быть удалена путем преобразования моновалентной меди в двухвалентную медь под действием кислорода в атмосфере. Эти цели могут быть достигнуты путем распыления. Это одна из функциональных причин включения воздуха в травильную камеру. Однако, если воздуха слишком много, это ускоряет потерю аммиака в растворе и снижает pH, что все равно снижает скорость травления. Аммиак также является переменной, которую необходимо контролировать в растворе. Некоторые пользователи используют метод подачи чистого аммиака в травильные бассейны. Для этого необходимо добавить систему управления PHMS. При автоматическом измерении pH ниже заданного значения раствор добавляется автоматически. В областях, связанных с химическим травлением (также называемым фотохимическим травлением или PCH), исследования начались и достигли стадии проектирования конструкции травильной машины. В этом методе используется раствор двухвалентной меди, а не травление аммиачной меди. Скорее всего, он будет использоваться в печатной промышленности. В промышленности PCH толщина травленной медной фольги обычно составляет от 5 до 10 футов уха, а в некоторых случаях даже намного толще. Его требования к параметрам травления, как правило, более строгие, чем в индустрии PCB.

Исследование PCM Industrial Systems еще официально не опубликовано, но результаты будут освежающими. Благодаря относительно сильной финансовой поддержке проекта, исследователи имеют возможность изменить дизайн устройства травления в долгосрочной перспективе и изучить последствия этих изменений. Например, по сравнению с коническими соплами, сопло спроектировано с использованием веера, а распылительная труба (т.е. трубка, втянутая соплом) также имеет угол установки, который позволяет распылять детали, входящие в травильную камеру, под углом 30 градусов. Если нет, то установка сопла на коллекторе приведет к тому, что угол распыления каждого соседнего сопла будет не совсем одинаковым. Соответствующая поверхность распыления сопел второй группы несколько отличалась от поверхности распыления соответствующей группы (см. рисунок 8, на котором показаны условия работы распыления). Таким образом, форма распыленного раствора накладывается или пересекается. Теоретически, если форма раствора пересекается, сила впрыска в этой части уменьшается, и старый раствор не может быть эффективно смыт с поверхности травления, сохраняя при этом контакт нового раствора с поверхностью травления. Его сила впрыска намного меньше, чем сила впрыска в вертикальном направлении. Исследование показало, что проектные параметры составляют 65 фунтов на квадратный дюйм (то есть 4 + бар). Каждый процесс травления и каждое практическое решение имеют проблему инъекционного давления, и в настоящее время очень редко, когда инъекционное давление превышает 30 psi (2 бар) в травильной камере. Чем выше плотность травильного раствора (т. е. удельный вес или волномерность), тем выше давление инъекции. Конечно, это не единичный параметр. Другим важным параметром является относительная скорость миграции, которая контролирует скорость реакции в растворе.

Для верхней и нижней пластин входной и задний входные края имеют разные состояния травления

Большое количество проблем, связанных с качеством травления, сосредоточено на травильной части поверхности верхней пластины. Важно понимать это. Эти проблемы связаны с эффектом накопления коллоидов, образующихся травителем на поверхности печатной платы. Коллоидные твердые тела накапливаются на поверхности меди, что, с одной стороны, влияет на силу впрыска, а с другой стороны, препятствует пополнению свежего травильного раствора, что приводит к снижению скорости травления. Из - за образования и накопления коллоидных твердых веществ степень травления верхних и нижних рисунков пластины различна. Это также делает часть монтажной платы, которая сначала попадает в травильную машину, легкой для полного травления или чрезмерной коррозии, поскольку в то время не было накопления, и скорость травления была быстрее. Вместо этого, когда деталь, входящая в заднюю часть платы, входит, скопление уже образуется и замедляет скорость травления.

5. Техническое обслуживание травильного оборудования

Ключевым элементом технического обслуживания травильного оборудования является обеспечение чистоты и доступности сопла и плавного напыления. Забор или шлак могут повлиять на компоновку под давлением впрыска. Если сопло нечистое, травление будет неравномерным, и весь PCB будет утилизирован. Очевидно, что техническое обслуживание оборудования - это замена поврежденных и изношенных деталей, в том числе замена сопла, что также имеет проблему износа. Кроме того, более важной проблемой является удержание травильной машины без шлака, который во многих случаях происходит. Чрезмерное накопление шлака может даже повлиять на химический баланс травильного раствора. Аналогичным образом, если травитель демонстрирует чрезмерный химический дисбаланс, образование шлака будет усиливаться. Трудно переоценить проблему накопления шлака. Как только в растворе травления внезапно появляется большое количество шлака, обычно это сигнал о том, что баланс раствора проблематичен. Для надлежащей очистки или пополнения раствора следует использовать более концентрированную соляную кислоту. Остаточные мембраны также образуют шлак, и очень небольшое количество остаточных мембран растворяется в травильном растворе, который затем образует осаждение медной соли. Остаточный шлак, образованный пленкой, указывает на то, что предыдущий процесс удаления пленки не был завершен. Плохое удаление пленки обычно является результатом чрезмерного покрытия на боковой пленке и пластине PCB.