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PCB Board Ätzprozess und Prozesssteuerung
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PCB Board Ätzprozess und Prozesssteuerung

2021-12-30
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Author:pcb

Der Prozess der Leiterplatte Von der Lichtplatte bis zum Anzeigen von Schaltungsmustern ist ein relativ komplizierter Prozess der physikalischen und chemischen Reaktion. Dieser Artikel analysiert seine einstufige Ätzung. Zur Zeit, the typical process of PCB (Leiterplatte) Verarbeitung adopts the "graphic electroplating method". Das ist, Vorbeschichtet einer Blei-Zinn-Korrosionsschutzschicht auf dem Teil der Kupferfolie, der auf der äußeren Schicht der Platine zurückgehalten werden muss, das ist, der Musterteil der Schaltung, und dann chemisch korrodiert die verbleibende Kupferfolie, das heißt Ätzen.

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1. Types of etching
It should be noted that there are two layers of copper on the board during etching. Im Ätzprozess der äußeren Schicht, Nur eine Kupferschicht muss vollständig abgeätzt werden, und der Rest bildet die endgültige erforderliche Schaltung. Charakteristisch für diese Art der Musterbeschichtung ist, dass die Kupferbeschichtung nur unter der Blei-Zinn-Resistschicht existiert.. Eine weitere Verfahrensmethode ist das Blechen von Kupfer auf der gesamten Platine, und die anderen Teile als die lichtempfindliche Folie sind nur Zinn- oder Bleizinnresistent. Dieser Prozess wird als "Vollplattform-Kupferplattierungsverfahren" bezeichnet.. Verglichen mit Mustergalvanik, Der Nachteil der Kupferplattierung auf der gesamten Platine ist, dass Kupfer zweimal auf allen Teilen der Platine plattiert werden muss und sie beim Ätzen korrodiert werden müssen. Daher, wenn die Drahtbreite sehr fein ist, eine Reihe von Problemen auftreten. Zur gleichen Zeit, Seitenkorrosion wird die Gleichmäßigkeit der Linie ernsthaft beeinträchtigen. In der Verarbeitungstechnik der äußeren Schaltung der Leiterplatte, es gibt eine andere Methode, die Verwendung einer lichtempfindlichen Folie anstelle der Metallbeschichtung als Resistschicht. Diese Methode ähnelt dem Ätzprozess der Innenschicht sehr, und Sie können sich auf das Ätzen im inneren Schichtherstellungsprozess beziehen. Zur Zeit, Zinn oder Blei-Zinn ist eine häufig verwendete Korrosionsschutzschicht, das im Ätzprozess von Ammoniak-basiertem Ätzverfahren verwendet wird. Ätzmittel auf Ammoniak-Basis ist eine häufig verwendete chemische Flüssigkeit, das keine chemische Reaktion mit Zinn oder Bleizinn aufweist. Ammoniak Ätz bezieht sich hauptsächlich auf Ammoniak/Ammoniumchloridätzlösung. Darüber hinaus, Ammoniak/Ammoniumsulfat Ätzchemikalien sind ebenfalls auf dem Markt erhältlich. Nach Verwendung der sulfatbasierten Ätzlösung, Das Kupfer in ihm kann durch Elektrolyse getrennt werden, so kann es wiederverwendet werden. Wegen seiner geringen Korrosionsrate, in der tatsächlichen Produktion im Allgemeinen selten, aber es wird erwartet, dass es in chlorfreiem Ätzen verwendet wird. Jemand hat versucht, Schwefelsäure-Wasserstoffperoxid als Ätzmittel zu verwenden, um das äußere Schichtmuster zu korrodieren.. Aus vielen Gründen einschließlich Wirtschaftlichkeit und Abwasserbehandlung, Dieses Verfahren wurde im kommerziellen Sinne nicht weit verbreitet. Darüber hinaus, sulfuric acid-hydrogen peroxide cannot be used for etching of lead-
tin resist, und dieser Prozess ist nicht PCB Das Hauptmethode bei der Herstellung der äußeren Schicht der Platine, Also kümmern sich die meisten Menschen selten darum..

2. Etching quality and previous problems
The basic requirement for etching quality is to be able to completely remove all the copper layers except under the resist layer, und das war's. Streng genommen, wenn es definiert werden soll, Die Ätzqualität muss die Konsistenz der Drahtleitungsbreite und den Grad der Seitenätzung umfassen. Aufgrund der inhärenten Eigenschaften der aktuellen Ätzlösung, die nicht nur nach unten, sondern auch nach links und rechts einen Ätzeffekt erzeugt, Seitenätzungen sind fast unvermeidlich. Das Problem der Unterschneidung ist einer der oft diskutierten Ätzparameter. Es ist definiert als das Verhältnis der Breite der Unterschneidung zur Ätztiefe, der Ätzfaktor genannt wird. In der Leiterplatte Industrie, es hat eine breite Palette von Änderungen, von 1:1 bis 1:5. Offensichtlich, ein kleiner Hinterschnittgrad oder ein niedriger Ätzfaktor ist zufriedenstellend. Die Struktur der Ätzgeräte und die Ätzlösungen verschiedener Zusammensetzungen beeinflussen den Ätzfaktor oder den Grad der Seitenätzung, oder optimistisch, es kann kontrolliert werden. Die Verwendung bestimmter Additive kann den Grad der Seitenerosion reduzieren. Die chemische Zusammensetzung dieser Additive ist in der Regel ein Geschäftsgeheimnis, und die jeweiligen Entwickler geben es nicht an die Außenwelt weiter. In vielerlei Hinsicht, Die Qualität des Ätzes existiert lange bevor die Leiterplatte in die Ätzmaschine gelangt. Denn es gibt sehr enge interne Verbindungen zwischen den verschiedenen Prozessen oder Prozessen von Leiterplatte Verarbeitung, Es gibt keinen Prozess, der nicht von anderen Prozessen beeinflusst wird und andere Prozesse nicht beeinflusst. Viele der als Ätzqualität identifizierten Probleme bestanden tatsächlich beim Entfernen der Folie oder sogar vor. Wie für den Ätzprozess der äußeren Schichtgrafik, weil das Phänomen des "invertierten Stroms", das es verkörpert, prominenter ist als die meisten Druckplattenprozesse, viele Probleme spiegeln sich darin wider. Zur gleichen Zeit, Dies liegt auch daran, dass Ätzen Teil einer langen Reihe von Prozessen ist, die mit selbstklebenden und lichtempfindlichen Prozessen beginnen., Danach wird das äußere Schichtmuster erfolgreich übertragen. Die mehr Links, je größer die Möglichkeit von Problemen. Dies kann als ein ganz besonderer Aspekt des Leiterplattenprozesses gesehen werden. Theoretisch gesehen, nach dem Leiterplatte geht in die Ätzstufe, bei der Verarbeitung der Leiterplatte durch die Mustergalvanik, Der ideale Zustand sollte sein: Die Gesamtdicke des galvanisierten Kupfers und Zinns oder Kupfer und Bleizinn sollte den galvanisch beständigen lichtempfindlichen Film nicht überschreiten Die Dicke des galvanischen Musters wird vollständig durch die "Wände" auf beiden Seiten der Folie blockiert und darin eingebettet. Allerdings, in der tatsächlichen Produktion, nach Galvanisierung von Leiterplatteauf der ganzen Welt, Das Überzugsmuster ist viel dicker als das lichtempfindliche Muster. Beim Galvanisieren von Kupfer und Blei-Zinn, da die Beschichtungshöhe den lichtempfindlichen Film übersteigt, eine Tendenz zur seitlichen Akkumulation auftritt, und das Problem ergibt sich daraus. Die Zinn- oder Blei-Zinn-Resistschicht, die die Linien bedeckt, erstreckt sich zu beiden Seiten, um eine "Kante" zu bilden., Abdeckung eines kleinen Teils der lichtempfindlichen Folie unter der "Kante". Die "Kante", die durch Zinn oder Bleizinn gebildet wird, macht es unmöglich, den lichtempfindlichen Film beim Entfernen des Films vollständig zu entfernen, Hinterlassen eines kleinen Teils von "Restkleber" unter der "Kante". Der "Restkleber" oder "Restfilm", der unter der "Kante" des Resists verbleibt, verursacht eine unvollständige Ätzung. Die Linien bilden nach dem Ätzen beidseitig "Kupferwurzeln". Die Kupferwurzeln verengen den Linienabstand, die Leiterplatte nicht den Anforderungen der Partei A entspricht und sogar abgelehnt werden kann. Die Ablehnung wird die Produktionskosten des Leiterplatte. Darüber hinaus, in vielen Fällen, aufgrund der Bildung der Auflösung aufgrund der Reaktion, in der Leiterplatte Industrie, Der Restfilm und Kupfer können sich auch in der korrosiven Flüssigkeit bilden und ansammeln und in der Düse der Korrosionsmaschine und der säurebeständigen Pumpe blockiert werden, und zur Verarbeitung und Reinigung abgeschaltet werden müssen. Und es beeinflusst die Arbeitseffizienz.

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3. Equipment adjustment and interaction with corrosive solution
In Leiterplatte processing, Ammoniak Ätzen ist ein relativ empfindlicher und komplexer chemischer Reaktionsprozess. Andererseits, es ist ein einfacher Job. Sobald der Prozess hochgeregelt ist, Produktion kann fortgesetzt werden. Der Schlüssel ist, den kontinuierlichen Arbeitsstatus aufrechtzuerhalten, sobald er eingeschaltet ist, und es ist nicht ratsam zu trocknen und zu stoppen. Der Ätzprozess hängt in hohem Maße vom guten Betriebszustand der Ausrüstung ab. Zur Zeit, egal, welche Art von Ätzlösung verwendet wird, Hochdruckspray muss verwendet werden, und um eine sauberere Linienseite und einen hochwertigen Ätzeffekt zu erhalten, Düsenstruktur und Sprühmethode müssen streng ausgewählt werden. Um gute Nebenwirkungen zu erhalten, viele verschiedene Theorien erschienen, Bildung verschiedener Konstruktionsmethoden und Ausrüstungsstrukturen. Diese Theorien sind oft sehr unterschiedlich. Aber alle Theorien über Ätzen erkennen das Grundprinzip, die Metalloberfläche so schnell wie möglich in ständigem Kontakt mit frischer Ätzlösung zu halten. Die chemische Mechanismusanalyse des Ätzprozesses bestätigte auch den oben genannten Standpunkt. In Ammoniakätzungen, vorausgesetzt, dass alle anderen Parameter unverändert bleiben, the etching rate is mainly determined by the ammonia (NH3) in the etching solution. Daher, using fresh solution to etch the surface has two main purposes: one is to flush out the copper ions just produced; the other is to continuously provide ammonia (NH3) needed for the reaction. In der traditionellen Kenntnis der Leiterplatte Industrie, insbesondere die Lieferanten von Leiterplatte Rohstoffe, Es wird anerkannt, dass je niedriger der monovalente Kupferionengehalt in der Ammoniakätzlösung ist, je schneller die Reaktionsgeschwindigkeit. Dies wurde durch Erfahrungen bestätigt. In der Tat, many ammonia-based etching solution products contain special ligands for monovalent copper ions (some complex solvents), whose role is to reduce monovalent copper ions (these are the technical secrets of their products with high reactivity ), Es zeigt sich, dass der Einfluss monovalenter Kupferionen nicht gering ist. Die Reduzierung von monovalentem Kupfer von 5000ppm auf 50ppm erhöht die Ätzgeschwindigkeit um mehr als ein Mal. Da während der Ätzreaktion eine große Menge an monovalenten Kupferionen erzeugt wird, und weil die monovalenten Kupferionen immer eng mit der Komplexgruppe Ammoniak verbunden sind, es ist sehr schwierig, seinen Inhalt nahe Null zu halten. The monovalent copper can
be removed by converting monovalent copper into divalent copper through the action of oxygen in the atmosphere. Der oben genannte Zweck kann durch Sprühen erreicht werden. Dies ist ein funktioneller Grund, Luft in den Ätzkasten zu leiten. Allerdings, wenn die Luft zu viel ist, Es beschleunigt den Verlust von Ammoniak in der Lösung und lässt den PH-Wert fallen, was zu einer Abnahme der Ätzgeschwindigkeit führt. Ammoniak in der Lösung ist auch die Menge der Veränderung, die kontrolliert werden muss. Einige Benutzer nehmen die Methode an, reines Ammoniak in das Ätzbehälter zu übergeben. Um dies zu tun, Ein Satz PH-Zählersteuerungssystem muss hinzugefügt werden. Wenn das automatisch gemessene PH-Ergebnis niedriger als der angegebene Wert ist, die Lösung wird automatisch hinzugefügt. In the field of chemical etching (called photochemical etching or PCH) related to this, Forschungsarbeiten haben begonnen und haben das Stadium des Ätzmaschinenstrukturdesigns erreicht. Bei dieser Methode, Die verwendete Lösung ist zweiwertiges Kupfer, nicht Ammoniak-Kupfer Ätzen. Es kann in der Leiterplatte Industrie. In der PCH-Industrie, Die typische Dicke der geätzten Kupferfolie beträgt 5 bis 10 mils, und in einigen Fällen ist die Dicke ziemlich groß. Seine Anforderungen an Ätzparameter sind oft strenger als die in der Leiterplatte Industrie.

4. Bezüglich der oberen und unteren Brettoberflächen, the etching state of the leading edge and the trailing edge are different
A large number of problems related to etching quality are concentrated on the etched part of the upper plate surface. Es ist sehr wichtig, dies zu verstehen.. Diese Probleme ergeben sich aus dem Einfluss der kolloidalen Verdichtung durch den Ätz auf die obere Oberfläche der Leiterplatte. Die Ansammlung kolloidaler Platten auf der Kupferoberfläche beeinflusst einerseits die Strahlkraft, und verhindert andererseits das Auffüllen von frischer Ätzlösung, was zu einer Verringerung der Ätzgeschwindigkeit führt. Gerade wegen der Bildung und Anhäufung kolloidaler Platten ist der Ätzgrad der oberen und unteren Muster der Platte unterschiedlich. Dadurch kann auch der erste Teil der Platte in der Ätzmaschine leicht vollständig geätzt werden oder zu Überkorrosion führen, weil sich die Akkumulation zu diesem Zeitpunkt noch nicht gebildet hat, und die Ätzgeschwindigkeit ist schneller. Im Gegenteil, Der Teil, der hinter dem Brett eintritt, hat sich bereits gebildet, wenn er eintritt, und verlangsamt seine Ätzgeschwindigkeit.

5. Maintenance of etching equipment
The key factor in the maintenance of etching equipment is to ensure that the nozzle is clean and free of obstructions to make the jet unobstructed. Verstopfung oder Schlacke beeinflusst das Layout unter Einwirkung von Strahldruck. Wenn die Düse nicht sauber ist, Es wird ungleichmäßiges Ätzen verursachen und die gesamte Leiterplatte. Offensichtlich, Gerätewartung ist der Austausch beschädigter und verschlissener Teile, einschließlich Austausch von Düsen. Die Düsen haben auch das Problem des Verschleißes. Darüber hinaus, Das kritischere Problem ist, die Ätzmaschine frei von Schlacken zu halten. In vielen Fällen, Schlacke sammelt sich an. Übermäßige Schlacke beeinträchtigt sogar das chemische Gleichgewicht der Ätzlösung. Ähnlich, bei übermäßigem chemischem Ungleichgewicht in der Ätzlösung, Schlacke wird ernster werden. Das Problem der Schlackenansammlung kann nicht überbewertet werden. Sobald plötzlich eine große Menge Schlacke in der Ätzlösung auftritt, Es ist in der Regel ein Signal, dass es ein Problem mit der Balance der Lösung gibt. Dies sollte mit starker Salzsäure zur richtigen Reinigung oder Ergänzung der Lösung erfolgen. Restfolien können auch Schlacken produzieren, Eine sehr geringe Menge Restfilm löst sich in der Ätzlösung auf, und bildet dann Kupfersalzfällung. Die Schlacke, die durch den Restfilm gebildet wird, weist darauf hin, dass der vorherige Filmentfernungsprozess nicht abgeschlossen ist. Schlechte Filmentfernung ist oft das Ergebnis sowohl der Randfolie als auch der Überplattung in der Leiterplatte.