PCB-Technologie - Methoden und Techniken zur Steuerung des Ätzprozesses von Leiterplatten

Der Prozess der Leiterplatte Von der Lichtplatine bis zum Schaltungsmuster ist ein relativ komplizierter Prozess physikalischer und chemischer Reaktionen. Dieser Artikel wird seine letzte Schritt-Ätzung analysieren.

Gegenwärtig nimmt der typische Prozess der Leiterplattenverarbeitung (PCB) das "Musterplattierungsverfahren" an. Das heißt, eine Schicht Blei-Zinn-Korrosionsschutzschicht auf dem Teil der Kupferfolie vorbeschichtet, die auf der äußeren Schicht der Platine, das heißt dem Musterteil der Schaltung, zurückgehalten werden muss, und dann chemisch korrodiert die verbleibende Kupferfolie, die Ätzen genannt wird.

Arten der Radierung

Es ist zu beachten, dass sich beim Ätzen zwei Kupferschichten auf der Platine befinden. Beim Ätzprozess der äußeren Schicht muss nur eine Kupferschicht vollständig abgeätzt werden, und der Rest bildet den endgültigen erforderlichen Kreislauf. Diese Art der Mustergalvanik zeichnet sich dadurch aus, dass die Kupferbeschichtung nur unter der Blei-Zinn-Resistschicht existiert.

Eine andere Verfahrensmethode besteht darin, Kupfer auf der gesamten Platine zu platten, und die Teile, die nicht der lichtempfindliche Film sind, sind nur Zinn- oder Bleizinnresist. Dieser Prozess wird als "Vollplattform-Kupferplattierungsverfahren" bezeichnet. Verglichen mit der Mustergalvanik besteht der größte Nachteil der Kupferplattierung auf der gesamten Platine darin, dass Kupfer zweimal auf allen Teilen der Platine plattiert werden muss und alle während des Ätzes korrodiert werden müssen. Daher, wenn die Drahtbreite sehr fein ist, wird eine Reihe von Problemen auftreten. Gleichzeitig wird Seitenkorrosion die Gleichmäßigkeit der Linie ernsthaft beeinträchtigen.

In der Verarbeitungstechnik des äußeren Schaltkreises der printed Leiterplatte, es gibt eine andere Methode, Das ist, den lichtempfindlichen Film anstelle der Metallbeschichtung als Resistschicht zu verwenden. Diese Methode ähnelt dem Ätzprozess der Innenschicht sehr, und Sie können sich auf das Ätzen im inneren Schichtherstellungsprozess beziehen.

Derzeit ist Zinn oder Blei-Zinn die am häufigsten verwendete Korrosionsschutzschicht, die im Ätzprozess von Ammoniak-basiertem Ätz verwendet wird. Ammoniak-basiertes Ätzmittel ist eine häufig verwendete chemische Flüssigkeit und hat keine chemische Reaktion mit Zinn oder Blei-Zinn. Ammoniak Ätzlösung bezieht sich hauptsächlich auf Ammoniak/Ammoniumchlorid Ätzlösung.

Darüber hinaus sind Ammoniak/Ammoniumsulfat Ätzchemikalien auch auf dem Markt erhältlich. Nach Verwendung der sulfatbasierten Ätzlösung kann das darin enthaltene Kupfer durch Elektrolyse getrennt werden, sodass es wiederverwendet werden kann. Aufgrund seiner geringen Korrosionsrate ist es in der tatsächlichen Produktion im Allgemeinen selten, aber es wird erwartet, dass es in chlorfreiem Ätzen verwendet wird.

Jemand versuchte, Schwefelsäure-Wasserstoffperoxid als Ätzmittel zu verwenden, um das äußere Schichtmuster zu korrodieren. Aus vielen Gründen, einschließlich Wirtschaftlichkeit und Abwasserbehandlung, ist dieses Verfahren im kommerziellen Sinne nicht weit verbreitet. Darüber hinaus kann Schwefelsäure-Wasserstoffperoxid nicht zum Ätzen von Blei-Zinn-Resist verwendet werden, und dieser Prozess ist nicht PCB Die Hauptmethode in der Außenproduktion, so dass die meisten Menschen sich selten darum kümmern.

Ätzqualität und bisherige Probleme

Die Grundvoraussetzung für die Ätzqualität ist, dass alle Kupferschichten außer unter der Resistschicht vollständig entfernt werden können, und das war's. Streng genommen, wenn es genau definiert werden soll, muss die Ätzqualität die Konsistenz der Drahtbreite und den Grad der Unterschneidung umfassen. Aufgrund der inhärenten Eigenschaften der aktuellen Ätzlösung, die nicht nur in der Abwärtsrichtung, sondern auch in der linken und rechten Richtung einen Ätzeffekt erzeugt, ist das seitliche Ätzen fast unvermeidlich.

Das Problem der Unterschneidung ist einer der Ätzparameter, der oft zur Diskussion gestellt wird. Es ist definiert als das Verhältnis der Breite der Unterschneidung zur Ätztiefe, die Ätzfaktor genannt wird. In der Leiterplattenindustrie hat es eine breite Palette von Änderungen, von 1:1 bis 1:5. Offensichtlich ist ein kleiner Undercut Grad oder ein niedriger Ätzfaktor am zufriedenstellendsten.

Die Struktur der Ätzausrüstung und die verschiedenen Komponenten der Ätzlösung beeinflussen den Ätzfaktor oder den Grad der Seitenätzung oder, optimistisch ausgedrückt, kann es 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 gab es die Qualität des Ätzes lange bevor die Leiterplatte in die Ätzmaschine gelangt. Da es sehr enge interne Verbindungen zwischen den verschiedenen Prozessen oder Prozessen der Leiterplattenverarbeitung gibt, gibt es keinen Prozess, der nicht von anderen Prozessen beeinflusst wird und andere Prozesse nicht beeinflusst. Viele der Probleme, die als Ätzqualität identifiziert wurden, bestanden tatsächlich beim Entfernen der Folie oder sogar vorher.

Darüber hinaus können sich in vielen Fällen aufgrund der Bildung der Auflösung aufgrund der Reaktion in der Leiterplattenindustrie der Restfilm und Kupfer auch in der korrosiven Flüssigkeit bilden und ansammeln und in der Düse der korrodierenden Maschine und der säurebeständigen Pumpe blockiert werden, und es muss zur Verarbeitung und Reinigung abgeschaltet werden., Das wirkt sich auf die Arbeitseffizienz aus.

Einstellung der Ausrüstung und Interaktion mit korrosiver Lösung

In der Leiterplattenverarbeitung ist Ammoniakätzen ein relativ empfindlicher und komplexer chemischer Reaktionsprozess. Auf der anderen Seite ist es eine einfache Aufgabe. Sobald der Prozess hochgeregelt ist, kann die Produktion 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. Derzeit muss unabhängig davon, welche Ätzlösung verwendet wird, Hochdruckspray verwendet werden, und um eine sauberere Linienseite und einen hochwertigen Ätzeffekt zu erhalten, müssen Düsenstruktur und Sprühmethode streng ausgewählt werden.

Um gute Nebenwirkungen zu erzielen, sind viele verschiedene Theorien erschienen, die unterschiedliche Konstruktionsmethoden und Ausstattungsstrukturen bilden. Diese Theorien sind oft sehr unterschiedlich. Aber alle Theorien über Ätzen erkennen das grundlegendste Prinzip, nämlich die Metalloberfläche so schnell wie möglich mit frischer Ätzlösung in Kontakt zu halten. Auch die chemische Mechanismusanalyse des Ätzprozesses bestätigte diesen Standpunkt. Bei der Ammoniakätzung wird die Ätzgeschwindigkeit unter der Annahme, dass alle anderen Parameter unverändert bleiben, hauptsächlich durch das Ammoniak (NH3) in der Ätzlösung bestimmt. Daher hat die Verwendung einer frischen Lösung zum Ätzen der Oberfläche zwei Hauptzwecke: Einer ist, die gerade produzierten Kupferionen auszuspülen; Die andere besteht darin, kontinuierlich Ammoniak (NH3) zur Verfügung zu stellen, das für die Reaktion benötigt wird.

Im traditionellen Wissen der Leiterplattenindustrie, insbesondere der Lieferanten von Leiterplattenrohstoffen, wird anerkannt, dass je niedriger der monovalente Kupferionengehalt in der Ammoniakätzlösung, desto schneller die Reaktionsgeschwindigkeit ist. Dies hat sich erfahrungsgemäß bestätigt. Tatsächlich enthalten viele Ammoniak-basierte Ätzlösungen spezielle Liganden für monovalente Kupferionen (einige komplexe Lösungsmittel), deren Rolle darin besteht, monovalente Kupferionen zu reduzieren (dies sind die technischen Geheimnisse ihrer Produkte mit hoher Reaktivität). Es kann gesehen werden, dass der Einfluss monovalenter Kupferionen nicht gering ist. Die Reduktion von monovalentem Kupfer von 5000ppm auf 50ppm erhöht die Ätzgeschwindigkeit mehr als verdoppelt.

Da während der Ätzreaktion eine große Menge an monovalenten Kupferionen erzeugt wird und die monovalenten Kupferionen immer eng mit der Komplexierungsgruppe Ammoniak kombiniert werden, ist es sehr schwierig, seinen Gehalt nahe Null zu halten. Das monovalente Kupfer kann durch Umwandlung von monovalentem Kupfer in zweiwertiges Kupfer durch Einwirkung von Sauerstoff in der Atmosphäre entfernt werden. Der oben genannte Zweck kann durch Sprühen erreicht werden.

Dies ist ein funktioneller Grund, Luft in den Ätzkasten zu leiten. Wenn jedoch zu viel Luft vorhanden ist, beschleunigt dies den Verlust von Ammoniak in der Lösung und senkt den pH-Wert, 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 Ätzreservoir zu übergeben. Dazu muss ein Satz PH-Zählersteuerung hinzugefügt werden. Wenn das automatisch gemessene PH-Ergebnis niedriger als der angegebene Wert ist, wird die Lösung automatisch hinzugefügt.

In the related field of chemical etching (also known as photochemical etching or PCH), 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 Leiterplattenindustrie verwendet werden. 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 Leiterplattenindustrie.