Blog de PCB - Proceso de grabado y control de proceso de la placa de circuito impreso

El proceso de la placa de circuito impreso desde la placa óptica hasta la visualización del patrón del circuito es un complejo proceso de reacción física y química. En la actualidad, el proceso típico de procesamiento de placas de circuito impreso (pcb) adopta el "método de galvanoplastia gráfica". Es decir, precotizar una capa anticorrosiva de plomo y estaño sobre la lámina de cobre para conservarla en la capa exterior de la placa de circuito impreso, la parte gráfica del circuito, y luego corroer químicamente el resto de la lámina de cobre, lo que se llama grabado.

Tipo de grabado de la placa de circuito

Hay que tener en cuenta que durante el grabado hay dos capas de cobre en la placa de circuito impreso. Durante el proceso de grabado exterior, solo una capa de cobre debe ser completamente grabada, y el resto formará el circuito finalmente necesario. Este tipo de galvanoplastia de patrón se caracteriza por que el recubrimiento de cobre solo existe por debajo de la capa anticorrosiva de plomo y Estaño.

Otro proceso es el recubrimiento de cobre en toda la placa de circuito impreso, y la parte fuera de la película sensible a la luz solo tiene una capa anticorrosiva de estaño o plomo - Estaño. Este proceso se llama "proceso de cobre de placa completa". En comparación con la galvanoplastia de patrón, la mayor desventaja de la galvanoplastia de cobre en toda la placa es que debe recubrirse dos veces en cualquier lugar de la superficie de la placa y debe corroerse durante el proceso de grabado. Por lo tanto, cuando el ancho del cable es muy delgado, hay una serie de problemas. Al mismo tiempo, la corrosión lateral afectará seriamente la uniformidad de la línea.

En la tecnología de procesamiento de circuitos externos de placas de circuito impreso, otro método es utilizar películas fotosensibles en lugar de recubrimientos metálicos como capas resistentes a la corrosión. Este método es muy similar al proceso de grabado Interior. Puede referirse al grabado durante la fabricación de la capa Interior.

En la actualidad, el estaño o el plomo y el estaño son las capas resistentes a la corrosión más utilizadas. el proceso de grabado del grabado de amoníaco para el grabado de amoníaco es una solución química ampliamente utilizada y no tiene reacciones químicas con el estaño o el plomo. El grabado de amoníaco se refiere principalmente a la solución de grabado de amoníaco / cloruro de amoníaco.

Además, la solución de grabado de amoníaco / sulfato de amoníaco también se puede comprar en el mercado. El cobre en la solución de grabado a base de sulfato se puede separar por electrolisis después de su uso, por lo que se puede reutilizar. Debido a su baja tasa de corrosión, suele usarse poco en la producción real, pero se espera que se utilice para el grabado sin cloro.

Algunas personas intentaron grabar patrones externos con sulfato de peróxido de hidrógeno como grabado. El proceso aún no ha sido ampliamente utilizado comercialmente por muchas razones, como la economía y el tratamiento de residuos líquidos. además, el sulfato de peróxido de hidrógeno no se puede utilizar para el grabado de capas resistentes a la corrosión de plomo y estaño, y este proceso no es el principal método de producción de la capa exterior de pcb, por lo que La mayoría de la gente presta poca atención a él.

Calidad del grabado de placas de circuito impreso y problemas existentes

El requisito básico para la calidad del grabado es eliminar completamente todas las capas de cobre debajo de la capa resistente a la corrosión, nada más. Estrictamente hablando, si se quiere definir con precisión, la calidad del grabado debe incluir la consistencia del ancho del cable conductor y el grado de corrosión lateral. Debido a las características inherentes de la solución de corrosión por corriente eléctrica, no solo puede corroer hacia abajo, sino también hacia la izquierda y la derecha, por lo que la corrosión lateral es casi inevitable.

El grabado lateral se discute a menudo en los parámetros de grabado. Se define como la relación entre el ancho del grabado lateral y la profundidad del grabado, llamada factor de grabado. En la industria de circuitos impresos, varía mucho, desde 1: 1 hasta 1: 5. Obviamente, el pequeño grado de grabado lateral o el bajo factor de grabado son los más satisfactorios.

La estructura del dispositivo de grabado y la solución de grabado de diferentes componentes influyen en el factor de grabado o en el grado de grabado lateral, o, con optimismo, esto se puede controlar. Algunos aditivos pueden reducir el grado de corrosión lateral. La composición química de estos aditivos suele ser un secreto comercial y sus desarrolladores no lo revelarán al mundo exterior.

En muchos aspectos, la calidad del grabado ya existía mucho antes de que la placa de circuito impreso entrara en la máquina de grabado. Debido a que hay una relación interna muy estrecha entre los diversos procesos o procesos de procesamiento de circuitos impresos, ningún proceso se ve afectado por otros procesos ni afecta a otros procesos. Muchos de los problemas identificados como la calidad del grabado ya existían en realidad en el proceso anterior de eliminación de película, o incluso más.

Para el proceso de grabado de gráficos externos, muchos problemas finalmente se reflejan en él, ya que su imagen de "flujo inverso" es más prominente que la mayoría de los procesos de placas de circuito impreso. Al mismo tiempo, esto también se debe a que el grabado es el último paso en una serie de procesos que comienzan con la pasta de película y la fotosensibilidad. Después de eso, el patrón externo fue transferido con éxito. Cuanto más enlaces, mayor es la probabilidad de problemas. Esto puede considerarse como un aspecto muy especial del proceso de producción de circuitos impresos.

En teoría, después de que la placa de circuito impreso entre en la fase de grabado, durante el proceso de galvanoplastia gráfica del circuito impreso, el Estado ideal debe ser: el espesor total de cobre y estaño o cobre y plomo y estaño después de la galvanoplastia no debe exceder el espesor de la película fotosensible resistente a la galvanoplastia, Hacer que el patrón de galvanoplastia esté completamente bloqueado e incrustado por "paredes" a ambos lados de la película. sin embargo, en la producción real, el patrón de galvanoplastia de placas de circuito impreso en todo el mundo es mucho más grueso que el patrón fotosensible después de la galvanoplastia. En el proceso de galvanoplastia de cobre y plomo y estaño, debido a que la altura del recubrimiento supera la película sensible a la luz, hay una tendencia a la acumulación lateral, lo que resulta en problemas. La capa anticorrosiva de estaño o plomo - estaño cubierta por encima de la línea se extiende a ambos lados para formar un "borde", cubriendo una pequeña parte de la película sensible a la luz debajo del "borde".

El "borde" formado por el estaño o el plomo y el estaño impide eliminar completamente la película sensible a la luz al eliminar la película sensible a la luz, dejando una pequeña parte del "pegamento residual" debajo del "borde". El "pegamento residual" o la "película residual" dejada debajo del "borde" del resistir puede causar un grabado incompleto. Después del grabado de la línea, se forman "raíces de cobre" en ambos lados, lo que reduce la distancia entre las líneas, lo que hace que la placa de circuito impreso no cumpla con los requisitos de la parte a e incluso pueda ser rechazada. Debido al rechazo, los costos de producción de los circuitos de PCB aumentarán considerablemente.

Además, en muchos casos, se forma una disolución debido a la reacción. En la industria de placas de circuito impreso, las películas residuales y el cobre también pueden acumularse en soluciones corrosivas y bloquearse en las boquillas de las máquinas corrosivas y en las bombas resistentes al ácido, por lo que tienen que cerrarse para su tratamiento y limpieza, lo que afecta la eficiencia del trabajo.

Ajuste del equipo e interacción con soluciones corrosivas

El grabado de amoníaco es un proceso de reacción química fino y complejo en el procesamiento de placas de circuito impreso. Por el contrario, es un trabajo fácil. Una vez ajustado el proceso, se puede llevar a cabo una producción continua. La clave es que una vez activada la máquina, es necesario mantener un Estado de trabajo continuo y no debe detenerse. El proceso de grabado depende en gran medida de las buenas condiciones de funcionamiento del equipo. En la actualidad, independientemente del líquido de grabado utilizado, se debe usar pulverización de alta presión, y para obtener un lado de línea ordenado y un efecto de grabado de alta calidad, se debe seleccionar estrictamente la estructura de la boquilla y el método de pulverización.

Para obtener buenos efectos secundarios, han surgido muchas teorías diferentes, formando diferentes métodos de diseño y estructuras de equipos. Estas teorías a menudo son muy diferentes. Sin embargo, todas las teorías sobre el grabado reconocen los principios más básicos, incluso si la superficie metálica entra en contacto con una solución de grabado fresca lo antes posible. El análisis del mecanismo químico del proceso de grabado también confirma el punto de vista anterior. En el grabado de amoníaco, suponiendo que todos los demás parámetros se mantengan sin cambios, la tasa de grabado está determinada principalmente por el amoníaco (nh3) en la solución de grabado. Por lo tanto, la interacción entre la nueva solución y la superficie grabada tiene dos propósitos principales: uno es lavar los iones de cobre recién producidos; La segunda es proporcionar continuamente el amoníaco necesario para la reacción (nh3).

Entre los conocimientos tradicionales de la industria de los circuitos impresos, especialmente los proveedores de materias primas para circuitos impresos, se reconoce que cuanto menor sea el contenido de iones de cobre monovalentes en soluciones de grabado de amoníaco, más rápida será la reacción. esto ha sido confirmado empíricamente. De hecho, muchos productos de grabado de amoníaco contienen grupos de coordinación especiales de iones de cobre monovalentes (algunos disolventes complejos) para reducir iones de cobre monovalentes (estos son los secretos técnicos de sus productos con alta capacidad de reacción). Se puede ver que la influencia de los iones de cobre monovalentes no es pequeña. Si el cobre monovalente se reduce de 5000 ppm a 50 ppm, la tasa de grabado se duplicará con creces.

Debido a que durante la reacción de grabado se produce una gran cantidad de iones de cobre monovalentes y los iones de cobre monovalentes siempre se unen estrechamente a grupos complejos de amoníaco, es difícil mantener su contenido cerca de cero. El cobre monovalente se puede eliminar convirtiendo el cobre monovalente en cobre bivalente a través de la acción del oxígeno en la atmósfera. El propósito anterior se puede lograr mediante pulverización.

Esta es la razón funcional por la que el aire entra en la Caja de grabado. Sin embargo, si el aire es excesivo, se acelera la pérdida de amoníaco en la solución y se reduce el ph, lo que aún reduce la tasa de grabado. El amoníaco en la solución también necesita ser controlado. Algunos usuarios utilizan el método de introducir amoníaco puro en tanques de grabado. Para ello es necesario añadir un sistema de control del Ph. Cuando el resultado del pH medido automáticamente es inferior al valor dado, la solución se agregará automáticamente.

En áreas relacionadas con el grabado químico (también conocido como grabado fotoquímico o pch), el trabajo de investigación ha comenzado y ha llegado a la etapa de diseño estructural de la máquina de grabado. En este método, la solución utilizada es el cobre bivalente, no el grabado de cobre amoniacal. Es probable que se utilice en la industria de circuitos impresos. En la industria del pch, el espesor típico de las láminas de cobre grabadas es de 5 a 10 milímetros, lo que en algunos casos es considerable. Sus requisitos para los parámetros de grabado suelen ser más estrictos que los de la industria de pcb.

En la superficie de la placa superior e inferior, el Estado de grabado del borde delantero y el borde trasero es diferente.

Una gran cantidad de problemas relacionados con la calidad del grabado se concentran en la parte de grabado de la superficie de la placa superior. Es importante entenderlo. Estos problemas se derivan de la influencia de la estructura coloide producida por el grabado en la superficie de la placa de circuito impreso. Los depósitos coloidales en la superficie del cobre, por un lado, afectan la fuerza del chorro y, por otro lado, obstaculizan la reposición de nuevas soluciones de grabado, lo que resulta en una reducción de la velocidad de grabado. Es precisamente debido a la formación y acumulación de estructuras coloidales que los gráficos superior e inferior de la placa de circuito impreso tienen diferentes grados de grabado. Esto también hace que la primera parte de la placa de circuito impreso en la máquina de grabado sea fácil de grabar a fondo o fácil de causar corrosión excesiva, ya que en ese momento no se había formado acumulación y el grabado era rápido. Por el contrario, al entrar en la parte posterior de la placa de circuito impreso, se ha formado una acumulación y su velocidad de grabado se ralentiza.

Mantenimiento del equipo de grabado

El factor clave para el mantenimiento del equipo de grabado es garantizar que la boquilla esté limpia y sin obstáculos. Bajo la presión del chorro, el bloqueo o la escoria pueden afectar el diseño. Si la boquilla no está limpia, causará un grabado desigual y desperdiciará toda la placa de circuito impreso.

Obviamente, el mantenimiento del equipo es para reemplazar los componentes dañados y desgastados, incluidas las boquillas. La boquilla también tiene problemas de desgaste. Además, la cuestión más crítica es mantener el grabado sin escoria, lo que ocurre en muchos casos. la acumulación excesiva de escoria puede incluso afectar el equilibrio químico de la solución de grabado. Del mismo modo, si hay un desequilibrio químico excesivo en la solución de grabado, la escoria se volverá cada vez más grave. No se puede enfatizar demasiado el problema de la escoria y la acumulación. Una vez que una gran cantidad de escoria aparece repentinamente en la solución de grabado, generalmente es una señal errónea del equilibrio de la solución. Debe limpiarse adecuadamente con ácido clorhídrico concentrado o añadirse a la solución.

Las películas residuales también producen escoria. Una cantidad muy pequeña de película residual se disuelve en una solución de grabado y luego se forma una precipitación de sal de cobre. La escoria formada por la película residual indica que el proceso de eliminación de la película anterior aún no se ha completado. La mala eliminación de la película suele ser el resultado de películas marginales y galvanoplastia excesiva.