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Blogue PCB - Processus de gravure et contrôle de processus pour les cartes de circuits imprimés

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Processus de gravure et contrôle de processus pour les cartes de circuits imprimés

2022-01-23
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Author:pcb

Le processus d'une carte de circuit imprimé de la carte optique à l'affichage d'un motif de circuit est un processus complexe de réaction physico - chimique. Actuellement, le processus typique de traitement des cartes de circuits imprimés (PCB) utilise la « méthode de placage graphique». C'est - à - dire qu'une couche de plomb - étain Anticorrosion est pré - plaquée sur la Feuille de cuivre, restant sur la couche externe de la carte de circuit imprimé, c'est - à - dire la partie graphique du circuit, puis le reste de la Feuille de cuivre est soumis à une corrosion chimique, appelée gravure.


Types de gravure de carte de circuit imprimé

Il est à noter que lors de la gravure, il y a deux couches de cuivre sur la carte de circuit imprimé. Au cours de la gravure de la couche externe, seule une couche de cuivre doit être complètement gravée, le reste formant le circuit finalement nécessaire. Ce type de placage de motifs est caractérisé par le fait que le placage de cuivre n'existe que sous la couche de résine plomb - étain.

Un autre procédé consiste à cuivrer toute la carte de circuit imprimé, les parties autres que le film photosensible n'ayant qu'une couche de résine étain ou plomb - étain. Ce processus est connu sous le nom de « processus de placage de cuivre complet». Le plus grand inconvénient du placage de cuivre de la plaque complète par rapport au placage de motif est que le cuivre doit être plaqué deux fois n'importe où sur la surface de la plaque et doit être corrodé pendant la gravure. Ainsi, une série de problèmes se posent lorsque la largeur du fil est très fine. Dans le même temps, la corrosion latérale peut sérieusement affecter l'uniformité de la ligne.


Dans la technique d'usinage de circuits externes de circuits imprimés, une autre méthode consiste à utiliser un film photosensible au lieu d'un revêtement métallique comme couche résistante à la corrosion. Cette méthode est très similaire au processus de gravure de la couche interne. Vous pouvez vous référer à la gravure lors de la fabrication de la couche interne.

Actuellement, l'étain ou le plomb - étain est la couche de résine la plus couramment utilisée, et le processus de gravure pour les agents de gravure à l'ammoniac les agents de gravure à l'ammoniac sont une solution chimique largement utilisée qui ne réagit pas chimiquement avec l'étain ou le plomb. Par agent de gravure à l'ammoniac, on entend principalement une solution de gravure ammoniac / chlorure d'ammoniac.


De plus, des solutions d'attaque ammoniac / sulfate d'ammoniac peuvent également être achetées sur le marché. Le cuivre dans la solution de gravure à base de sulfate peut être séparé par électrolyse après utilisation et peut donc être réutilisé. En raison de sa faible vitesse de corrosion, il est généralement peu utilisé dans la production réelle, mais il est prévu qu'il soit utilisé pour la gravure sans chlore.

Il y a eu des tentatives pour graver des motifs externes avec du peroxyde d'hydrogène sulfate comme agent de gravure. Ce procédé n'a pas encore été largement utilisé dans un sens commercial pour diverses raisons, telles que l'économie et l'élimination des déchets liquides.en outre, le peroxyde d'hydrogène sulfate ne peut pas être utilisé pour la gravure de la couche de résine plomb - étain, et ce procédé n'est pas la principale méthode de production de couches externes de PCB, de sorte que la plupart des gens y prêtent peu d'attention.

Gravure de carte de circuit imprimé

Qualité de gravure de la carte de circuit imprimé et problèmes existants

L'exigence de base pour la qualité de la gravure est l'élimination complète de toutes les couches de cuivre sous la couche de résine de décapage, et c'est tout. Strictement parlant, la qualité de la gravure doit inclure la cohérence de la largeur de ligne du conducteur et le degré de corrosion latérale si elle doit être définie avec précision. En raison des propriétés intrinsèques de la solution de corrosion galvanique, elle peut non seulement corroder vers le bas, mais aussi vers la droite et la gauche, de sorte que la corrosion latérale est presque inévitable.

Le problème de la gravure latérale est souvent discuté dans les paramètres de gravure. Il est défini comme le rapport de la largeur de gravure latérale à la profondeur de gravure, appelé facteur de gravure. Dans l'industrie des circuits imprimés, il varie considérablement, allant de 1: 1 à 1: 5. Bien entendu, un faible degré de gravure latérale ou un faible facteur de gravure sont les plus satisfaisants.

La structure de l'équipement de gravure et les solutions de gravure de différentes compositions peuvent influencer le facteur de gravure ou le degré de gravure latérale, ou de manière optimiste, cela peut être contrôlé. Certains additifs peuvent réduire le degré de corrosion latérale. La composition chimique de ces additifs est souvent un secret commercial que leurs développeurs ne divulgueront pas au monde extérieur.

À bien des égards, la qualité de la gravure existait bien avant l'entrée de la carte de circuit imprimé dans la machine de gravure. Parce qu'il existe une relation interne très étroite entre les différents processus ou procédés de traitement des circuits imprimés, aucun processus n'est influencé par, ou n'affecte les autres processus. De nombreux problèmes identifiés comme étant de qualité de gravure existent déjà en fait dans des procédés antérieurs de retrait de film, voire plus.

Pour les procédés de gravure de graphiques externes, de nombreux problèmes se reflètent finalement dans ceux - ci en raison de leur image « inversée» plus importante que la plupart des procédés de carte de circuit imprimé. En même temps, c'est aussi parce que la gravure est la dernière étape d'une série de processus commençant par le collage du film mince et la photosensibilité. Après cela, le motif externe est transféré avec succès. Plus il y a de liens, plus il y a de chances que des problèmes surviennent. Cela peut être considéré comme un aspect très particulier du processus de production de circuits imprimés.


En théorie, après l'entrée de la carte de circuit imprimé dans la phase de gravure, dans le processus de traitement du circuit imprimé par placage graphique, l'état idéal devrait être: l'épaisseur totale de cuivre et d'étain ou de cuivre et d'étain après le placage ne doit pas dépasser l'épaisseur du film photosensible résistant au placage, Rendre le motif de placage complètement bloqué et encastré dans les « murs» des deux côtés du film.cependant, dans la production réelle, les motifs de placage des cartes de circuits imprimés du monde entier sont beaucoup plus épais que les motifs photosensibles après le placage. Dans le processus de placage de cuivre et de plomb - étain, une tendance à l'accumulation latérale est apparue et des problèmes sont apparus en raison de la hauteur du revêtement dépassant le film photosensible. La couche de résine étain ou plomb - étain recouverte au - dessus de la ligne s'étend de part et d'autre pour former des « bords» recouvrant une petite partie du film photosensible sous les « bords».

Le "bord" formé par l'étain ou le plomb - étain rend impossible l'élimination complète du film photosensible lors de son retrait, laissant une petite partie de la "colle résiduelle" sous le "bord". La "colle résiduelle" ou le "film résiduel" laissé sous le "bord" de la résine peut entraîner une gravure incomplète. Des « racines de cuivre » sont formées sur les deux côtés après la gravure de la ligne, ce qui rétrécit l'espacement des lignes, ce qui conduit à des cartes de circuit imprimé qui ne répondent pas aux exigences du carré et peuvent même être rejetées. En raison du rejet, les coûts de production des circuits PCB augmenteront considérablement.

En outre, dans de nombreux cas, la dissolution se forme en raison de la réaction. Dans l'industrie des circuits imprimés, les films résiduels et le cuivre peuvent également s'accumuler dans des solutions corrosives et se bloquer dans les buses et les pompes résistantes aux acides des machines corrosives, ce qui oblige à fermer pour la manipulation et le nettoyage, ce qui affecte l'efficacité du travail.


Réglage de l'équipement et interaction avec les solutions corrosives

La gravure à l'ammoniac est un processus de réaction chimique fin et complexe dans le traitement des cartes de circuits imprimés. Au contraire, c’est un travail facile. Une fois le processus ajusté, la production en continu est possible. La clé est que la machine, une fois démarrée, doit rester en état de fonctionnement continu et ne doit pas être arrêtée. Le procédé de gravure dépend en grande partie des bonnes conditions de fonctionnement de l'appareil. Actuellement, l'utilisation de la pulvérisation haute pression est obligatoire quel que soit le liquide de gravure utilisé, et pour obtenir un côté ligne soigné et un effet de gravure de haute qualité, la structure de la buse et le mode de pulvérisation doivent être rigoureusement choisis.

Pour obtenir de bons effets secondaires, de nombreuses théories différentes ont émergé, formant différentes méthodes de conception et structures de dispositifs. Ces théories sont souvent très différentes. Cependant, toutes les théories sur la gravure reconnaissent le principe le plus fondamental qui consiste à mettre la surface métallique en contact le plus rapidement possible avec une solution fraîche de gravure. L'analyse mécano - chimique du processus de gravure confirme également l'opinion ci - dessus. Dans la gravure à l'ammoniac, en supposant que tous les autres paramètres restent inchangés, la vitesse de gravure est principalement déterminée par l'ammoniac (NH3) dans la solution de gravure. L'interaction entre la nouvelle solution et la surface gravée a donc deux objectifs principaux: l'un est de rincer les ions cuivre nouvellement générés; La seconde consiste à fournir en continu l'ammoniac (NH3) nécessaire à la réaction.


Dans les connaissances traditionnelles de l'industrie des circuits imprimés, en particulier des fournisseurs de matières premières pour circuits imprimés, il est reconnu que plus la teneur en ions cuivre monovalents dans une solution d'attaque à l'ammoniac est faible, plus la réaction est rapide, ce qui a été confirmé par l'expérience. En effet, de nombreux produits de gravure à l'ammoniac contiennent des groupes de coordination spéciaux (certains solvants complexes) pour les ions de cuivre monovalents qui sont utilisés pour réduire les ions de cuivre monovalents (ce sont les secrets techniques de leurs produits à haute réactivité). Il s'ensuit que l'effet des ions cuivre monovalents n'est pas faible. Si le cuivre monovalent est réduit de 5000 PPM à 50 ppm, le taux de gravure sera plus que doublé.


En raison du grand nombre d'ions cuivre monovalents générés au cours de la réaction de gravure et du fait que les ions cuivre monovalents sont toujours étroitement liés aux groupes complexes de l'ammoniac, il est difficile de maintenir leur teneur à un niveau proche de zéro. Le cuivre monovalent peut être éliminé en le transformant en cuivre bivalent par l'action de l'oxygène dans l'atmosphère. Les objectifs ci - dessus peuvent être atteints par pulvérisation.

C'est la raison fonctionnelle de faire entrer de l'air dans la cassette de gravure. Cependant, s'il y a trop d'air, cela accélère la perte d'ammoniac dans la solution, abaisse le pH, ce qui réduit encore la vitesse de gravure. L'ammoniac en solution doit également être contrôlé. Certains utilisateurs utilisent la méthode de passage de l'ammoniac pur dans le réservoir de gravure. Pour ce faire, un système de contrôle du pH - mètre doit être ajouté. Lorsque le résultat du pH mesuré automatiquement est inférieur à une valeur donnée, la solution est ajoutée automatiquement.


Dans le domaine connexe de la gravure chimique (également appelée gravure photochimique ou PCH), les travaux de recherche ont commencé et ont atteint le stade de la conception de la structure de la machine de gravure. Dans ce procédé, la solution utilisée est du cuivre divalent et non une gravure au cuivre ammoniacal. Il pourrait être utilisé dans l'industrie des circuits imprimés. Dans l'industrie pch, l'épaisseur typique d'une feuille de cuivre gravée est de 5 à 10 mils, dans certains cas assez importante. Ses exigences en matière de paramètres de gravure ont tendance à être plus strictes que celles de l'industrie des PCB.

Gravure de carte de circuit imprimé

Sur les faces supérieure et inférieure de la plaque, les états de gravure des bords d'attaque et de fuite sont différents

Un grand nombre de problèmes liés à la qualité de la gravure sont concentrés sur la partie gravée de la surface de la plaque supérieure. Il est important de comprendre cela. Ces problèmes découlent de l'influence de la structure colloïdale réalisée par l'agent de gravure sur la surface supérieure de la carte de circuit imprimé. Le dépôt colloïdal de la surface de cuivre affecte d'une part la force du Jet et d'autre part entrave le réapprovisionnement de la solution fraîche de gravure, ce qui entraîne une diminution de la vitesse de gravure. C'est en raison de la formation et de l'accumulation de structures colloïdales que les graphiques supérieurs et inférieurs de la carte de circuit imprimé sont gravés à des degrés différents. Cela rend également la première partie de la carte de circuit imprimé dans la machine de gravure susceptible d'être gravée à fond ou susceptible de provoquer une corrosion excessive, car aucune accumulation n'a encore été formée à ce moment - là et la gravure est rapide. Au contraire, lorsque la partie qui pénètre derrière la carte de circuit imprimé entre, l'accumulation est déjà formée et sa gravure ralentit.


Maintenance des équipements de gravure

Le facteur clé dans la maintenance de l'équipement de gravure est de s'assurer que la buse est propre sans entrave. Sous l'effet de la pression du jet, les blocages ou les scories peuvent affecter la disposition. Si la buse n'est pas propre, elle provoque une gravure inégale et gaspille toute la carte de circuit imprimé.

De toute évidence, l'entretien de l'équipement consiste à remplacer les pièces endommagées et usées, y compris les buses. Il existe également des problèmes d'usure de la buse. En outre, le problème le plus critique est de maintenir l'agent de gravure exempt de scories, et dans de nombreux cas, une accumulation excessive de scories peut même affecter l'équilibre chimique de la solution de gravure. De même, s'il y a un déséquilibre chimique excessif dans la solution de gravure, les scories deviendront de plus en plus graves. Les problèmes de scories et d'accumulation ne peuvent être surestimés. Une fois qu'un grand nombre de scories apparaît soudainement dans la solution de gravure, c'est généralement un signe d'un mauvais équilibre de la solution. Il doit être correctement nettoyé à l'aide d'acide chlorhydrique concentré ou ajouté à la solution.


Le film restant produit également des scories. Une très petite quantité du film résiduel est dissoute dans la solution de gravure, puis il se forme un précipité de sel de cuivre. Les scories formées par le film résiduel indiquent que le processus précédent d'élimination du film n'est pas terminé. Une mauvaise élimination du film est souvent le résultat d'un film de bord et d'un placage excessif.