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プリント基板のエッチングプロセスとプロセス制御
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プリント基板のエッチングプロセスとプロセス制御

プリント基板のエッチングプロセスとプロセス制御

2022-01-23
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Author:pcb

のプロセス プリント回路基板 光学ボードからディスプレイ回路パターンへの物理的および化学反応の複雑なプロセスです. 現在, の典型的なプロセス プリント回路基板 (PCB) 処理 adopts "graphic electroplating method". それで, 鉛錫の反腐食レイヤーのレイヤーは、銅の箔の上に予めメッキされる プリント回路基板, それで, 回路のグラフィック部分, それから、銅箔の残りは化学的に腐食します, エッチングというもの.


回路基板エッチングの種類

エッチングの間、プリント回路基板上に2層の銅があることに留意されたい。外部層エッチングプロセスでは、1層の銅のみが完全にエッチングされなければならず、残りは最終的に必要な回路を形成する。この種のパターンメッキは、銅メッキ層がリードすずレジスト層の下にのみ存在することを特徴とする。

別の工程は、プリント配線板全体が銅メッキされ、感光膜以外の部分がTiN又はTiNレジスト層のみであることである。この工程を「フルボード銅めっき工程」と呼ぶ。パターンめっきと比較して、全面的な銅メッキの最大の欠点は、基板が基板表面のどこでも二度めっきされなければならず、エッチング中に腐食されなければならないということである。従って、ワイヤ幅が非常に細かい場合には一連の問題が生じる。同時に、側の腐食は、ラインの均一性に深刻に影響します。


プリント配線板の外部回路の加工技術では,金属皮膜の代わりに感光性膜を耐食性層として用いる方法がある。この方法は内層エッチングプロセスと非常に類似している。内部層の製造工程でエッチングを参照できます。

現在、錫又は鉛錫は最も一般的に使用されるレジスト層であり、アンモニアエッチング液のエッチングプロセスで使用されるアンモニアエッチング液は、スズ又はリードスズとの化学反応を有しない広く使用されている化学溶液である。アンモニアエッチング液は、主にアンモニア/アンモニア塩化物エッチング溶液を指す。


また、アンモニア/アンモニア硫酸塩エッチング溶液を市場で購入することもできます。硫酸塩系エッチング液中の銅は、使用後の電気分解により分離でき、再利用可能である。腐食速度が低いため,実際の製造では一般に稀であるが,塩素フリーエッチングに使用することが期待される。

誰かが硫酸水素過酸化物をエッチング液として外側パターンをエッチングしようとした。経済性や廃液処理をはじめとする多くの理由により、このプロセスは商業的な意味で広く使用されていないが、硫酸過酸化水素はリードすずレジスト層のエッチングには使用できず、PCB外層の製造においてはこの方法は主要な方法ではないので、ほとんどの人はあまり注意を払わない。

プリント回路基板エッチング

プリント回路基板のエッチング品質と問題点

エッチング品質の基本的な要件は、レジスト層の下のすべての銅層を完全に除去することである。厳密に言えば、正確に定義される場合、エッチング品質は導体線幅と側面腐食の程度の整合性を含まなければならない。現在の腐食性溶液の固有の特性のために、それは下方だけでなく、左右方向をもエッチングすることができるので、側面腐食はほとんど避けられない。

エッチングパラメータにはサイドエッチング問題がしばしば議論される。エッチング深さに対するサイドエッチング幅の比と定義される。プリント回路業界では1:1から1:5まで広く変化している。明らかに、小さいサイドエッチング度または低いエッチング係数が最も良好である。

エッチング装置およびエッチング成分の異なる構成要素の構造は、エッチングファクタまたはサイドエッチング度に影響を与える。添加剤によっては,サイド腐食の程度を低減できる。これらの添加物の化学組成は一般的に貿易秘密であり,開発者は外部世界に開示していない。

多くの点で、エッチングの品質は、プリント回路基板がエッチング装置に入る前に存在した。印刷回路処理の様々なプロセスやプロセス間に非常に近接した内部関係があるため、他のプロセスに影響されない処理はなく、他のプロセスに影響を与えない。エッチング品質として特定される多くの問題は、実際にフィルム除去の以前のプロセスにおいて、存在した。

外部グラフィックのエッチングプロセスについては、多くの問題が最終的に反映されている。同時に、エッチングはフィルム貼付と感光性から始まる一連のプロセスの最後のステップであるからである。その後、外部パターンを正常に転写する。より多くのリンクは、問題の可能性が大きい。これは、印刷回路の製造工程において非常に特別な観点と考えられる。


理論的には、プリント回路基板がエッチングステージに入った後、グラフィック電気メッキによってプリント回路を処理するプロセスでは、理想的な状態は、電気めっき後の銅、錫、銅および鉛錫の厚さが、電気めっき抵抗性の感光膜の厚さを超えないようにすることである。電気メッキパターンがフィルムの両側の「壁」によって完全にブロックされて、それに埋め込まれるように。しかしながら、実際の製造では、電気めっき後の感光パターンよりも、世界中のプリント配線板のメッキパターンがはるかに厚い。銅や鉛スズを電気メッキする工程では、塗布高さが感光膜を越えるため横方向の蓄積の傾向があり、問題が生じる。ラインより上におおわれる錫またはリードすずレジスト・レイヤーは、「エッジ」の下で感光性フィルムの小さい部分をカバーして、「エッジ」を形成するために両側に伸びる。

錫又は鉛錫によって形成された「エッジ」は、フィルムを除去する際に感光膜を完全に除去することができず、「エッジ」の下に「残留接着剤」の少ない部分を残す。レジストの「エッジ」の下に残った「残留接着剤」または「残留膜」は不完全なエッチングを引き起こす。ラインはエッチングの両側に「銅の根」を形成する。そして、それはライン・スペーシングを狭くして、結果としてプリント回路板がPAA Aの要件を満たしていなくて、拒絶されることさえできる。拒絶により,pcb回路の製造コストは大幅に増加する。

また、反応により溶解が発生する場合が多い。プリント回路基板業界では、残留膜と銅は腐食性溶液中に蓄積し、腐食性機械および耐酸性ポンプのノズル中にブロックすることができ、したがって、それらは作業効率に影響を及ぼす処置及び洗浄のためにシャットダウンされなければならない。


機器調整と腐食性溶液との相互作用

アンモニアエッチングは、プリント回路基板処理における微細で複雑な化学反応プロセスである。逆に、それは簡単な仕事です。一旦プロセスを調整すると、連続生産を行うことができる。キーは、一度マシンを起動すると、それは継続的な作業状態を維持する必要があります停止する必要はありません。エッチングプロセスは装置の良好な加工条件に大きく依存する。現在、どのようなエッチング液を使用しても、高圧溶射を使用しなければならず、きちんとしたライン側と高品質のエッチング効果を得るためには、ノズル構造とスプレーモードを厳密に選択しなければならない。

良い副作用を得るために、さまざまなデザイン方法と装置構造を形成して、多くの異なる理論が出てきました。これらの説はしばしば全く異なる。しかし、エッチングに関する理論はすべて、最も基本的な原理を認識している。すなわち、金属表面をできるだけ早くエッチング液に接触させる。また、エッチングプロセスの化学機構解析により、上記のことが確認された。アンモニアエッチングでは他の全てのパラメータが変化しないと仮定してエッチング速度は主にエッチング液中のアンモニア(NH 3)によって決まる。したがって、新鮮な溶液とエッチングされた表面との間の相互作用には2つの主な目的がある。一つは新たに生成された銅イオンをフラッシュすることである第二は反応に必要なアンモニア(NH 3)を連続的に供給することである。


印刷回路産業,特に印刷回路原料の供給者の伝統的知識において,アンモニアエッチング溶液中の一価の銅イオンの含有量が低いほど,これは反応速度が速くなることが確認された。実際、多くのアンモニアエッチング液は、一価の銅イオン(いくつかの複雑な溶媒)の特別な配位群を含み、これは一価の銅イオンを還元するために使用される(これらは、高い反応能力を有するそれらの製品の技術的秘密である)。一価の銅イオンの影響は小さいことが分かる。1価の銅を5000 ppmから50 ppmに減少させると、エッチング速度は2倍以上になる。


エッチング反応の過程では多数の銅イオンが生成されるため、1価の銅イオンは常にアンモニアの錯体基と強く結合しているので、その含有量をゼロに近づけることは非常に困難である。一価の銅を大気中の酸素の働きによって二価の銅に変えることによって、1価の銅を除去することができる。上記の目的は噴霧により行うことができる。

これは、エッチングボックスに空気を通す機能上の理由である。しかし、あまりにも多くの空気がある場合、それは溶液中のアンモニアの損失を加速し、pHを減少させ、それはまだエッチング速度を低下させる。溶液中のアンモニアも制御する必要がある。一部のユーザーは、エッチング・ストレージ・タンクに純粋なアンモニアを流す方法を使用する。そうするために、1セットのpHメーター制御システムを加えなければなりません。自動的に測定されたpHの結果が与えられた値よりも低い場合、ソリューションが自動的に追加されます。


化学エッチング(光化学エッチングやpchとも呼ばれる)の関連分野では,研究開発が始まり,エッチング構造設計の段階に達した。この方法では、溶液はアンモニア銅エッチングではなく、二価の銅である。それはおそらく印刷回路業界で使用されます。pch業界では,エッチングされた銅箔の典型的な厚さは5〜10ミルであり,場合によってはかなり大きい。エッチングパラメータのためのその要件は、PCB産業のそれらよりしばしば厳しい。

回路基板エッチング

上部及び下部プレート表面では、前縁及び後縁のエッチング状態は異なる

エッチング品質に関連する多くの問題は、上部プレート表面のエッチングされた部分に焦点を合わせる。これを理解することが重要です。これらの問題は、プリント回路基板の上面にエッチング液により生成されるコロイド構造の影響から生じる。一方、銅表面上のコロイド状堆積物はジェット力に影響を与え、一方、新鮮なエッチング溶液の補充を阻止し、エッチング速度の低下をもたらす。これは、印刷回路基板の上下のグラフィックスのエッチング度が異なるコロイド構造の形成と蓄積のためである。これにより、エッチング装置内のプリント基板の第1の部分は、その時に蓄積が形成されておらず、エッチング速度が速いため、オーバーエッチングを完全に又は容易にエッチングし易くなる。逆に、プリント基板の後ろに入る部分が入り込むと、蓄積が形成され、そのエッチング速度が遅くなる。


エッチング装置のメンテナンス

エッチング装置のメンテナンスの重要な要因は、ノズルが障害物なしできれいで、妨げられないことを保証することである. 閉塞またはスラッジングは、ジェット圧力の作用の下でレイアウトに影響を与えます. ノズルがきれいでないならば, 不均一なエッチングを起こし、全体を無駄にする プリント回路基板.

明らかに、装置のメンテナンスは、ノズルを含む破損した部品を交換することです。ノズルも摩耗の問題があります。加えて、より重大な問題は、エッチャーをスラッグすることがないようにすることであり、これは多くの場合、過度のスラギング堆積がエッチング溶液の化学的平衡に影響を及ぼすことになる。同様に、エッチング液に過剰な化学アンバランスがあれば、スラッギングはますます深刻になる。スラギングと蓄積の問題は強調できない。一旦エッチング溶液中で大量のスラッジングが発生すると、通常、溶液のバランスが間違っている信号である。これは、強い塩酸で適切に洗浄されるか、または溶液に加えられるべきです。


残余フィルムはまた、スラグを生じることができる。エッチング液に微量の残留膜を溶解した後、銅塩の析出を形成する。残膜によって形成されるスラッジングは、前のフィルム除去工程が終了していないことを示す。貧弱な膜除去は、しばしばエッジフィルムとオーバー・メッキの結果である。