Data PCB - Proses pencetakan sirkuit luar papan PCB

I. Paparan ringkasan

Pada masa ini, proses biasa papan sirkuit dicetak memproses mengadopsi "kaedah peletakan corak". Iaitu, mempeletakkan lapisan perlawanan lead-tin pada bahagian foil tembaga lapisan luar papan yang perlu disimpan, iaitu, bahagian grafik sirkuit, dan kemudian secara kimia merusak sisa foil tembaga, yang dipanggil etching. Harus dicatat bahawa ada dua lapisan tembaga di papan pada masa ini. Dalam proses pencetakan lapisan luar, hanya satu lapisan tembaga mesti pencetak sepenuhnya, dan yang lain akan membentuk sirkuit terakhir yang diperlukan. Jenis pencetakan corak ini dikaraterisasikan oleh kehadiran lapisan tembaga hanya di bawah perlawanan lead-tin. Kaedah pemprosesan lain ialah bahawa seluruh papan dipotong tembaga, dan bahagian lain selain filem fotosensitif hanya lapisan tahan tin atau lead-tin. Proses ini dipanggil "proses penapisan tembaga papan penuh". Berbanding dengan peletak corak, kelemahan peletak tembaga papan penuh adalah tembaga dilapis dua kali di mana-mana pada papan dan mesti ditapis semasa ditapis. Oleh itu, sejumlah masalah akan muncul apabila lebar wayar sangat baik. Pada masa yang sama, kerosakan sisi (lihat Gambar 4) boleh mempengaruhi secara serius keseluruhan garis.

Dalam teknologi pemprosesan sirkuit luar papan cetak, terdapat kaedah lain, yang ialah menggunakan filem fotosensitif selain dari penutup logam sebagai lapisan tahan. Kaedah ini sangat mirip dengan proses cetakan lapisan dalaman, anda boleh rujuk ke cetakan dalam proses pembuatan lapisan dalaman. Pada masa ini, tin atau lead-tin adalah lapisan yang biasanya digunakan untuk melawan, yang digunakan dalam proses etching ammonia etchant. Ammonia etchant adalah cairan kimia yang biasanya digunakan, yang tidak mempunyai mana-mana reaksi kimia dengan tin atau lead-tin. Ammonia etchant terutamanya merujuk kepada air amonia/solusi etching klorid amonium. Selain itu, penyelesaian pencetakan air amonia/sulfat amonia juga tersedia di pasar. Solusi cetakan berasaskan sulfat, selepas digunakan, tembaga di dalamnya boleh dipisahkan dengan elektrolisis, jadi ia boleh digunakan semula. Kerana kadar korosinya rendah, ia biasanya jarang dalam produksi sebenar, tetapi ia dijangka untuk digunakan dalam etching bebas klor. Beberapa orang cuba menggunakan asid sulfur-hidrogen peroksid sebagai etchant untuk merusak corak lapisan luar. Kerana banyak alasan termasuk penghasilan ekonomi dan sampah cair, proses ini belum diterima secara luas dalam cara komersial. Selain itu, asid sulfurik-hidrogen peroksid tidak boleh digunakan untuk mengikat lawan lead-tin, dan proses ini bukan PCB Ia adalah kaedah utama dalam produksi lapisan luar papan, jadi kebanyakan orang jarang peduli tentang hal itu.

2. Kualiti pengacakan dan masalah awal

Keperluan asas untuk kualiti cetakan adalah untuk dapat membuang semua lapisan tembaga sepenuhnya kecuali di bawah lapisan tahan, dan itulah ia. Secara ketat, jika tanah hendak ditakrif, kualiti cetakan mesti termasuk keseluruhan lebar wayar dan darjah cetakan sisi. Oleh sebab ciri-ciri terkandung etchant semasa, ia bukan sahaja menggambar ke bawah tetapi juga dalam semua arah, jadi menggambar sisi hampir tidak dapat dihindari. Masalah memotong bawah adalah salah satu parameter memotong yang sering dibincangkan, yang ditakrif sebagai nisbah lebar memotong bawah kepada kedalaman memotong, dipanggil faktor memotong. Dalam industri sirkuit cetak, ia berbeza dengan luas, dari 1:1 hingga 1:5. Jelas, darjah rendah kecil atau faktor pencetakan rendah adalah memuaskan. Struktur peralatan pencetak dan komposisi berbeza penyelesaian pencetak akan mempunyai kesan pada faktor pencetak atau darjah pencetak sisi, atau dalam terma optimistik, ia boleh dikawal. Penggunaan aditif tertentu boleh mengurangkan darjah pencetakan sisi. Komposisi kimia aditif ini biasanya rahsia perdagangan, dan pembangun mereka tidak mengungkapkannya kepada dunia luar. Adapun struktur peralatan pencetak, bab berikut akan ditugaskan kepadanya. Dalam banyak cara, kualiti pencetak wujud lama sebelum papan cetak memasuki mesin pencetak. Kerana terdapat sambungan dalaman yang sangat dekat antara pelbagai proses atau proses pemprosesan sirkuit cetak, tiada proses yang tidak terpengaruh oleh proses lain dan tidak mempengaruhi proses lain. Banyak masalah yang dikenalpasti sebagai kualiti etch sebenarnya wujud dalam proses pelepasan walaupun sebelumnya. Untuk proses pencetakan corak lapisan luar, banyak masalah diselarang di dalamnya kerana fenomena "aliran balik" yang diselarang lebih terkenal daripada kebanyakan proses papan dicetak. Pada masa yang sama, ini juga kerana pencetakan adalah sebahagian dari siri panjang proses yang bermula dengan filem yang melekat diri dan fotosensitif, selepas itu corak lapisan luar berjaya dipindahkan. Semakin banyak pautan yang ada, semakin besar peluang masalah. Ini boleh dilihat sebagai aspek khusus proses produksi sirkuit cetak. Secara teori, selepas sirkuit cetak memasuki tahap pencetakan, keadaan salib-seksyen corak patut dipaparkan dalam Figur 2. Dalam proses memproses sirkuit cetak dengan elektroplating corak, keadaan ideal patut ialah: jumlah tebal tembaga dan tin atau tembaga dan lead dan tin selepas elektroplating tidak patut melebihi tebal filem fotosensitif elektroplating sehingga corak elektroplating sepenuhnya ditutup dengan "di kedua-dua sisi filem. dinding" ditutup dan diletakkan di dalamnya. Namun, dalam produksi sebenar, selepas elektroplating papan sirkuit cetak di seluruh dunia, corak peletup jauh lebih tebal daripada corak fotosensitif. Dalam proses elektroplating tembaga dan lead-tin, kerana tinggi lapisan plating melebihi filem fotosensitif, terdapat cenderung untuk berkumpul secara lateral, dan masalah muncul.

"Tepi" yang terbentuk oleh tin atau tin lead membuat ia mustahil untuk mengeluarkan filem fotosensitif sepenuhnya apabila mengeluarkan filem, meninggalkan sebahagian kecil dari "lem sisa" di bawah "tepi". "Lekat sisa" atau "filem sisa" ditinggalkan di bawah "pinggir" dan akan menyebabkan pencetakan tidak lengkap. Garis bentuk "akar tembaga" pada kedua-dua sisi selepas menggambar, dan akar tembaga sempit ruang garis, yang mengakibatkan papan cetak tidak memenuhi keperluan Parti A, dan mungkin juga ditolak. Biaya produksi papan PCB akan meningkat dengan besar kerana ditolak. Selain itu, dalam banyak kes, disebabkan bentuk penyelesaian disebabkan reaksi, dalam industri sirkuit cetak, filem dan tembaga yang tersisa juga boleh berkumpul dalam penyelesaian etching dan menghalang nozzle mesin etching dan pompa resisten asid, dan perlu ditutup untuk memproses dan membersihkan. yang mempengaruhi efisiensi kerja.

3. Pelarasan peralatan dan interaksi dengan penyelesaian korosif

Dalam pemprosesan papan PCB, pencetakan ammonia adalah proses reaksi kimia yang relatif baik dan kompleks. Sebaliknya, ia adalah kerja yang mudah. Setelah proses telah muncul, produksi boleh terus. Kunci ialah apabila ia diaktifkan, ia perlu mengekalkan keadaan kerja terus menerus, dan ia tidak disarankan untuk berhenti dan berhenti. Proses pencetakan bergantung pada keadaan kerja yang baik peralatan. Pada masa ini, tidak peduli apa jenis penyelesaian cetakan digunakan, penyemburan tekanan tinggi mesti digunakan, dan untuk mendapatkan sisi garis bersih dan kesan cetakan kualiti tinggi, struktur dan kaedah penyemburan tekanan mesti dipilih secara ketat. Untuk mendapatkan kesan sampingan yang baik, banyak teori yang berbeza telah muncul, menghasilkan kaedah reka dan struktur peralatan berbeza. Teori-teori ini sering sangat berbeza. Tetapi semua teori tentang pencetakan mengakui prinsip as as untuk mendapatkan permukaan logam dalam kontak konstan dengan pencetakan segar secepat mungkin. Analisis mekanisme kimia proses pencetakan juga mengesahkan titik di atas. Dalam pencetakan ammonia, menganggap semua parameter lain tetap, kadar pencetakan terutamanya ditentukan oleh ammonia (NH3) dalam penyelesaian pencetakan. Oleh itu, menggunakan penyelesaian segar untuk mengetuk permukaan mempunyai dua tujuan utama: satu adalah untuk mengeluarkan ion tembaga yang baru saja dihasilkan; yang lain ialah untuk terus menyediakan ammonia (NH3) yang diperlukan untuk reaksi.

Dalam pengetahuan tradisional industri sirkuit cetak, terutama penyedia bahan-bahan mentah sirkuit cetak, secara umum dikenali bahawa semakin rendah kandungan ion tembaga monovalen dalam penyelesaian etching berdasarkan ammonia, semakin cepat kelajuan reaksi. Ini telah disahkan oleh pengalaman. . Sebenarnya, banyak produk etchant berasaskan ammonia mengandungi ligan istimewa (beberapa penyelesair kompleks) untuk ion tembaga monovalent, yang bertindak untuk mengurangi ion tembaga monovalent (ini adalah rahsia teknik reaktif tinggi produk mereka), ia boleh dilihat bahawa pengaruh ion tembaga monovalent tidak kecil. Mengurangi tembaga monovalen dari 5000ppm ke 50ppm akan lebih daripada gandakan kadar etch. Oleh kerana sejumlah besar ion cupric monovalent dijana semasa reaksi pencetak, dan kerana ion cupric monovalent sentiasa dikombinasikan dengan kuat dengan kumpulan amonia kompleks, ia sangat sukar untuk menjaga kandungan dekat dengan sifar. Sampah monovalen boleh dibuang dengan mengubah tembaga monovalen ke tembaga divalen dengan tindakan oksigen dalam atmosfer. Tujuan di atas boleh dicapai dengan menyemprot. Ini adalah satu alasan berfungsi untuk melepaskan udara ke dalam bilik pencetak. Namun, jika terdapat terlalu banyak udara, ia akan mempercepat kehilangan ammonia dalam penyelesaian dan mengurangkan nilai pH, yang masih akan mengurangkan kadar etch. Ammonia juga jumlah pembolehubah dalam penyelesaian yang perlu dikawal. Beberapa pengguna telah mengadopsi praktek untuk menyerahkan ammonia murni ke dalam reservoir pencetak. Untuk melakukannya, sistem kawalan meter PH mesti ditambah. Apabila pH diukur secara automatik lebih rendah dari nilai yang diberi, penyelesaian akan ditambah secara automatik. Dalam bidang terkait pencetakan kimia (juga dikenali sebagai pencetakan fotokimia atau PCH), kerja kajian telah dimulai dan telah mencapai tahap rancangan struktur pencetak. Dalam kaedah ini, penyelesaian yang digunakan adalah divalen tembaga, bukan etch tembaga-amonia. Ia mungkin akan digunakan dalam industri sirkuit cetak. Dalam industri PCH, foil tembaga dicat biasanya tebal 5 hingga 10 mils, dan dalam beberapa kes lebih tebal. Keperluan untuk parameter pencetak sering lebih ketat daripada yang dalam industri PCB.

Terdapat kajian dari sistem industri PCM yang belum secara rasmi diterbitkan, tetapi keputusan akan segar. Kerana sokongan pendanaan projek yang relatif kuat, peneliti mempunyai kemampuan untuk mengubah pemikiran rancangan peranti pencetak dalam jangka panjang dan mempelajari kesan perubahan ini. Contohnya, dibandingkan dengan teka-teki konik, teka-teki teka-teki teka-teki mengadopsi bentuk penggemar, dan manifold penyemburan (iaitu, paip yang teka-teki dikunci) juga mempunyai sudut pemasangan, yang boleh menyemprot teka-teki yang memasuki bilik pencetak pada sudut 30 darjah. Jika tidak Jika perubahan seperti ini dilakukan, pemasangan teka-teki pada manifold akan menghasilkan sudut sembur setiap teka-teki sebelah tidak sama. Permukaan serpihan bagi kumpulan kedua teka-teki sedikit berbeza dari permukaan kumpulan yang sama (lihat Figur 8, yang menunjukkan keadaan kerja serpihan). Dengan cara ini, bentuk penyelesaian tersembur ditolak atau diseberangi. Secara teori, jika bentuk penyelesaian saling saling saling, kekuatan pelepasan bahagian itu dikurangkan dan tidak dapat secara efektif mencuci penyelesaian lama dari permukaan yang dicetak semasa menjaga penyelesaian baru dalam kontak dengannya. Ini adalah terutama benar pada pinggir permukaan penyelesaian. Kekuatannya jet jauh lebih kecil daripada itu dalam arah menegak. kajian ini mendapati bahawa parameter desain adalah 65 psi (ie 4+Bar). Setiap proses pencetak dan setiap penyelesaian praktik mempunyai masalah tekanan suntikan, dan pada masa ini, sangat jarang tekanan suntikan di dalam bilik pencetak melebihi 30 psi (2Bar). Ada prinsip bahawa semakin tinggi ketepatan penyelesaian pencetakan (iaitu graviti atau darjah tertentu Baume), semakin tinggi tekanan suntikan sepatutnya. Sudah tentu, ini bukan parameter tunggal. Parameter penting lain ialah pergerakan relatif (atau pergerakan) yang mengawal kadar reaksinya dalam penyelesaian.

4. Regarding the upper and lower boards, the lead-in edge and the rear-entry edge have different etching states

Banyak masalah yang berkaitan dengan kualiti pencetakan berkonsentrasi pada bahagian pencetak permukaan papan atas. Penting untuk tahu ini. Masalah ini muncul dari kesan pembangunan koloid dari etchants pada permukaan atas papan sirkuit cetak. Kekuatan kolloid berkumpul di permukaan tembaga, yang mempengaruhi kekuatan ejeksi di satu sisi, dan menghalangi penyembahan penyelesaian cetakan segar, di sisi lain, yang menyebabkan pengurangan kadar cetakan. Ia adalah tepat kerana bentuk dan akumulasi kuat koloid bahawa darjah cetakan corak atas dan bawah papan berbeza. Ini juga membuat mereka sebahagian dari papan yang masuk pertama dalam mesin pencetak mudah untuk dicetak sepenuhnya atau mudah untuk menyebabkan terlalu kerosakan, kerana akumulasi tidak dibentuk pada masa itu, dan kelajuan pencetak lebih cepat. Sebaliknya, apabila bahagian yang memasuki belakang papan masuk, bangunan sudah terbentuk dan memperlambat kadar etchnya.

5. Pertahanan peralatan pencetak

Faktor utama dalam penyelamatan peralatan pencetak adalah untuk memastikan tombol bersih dan bebas dari halangan untuk membuat semburan licin. Penghalangan atau penyelamatan boleh mempengaruhi bentangan di bawah tekanan jet. Jika teka-teki tidak bersih, pencetakan akan tidak sama dan seluruh PCB akan rosak. Jelas, penyelamatan peralatan adalah untuk menggantikan bahagian yang rosak dan dipakai, termasuk penggantian tombol, yang juga mempunyai masalah pakaian dan air mata. Selain itu, masalah yang lebih kritikal adalah untuk menjaga mesin pencetak bebas dari penyelamatan, dan akumulasi penyelamatan akan berlaku dalam banyak kes. Akumulasi yang berlebihan dari sampah akan mempengaruhi keseimbangan kimia penyelesaian. Sama seperti, jika etchant menunjukkan ketidakseimbangan kimia yang berlebihan, formasi serpihan akan teruk. Masalah pembinaan pelacur tidak boleh terlalu menekankan. Setelah jumlah besar penyelamatan berlaku tiba-tiba dalam penyelesaian penyelamatan, ia biasanya isyarat bahawa ada masalah dengan keseimbangan penyelesaian. Ini sepatutnya dibersihkan dengan betul dengan asid hidroklorik yang lebih kuat atau penyelesaian perlu dipenuhi semula. Film yang tersisa juga boleh menghasilkan sampah, sejumlah yang sangat kecil filem yang tersisa ditetapkan dalam penyelesaian pencetak, dan kemudian precipitate garam tembaga terbentuk. Pelacur terbentuk oleh filem sisa menunjukkan bahawa proses pembuangan filem terdahulu belum selesai. Pembuangan filem yang teruk sering berkaitan dengan kombinasi filem pinggir dan permainan berlebihan di papan PCB.