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1. Zusammenfassung

At present, the typical process of printed circuit board (PCB) processing adopts "graphic electroplating method". That is, a layer of lead tin corrosion resistant layer is pre plated on the copper foil to be retained on the outer layer of the board, that is, the graphic part of the circuit, and then the rest of the copper foil is chemically corroded, which is called etching.

It should be noted that there are two layers of copper on the board at this time. In the outer layer etching process, only one layer of copper must be completely etched, and the rest will form the final required circuit.This type of pattern plating is characterized in that the copper plating layer only exists below the lead tin resist layer. Another process is that the whole board is plated with copper, and the part other than the photosensitive film is only tin or lead tin resist layer. This process is called "full board copper plating process". Compared with pattern plating, the biggest disadvantage of full board copper plating is that copper must be plated twice everywhere on the board surface, and they must be corroded during etching. Therefore, when the wire width is very fine, a series of problems will occur. At the same time, side corrosion will seriously affect the uniformity of the line.

In der Verarbeitungstechnik der äußeren Schaltung von Leiterplatten besteht eine andere Methode darin, anstelle einer Metallbeschichtung lichtempfindliche Folie als Korrosionsschutzschicht zu verwenden. Diese Methode ähnelt sehr dem Innenschichtätzprozess. Sie können sich auf das Ätzen im inneren Schichtherstellungsprozess beziehen.

Derzeit ist Zinn oder Bleizinn die am häufigsten verwendete Resistschicht, die im Ätzprozess von Ammoniak-Ätzmittel verwendet wird. Ammoniak-Ätzmittel ist eine weit verbreitete chemische Lösung, die keine chemische Reaktion mit Zinn oder Bleizinn hat. Ammoniak Ätzmittel bezieht sich hauptsächlich auf Ammoniak / Ammoniakchlorid Ätzlösung. Darüber hinaus kann auf dem Markt auch Ammoniak/Ammoniaksulfat Ätzlösung erworben werden.

Das Kupfer in der Sulfatbasierten Ätzlösung kann nach dem Gebrauch durch Elektrolyse getrennt werden, so dass es wiederverwendet werden kann. Aufgrund seiner niedrigen Korrosionsrate ist es in der Regel selten in der tatsächlichen Produktion, aber es wird erwartet, dass es im chlorfreien Ätzen verwendet wird. Jemand versuchte, das äußere Muster mit Schwefelsäurewasserstoffperoxid als Ätzmittel zu Ätzen. Aus vielen Gründen, einschließlich Wirtschaft und Abfallflüssigkeitsbehandlung, wurde dieses Verfahren im kommerziellen Sinne nicht weit verbreitet. Darüber hinaus kann Schwefelsäure-Wasserstoffperoxid nicht für das Ätzen von Blei-Zinn-Widerstandsschicht verwendet werden, und dieser Prozess ist nicht die Hauptmethode bei der Herstellung von PCB-Außenschicht, so dass die meisten Menschen selten darauf achten.

2. Ätzqualität und bestehende Probleme

The basic requirement for etching quality is to completely remove all copper layers except under the resist layer, that's all.Strictly speaking, if it is to be accurately defined, the etching quality must include the consistency of conductor line width and the degree of side corrosion.Due to the inherent characteristics of the current corrosive solution, it can etch not only downward, but also left and right directions, so side corrosion is almost inevitable.

SeitenÄtzproblem wird oft in Ätzparametern diskutiert. Es wird definiert als das Verhältnis von SeitenÄtzbreite zu Ätztiefe, das Ätzfaktor genannt wird. In der Leiterplattenindustrie variiert es stark von 1:1 bis 1:5. Offensichtlich ist ein kleiner SeitenÄtzgrad oder ein niedriger Ätzfaktor der befriedigendste.

Die Struktur der Ätzgeräte und die Ätzlösung mit unterschiedlichen Komponenten beeinflussen den Ätzfaktor oder den SeitenÄtzgrad, oder in einem optimistischen Wort, es kann gesteuert werden. Einige Zusatzstoffe können den Grad der Seitenkorrosion reduzieren.

In many ways, the quality of etching has existed long before the printed board entered the etching machine. Because there is a very close internal relationship between various processes or processes of printed circuit processing, there is no process that is not affected by other processes and does not affect other processes. Many problems identified as etching quality have actually existed in the previous process of film removal or even more. For the etching process of outer graphics, many problems are finally reflected in it because its "inverted stream" image is more prominent than most PCB processes. At the same time, this is also because etching is the last step in a long series of processes starting from film pasting and photosensitivity. After that, the outer pattern is transferred successfully.The more links, the greater the possibility of problems. This can be regarded as a very special aspect in the production process of printed circuit.

Theoretically, after the printed circuit enters the etching stage, in the process of processing printed circuit by graphic electroplating, the ideal state should be that the total thickness of copper and tin or copper and lead tin after electroplating should not exceed the thickness of electroplating resistant photosensitive film, so that the electroplating pattern is completely blocked by the "wall" on both sides of the film and embedded in it. However, in real production, after electroplating, the plating pattern of printed circuit boards all over the world is much thicker than the photosensitive pattern. In the process of electroplating copper and lead tin, because the coating height exceeds the photosensitive film, there is a trend of transverse accumulation, and the problem arises. The tin or lead tin resist layer covered above the strip extends to both sides to form a "edge", and a small part of the photosensitive film is covered under the "edge".

The "edge" formed by tin or lead tin makes it impossible to completely remove the photosensitive film when removing the film, leaving a small part of the "residual glue" under the "edge". "Residual glue" or "residual film" left under the "edge" of the resist will cause incomplete etching.The lines form "copper roots" on both sides after etching, which narrows the line spacing, resulting in the printed board not meeting the requirements of Party A and may even be rejected. Rejection will greatly increase the production cost of PCB.

Darüber hinaus entsteht in vielen Fällen aufgrund der Reaktion eine Lösung. In der Leiterplattenindustrie können sich Restfilm und Kupfer auch in der korrosiven Lösung ansammeln und in der Düse der korrosiven Maschine und der säurebeständigen Pumpe blockieren, so dass sie zur Behandlung und Reinigung geschlossen werden müssen, was die Arbeitseffizienz beeinflusst.

3. Ausrüstungseinstellung und Wechselwirkung mit korrosiver Lösung

In der Druckkreisverarbeitung ist das Ätzen von Ammoniak ein relativ feiner und komplexer chemischer Reaktionsprozess. Umgekehrt ist es eine einfache Aufgabe. Sobald der Prozess angepasst ist, kann eine kontinuierliche Produktion durchgeführt werden. Der Schlüssel ist, dass die Maschine, sobald sie gestartet ist, einen kontinuierlichen Arbeitszustand aufrechterhalten muss und nicht gestoppt werden sollte. Der Ätzprozess hängt weitgehend vom guten Arbeitszustand der Ausrüstung ab. Derzeit muss unabhängig davon, welche Art von Ätzlösung verwendet wird, ein Hochdrucksprühen verwendet werden, und um ordentliche Linienseiten und einen hochwertigen Ätzeffekt zu erhalten, müssen die Düsenstruktur und der Sprühmodus streng ausgewählt werden.

Um gute Nebenwirkungen zu erzielen, sind viele verschiedene Theorien entstanden, die verschiedene Konstruktionsmethoden und Ausrüstungsstrukturen bilden. Diese Theorien sind oft ganz anders. Allerdings erkennen alle Ätztheorien das grundlegendste Prinzip an, das heißt, die Metalloberfläche so schnell wie möglich mit frischer Ätzlösung in Kontakt zu halten. Auch die chemische Mechanismenalyse des Ätzprozesses bestätigt die obige Ansicht. Bei der Ätzung mit Ammoniak wird unter der Annahme, dass alle anderen Parameter unverändert bleiben, die Ätzgeschwindigkeit hauptsächlich durch Ammoniak (NH3) in der Ätzlösung bestimmt. Daher gibt es zwei Hauptzwecke für die Wechselwirkung zwischen frischer Lösung und geätzter Oberfläche: Einer ist, die neu erzeugten Kupferionen auszuspülen; Die zweite besteht darin, kontinuierlich für die Reaktion erforderliches Ammoniak (NH3) bereitzustellen.
  
Im traditionellen Wissen der Leiterplattenindustrie, insbesondere der Lieferanten von Leiterplattenrohstoffen, wird erkannt, dass je niedriger der Gehalt an einwertigen Kupferionen in Ammoniak-Ätzlösung, desto schneller die Reaktionsgeschwindigkeit ist. Dies wurde durch Erfahrung bestätigt. Tatsächlich enthalten viele Ammoniak-Ätzprodukte spezielle Koordinationsgruppen monovalenter Kupferionen (einige komplexe Lösungsmittel), die zur Reduzierung monovalenter Kupferionen verwendet werden (dies sind die technischen Geheimnisse ihrer Produkte mit hoher Reaktionsfähigkeit). Es ist zu sehen, dass der Einfluss von einwertigen Kupferionen nicht klein ist. Wenn das einwertige Kupfer von 5000 ppm auf 50 ppm reduziert wird, wird die Ätzgeschwindigkeit mehr als verdoppelt.

Da im Prozess der Ätzreaktion eine große Anzahl von einwertigen Kupferionen erzeugt wird und da einwertige Kupferionen immer eng mit der komplexen Gruppe von Ammoniak kombiniert werden, ist es sehr schwierig, ihren Gehalt in der Nähe von Null zu halten. Einwertiges Kupfer kann durch Umwandlung von einwertigem Kupfer in zweiwertiges Kupfer durch die Wirkung von Sauerstoff in der Atmosphäre entfernt werden. Der obige Zweck kann durch Sprühen erreicht werden.

Dies ist ein funktioneller Grund für die Luftzufuhr in die Ätzbox. Wenn es jedoch zu viel Luft gibt, beschleunigt es den Verlust von Ammoniak in der Lösung und reduziert den pH-Wert, was die Ätzgeschwindigkeit immer noch reduziert. Auch Ammoniak in Lösung muss kontrolliert werden. Einige Benutzer verwenden die Methode, reines Ammoniak in den Ätzspeichertank zu geben. Dazu muss ein Satz von pH-Messreglern hinzugefügt werden. Wenn das automatisch gemessene pH-Ergebnis niedriger als der angegebene Wert ist, wird die Lösung automatisch zugegeben.

Im verwandten Bereich des chemischen Ätzens (auch als photochemisches Ätzen oder PCH bekannt) hat die Forschungsarbeit begonnen und hat das Stadium der Ätzmaschinenstruktur erreicht. Bei diesem Verfahren wird die Lösung verwendet, zweiwertiges Kupfer, nicht Ammoniak Kupfer Ätz. Es wird wahrscheinlich in der gedruckten Schaltungsindustrie verwendet werden. In der PCH-Industrie beträgt die typische Dicke einer Ätzkupferfolie 5 bis 10 Mil, und in einigen Fällen ist sie ziemlich groß. Die Anforderungen an Ätzparameter sind oft strenger als in der PCB-Industrie. Es gibt ein Forschungsergebnis von PCM Industrial System, das nicht offiziell veröffentlicht wurde, aber das Ergebnis wird erfrischend sein. Mit starker Projektfinanzierung haben Forscher die Möglichkeit, die Designidee von Ätzgeräten langfristig zu ändern und die Auswirkungen dieser Änderungen zu untersuchen. Zum Beispiel nimmt die beste Düsenkonstruktion im Vergleich zur konischen Düse einen Sektor an, und die Sprühsammelkammer (d.h. das Rohr, in das die Düse eingeschraubt ist) weist ebenfalls einen Einbauwinkel auf, der das Werkstück in die Ätzkammer bei 30 Grad besprühen kann. Wird eine solche Änderung nicht vorgenommen, so wird durch den Einbaumodus der Düse am Kollektor der Einspritzwinkel jeder benachbarten Düse inkonsistent sein. Die Sprühflächen der zweiten Gruppe von Düsen unterscheiden sich leicht von denen der ersten Gruppe (es zeigt den Arbeitszustand des Sprühs an). Auf diese Weise wird die Form der Sprühlösung zu einem überlagerten oder gekreuzten Zustand. Wenn sich die Lösungsformen theoretisch kreuzen, wird die Auswurfkraft dieses Teils reduziert, und die alte Lösung auf der Ätzfläche kann nicht effektiv weggewaschen werden, um die neue Lösung mit ihr in Kontakt zu halten. Diese Situation ist besonders am Rande der Sprühfläche auffällig. Seine Strahlkraft ist viel kleiner als in vertikaler Richtung.

Die Studie ergab, dass der neueste Konstruktionsparameter 65 psi (d.h. 4 bar) beträgt. Jeder Ätzprozess und jede praktische Lösung hat einen optimalen Spritzdruck. Derzeit beträgt der Injektionsdruck in der Ätzkammer mehr als 2 bar. Es besteht ein Prinzip, dass je höher die Dichte (d.h. spezifische Schwerkraft oder Baume) einer Ätzlösung ist, desto höher ist der optimale Einspritzdruck. Natürlich handelt es sich nicht um einen einzigen Parameter. Ein weiterer wichtiger Parameter ist die relative Mobilität (oder Mobilität) der Reaktionsgeschwindigkeit in Lösung.

4. Auf der oberen und unteren Plattenfläche sind die Ätzzustände der Vorderkante und der Hinterkante unterschiedlich.

Eine große Anzahl von Problemen im Zusammenhang mit der Ätzqualität konzentriert sich auf den Ätzteil der oberen Plattenoberfläche. Es ist wichtig, dies zu verstehen. Diese Probleme entstehen durch den Einfluss kolloidaler Strukturen, die durch Ätzung auf die Oberfläche der Leiterplatte erzeugt werden. Kolloidale Ablagerungen auf der Kupferoberfläche beeinflussen einerseits die Strahlkraft, andererseits blockieren die Nachfüllung frischer Ätzlösung, was zur Reduzierung der Ätzgeschwindigkeit führt. Es ist aufgrund der Bildung und Ansammlung kolloidaler Strukturen, dass der Ätzgrad der oberen und unteren Grafik der Platte unterschiedlich ist. Dies macht auch den ersten Teil der Platte in der Ätzmaschine leicht gründlich zu Ätzen oder leicht zu überkorrosieren, da sich zu diesem Zeitpunkt die Ansammlung nicht gebildet hat und die Ätzgeschwindigkeit schnell ist. Im Gegenteil, wenn das hinter der Platte stehende Teil eintritt, ist die Ansammlung gebildet worden und seine Ätzgeschwindigkeit wird verlangsamt.

5. Wartung von Ätzgeräten

Der Schlüsselfaktor für die Wartung von Ätzgeräten besteht darin, sicherzustellen, dass die Düse sauber und ungehindert ist. Blockade oder Schlackung wird das Layout unter der Wirkung des Strahldrucks beeinflussen. Wenn die Düse schmutzig ist, verursacht sie ungleichmäßiges Ätzen und schrottet die gesamte Leiterplatte.

Offensichtlich ist die Wartung der Ausrüstung der Ersatz der beschädigten und verschleißten Teile, einschließlich der Düse. Auch die Düse hat das Verschleißproblem. Darüber hinaus besteht das kritischere Problem darin, den Ätzer frei von Schlacken zu halten, was in vielen Fällen auftreten wird. Eine übermäßige Ansammlung von Schlacken beeinflusst sogar das chemische Gleichgewicht der Ätzlösung. Ebenso wird bei übermäßigem chemischen Ungleichgewicht in der Ätzlösung die Schlackung immer ernster. Das Problem der Schlackung und Akkumulation kann nicht überbetont werden. Sobald plötzlich eine große Menge an Schlacke in der Ätzlösung auftritt, ist es in der Regel ein Signal, dass das Gleichgewicht der Lösung falsch ist. Diese sollte ordnungsgemäß mit starker Salzsäure gereinigt oder der Lösung zugegeben werden.

Der Restfilm kann auch Schlacken erzeugen. In der Ätzlösung wird eine sehr geringe Menge an Restfilm gelöst und dann entsteht ein Kupfersalzfäll. Das durch den Restfilm gebildete Schlacken zeigt, dass der vorherige Folienentfernungsvorgang nicht abgeschlossen ist. Eine schlechte Filmentfernung ist oft das Ergebnis von Kantenfilm und Überbeschichtung.