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1. Resumen

En la actualidad, el proceso típico de procesamiento de placas de circuito impreso (PCB) adopta “ método de galvanización gráfica” Es decir, una capa de capa resistente a la corrosión de plomo y estaño se prefabrica sobre la lámina de cobre para retenerse en la capa externa de la placa, es decir, la parte gráfica del circuito, y luego el resto de la lámina de cobre se corroe químicamente, lo que se llama grabado.

Cabe señalar que hay dos capas de cobre en la placa en este momento. En el proceso de grabado de capa externa, solo una capa de cobre debe grabarse completamente, y el resto formará el circuito final requerido. Este tipo de revestimiento de patrón se caracteriza porque la capa de revestimiento de cobre solo existe por debajo de la capa de resistencia de plomo y estaño. Otro proceso es que toda la placa se recubre con cobre, y la parte distinta de la película fotosensible es solamente una capa resistente de estaño o plomo. Este proceso se llama “ proceso de recubrimiento de cobre de placa completa” En comparación con el revestimiento de patrón, la mayor desventaja del revestimiento de cobre de placa completa es que el cobre debe revestirse dos veces en todas partes en la superficie de la placa, y deben corroerse durante el grabado. Por lo tanto, cuando la anchura del alambre es muy fina, se producirá una serie de problemas. Al mismo tiempo, la corrosión lateral afectará seriamente la uniformidad de la línea.

En la tecnología de procesamiento del circuito exterior de la placa impresa, otro método es usar película fotosensible en lugar de recubrimiento metálico como capa anticorrosiva. Este método es muy similar al proceso de grabado de capa interna. Puede referirse al grabado en el proceso de fabricación de la capa interna.

En la actualidad, el estaño o el estaño de plomo es la capa de resistencia más comúnmente utilizada, que se usa en el proceso de grabado de amoníaco grabado El amoníaco grabado es una solución química ampliamente utilizada, que no tiene reacción química con estaño o estaño de plomo. El grabador 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 basada en sulfato se puede separar mediante electrólisis después de su uso, por lo que se puede reutilizar. Debido a su baja tasa de corrosión, generalmente es raro en la producción real, pero se espera que se use en grabado libre de cloro. Alguien intentó grabar el patrón exterior con peróxido de hidrógeno de ácido sulfúrico como grabador. Debido a muchas razones, incluyendo la economía y el tratamiento de líquidos residuales, este proceso no se ha utilizado ampliamente en el sentido comercial. Además, el peróxido de hidrógeno ácido sulfúrico no se puede usar para el grabado de la capa resistente de plomo y estaño, y este proceso no es el método principal en la producción de la capa externa de PCB, por lo que la mayoría de las personas rara vez prestan atención a él.

2. Calidad de grabado y problemas existentes

El requisito básico para la calidad de grabado es eliminar por completo todas las capas de cobre excepto bajo la capa de resistencia, que’ S todos. Estrictamente hablando, si se ha de definir con precisión, la calidad de grabado debe incluir la consistencia de la anchura de la línea conductora y el grado de corrosión lateral. Debido a las características inherentes de la solución corrosiva actual, puede grabar no solo hacia abajo, sino también en direcciones izquierda y derecha, por lo que la corrosión lateral es casi inevitable.

El problema del grabado lateral se discute a menudo en los parámetros de grabado. Se define como la relación de anchura de grabado lateral a profundidad de grabado, que se llama factor de grabado. En la industria de circuitos impresos, varía ampliamente de 1:1 a 1:5. Obviamente, un pequeño grado de grabado lateral o un factor de grabado bajo es el más satisfactorio.

La estructura del equipo de grabado y la solución de grabado con diferentes componentes afectarán al factor de grabado o al grado de grabado lateral, o en una palabra optimista, se puede controlar. Algunos aditivos pueden reducir el grado de corrosión lateral.

De muchas maneras, la calidad del grabado ha existido mucho antes de que la placa impresa entrara en la máquina de grabado. Debido a que existe una relación interna muy estrecha entre varios procesos o procesos de procesamiento de circuitos impresos, no hay proceso que no se vea afectado por otros procesos y no afecte a otros procesos. Muchos problemas identificados como calidad de grabado han existido 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 porque su “ corriente invertida” La imagen es más prominente que la mayoría de los procesos de PCB. Al mismo tiempo, esto también se debe a que el grabado es el último paso en una larga serie de procesos a partir de la pegada de película y la fotosensibilidad. Después de eso, el patrón externo se transfiere con éxito. Cuantos más enlaces, mayor es la posibilidad de problemas. Esto puede considerarse como un aspecto muy especial en el proceso de producción de circuito impreso.

Teóricamente, después de que el circuito impreso entre en la etapa de grabado, en el proceso de procesamiento del circuito impreso por galvanoplastia gráfica, el estado ideal debe ser que el grosor total de cobre y estaño o cobre y estaño de plomo después de la galvanoplastia no debe exceder el grosor de la película fotosensible resistente a la galvanoplastia, de modo que el patrón de galvanoplastia esté completamente bloqueado por el “ pared” Sin embargo, en la producción real, después de galvanizar, el patrón de chapado de las placas de circuito impreso en todo el mundo es mucho más grueso que el patrón fotosensible. En el proceso de galvanización de cobre y estaño de plomo, debido a que la altura del recubrimiento excede la película fotosensible, hay una tendencia de acumulación transversal y surge el problema. La capa de resistencia de estaño o plomo cubierta por encima de la tira se extiende a ambos lados para formar un “ borde” y una pequeña parte de la película fotosensible está cubierta bajo la “ borde”.

El “ borde” formado por estaño o estaño de plomo hace imposible retirar completamente la película fotosensible al retirar la película, dejando una pequeña parte de la “ pegamento residual” bajo el “ borde” . “ Pegamento residual” o “ película residual” izquierdo bajo el “ borde” de la resistencia causará grabado incompleto. Las líneas forman “ raíces de cobre” en ambos lados después del grabado, lo que estrecha la separación de líneas, lo que resulta en que la placa impresa no cumpla los requisitos de la Parte A e incluso puede ser rechazada. El rechazo aumentará en gran medida el costo de producción de PCB.

Además, en muchos casos, la disolución se forma debido a la reacción. En la industria de circuitos impresos, la película residual y el cobre también pueden acumularse en la solución corrosiva y bloquearse en la boquilla de la máquina corrosiva y la bomba resistente al ácido, por lo que tienen que ser apagados para el tratamiento y la limpieza, lo que afecta a la eficiencia del trabajo.

3. Ajuste y interacción del equipo con la solución corrosiva

En el procesamiento de circuitos impresos, el grabado de amoniaco es un proceso de reacción química relativamente fino y complejo. 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 que la máquina se inicia, necesita mantener un estado de trabajo continuo y no debe detenerse. El proceso de grabado depende en gran medida del buen estado de trabajo del equipo. En la actualidad, no importa qué tipo de solución de grabado se usa, se debe usar pulverización a alta presión, y para obtener lados de línea limpios y efecto de grabado de alta calidad, la estructura de la boquilla y el modo de pulverización deben seleccionarse estrictamente.

Para obtener buenos efectos secundarios, han surgido muchas teorías diferentes, formando diferentes métodos de diseño y estructuras de equipos. Estas teorías suelen ser muy diferentes. Sin embargo, todas las teorías sobre grabado reconocen el principio más básico, es decir, mantener la superficie metálica en contacto con la solución de grabado fresca lo antes posible. El análisis del mecanismo químico del proceso de grabado también confirma la vista anterior. En el grabado con amoníaco, suponiendo que todos los demás parámetros permanecen inalterados, la velocidad de grabado se determina principalmente por amoníaco (NH3) en la solución de grabado. Por lo tanto, hay dos propósitos principales para la interacción entre la solución fresca y la superficie grabada: uno es lavar los iones de cobre recién generados; El segundo es proporcionar continuamente el amoníaco (NH3) requerido para la reacción.
  
En el conocimiento tradicional de la industria de circuitos impresos, especialmente los proveedores de materias primas de circuitos impresos, se reconoce que cuanto menor sea el contenido de iones de cobre monovalentes en la solución de grabado de amoníaco, más rápida será la velocidad de reacción. Esto ha sido confirmado por la experiencia. De hecho, muchos productos grabados con amoníaco contienen grupos especiales de coordinación de iones de cobre monovalentes (algunos disolventes complejos), que se utilizan 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 iones de cobre monovalentes no es pequeña. Si el cobre monovalente se reduce de 5000 ppm a 50 ppm, la velocidad de grabado será más que duplicada.

Debido a que se genera un gran número de iones de cobre monovalentes en el proceso de reacción de grabado, y debido a que los iones de cobre monovalentes siempre se combinan estrechamente con el grupo complejo de amoníaco, es muy difícil mantener su contenido cerca de cero. El cobre monovalente se puede eliminar mediante la conversión del cobre monovalente en cobre divalente a través de la acción del oxígeno en la atmósfera. El propósito anterior se puede lograr mediante pulverización.

Esta es una razón funcional para pasar aire a la caja de grabado. Sin embargo, si hay demasiado aire, acelerará la pérdida de amoníaco en la solución y reducirá el valor del pH, lo que todavía reducirá la velocidad de grabado. El amoníaco en solución también debe controlarse. Algunos usuarios utilizan el método de pasar amoníaco puro al tanque de almacenamiento de grabado. Para ello, debe añadirse un conjunto de sistema de control del medidor de pH. Cuando el resultado del pH medido automáticamente es inferior al valor dado, la solución se añadirá automáticamente.

En el campo relacionado del grabado químico (también conocido como grabado fotoquímico o PCH), el trabajo de investigación ha comenzado y llegó a la etapa de diseño de la estructura de la máquina de grabado. En este método, la solución usada es cobre divalente, no grabado de cobre amoníaco. Es probable que se utilice en la industria de circuitos impresos. En la industria de PCH, el espesor típico de la lámina de cobre grabada es de 5 a 10 mils, y en algunos casos es bastante grande. Sus requisitos para los parámetros de grabado son a menudo más estrictos que los de la industria de PCB. Hay un resultado de investigación del sistema industrial PCM, que no ha sido publicado oficialmente, pero el resultado será refrescante. Con un fuerte apoyo del fondo del proyecto, los investigadores tienen la capacidad de cambiar la idea de diseño del dispositivo de grabado en un sentido a largo plazo y estudiar los efectos de estos cambios. Por ejemplo, en comparación con la boquilla cónica, el mejor diseño de boquilla adopta un sector, y la cámara de recogida de pulverización (es decir, la tubería en la que se atornilla la boquilla) también tiene un ángulo de instalación, que puede pulverizar la pieza de trabajo que entra en la cámara de grabado a 30 grados. Si no se realiza tal cambio, el modo de instalación de la boquilla en el colector hará que el ángulo de inyección de cada boquilla adyacente sea inconsistente. Las superficies de pulverización del segundo grupo de boquillas son ligeramente diferentes de las del primer grupo (indica la condición de trabajo de la pulverización). De esta manera, la forma de la solución pulverizada se convierte en un estado superpuesto o cruzado. Teóricamente, si las formas de la solución se cruzan entre sí, la fuerza de expulsión de esta parte se reducirá, y la solución antigua en la superficie de grabado no puede lavarse eficazmente para mantener la nueva solución en contacto con ella. Esta situación es particularmente prominente en el borde de la superficie de pulverización. Su fuerza de chorro es mucho menor que la en la dirección vertical.

El estudio encontró que el último parámetro de diseño es 65 psi (es decir, 4 bar). Cada proceso de grabado y cada solución práctica tiene una presión de inyección óptima. En la actualidad, la presión de inyección en la cámara de grabado es de más de 30 libras por pulgada cuadrada (2 bar). Existe un principio de que cuanto mayor sea la densidad (es decir, la gravedad específica o Baume) de una solución de grabado, mayor será la presión de inyección óptima. Por supuesto, esto no es un único parámetro. Otro parámetro importante es la movilidad relativa (o movilidad) de la velocidad de reacción en solución.

4. En las superficies superior e inferior de la placa, los estados de grabado del borde delantero y el borde trasero son diferentes.

Un gran número de problemas relacionados con la calidad de grabado se enfocan en la parte grabada de la superficie superior de la placa. Es importante entender esto. Estos problemas provienen de la influencia de estructuras coloidales producidas por grabado en la superficie superior de la placa de circuito impreso. Los depósitos coloidales en la superficie de cobre, por un lado, afectan a la fuerza de chorro, por otro lado, bloquean la reposición de solución de grabado fresca, lo que da como resultado la reducción de la velocidad de grabado. Es debido a la formación y acumulación de estructuras coloidales que el grado de grabado de los gráficos superior e inferior de la placa es diferente. Esto también hace que la primera parte de la placa en la máquina de grabado sea fácil de grabar a fondo o fácil de causar una corrosión excesiva, porque la acumulación no se ha formado en ese momento y la velocidad de grabado es rápida. Por el contrario, cuando entra la parte detrás de la placa, se ha formado la acumulación y se ralentiza su velocidad de grabado.

5. Mantenimiento de equipos de grabado

El factor clave para el mantenimiento del equipo de grabado es asegurarse de que la boquilla esté limpia y sin obstrucciones. El bloqueo o la escoria impactarán en el diseño bajo la acción de la presión de chorro. Si la boquilla está sucia, causará grabado desigual y desecho de toda la PCB.

Obviamente, el mantenimiento del equipo es reemplazar las partes dañadas y desgastadas, incluyendo la boquilla. La boquilla también tiene el problema del desgaste. Además, el problema más crítico es mantener el grabador libre de escorias, lo que ocurrirá en muchos casos. La acumulación excesiva de escoria incluso afectará al equilibrio químico de la solución de grabado. De manera similar, si hay un desequilibrio químico excesivo en la solución de grabado, la escoria se hará cada vez más grave. El problema de la escoria y la acumulación no puede enfatizarse demasiado. Una vez que se produce repentinamente una gran cantidad de escoria en la solución de grabado, generalmente es una señal de que el equilibrio de la solución está equivocado. Esto debe limpiarse adecuadamente con ácido clorhídrico fuerte o añadirse a la solución.

La película residual también puede producir escorias. Una cantidad muy pequeña de película residual se disuelve en la solución de grabado, y después 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 no está completo. La mala eliminación de la película es a menudo el resultado de la película de borde y el revestimiento excesivo.