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1. Résumé

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.

Dans la technologie de traitement du circuit extérieur du carton imprimé, une autre méthode consiste à utiliser un film photosensible au lieu d'un revêtement métallique comme couche anticorrosion. Cette méthode est très similaire au processus de gravure de couche interne. Vous pouvez vous référer à la gravure dans le processus de fabrication de la couche interne.

Actuellement, l'étain ou l'étain au plomb est la couche de résiste la plus couramment utilisée, qui est utilisée dans le processus de gravure de l'ammoniac gravure L'ammoniac gravure est une solution chimique largement utilisée, qui n'a aucune réaction chimique avec l'étain ou l'étain au plomb. L'ammoniac gravure se réfère principalement à l'ammoniac / solution de gravure de chlorure d'ammoniac. En outre, la solution de gravure d'ammoniac / sulfate d'ammoniac peut également être achetée sur le marché.

Le cuivre dans la solution de gravure à base de sulfate peut être séparé par électrolyse après utilisation, de sorte qu'il peut être réutilisé. En raison de son faible taux de corrosion, il est généralement rare dans la production réelle, mais il devrait être utilisé dans la gravure sans chlore. Quelqu'un a essayé de gravir le motif extérieur avec du peroxyde d'hydrogène d'acide sulfurique comme gravure. Pour de nombreuses raisons, y compris l'économie et le traitement des liquides de déchets, ce procédé n'a pas été largement utilisé au sens commercial. En outre, le peroxyde d'hydrogène d'acide sulfurique ne peut pas être utilisé pour la gravure de la couche résistante au plomb et à l'étain, et ce processus n'est pas la méthode principale dans la production de la couche extérieure de PCB, de sorte que la plupart des gens y prêtent rarement attention.

2. qualité de gravure et problèmes existants

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.

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

La structure de l'équipement de gravure et la solution de gravure avec différents composants affecteront le facteur de gravure ou le degré de gravure latérale, ou en un mot optimiste, il peut être contrôlé. Certains additifs peuvent réduire le degré de corrosion latérale.

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.

En outre, dans de nombreux cas, la dissolution se forme en raison de la réaction. Dans l'industrie des circuits imprimés, le film résiduel et le cuivre peuvent également s'accumuler dans la solution corrosive et se bloquer dans la buse de la machine corrosive et de la pompe résistante aux acides, de sorte qu'ils doivent être fermés pour le traitement et le nettoyage, ce qui affecte l'efficacité du travail.

3. Ajustement et interaction de l'équipement avec la solution corrosive

Dans le traitement des circuits imprimés, la gravure à l'ammoniac est un processus de réaction chimique relativement fin et complexe. Au contraire, c’est un travail facile. Une fois le processus ajusté, la production continue peut être réalisée. La clé est qu'une fois la machine démarrée, elle doit maintenir un état de travail continu et ne doit pas être arrêtée. Le processus de gravure dépend dans une large mesure du bon état de travail de l'équipement. Actuellement, quel que soit le type de solution de gravure utilisée, la pulvérisation à haute pression doit être utilisée, et pour obtenir des côtés de ligne soignés et un effet de gravure de haute qualité, la structure de la buse et le mode de pulvérisation doivent être strictement sélectionnés.

Afin d'obtenir de bons effets secondaires, de nombreuses théories différentes ont émergé, formant différentes méthodes de conception et structures d'équipement. Ces théories sont souvent très différentes. Toutefois, toutes les théories de gravure reconnaissent le principe le plus fondamental, à savoir maintenir la surface métallique en contact avec la solution de gravure fraîche le plus rapidement possible. L'analyse du mécanisme chimique du processus de gravure confirme également la vue ci-dessus. Dans la gravure à l'ammoniac, en supposant que tous les autres paramètres restent inchangés, le taux de gravure est principalement déterminé par l'ammoniac (NH3) dans la solution de gravure. Par conséquent, il existe deux objectifs principaux pour l'interaction entre la solution fraîche et la surface gravée: l'un est d'éliminer les ions cuivre nouvellement générés; La seconde est de fournir continuellement de l'ammoniac (NH3) nécessaire à la réaction.
  
Dans les connaissances traditionnelles de l'industrie des circuits imprimés, en particulier les fournisseurs de matières premières de circuits imprimés, il est reconnu que plus la teneur en ion de cuivre monovalent dans la solution de gravure d'ammoniac est faible, plus la vitesse de réaction est rapide. Cela a été confirmé par l'expérience. En effet, de nombreux produits gravés à l'ammoniac contiennent des groupes de coordination spéciaux d'ions cuivre monovalents (certains solvants complexes), qui sont utilisés pour réduire les ions cuivre monovalents (ce sont les secrets techniques de leurs produits à haute capacité réactionnelle). On peut voir que l'influence 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.

Comme un grand nombre d'ions cuivre monovalents sont générés dans le processus de réaction de gravure, et parce que les ions cuivre monovalents sont toujours étroitement combinés avec le groupe complexe d'ammoniac, il est très difficile de garder leur teneur proche de zéro. Le cuivre monovalent peut être éliminé en convertissant le cuivre monovalent en cuivre divalent par l'action de l'oxygène dans l'atmosphère. L'objectif ci-dessus peut être atteint par pulvérisation.

C'est une raison fonctionnelle pour passer de l'air dans la boîte de gravure. Cependant, s'il y a trop d'air, cela accélérera la perte d'ammoniac dans la solution et réduira la valeur du pH, ce qui réduira encore le taux de gravure. L'ammoniac en solution doit également être contrôlé. Certains utilisateurs utilisent la méthode de passage d'ammoniac pur dans le réservoir de stockage de gravure. Pour ce faire, un ensemble de système de contrôle du pH-mètre doit être ajouté. Lorsque le résultat du pH mesuré automatiquement est inférieur à la valeur donnée, la solution sera ajoutée automatiquement.

Dans le domaine connexe de la gravure chimique (également connue sous le nom de 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 cette méthode, la solution utilisée est du cuivre divalent, pas de gravure en cuivre ammoniac. Il sera probablement utilisé dans l'industrie des circuits imprimés. Dans l'industrie PCH, l'épaisseur typique de la feuille de cuivre gravée est de 5 à 10 mils, et dans certains cas elle est assez grande. Ses exigences pour les paramètres de gravure sont souvent plus strictes que celles de l'industrie des PCB. Il y a un résultat de recherche du système industriel PCM, qui n'a pas été officiellement publié, mais le résultat sera rafraîchissant. Grâce à un fort soutien financier du projet, les chercheurs ont la possibilité de modifier l'idée de conception du dispositif de gravure à long terme et d'étudier les effets de ces changements. Par example, par rapport à la buse conique, la meilleure conception de la buse adopte un secteur, et la chambre de collecte de pulvérisation (c'est-à-dire le tuyau dans lequel la buse est vissée) présente également un angle d'installation, qui peut pulvériser la pièce de travail entrant dans la chambre de gravure à 30 degrés. Si un tel changement n'est pas effectué, le mode d'installation de la buse sur le collecteur provoquera une incohérence de l'angle d'injection de chaque buse adjacente. Les surfaces de pulvérisation du deuxième groupe de buses sont légèrement différentes de celles du premier groupe (cela indique l'état de travail du pulvérisateur). De cette manière, la forme de la solution pulvérisée devient un état superposé ou croisé. Théoriquement, si les formes de la solution se croisent, la force d'éjection de cette partie sera réduite et l'ancienne solution sur la surface de gravure ne peut pas être efficacement lavée pour garder la nouvelle solution en contact avec elle. Cette situation est particulièrement importante au bord de la surface de pulvérisation. Sa force de jet est beaucoup plus petite que celle dans la direction verticale.

L'étude a révélé que le dernier paramètre de conception est de 65 psi (c'est-à-dire 4 bars). Chaque processus de gravure et chaque solution pratique dispose d'une pression d'injection optimale. Actuellement, la pression d'injection dans la chambre de gravure est supérieure à 30 livres par pouce carré (2 bar). Il existe un principe selon lequel plus la densité (c'est-à-dire la gravité spécifique ou Baume) d'une solution de gravure est élevée, plus la pression d'injection optimale est élevée. Bien sûr, ce n'est pas un seul paramètre. Un autre paramètre important est la mobilité relative (ou mobilité) du taux de réaction en solution.

4. Sur les surfaces supérieure et inférieure de la plaque, les états de gravure du bord avant et du bord arrière sont différents.

Un grand nombre de problèmes liés à la qualité de gravure se concentrent sur la partie gravée de la surface supérieure de la plaque. Il est important de comprendre cela. Ces problèmes proviennent de l'influence des structures colloïdales produites par gravure sur la surface supérieure du circuit imprimé. Les dépôts colloïdales sur la surface du cuivre, d'une part, affectent la force de jet, d'autre part, bloquent le reconstitution de la solution de gravure fraîche, ce qui entraîne la réduction de la vitesse de gravure. C'est en raison de la formation et de l'accumulation de structures colloïdales que le degré de gravure des graphiques supérieurs et inférieurs de la carte est différent. Cela rend également la première partie de la planche dans la machine de gravure facile à graver à fond ou facile à provoquer une surcorrosion, car l'accumulation n'a pas été formée à ce moment et la vitesse de gravure est rapide. Au contraire, lorsque la partie derrière la planche entre, l'accumulation s'est formée et sa vitesse de gravure est ralentie.

5. Entretien des équipements de gravure

Le facteur clé pour l'entretien de l'équipement de gravure est de s'assurer que la buse est propre et libre d'entraves sans obstruction. Le blocage ou la scorie aura un impact sur la mise en page sous l'action de la pression de jet. Si la buse est sale, elle provoquera une gravure inégale et débarrassera tout le PCB.

Évidemment, l'entretien de l'équipement consiste à remplacer les pièces endommagées et usées, y compris la buse. La buse présente également le problème de l'usure. En outre, le problème le plus critique est de garder la graveuse libre de scories, ce qui se produira dans de nombreux cas. L'accumulation excessive de scorie affectera même l'équilibre chimique de la solution de gravure. De même, s'il y a un déséquilibre chimique excessif dans la solution de gravure, la scorie deviendra de plus en plus grave. Le problème de la scorie et de l'accumulation ne peut pas être trop souligné. Une fois qu'une grande quantité de scorie se produit soudainement dans la solution de gravure, c'est généralement un signal que l'équilibre de la solution est faux. Cela doit être correctement nettoyé avec de l'acide chlorhydrique fort ou ajouté à la solution.

Le film résiduel peut également produire des scories. Une très petite quantité de film résiduel est dissoute dans la solution de gravure, puis on forme une précipitation de sel de cuivre. La scorie formée par le film résiduel indique que le processus d'élimination du film précédent n'est pas complet. Une mauvaise élimination du film est souvent le résultat du film de bord et du surplacage.