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1. Résumé

Actuellement, le processus typique de traitement de cartes de circuit imprimé (PCB) adopte “ méthode d'électroplastage graphique” C'est-à-dire qu'une couche de plomb-étain résistante à la corrosion est préplaquée sur la feuille de cuivre à retenir sur la couche extérieure de la carte, c'est-à-dire la partie graphique du circuit, puis le reste de la feuille de cuivre est corrodé chimiquement, ce qui s'appelle gravure.

Il convient de noter qu'il y a deux couches de cuivre sur la planche à ce moment. Dans le processus de gravure de couche externe, seule une couche de cuivre doit être complètement gravée, et le reste formera le circuit final requis. Ce type de placage à motif se caractérise en ce que la couche de placage en cuivre n'existe que sous la couche de résistance au plomb et à l'étain. Un autre procédé est que toute la carte est plaquée de cuivre, et la partie autre que le film photosensible n'est que la couche résistante à l'étain ou au plomb. Ce processus s'appelle “ Processus de placage en cuivre pleine carte” Comparé au placage à motif, le plus grand inconvénient du placage en cuivre en plaque complète est que le cuivre doit être plaqué deux fois partout sur la surface de la plaque, et ils doivent être corrodés lors de la gravure. Par conséquent, lorsque la largeur du fil est très fine, une série de problèmes se produiront. En même temps, la corrosion latérale affectera sérieusement l'uniformité de la ligne.

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

L'exigence de base pour la qualité de gravure est d'enlever complètement toutes les couches de cuivre sauf sous la couche de résistance, qui’ S tout. Strictement dit, pour être précisément définie, la qualité de gravure doit inclure la cohérence de la largeur de la ligne conductrice et le degré de corrosion latérale. En raison des caractéristiques inhérentes à la solution corrosive actuelle, elle peut graver non seulement vers le bas, mais aussi dans les directions gauche et droite, de sorte que la corrosion latérale est presque inévitable.

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.

À bien des égards, la qualité de la gravure a existé longtemps avant que la carte imprimée ne soit entrée dans la machine de gravure. Étant donné qu'il existe une relation interne très étroite entre différents processus ou processus de traitement de circuits imprimés, il n'y a pas de processus qui ne soit pas affecté par d'autres processus et n'affecte pas d'autres processus. De nombreux problèmes identifiés comme la qualité de gravure ont effectivement existé dans le processus antérieur d'enlèvement du film ou même plus. Pour le processus de gravure des graphiques extérieurs, de nombreux problèmes sont enfin reflétés en elle parce que son “ flux inversé” image est plus importante que la plupart des processus PCB. En même temps, c'est aussi parce que la gravure est la dernière étape d'une longue série de processus à partir du collage de films et de la photosensibilité. Après cela, le modèle extérieur est transféré avec succès. Plus il y a de liens, plus la possibilité de problèmes est grande. Cela peut être considéré comme un aspect très particulier dans le processus de production de circuits imprimés.

Théoriquement, après que le circuit imprimé entre dans l'étape de gravure, dans le processus de traitement du circuit imprimé par galvanoplating graphique, l'état idéal devrait être que l'épaisseur totale du cuivre et de l'étain ou du cuivre et de l'étain au plomb après l'galvanoplating ne dépasse pas l'épaisseur du film photosensible résistant à l'galvanoplating, de sorte que le modèle d'galvanoplating soit complètement bloqué par le “ mur” Cependant, dans la production réelle, après galvanoplating, le modèle de placage des cartes de circuits imprimés dans le monde entier est beaucoup plus épais que le modèle photosensible. Dans le processus d'électroplastage du cuivre et de l'étain au plomb, parce que la hauteur du revêtement dépasse le film photosensible, il y a une tendance à l'accumulation transversale et le problème se pose. La couche de résistance à l'étain ou au plomb recouverte au-dessus de la bande s'étend des deux côtés pour former un “ bord” et une petite partie du film photosensible est recouverte sous “ bord”.

Le “ bord” formé par l'étain ou l'étain au plomb rend impossible d'enlever complètement le film photosensible lors de l'enlèvement du film, laissant une petite partie du “ colle résiduelle” sous “ bord” . “ Colle résiduelle” ou “ film résiduel” sous “ bord” de la résistance provoquera une gravure incomplète. Les lignes forment “ racines de cuivre” sur les deux côtés après la gravure, ce qui réduit l'écart entre lignes, ce qui fait que la carte imprimée ne répond pas aux exigences de la partie A et peut même être rejetée. Le rejet augmentera considérablement le coût de production des 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.