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    PCB的蝕刻工藝過程控制

    作者:PCB    來源:未知    發布時間:2019-07-05 13:05    瀏覽量:
    印刷電路板由光板顯示線圖形工藝是一個更復雜的物理和化學反應過程,本文對其進行了最后的步驟蝕刻分析。目前,印刷電路板(PCB)加工的典型工藝采用“圖形電鍍方法”。
    也就是說,需要保留在電路板外層上的銅箔部分,即電路圖
     
    形狀部分預先鍍有一層鉛 - 錫耐腐蝕層,然后化學腐蝕銅箔的其余部分,稱為蝕刻。
     
    1.蝕刻類型應注意蝕刻板上有兩層銅。在外部蝕刻工藝中,必須僅蝕刻出一層銅,其余的將形成最終需要的電路。
     
    這種類型的圖形鍍覆的特征在于銅鍍層僅存在于鉛 - 錫耐腐蝕層下面。另一種方法是在整個板上鍍銅,而感光膜的另一部分是簡單的錫或鉛 - 錫耐腐蝕層。
     
    該過程稱為“整板鍍銅過程”。
     
    與圖形電鍍相比,鍍銅的最大缺點是板的所有部分都應鍍銅兩次,并且在蝕刻時必須被腐蝕。因此,當線寬非常細時,會出現一系列問題。
     
    同時,側面腐蝕會嚴重影響生產線的均勻性。在印刷電路板外電路的加工工藝中,還有另一種方法,即用光敏薄膜代替金屬涂層制作防腐層。
     
    該方法與內部蝕刻工藝非常相似,并且可以在內層制造工藝中的蝕刻中找到。目前,錫或鉛錫是最常用的防腐層,用于氨蝕刻劑的蝕刻過程中,氨蝕刻劑是一種常用的化學液體,與錫或鉛錫不發生任何化學反應。
     
    氨蝕刻劑主要是指氨/氯化銨蝕刻溶液。此外,氨/硫酸銨蝕刻液也可以在市場上購買。
     
    使用后的硫酸鹽基蝕刻液,其中銅可以通過電解分離,因此可以重復使用。
     
    由于其低腐蝕速率,在實際生產中通常很少,但預計它將用于無氯蝕刻。有些人已嘗試用硫酸 - 過氧化氫作為蝕刻劑來腐蝕外層圖形,由于包括經濟和廢液處理等許多原因,該方法尚未在商業意義上廣泛使用。
     
    進一步說,
     
    硫酸 - 過氧化氫,不能用于鉛錫腐蝕層的蝕刻,而這個過程不是PCB外生產的主要方法,因此大多數人很少應用。
     
    2.蝕刻質量和預先存在的問題
     
    蝕刻質量的基本要求是能夠完全去除除防腐層之外的所有銅層,并將其停止。
     
    嚴格地說,如果要精確定義,那么蝕刻質量必須包括線寬的一致性和橫向侵蝕的程度。
     
    由于當前腐蝕性流體的固有特性,不僅向下而且在左右方向上都被蝕刻,因此橫向侵蝕幾乎是不可避免的。
     
    在蝕刻參數中經常討論橫向腐蝕的問題,蝕刻參數被定義為橫向侵蝕寬度與蝕刻深度的比率,稱為蝕刻因子。在印刷電路行業中,它具有多種變化,從1:1到1:5。
     
    顯然,小的橫向腐蝕或低蝕刻因子是最令人滿意的。
     
    蝕刻設備的結構和不同組分的蝕刻溶液將對蝕刻因子或橫向侵蝕產生影響,或者,樂觀地說,它可以被控制。使用某些添加劑可以降低橫向侵蝕的程度。
     
    這些添加劑的化學成分通常是商業秘密,各自的開發商不向外界透露。
     
    在許多方面,在印刷電路板進入蝕刻機之前很久就存在蝕刻質量。

    由于印刷電路處理的各種過程或過程之間存在非常緊密的內部連接,因此不存在不受其他過程影響且不影響其他過程的過程。
     
    許多被確定為蝕刻質量的問題實際上已存在于去膜過程中,甚至更早以前。
     
    就外層圖形的蝕刻過程而言,最終會在其上反映出許多問題,因為其中所體現的“倒置的小溪”比大多數印刷電路板工藝更為突出。同時,這也是由于蝕刻是自粘膜,光敏開始在最后一個環的一系列過程中,之后外部圖形成功轉移。鏈接越多,他們就越有可能遇到問題。
     
    這可以看作是印刷電路生產過程的一個非常特殊的方面。
     
    理論上,在印刷電路進入蝕刻階段后,在通過圖形電鍍方法加工印刷電路的過程中,理想狀態應為:電鍍后銅和錫或銅和鉛錫的厚度之和不應超過電鍍感光膜的厚度,使電鍍圖形完全被阻擋并嵌入膜兩側的“壁”中。
     
    但是,在實際生產中,世界上的電鍍印刷電路板后,涂層圖形比光敏圖形厚得多。在電鍍銅和鉛錫的過程中,由于涂層高度超過感光膜,會產生橫向堆積的趨勢,會出現問題。
     
    覆蓋在線上方的錫或鉛 - 錫防腐層延伸到兩側,形成“沿”,在“沿”下覆蓋光敏膜的一小部分。
     
    由錫或鉛錫形成的“邊緣”使得在移除膜時不可能完全除去光敏膜,在“邊緣”下留下一小部分“殘留膠”。 “殘留膠”或“殘留膜”留在腐蝕抑制劑“沿”下方,這將導致不完全的蝕刻。這些線在蝕刻后在兩側形成“銅根”,并且銅根縮小了線間距,導致印刷板不符合A方的要求甚至可能被拒絕。
     
    由于拒絕將大大增加PCB的生產成本。另外,在很多情況下,由于溶解形成的反應,在印刷電路工業中,殘留的薄膜和銅也可能堆積在腐蝕性液體中并堵塞在腐蝕機噴嘴和酸泵中,不得不停止加工和清潔,并影響效率。

    3.設備調整和與腐蝕性溶液的相互作用氨蝕刻是印刷電路加工中更精細,更復雜的化學反應過程。
     
    另一方面,這是一件容易的事。一旦提出過程,就可以連續進行生產。關鍵是一旦開機需要保持連續工作狀態,就不適合干停。
     
    蝕刻過程在很大程度上取決于設備的良好工作條件。
     
    目前,無論使用何種蝕刻溶液,都必須使用高壓噴霧,并且為了獲得更整齊的線側和高質量的蝕刻效果,必須嚴格選擇噴嘴結構和噴霧模式。為了獲得良好的副作用,出現了許多不同的理論,形成了不同的設計方法和設備結構。
     
    這些理論往往非常不同。但是所有關于蝕刻的理論都認識到最基本的原理,即盡可能快地保持金屬表面與新鮮蝕刻液保持恒定接觸。
     
    蝕刻過程的化學機理分析也證實了這一觀點。在氨蝕刻中,假設所有其他參數保持相同,因此蝕刻速率主要由蝕刻溶液中的氨(NH 3)決定。
     
    因此,使用新鮮溶液和蝕刻表面,其目的是兩個:第一,沖洗掉新產生的銅離子,另一個是連續提供進行反應所需的氨(NH3)。在印刷電路工業的傳統知識中,特別是印刷電路原材料的供應商,普遍認為氨蝕刻溶液中單價銅離子的含量越低,反應速度越快。
     
    經驗證實了這一點。事實上,許多氨蝕刻溶液產品含有一價銅離子(一些復合溶劑)的特殊配位基礎,其作用是降低銅離子的價格(這是其產品的高響應能力的技術秘訣) ),可以看出銅離子價格的影響不小。
     
    通過將銅價從5000ppm降低到50ppm,蝕刻速率將提高一倍以上。由于在蝕刻反應過程中會產生大量的銅離子,并且由于價態銅離子總是與氨的絡合基團緊密結合,因此很難將其含量保持在接近0的水平。將價銅轉化為二價銅在大氣中通過氧的作用可以除去銅的化合價。
     
    上述目的可以通過噴霧實現。這是將空氣引入蝕刻盒的功能原因之一。
     
    然而,如果空氣過多并且會加速溶液中氨的損失并降低PH值,結果仍然是蝕刻速率降低。氨也是解決方案中需要控制的變化量。一些用戶采用使用純氨來蝕刻儲罐的做法。在這樣做時,必須添加PH計控制系統。
     
    當自動測量的PH結果低于給定值時,將自動添加解決方案。
     
    在化學蝕刻(也稱為光化學蝕刻或PCH)領域,已經開始研究并且已經達到了蝕刻機的結構設計階段。在該方法中,使用的溶液是兩價銅,而不是氨 - 銅蝕刻。它可能會用于印刷電路行業。在PCH工業中,蝕刻銅箔的典型厚度為5至10密耳(密耳),并且在一些情況下厚度非常大。
     
    它對蝕刻參數的要求通常比PCB工業中的要求更嚴格。
     
    4.關于上面板和下面板表面,不同問題的導入邊緣和背面蝕刻狀態涉及蝕刻質量的大量問題集中在上板表面的蝕刻部分上。
     
    理解這一點很重要。這些問題源于印刷電路板的上板蝕刻劑產生的膠體板的影響。
     
    膠體板積聚在銅表面上,一方面影響注入力,另一方面阻止添加新的蝕刻溶液,導致蝕刻速度降低。正是由于膠體板的形成和積累使得上述圖形板的蝕刻程度不同。這也使得易于蝕刻首先進入蝕刻機的部件容易蝕刻,因為這樣就沒有形成堆積并且蝕刻速度更快。
     
    相反,在板之后進入的部分進入已形成的積聚并減慢其蝕刻速度。
     
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