Травление печатной платы

Технология и решение для травления печатных плат

каталог

Что такое травление печатных плат?

Травление печатной платы является одним из основных этапов химической обработки субтрактивной печатной платы. Он включает в себя удаление нежелательной меди с печатной платы для достижения желаемого рисунка схемы. Макет для платы необходимо создать перед травлением меди на печатной плате. 

Как работает травление печатных плат?

В процессе травления печатной платы вся медь, покрытая оловом перед травлением, была удалена. Затем олово снимается и медь очищается. Это завершается нанесением временной маски, которая защищает схемы на ламинате от химических веществ и сохраняет требуемый медный слой неизменным. 

how pcb etching works

Важность травления печатных плат.

Правильные методы травления печатных плат всегда имели большое значение, поскольку травление является одним из самых важных процессы в производстве печатных плат. Производители печатных плат используют травление для определения количества меди, оставшейся на ламинате. который определяет медные колодки и следы, образующие контуры на ламинате. Это связано с тем, можно ли использовать окончательную схему печатной платы или нет. 

Что представляет собой процесс травления при производстве печатных плат?

Отвержденный фоторезист на медный внутренний слой защищает следы, переходных отверстий и других областей металлической схемы, а оставшийся фоторезист удаляется, чтобы обнажить оголенную медь. Затем выполняется травление, чтобы удалить незащищенную оголенную медь, оставив необходимую схему. После удаления затвердевшего фоторезиста во внутреннем слое остается только медная цепь. Повторите этот шаг для каждой пары внутренних слоев, пока все слои не будут завершены. Следующим шагом является ламинирование всех внутренних слоев стекловолоконной плитой, пропитанной эпоксидной смолой, называется “препрег.” Как только верхняя и нижняя части платы покрыты тонким слоем медной фольги, плата может быть склеена вместе путем нагревания и давления. После ламинирования в пластине просверливается сквозное отверстие для подготовки к следующему процессу травления. Нажмите, чтобы узнать больше о сверлении печатных плат.

Как травить печатную плату?

Как правило, процессы травления печатных плат можно разделить на два типа: мокрое травление и сухое травление. 

Мокрое травление:

Влажное травление обычно выполняется раствором кислоты для растворения нежелательной меди в результате химических реакций. Успешное химическое травление заключается в выборе подходящего химического раствора и травильного материала. Мы можем выбрать два вида химических веществ.

Wet Etching

Кислотные химические вещества: хлорид железа (FeCl3) / хлорид меди (CuCl2).
Кислотное травление — очень эффективный процесс, который включает удаление меди с любого внутреннего слоя печатной платы FR-4. Кислотное травление используется для этих типов пластин из-за того, насколько точным может быть травление. Кислота в травильной жидкости для печатных плат не вступает в реакцию с фоторезистом, а это означает, что металл не имеет такой большой подрезки. Единственным недостатком этого типа печатной платы для травления меди является то, что процесс кислотного травления занимает больше времени, чем щелочное травление и другие методы.

Щелочные химикаты: хлорид меди (CuCl2 Castle, 2H2O) + гидрохлорид (HCl) + перекись водорода (H2O2) + вода (H2O).
Базовое травление может быть применено к внешнему слою печатной платы. Поскольку щелочное травление может быть выполнено быстрее, чем травление кислотой, вам не нужно беспокоиться о повреждении какой-либо остаточной однородности меди. Из-за состава щелочной раствор считается более активным, чем кислый, а это означает, что требуется тщательный контроль для обеспечения точности процесса травления.

Эти два типа процессов травления доказали свою эффективность, поскольку большие объемы травления могут выполняться при меньших эксплуатационных расходах. Кислотное и щелочное травление также можно использовать со многими различными металлами.

Сухое травление:

В процессах сухого травления обычно используется плазма для активации химических реакций между подложкой и поверхностными атомами ламината, которые могут растворить нежелательную медь. Сухое травление не ограничивается плазменным травлением, для этого процесса также можно использовать печатные платы с лазерным травлением. 

Плазменное травление:
Плазменное травление является одним из основных применений плазменной обработки. Этот процесс разработан, чтобы помочь уменьшить удаление жидких отходов в производственном процессе и обеспечить селективность, которую трудно получить с помощью мокрой химии. Во время плазменного травления высокоэнергетическое и реактивное вещество, вырабатываемое выбранным технологическим газом (например, O2 или фторсодержащим газом), бомбардирует поверхность образца и вступает в реакцию с поверхностью образца, в результате чего поверхностный материал распадается на летучие и/или или более мелкие молекулы, которые затем удаляются вакуумной системой. Часть или весь верхний слой поверхности может быть протравлен. Таким образом, плазменное травление — это сухой и чистый процесс, не требующий применения каких-либо химикатов. Что наиболее важно, плазменное травление обеспечивает контролируемое и точное травление в очень малых масштабах. Он также особенно популярен, потому что снижает вероятность сквозного загрязнения или поглощения растворителя. Тем не менее, плазменное травление является дорогостоящим. Химические свойства технологического газа определяют реакцию его плазмы на поверхность материала и, таким образом, эффективность плазменного травления.

Plasma Etching

Лазерное травление:
Процесс лазерного травления печатных плат позволяет использовать точное оборудование с компьютерным управлением. В этом процессе мощный лазер выгравирует след на подложке печатной платы. Эти нежелательные медные следы либо полностью испаряются, либо отслаиваются от печатной платы. Одним из основных преимуществ лазерного травления является то, что оно сводит к минимуму количество этапов процесса. Это также избавляет от необходимости использовать любые чернила, кислота или ядохимикат. Тем не менее, трудно равномерно травить большие пластины, и трудно работать, если травитель и остатки не испаряются полностью. Кроме того, как и при плазменном травлении, процесс лазерного травления печатных плат очень дорог. Выше приведена информация о лазерном травлении печатных плат.

Какой химикат используется для травления печатных плат?

Принцип жидкостного травления заключается в растворении нежелательной меди путем химической реакции. В зависимости от травильного материала в этом процессе могут использоваться кислотные или щелочные химикаты.
Химикаты для кислотного травления обычно: Хлорид меди, хлорид железа.
Химикаты для щелочного травления: Оксид меди, соляная кислота, перекись водорода, сульфат аммония, сульфат натрия.
Ниже мы проиллюстрируем два химических вещества. 

В производстве PCB хлорид железа используется не так часто, как хлорид меди, из-за высокой стоимости утилизации опасных отходов процесса. Но хлорид железа прост в использовании и обладает высокой пропускной способностью меди, которую можно использовать для обработки нечастых партий. Хлорид железа можно использовать с трафаретными красками, фоторезисты и золотые узоры, но не оловянные или оловянно-свинцовые резисты. Обычно раствор хлорного железа растворяют в воде в концентрации 28-42% по массе. К этому раствору подмешивают HCl (до 5%), чтобы предотвратить образование гидроксида железа (нерастворимый осадок). Обычно используемый удельный вес хлорида железа составляет 36 Be или около 4,0 фунтов/галлон FeCl2. Для коммерческих целей содержание HCl будет составлять от 1,5% до 2%.

Травление печатной платы персульфатом натрия:
Идеальная альтернатива хлориду железа для соединения, используемого при травлении печатных плат и травлении меди. Он легко растворяется и не кристаллизуется из раствора. Он равномерно травится, обеспечивая четкость контура и минимизируя подрезы.
Травление печатной платы персульфатом аммония:
Персульфат аммония — это состав для травления меди, альтернатива хлориду железа, который дает более чистый раствор для травления меди. Он позволяет визуально контролировать процесс травления, совместим с оловянными резистами для травления, не окрашивает раствор и совместим с углеводами. 

Хлорид меди является наиболее широко используемым травильным агентом, потому что он может точно травить меньшие характерные процессы хлорида меди, которые также обеспечивают постоянную скорость травления и непрерывную регенерацию. Низкая относительная стоимость. Максимальная скорость травления меди из золота образуется при сочетании: системы хлорид меди – хлорид натрия – гидрохлорид. Комбинация имеет максимальную скорость травления 55 с для меди с низким содержанием цинка при 130F. Поэтому этот тип травления используется для травления внутреннего слоя тонких линий.
Примечание. При использовании хлора обязательно делайте это в хорошо проветриваемом помещении и обязательно используйте следующее оборудование: 

  1. резервуар для травления печатных плат;
  2. Хранение баллонов;
  3. Оборудование для обнаружения утечек.

Какие факторы определяют качество травителей?

В идеале скорость травления зависит от времени травления, а травильный состав будет постоянным. Однако на практике состав травителя постоянно меняется. Поэтому, чтобы гарантировать качество, мы должны контролировать некоторые параметры. Ниже приведены параметры, используемые для оценки качества травильного агента для бесперебойной работы процесса травления.
  • Бауме;
  • Температура;
  • окислительно-восстановительный потенциал (ORP);
  • Химические добавки (свободные кислоты);
  • PH.

Baume, или Be, представляет собой молярную концентрацию травителя, которая зависит от плотности раствора. Высокие значения Bes обычно совпадают с высокими молярными концентрациями травителя и, в конечном счете, с высокими скоростями травления. Низкая степень Боме раствора означает, что молярная концентрация раствора низкая, а это означает, что химическое вещество имеет низкую скорость травления. Это также уменьшает количество подрезов, образующихся после процесса травления печатной платы. Таким образом, Бауме является ключевым параметром, который следует учитывать при травлении печатной платы.

Equation for calculating Baume of etchant

Как правило, высокие температуры увеличивают скорость травления травильного агента. Но так как части травильного станка не металлические (чтобы металлические части травильного станка тоже не вступали в реакцию с травильным раствором), а пластиковые, температуру нельзя все время повышать, иначе пластик расплавится. Поэтому производителям необходимо учитывать температуру реакции при выборе температуры. Максимально допустимый диапазон температур травления обычно составляет от 500 до 550°С. 

Многие производители используют химические добавки для увеличения скорости травления травильного агента. Например, HCl обычно используется в качестве добавки к травителям FeCL3 и CuCl2. При добавлении HCl HCl действует как источник хлора, образуя после реакции хлорид металла вместо гидроксида. В результате эти травители могут удерживать растворенный металл. Химические добавки очень важны в процессе непрерывного травления. Производители агрессивно добавляют их перед использованием или в процессе регенерации. Однако перед использованием следует оценить рН раствора, чтобы проверить его кислотность. Добавление химических добавок к травителю увеличивает скорость травления и увеличивает его сложность. Однако количество добавки ограничено используемой травильной машиной. Например, добавление большого количества соляной кислоты к травильному агенту может привести к тому, что используемая кислота вступит в реакцию с частями травильного станка. Так что нужно учитывать каждый пункт. 

Производители измеряют окислительно-восстановительный потенциал травильного агента, чтобы определить его активность. Окислительно-восстановительный потенциал просто определяет относительную проводимость травильного агента, выраженную в милливольтах.
Окислительно-восстановительный потенциал показывает взаимосвязь между следующим: ионами меди и ионами меди; Ионы двухвалентного железа и ионы железа.

При травлении химический раствор меняется с железа/меди на железо/медь. Травильные машины с высоким ОВП обычно более эффективны, чем травильные машины с низким ОВП. Производители поддерживают высокие значения ОВП для постоянной высокой скорости травления. Однако температура травления и содержание свободной кислоты влияют на величину окислительно-восстановительного потенциала. Добавление в травитель окислителей и свободных кислот приводит к тому, что в растворе образуется хлор, так что меди, образовавшиеся ранее в процессе травления, возвращаются в исходную медную форму.

pH травильного агента является важным параметром травления и должен полностью учитываться при использовании травильных растворов, особенно при проведении щелочного травления. Для надежного и эффективного щелочного травления pH травильного раствора должен быть между 7,9 и 8,1. 

Низкий pH ниже 8 может быть связан с:

  1. Низкий уровень аммиака;
  2. Обогрев;
  3. Чрезмерная вентиляция;
  4. И т. д.

Высокие значения pH выше 8,8 могут быть вызваны:

  1. Высокое содержание меди;
  2. недостаточная вентиляция;
  3. В офорте обнаружена вода.

Во время кислотного травления рН можно использовать для контроля раствора. Из-за мутности раствора высокие значения pH могут привести к неверным показаниям медного колориметра.

Каковы особенности жидкостного травления?

Плюсы мокрого травления Минусы мокрого травления
1.Более дешевый. 1.Точность травления рисунка не идеальна.
2.Обеспечивает превосходную однородность поверхности. 2.Изотропное травление.
3.Лучшая адаптивность. 3.Узоры травления платы бака печатной платы трудно контролировать тонкие линии.
4.Он безупречен в своей селективности и поэтому в основном используется для травления на внутренней поверхности для точности. 4. Покрытие Токсичные химические вещества.
5.Более высокие скорости травления. 5.Риск загрязнения воды.
6.Оборудование для жидкостного травления простое в обслуживании.
7.Мокрое травление печатных плат также может выполняться в нормальных атмосферных условиях.

Поймите процесс решения для травления печатных плат.

При изготовлении печатной платы на подложку добавляется слой меди. Иногда обе стороны подложки покрыты медным слоем. Процесс травления печатной платы выполняется для удаления лишней меди, оставляя после процесса травления только необходимые медные следы.
Хотя существуют различные методы травления, наиболее часто используемым методом травления является использование соляной кислоты или хлорида железа. Оба химиката легкодоступны и экономичны. Основной целью процесса травления меди на печатной плате является отслеживание схемы на медной пластине. Для этого вам необходимо выполнить несколько следующих шагов: 

Легкий шаг травления печатной платы
ШагиПодробный
Шаг 1Спроектируйте доску. Примечание. Не забудьте перевернуть схему цепи, которую вы разработали, чтобы печатная схема не была перевернута.
Шаг 2Распечатайте дизайн на копировальной бумаге.
Шаг 3Полировка медной пластины, чтобы сделать поверхность шероховатой, чтобы копировальная бумага лучше прилипала. Примечание. Не забывайте использовать хирургические перчатки при работе с медными пластинами и растворами для травления.
Шаг 4Протрите медную пластину водой и спиртом и высушите.
Шаг 5Положите переводную бумагу на медную пластину.
Шаг 6Пропустите медную пластину через ламинатор 5-7 раз, пока пластина не нагреется.
Шаг 7Пройдя через ламинатор, поместите пластину в холодную ванну и перемешайте, пока бумага не всплывет.
Шаг 8Поместите печатную плату в раствор для травления в резервуаре для травления печатных плат и перемешайте, пока нежелательная медь не растворится.
Шаг 9Растворите медь и промойте на водяной бане, высушите и сотрите спиртом чернила на печатной плате.
Шаг 10Теперь у вас есть протравленная печатная плата, но вам еще нужно сверлить отверстия.

В чем разница между односторонним, двусторонним и многослойным травлением печатных плат?

Односторонние печатные платы изготовлены из жестких ламинатов с медью разной толщины на одной стороне. Двусторонние печатные платы имеют медь на обеих сторонах ламината. На верхней, нижней и внутренней жилах многослойной печатной платы имеется медная фольга. Таким образом, решение для травления печатных плат отличается для разных типов печатных плат. Мы подробно описали способ травления односторонней печатной платы выше. Итак, мы кратко расскажем о двух других способах травления.

Многослойное травление печатной платы: Процесс визуализации внутреннего слоя для многослойная печатная плата состоит из нескольких этапов. На первом этапе внутренний слой проходит химически подготовленную линию, формирующую на поверхности меди шероховатость, необходимую для оптимальной адгезии фоторезиста. На следующем этапе с помощью горячего валика пропустите панель через автоматическую линию ламинирования, а затем нанесите на панель высохшую фоторезистивную пленку. После охлаждения панели собираются на полке и передаются в процесс экспонирования, то есть селективного экспонирования фоторезиста, которое происходит на системе прямой лазерной визуализации. Оставьте открытую панель на 15 минут, а затем перенесите в зону проявления. Неэкспонированная фракция фоторезиста растворяется в растворе проявителя, а экспонированная медь удаляется. Затем завершающий этап – проверка качества, передача панели на травление внутреннего слоя.

  • Односторонний процесс: вырубка и шлифовка кромки → сверление → внешний рисунок → (полное золочение) → травление → проверка.
  • Двухсторонний процесс: вырубка и шлифовка кромки → сверление → утолщение медного погружения → внешний рисунок → лужение, травление и удаление олова → вторичное сверление → осмотр.
  • Процесс многослойных печатных плат: глухая кромка → сверление отверстия для позиционирования → рисунок внутреннего слоя → травление внутреннего слоя → осмотр → чернение → ламинированный → сверление → утонение медного утолщения → внешний рисунок → лужение, травление и удаление олова → вторичное сверление → осмотр. 

Как очистить плату после травления?

Обычно схема подвергается химическому травлению на сборочной линии и тут же зачищается, причем травление и очистка осуществляются одновременно на одной сборочной линии. Однако в зависимости от процесса травления будут использоваться разные методы очистки. Обычно жидкостное травление строго контролируется при химическом травлении медных дорожек. Избегайте ненужных пятен и незавершенности травления. 
Это может быть полностью гарантировано на линии травления JHD. Обычно для простой очистки требуется только дистиллированная вода. С другой стороны, сухое травление не требует очистки и сушки каких-либо химикатов. Полностью автоматические машины для плазменного и лазерного травления могут формоваться за один проход с точным компьютерным управлением.
JHD уделяет особое внимание качеству процесса травления печатных плат. Профессиональные навыки и подготовка сотрудников будут регулярно пересматриваться.
Постоянно внедряйте высокоточное оборудование для автоматизации, чтобы обеспечить точность травления.

Опасности кислотных ловушек PCB.

После травления на печатной плате иногда возникают проблемы с кислотной ловушкой. Это связано с тем, что раствор, используемый для травления, не полностью очищен, и схема в определенной степени повреждена. Кислотные ловушки могут повлиять на характеристики полученной печатной платы. 

  • Воздействие на следы:
    Кислотные ловушки сильно повлияют на медные следы. Кислота просачивается в дорожки, образуя зоны изоляции, и перемещается в остальную часть контура. Постепенно материнская плата отключилась.
  • Воздействие на переходы:
    Одним из мест, куда может проникнуть кислота, являются сквозные отверстия. Если это произойдет с переходными отверстиями, у которых нет тентов, кислота будет атаковать их. Повреждения можно свести к минимуму, если проектировщик заглушит или закроет переходные отверстия. К сожалению, если бы они были открыты, кислота могла бы просочиться на другую сторону платы и повредить компоненты на этом конце. Поврежденные компоненты видны с обеих сторон. Переходные отверстия, которые не находятся на достаточном расстоянии друг от друга, могут быть особенно уязвимы для этого повреждения. Достаточный зазор друг от друга, чтобы уменьшить вероятность кислотной ловушки, является полезным способом. Нажмите, чтобы просмотреть подробную информацию о покрытии отверстий на печатной плате.
  • Воздействие на коннекторы:
    Разъемы припаяны к площадкам, которые в основном представляют собой медные листы. Разъемы компонентов также могут быть повреждены, если кислота попадет на колодки.
  • Воздействие на маски для припоя:
    Припой маскировщик будет разрушаться под воздействием кислотных ловушек.

Как можно предотвратить кислотные ловушки?

Кислотная ловушка — это участок печатной платы, содержащий агрессивные химические вещества, которые следует смывать. Кислотные ловушки могут повредить медные дорожки, а также близлежащие компоненты и вызвать дефекты платы. Кислотные ловушки могут быть особенно губительны для многослойных плат, если кислота проходит из ловушки через открытые отверстия и другие части платы. Кроме того, вытекающая травильная кислота может повредить разъемы компонентов и компоненты для поверхностного монтажа. Как правило, мы исключаем все 90-градусные углы в конструкции проводки и проверяем зазоры в соединениях минимум на 3 мила. 

PCB Acid Traps

Минимальное расстояние между дорожками, переходными отверстиями и контактными площадками: Наименьший зазор между дорожками или переходными отверстиями и краем платы позволяет коррозионному раствору проникнуть в дорожки и в конечном итоге вызвать поломку. Еще одна серьезная проблема заключается в том, что медь может легко подвергаться коррозии, когда дорожки тонкие. В этом случае вы можете использовать инструмент проектирования, чтобы рассчитать правильное значение интервала, а затем соответствующим образом изменить его, чтобы уменьшить вероятность кислотных ловушек, и вы также можете предотвратить это с помощью палатки и завалы чтобы минимизировать ущерб.
Изолированные медные зоны: Заброшенные медные районы называются Медными островами или Мертвой медью. Эта часть не протравливается и легко удерживает раствор. Усовершенствованные инструменты проектирования могут помочь вам устранить эти мертвые зоны. К этому тоже нужно отнестись серьезно.
Ошибка DRC: Иногда, однако, в этих орудиях также не обнаруживаются небольшие разрывы и следы соединения угла с острым включением. Поэтому, Крайне важно установить правильные настройки и внимательно изучить правила дизайна.

Вот некоторые основные приготовления и техническое обслуживание, которые помогут вам защитить вашу конструкцию от кислотных ловушек и повреждений, которые они вызывают.

При травлении печатных плат требуется терпение, осторожность и хорошая техника, что имеет большое значение при производстве печатных плат. JHDPCB уже есть полный набор методов травления печатных плат с тонкостью и эффективностью. Мы стремимся удовлетворить потребности каждого клиента и производить удовлетворяющие потребности продукты. Если вы заинтересованы в наших услугах по печатным платам, пожалуйста свяжитесь с нами.  

Получите расчет стоимости печатной платы прямо сейчас

Откройте высококачественные услуги по производству печатных плат в JHDPCB

Leave a Comment