Химические принципы процессов травления. Травящие растворы в производстве пп.

Травление – химический процесс удаления меди с незащищенных резистом участков. Результатом выполнения этой операции является рисунок печатных элементов (проводников, контактных площадок и пр.), точность выполнения которых влияет на электрические характеристики печатных плат. Следует учитывать, что брак на этой операции (растравливание проводников, уменьшение ширины, площади поперечного сечения, подтравливание проводников и пр.) является необратимым.

Одним из нежелательных эффектов при травлении является боковое подтравливание проводников и контактных площадок. Величина бокового подтравливания составляет примерно 70-100% от толщины медного слоя, что приводит к зауживанию проводников и нависанию травильного резиста. Это нужно учитывать при конструировании (припуск для ширины проводника) и при выборе материалов (толщина медной фольги).

В качестве защитного травильного резиста применяют металлорезист (олово, олово-висмут, олово-свинец), который наносят электрохимическим способом.

Заготовки печатных плат обрабатывают на линиях струйного травления, в которых участки меди, незащищенные резистом вытравливаются под действием травящего раствора, и на заготовках остаются только элементы токопроводящей схемы печатной платы в соответствии с фотошаблоном. В качестве травящих растворов широко применяются кислые и щелочные растворы хлорной меди. Пример щелочного раствора хлорной меди: медь углекислая – 60 г/л; аммиак хлористый – 260 г/л; аммиак 25%-ный – 200 мл/л.

Травление меди идет по схеме:

[Cu²⁺(NH₃)⁰₄] Cl^-₂ + Cu⁰ = 2[Cu⁺(NH₃)⁰₂] Cl^-

Техника травления.

Эффективность процесса травления определяется реакциями диффузии, окисления и восстановления, протекающими на границе фаз: металл-раствор и в самом растворе. Ход этих реакций можно регулировать поддержанием заданной температуры и состава травителя. Кроме того, необходимо принимать во внимание сложность рисунка ПП, толщину слоя меди, тип защитного резиста. Главный параметр процесса травления – скорость травления. В зависимости от травящего раствора, типа оборудования скорость травления может быть 10-50мкм/мин. Так как травящий раствор постепенно истощается, необходимо постоянно следить за качеством рисунка так, чтобы зазоры между проводниками становились полностью свободными от металла, а ширина проводников не уменьшалась. Необходимое постоянство скорости травления достигается непрерывной регенерацией раствора и поддержание температуры раствора в необходимых пределах.

Качество травления характеризуется степенью бокового подтравливания рисунка схемы, защищенной резистом. Боковое подтравливание возникает потому, что травитель растворяет медь во всех направлениях: и фронтальном, и боковом. Степень бокового подтравливания обычно принимают 0,75 от отношения глубины травления к глубине бокового подтравливания.

Проявление и удаление фоторезиста, проявление паяльной маски, травление рисунка – все это процессы струйной обработки, обеспечивающие равномерное воспроизведение тонких линий рисунка схемы печатных плат с высокой плотностью печатного монтажа.

Фирмы-изготовители оборудования для изготовления печатных плат предлагают для улучшения воспроизводимости схемы печатной платы различные методы и специальные конструкторские решения: система, устраняющая эффект накопления луж обрабатывающего раствора, попеременно меняющая направление струй на противоположные; система отсоса отработанного раствора; рабочие модули, обладающие возможностью индивидуальной регулировки напора струй, так что можно настроить интенсивность травления с учетом неравномерности толщины вытравливаемого слоя.

В реальном производстве больше ценится удобство эксплуатации: возможность обработки тонких слоев, химическая и термическая устойчивость конструкционных материалов, оптимальная длина рабочих камер, полнота комплектации фильтрами, насосами, нагревателями, оптимальный уровень автоматизации, удобное операционное окно. Важно иметь возможность сборки линии из модулей различного назначения, чтобы можно было организовать любую последовательность струйной обработки.