Технология многослойных печатных плат

ния. Однако при наплескивании коэффициент полезного использо­ вания раствора весьма низок: из общего количества наплескивае­ мого раствора в процессе травления активно участвует около 1% раствора. Травление с барботированием характеризуется лучшим использованием раствора. В струйных травильных установках активно участвует весь объем раствора и скорость травления во много раз больше, поэтому в производстве ПП широкое примене­ ние нашли, в основном, струйные методы травления.

Конструкции установок обеспечивают непрерывное, равномер­ ное омывание всей поверхности постоянно сменяемыми порциями раствора, нагретого до заданной температуры, и энергичное пере­ мешивание его в рабочей камере, что интенсифицирует процесс травления по всей площади рисунка схемы и исключает стравли­ вание узких проводников на платах. Для уменьшения бокового подтравливания профиля элементов схемы оптимальным является перпендикулярное воздействие распыленных струй травящего раствора. В современном производстве ПП широко применяются конвейерные струйные установки двустороннего травления с ши­ рокими конвейерами и горизонтальным расположением обраба­ тываемых плат. Расположенная на роликах конвейера плата пе­ ремещается через травильную камеру. Из неподвижных или дви­

центр платы протравливаются несколько быстрее из-за образова­ ния подушки жидкости. В процессе травления ПП возникают две проблемы: загрязнение сточных вод и потребление большого объе­ ма воды. Для уменьшения концентрации ионов меди в сточных во­ дах необходимо между модулями обработки предусмотреть от­ жимные валики или воздушные «ножи», удаляющие с поверхности платы остатки химических растворов после каждой операции. Во­ да для промывки должна поступать при заданном давлении, при его понижении расход воды возрастет.

Для травления меди используется ряд растворов. Травильные растворы на основе хлорной меди являются наиболее перспектив­

дуктов реакции на твердой поверхности соответствующим подбо­ ром состава травильного раствора. При взаимодействии с поверх­ ностью раствор должен давать растворимые соединения металлов, для чего иногда в состав травильных растворов вводят вещества, которые могут стать лигандами растворимых комплексных соеди­

верхности, искажать ее форму после травления. Поэтому травиль­ ные ванны содержат окислители, которые восстанавливаются без выделения газов и тем самым исключают восстановление водоро­ да и его выделение в газообразном состоянии.

разуются нерастворимые продукты гидролиза солей меди. Особен­ ность процесса травления прецизионных МПП — получение ри­ сунка внутренних слоев с шириной проводников и зазорами меж­

Травление внутренних слоев прецизионных МПП разделяется на дифференциальное травление и травление с металлорезистом олово — свинец. Сущность дифференциального метода заключает­ ся в том, что, имея фольгу толщиной 5 мкм и осажденное на про­ воднике медное покрытие (35... 40 мкм), медь стравливается на глубину фольги по всей поверхности платы. Однако -при диффе­ ренциальном травлении частыми дефектами являются нечеткость краев проводника и его перетравливание из-за различной толщи­ ны осадка меди на поверхности платы. С целью устранения недо­ статков, возникающих при дифференциальном травлении, и повы­ шении качества печатного рисунка слоев МПП используется ме­ таллический резист олово — свинец, который защищает элементы печатного рисунка. Геометрия проводника имеет оптимальный профиль прямоугольной формы, поэтому для получения внутрен­ них слоев прецизионных МПП принят вариант позитивного полу­ чения рисунка с использованием защитного металлорезиста ОС

[8].

Для определения оптимального режима травления исследова­ на зависимость бокового подтравливания проводников от pH травильного раствора. При исследовании зависимости внешнего вида покрытия ОС от pH травильного раствора оказалось, что при pH = 8,5 9,4 блеск металлического резиста отсутствует по всей

ОС-61 после травления сохраняется при рН >10, однако оптималь­ ное значение подтравливания наблюдается при рН = 8,9 ... 9,5. Ком­ промиссное решение — это травильный раствор с pH =8,5 9.

солей. Отработанный медно-щелочной травильный раствор подкис­ ляется, медь извлекается из него по реакции цементрации на стали. Раствор подкисляется НС1 до pH = 2, затем в него погружаются стальные стружки. Окончание процесса определяется по отсутст­ вию выделения медного осадка на контрольном образце из стали марки Ст. 3, погруженном в раствор на 15 мин. Раствор отделяется от осадка декантацией, нейтрализуется известковым молоком или 10%-ным раствором соды до рН = 6,5 8,5 и после отстаивания сливается в канализацию.

Химический способ утилизации отработанных растворов приво­ дит к большому расходу химических реагентов, потере дефицитных

При достижении верхнего предела концентрации меди часть тра­ вильного раствора удаляется и заменяется эквивалентным коли­ чеством корректирующего раствора, содержащего хлористый ам­ моний и гидроокись аммония.

Недостатком большинства этих травильных растворов явля­ ется высокая концентрация аммиака, а это требует частой кор­ ректировки, налагает определенные требования на конструкцию оборудования. Большое парциальное давление аммиака над раст­ вором приводит к его сильному испарению, что снижает pH и способствует образованию нерастворимых солей меди. Поэтому требуется частая корректировка травителей аммиаком. Для сни­ жения давления аммиака используются растворы, содержащие со­ ли аммония, углекислый аммоний, хлористый аммоний.

12.3.КИСЛЫЕ РАСТВОРЫ НА ОСНОВЕ ХЛОРНЫХ МЕДИ

ИЖЕЛЕЗА (ЖМХ)

Ранее широко использовались кислые травильные растворы на основе хлорного железа. Однако фенольные смолы диэлектрика частично обладают свойством ионообменных смол и адсорбируют ионы трехвалентного железа, поэтому в производственных услови­ ях на платах часто снижается сопротивление изоляции. Большее распространение получили модифицированные растворы. Модифи­ кация производится введением дополнительных окислителей типа хлорной меди и хлоридов щелочных металлов, влияющих на ско­ рость и качество травления. В смешанных растворах взаимодей­ ствие с медью приводит к ускоренному образованию на поверхно­ сти металла пленки труднорастворимой однохлористой меди, за­ трудняющей дальнейшее травление. Введение же в раствор хлори­ дов щелочных металлов и аммония, образующих хорошо раство­ римые комплексы с одновалентной медью и соляной кислотой, значительно улучшает характеристику травильных растворов. Ин­ тенсификация процесса травления меди в растворах с такими при­ садками обусловлена облегчением второй, химической стадии окисления меди (удаление с поверхности с последующим окисле­ нием первично образующейся однохлористой меди) и повышени­ ем степени участия СиС12 в травильном процессе. По мере выра­ ботки смешанного травильного раствора (старения) доля участия СиС12 в суммарной скорости травления увеличивается. После из­ расходования 50% FeCl3 травление меди происходит уже в основ­ ном за счет СиС12, первоначально находившейся в растворе и об­ разованной в процессе травления 2FeCl3 + Cu~>2FeCl2-fCuCl2. В нашей стране разработан железомеднохлоридный раствор, пред­ назначенный для травления меди при использовании в качестве

защитных покрытий фоторезистов на основе СПФ и трафаретных красок:

CuCI2 + 2e^Cu + 2Cl-; F e C b + ^ F e C b + Cl";

на аноде

FeCb-!-Cl--^FeCi3+e; 2С1-->С12 + 2е.

Выделяющийся на аноде хлор требует особого внимания, так как он токсичен. Хлор попадает в наданодное пространство (при откачке хлора эжектором), имеются устройства, через которые поступает атмосферный воздух взамен откаченного хлора. По исте­ чении заданного времени процесс осаждения прерывается, като­ ды выводятся из катодных коробок и перемещаются в механизм очистки их от медного осадка. Осаждение меди происходит на ти­ тановом катоде, аноды графитовые, катодная плотность тока 15...

... 20 А/дм2, выход по току 55%.

Кислые травильные растворы, используемые при изготовлении ПП, приведены в табл. 12.1 [44].

Проводятся исследования по созданию безотходной технологии при травлении меди и применению заряженной угольной суспен­ зии в качестве переносчика положительного заряда на медную поверхность [45]. Исследования были проведены в растворе, не содержащем ионов хлора, так как иначе происходит интенсивное разрушение углеродного материала из-за быстрого внедрения ио­