4.6. Травление меди с пробельных участков печатных плат

4.6.1. Общие сведения

Травление меди—сложный окислительно-восстановительный процесс, в котором окислителем является травильный раствор, переводящий медь из металлического состояния в ионное. Выбор травильных растворов зависит от нескольких факторов: типа применяемого резиста, так как резист может быть несовместим с данным раствором; типа оборудования, так как для травильных растворов, выделяющих при травлении вредные газы, необходимы герметизированные установки;требуемого коэффициента подтравливания, скорости травле­ния (обычно скорость травления составляет »0,0125 мм/мин).

В последнее время рядом фирм запатентованы новые составы, обеспечивающие вы­сокую скорость травления. Например, травильный раствор Мю-25 английской фирмы «ЭФ-КО» имеет скорость травления 0,035 мм/мин (состав раствора фирмой не опубликован).

Промышленностью используются травильные растворы на основе хлорного железа;

персульфата аммония, хлорной меди, смеси хромового ангидрида и серной кислоты, переки­си водорода, хлорита натрия (щелочной раствор).

В зарубежной литературе приводятся следующие данные об использовании травиль­ных растворов в зависимости от применяемого защитного резиста при травлении (табл. 4).

В целом выбор метода, оборудования и состава раствора для травления печатных плат—вопрос сложный и его надо всегда решать конкретно, исходя из требований к платам и условий производства. В табл. 5 приведены некоторые характеристики травильных рас­творов.

Таблица 4

Применяемость травильных растворов

	Резист
Травильный раствор	Трафаретная краска	Фоторезист	Сплав олово — свинец	Олово	Золото, Никель — зо­лото, никель
Хлорное железо Персульфат аммония Хлорная медь Хромовый ангидрид и серная кислота Перекись водорода Щелочные растворы на основе хлорита натрия	х х х х х X'	х х х х х X'	— х — х х х	— х х х х х	х х х х х х

' Не применяются с резистами, удаляемыми щелочами.

Таблица 5

Характеристики травильных растворов

Травильный рас­твор	Коррози­онная активность	Нейтрализа­ция и уда­ление	Вредность	Требова­ние венти­ляции	Трудность очи­стки плат после травления
Хлорное железо Персульфат ам­мония Хромовая кислота Хлорная медь Щелочные раст­воры	В Н В В Н	С Н В Н Н	Н Н В С С	Н Н В С В	С Н С С Н

Примечание: В— высокая, С — средняя, Н — низкая.

Точно воспроизвести рисунок схемы не удается, если не обеспечен необходимый тех­нологический припуск размеров элементов схемы на величину подтравливания. Иногда ве­личину подтравливания характеризуют коэффициентом травления К—это отношение глуби­ны травления к боковому подтравливанию или отношение толщины фольги к 0,5 величины уменьшения ширины проводника за счет подтравливания.

Наибольшая величина подтравливания медных проводников наблюдается при травле­нии в персульфате аммония. Этот раствор является основным при травлении печатных плат, проводники которых защищены сплавом олово—свинец. Указанный сплав практически вы­теснил защитное покрытие серебром и ограничил применение других металлических резистов. В связи с этим проводятся интенсивные поиски добавок, уменьшающих подтравливание. Сравнительные данные о подгравливании медных проводников в некоторых травиль­ных растворах приведены в табл. 6.

Обычно ширина проводников схемы увеличивается с учетом подтравливания на тол­щину используемой медной фольги на каждую сторону проводника. Так, при толщине фоль­ги 50 мкм к ширине проводника добавляются еще 100 мкм, т. е. 50 мкм на каждую сторону. 'Гак же увеличивается и диаметр контактных площадок.

Таблица 6

Подтравливайте медных проводников в некоторых травильных растворах

Травильный рас­твор	Персульфат аммония			Хлорная медь		Хлорное железо
Добавки	HgCl2	HgCl; NH4C1	NH4C1	NaCI	NH4C1	—
Средняя вели­чина подтрав­ливания, мкм	91	89	75	52	75	66

В промышленности постоянно совершенствуются как собственно процесс травления, так и методы контроля его качества. Травление меди может выполняться следующими спо­собами: погружением платы в раствор, наплескнванием травильного раствора на плату, барботированием и подачей травильного раствора на плату в виде струй. Травление погружени­ем — медленный процесс, приводящий к большому подтравливанию. Травление наплескиванием, например, при помощи лопастей, погружаемых в травильный раствор, обеспечивает лучшее качество травления. Однако при наплескивашш коэффициент полезного использова­ния раствора весьма низок, т. е. из общего количества наплескиваемого раствора в процессе травления активно участвует около 1 % раствора. Травление с барботированием позволяет лучше использовать раствор и находит применение в промышленности. В струйных тра­вильных установках активно используется весь объем раствора и скорость травления во мно­го раз больше, поэтому в производстве печатных плат широкое применение нашли в основ­ном струйные методы.

Для травления меди используется, как указывалось выше, ряд растворов. Рассмотрим более подробно некоторые из них.