2. Технология печатных плат, травление меди с пробельных мест

Травление представляет собой сложный окислительно-восстановительный процесс, который применяют для формирования проводящего рисунка печатного монтажа путем удаления меди с непроводящих (пробельных) участков. Травление выполняют химическим или электрохимическим способом.

Для химического про­цесса разработаны и используются в промышленности многочисленные составы на основе хлорного железа, персульфата аммония, хлорной меди, хромовой ки­слоты, перекиси водорода, хлорита натрия и др. Выбор травильного раствора оп­ределяется следующими факторами, типом применяемого резиста, скоростью травления, величиной бокового подтравливания, сложностью оборудования, воз­можностью регенерации и экономичностью всех стадий процесса.

Скорость травления ока­зывает существенное влияние на качество формируемых элементов ПП. При ма­лых скоростях время пребывания платы в травителе увеличивается, что приводит к ухудшению диэлектрических свойств оснований и увеличению бокового под­травливания.

Рис.2.1. Искажение профиля печатных проводников при травле­нии:1 — травитель: 2 — резист; 3 — диэлектрик; 4 — печатный провод­ник

Оно возникает вследствие того, что травитель воздействует не толь­ко на медную поверхность, подлежащую удалению, но и на боковые, не защи­щенные резистом, стороны проводников и других элементов схемы.

Уменьшают подтравливание введе­нием в используемые растворы специальных добавок: ионов металлов с более низким потенциа­лом, чем у меди, напри­мер Ag, Hg, Pt, Pd, Au, оказывают каталитиче­ское действие на процесс, а органические соединения (мочевина, аминотриазол, амиды и др.), адсорбируясь на боковых поверхно­стях, ингибируют их растворение

Технологический процесс травления состоит из операций предварительной очистки меди, повышающей равномерность ее удале­ния, непосредственно удаления меди с пробельных участков платы, очистки по­верхности диэлектрика, осветления при необходимости поверхности металлорезиста и сушки.

Наибольшее распространение в технологии производства ПП получили травильные растворы на основе хлорного железа (плотность 1,36... 1,42 г/см²). Для них характерны высокая и равномерная скоростью травления, малая величина бо­кового подтравливания, высокая четкость получаемых контуров, незначитель­ное содержание токсичных веществ, экономичностью. Суммарная реакция, про­текающая в растворе, описывается уравнением:

2FeCl₃+Cu→CuCl₂+2FeCl₂

Стабильными параметрами травления характеризуются растворы на основе хлорной меди. Разработанные кислые и щелочные составы несколько уступают по скорости растворам хлорного железа но намного их дешевле. В них не образуется шлам, ПП легко отмываются после обработки, а боковое подтравливание не пре­вышает 3...6 мкм. Растворение меди протекает в соответствии с реакцией:

Cu+CuCI→CuCl₂

Отсутствие в растворе посторонних, способных восстанавливаться катио­нов позволяет проводить полную регенерацию в непрерывном замкнутом цикле. Повышение производительности процесса достигается использованием раствора на основе двух окислителей—хлорной меди и хлорного железа.

Химическое удаление меди проводится погружением ПП в травитель, наплескиванием раствора на их поверхность или разбрызгиванием через форсунки (рис. 2.2).

Рис.2.2. Схема установки струйного трав­ления:1-камера; 2-заготовка: 3-разбрызги­вающее устройство; 4 - транспортер; 5 - трави­тель; 6 - регенератор отработанного раствора: 7 - система трубопроводов с насосом

Электрохимическое травление ПП основано на анодном растворении меди с последующим восстановлением ионов стравленного металла на катоде. Такой процесс по сравнению с химическим травлением обладает рядом преимуществ:

1. упрощением состава электролита, методики его приготовления, регенерации и очистки сточных вод, высокой и

2. стабильной скоростью травления в течение длительного периода времени, эконо­мичностью, легкостью управления и автоматизацией всех стадий.

Рис .2.3. Устройство для электрохимического травления пе­чатных плат:

1 — насос; 2 — трубчатый графи­товый анод; 3 — электролитическая ячейка; 4 — электролит; 5 — диа­фрагма; б—медный катод; 7—со­пло: 8—изделие; 9— травильная камера

Полностью реализовать преимущества электрохимического метода позволяют подвижные носители заряда, которые представляют собой части­цы графита, расположенные в суспензированном электролите. Эти частицы при­нимают заряд с анода и переносят его на поверхность меди, переводя последнюю в ионную форму. Устройство с подвижными носителями заряда приведено на рис 2.3. и состоит из электролитической ячейки и травильной камеры, между ко­торыми прокачивается электролит. Электролит содержит серную кислоту и взвешенный активированный уголь (массовое содержание 15...30%) с размером частиц 10...50 мкм. Использование электро­химического травления сводит к минимуму боковое подтравливание токопроводящих дорожек и обеспечивает разрешающую способность, равную 70... 100 мкм, но стоимость технологического оборудования превышает стоимость машин для химического травления.

После удаления меди с пробельных участков ПП промывают водой. Если на поверхности металлических резистов (особенно Sn— Pb) в результате химического взаимодействия с травителем образуются нераство­римые соединения, вызывающие потемнение и ухудшение их паяемости, то их осветляют при температуре 18...25°С в течение З... 5 мин. Растворы осветления готовят на основе кислот и тиомочевины.