На фона на еволюцията на електронните устройства към висока мощност и висока надеждност,дебела медна печатна платкаса се превърнали в основен субстрат в области като силови модули, автомобилна електроника и промишлено оборудване поради отличния им капацитет за носене на ток и разсейване на топлината. Въпреки това, по време на процеса на ецване на дебела медна печатна платка, има често срещани предизвикателства като голяма дълбочина на ецване, трудност при контролиране на странично ецване и недостатъчна равномерност. Неравномерното ецване може да доведе до отклонение в ширината на линията, локални остатъци или прекомерна корозия, което не само засяга производителността на веригата, но може също така да създаде риск от партиден скрап.
Особеностите и предизвикателствата на процеса на ецване за дебела медна плоча
Дебелата медна плоча се отнася до платка с дебелина на медното фолио не по-малка от 105 μm, а общите спецификации включват 105 μm, 140 μm, 180 μm и т.н. Поради по-дебелия меден слой има значителни разлики в процеса на ецване в сравнение с обикновената тънка медна печатна платка
Голяма дълбочина на ецване: Дебелината на медния слой, който трябва да се отстрани, е 3-10 пъти по-голяма от тази на обикновената тънка медна печатна платка и времето за ецване е значително удължено. Например времето, необходимо за ецване от 180 μm до 35 μm е 2-5 пъти по-дълго от това за ецване от 18 μm медно фолио до 35 μm;
Трудност при контролиране на страничната корозия: Скоростта на ецване на разтвора за ецване е различна във вертикална и хоризонтална посока. Колкото по-дебел е медният слой, толкова по-очевидна е тази разлика, което лесно може да доведе до прекомерна точност на ширината на линията. Например, ако проектираната ширина на линията от 500 μm е ецвана, тя може да бъде само 450 μm или може да има проблеми с остатъците от ецване, когато локалният меден слой не е напълно отстранен;
Високи изисквания за еднаквост: При ецване на медна печатна платка с голяма{0}}площ може да има разлики в скоростта на потока, температурата и други параметри на химическия разтвор между краищата и централната част на плочата, което може да причини неравномерно ецване в различни области и да доведе до отклонение в дебелината на медта с повече от 10% в различни позиции на една и съща плоча.
Типични проблеми и анализ на причините за неравномерно ецване
1. Непостоянна скорост на ецване на цялата платка
Непостоянната скорост на ецване на цялата платка се дължи главно на неравномерното разпределение на химическия разтвор и температурния градиент. Ако дюзата на машината за ецване със спрей е блокирана или налягането е недостатъчно, това ще доведе до неравномерен поток от течност върху повърхността на плочата. Например, ако стандартното налягане е 2,0 бара, а измереното налягане е само 1,5 бара, скоростта на ецване в някои области значително ще намалее. В допълнение, неизправност в системата за контрол на температурата вътре в резервоара за ецване може да причини температурни колебания. Например, ако зададената температура е 50 градуса, но действителната температурна разлика достига ± 5 градуса, скоростта на ецване в зони с висока-температура ще се ускори, докато в зони с ниска-температура има вероятност да се появи остатък от меден слой. Има случай, при който медна плоча с дебелина 140 μm е повредена поради нагревателната тръба от лявата страна на жлеба за ецване. Температурата в лявата половина беше с 8 градуса по-ниска от тази в дясната половина, а остатъчната дебелина на медта в лявата половина надвишаваше 20 μm.
2. Локализирани остатъци от ецване или прекомерно ецване
Локализираните остатъци от ецване или прекомерното ецване обикновено са свързани с дефекти в резистиращия слой и грапавостта на медното фолио. Ако адхезията на мастилото на сухия филм или спояващата маска върху повърхността на дебела мед е недостатъчна, може да възникне инфилтрация по време на ецване, т.е. ръбът на устойчивия на корозия-слой може да се повдигне, което да причини корозия на медния слой отдолу. В същото време повърхностната грапавост на дебелото медно фолио е сравнително висока. Ако грапавостта Ra е по-голяма от 5 μm, вдлъбнатата област е склонна да задържа лекарствения разтвор и да образува ецващо сляпо петно, което води до локален остатък. Например, в зоната на маршрутизиране с висок ток на дебелата медна плоча на захранващия модул, капацитетът за пренос на ток може да намалее поради остатъци от ецване, а измереното съпротивление е с 15% по-високо от проектната стойност.
3. Прекомерната странична ерозия води до повреда в точността на ширината на линията
Прекомерното странично ецване се причинява главно от удължено време на ецване и небалансиран състав на разтвора за ецване. Удължаването на времето на процеса, за да се осигури пълно ецване на дебела мед, може да доведе до повишено странично ецване. Обикновено за всяка допълнителна минута ецване ширината на линията ще намалее с 10-15 μm. В допълнение, недостатъчната концентрация на солна киселина или прекомерното съдържание на железен хлорид в разтвора за ецване може да намали способността за селективно ецване, като същевременно корозира устойчивия на корозия слой и медния слой, което води до загуба на точност на ширината на линията.
Целеви методи за коригиране и оптимизация на процесите
1. Оптимизиране на апаратура и медикаментозна система
(1) Надграждане на системата за пръскане
Приемайки дизайн с двоен слой за пръскане, горната и долната дюзи са разположени шахматно, за да подобрят еднородността на покритието на лекарството, а налягането се контролира на 2,5-3,0 бара. В същото време инсталирайте сензор за наблюдение на потока на дюзата, за да осигурите аларми в реално време за запушване, и редовно почиствайте дюзата с 5% разтвор на азотна киселина поне веднъж седмично. Практиката показва, че при ецване на медна плоча с дебелина 180 μm, увеличаването на налягането на пръскане от 1,8 бара до 2,8 бара може да подобри равномерността на ецването на цялата плоча от ± 12% до ± 5%.
(2) Контрол на температурата и оптимизиране на циркулацията на лекарството
Заменете отоплението на намотката с пластинчати топлообменници, за да контролирате температурните колебания в рамките на ± 1 градус. Предпочитаната температура на ецване е 55-60 градуса, за да се подобри активността на химическия разтвор. Увеличете мощността на циркулационната помпа за течност, увеличете скоростта на потока от 20 m ³/h на 35 m ³/h и инсталирайте филтърен елемент от 10 μm, за да премахнете флокулите от медни йони и да поддържате течността чиста.
Подобряване на процеса на анти{0}}корозионен слой
(1) Предварителна обработка на армировка
Преди ецване се използва шлифовъчна плоча и процес на микро ецване, за да се контролира грапавостта на шлифовъчната плоча при Ra2-3 μm и дълбочината на микроецване при 1,5-2,0 μm, подобрявайки механичното свързване между медната повърхност и устойчивия на корозия слой. Едновременно прилагане на силанов свързващ агент, като KH-570, за образуване на адсорбционен слой на молекулярно ниво върху медната повърхност, засилване на адхезията на сухия филм и увеличаване на якостта на отлепване от 1,2N/mm до 1,8N/mm.
(2) Избор и оптимизиране на покритието на устойчив-на корозия слой
Приоритет трябва да се даде на дебелослойни сухи филми с дебелина 50-75 μm, като Asahi Kasei DF-2000, който има по-добра устойчивост на корозия и способност за проникване на ецващ разтвор от обикновените 25 μm сухи филми. Когато нанасяте фолиото, увеличете налягането до 1,5-2,0 MPa и го поддържайте на 2,5-3,0 kg/cm, за да избегнете локална недостатъчност на устойчивостта на корозия, причинена от мехурчета или бръчки.
Динамично регулиране на параметрите за ецване
(1) Процес на сегментирано ецване
Приемайки поетапен контрол на концентрацията, първият етап използва разтвор за ецване с висока концентрация с концентрация на солна киселина от 8% и съдържание на железен хлорид от 450g/L за бързо отстраняване на по-голямата част от медния слой, със скорост на ецване до 70%; Във втория етап преминете към разтвор за ецване с ниска концентрация с концентрация на солна киселина от 5% и съдържание на железен хлорид от 300 g/L за фино ецване, за да намалите страничното ецване, което може да намали количеството на странично ецване с 40%. Мониторингът в реално време на напредъка на ецването се постига чрез онлайн тестер за дебелина на медта. Когато оставащата дебелина на медта се доближи до целевата стойност, незабавно се превключва към втория етап.
(2) Технология на импулсно гравиране
Периодичното начало и спиране на пръскане на лекарството, като пръскане за 30 секунди и спиране за 10 секунди, използва ефекта на кавитация, за да намали страничната ерозия, причинена от непрекъснато пръскане, и да насърчи отделянето на корозионни продукти. След импулсно ецване, точността на ширината на линията на медна плоча с дебелина 105 μm беше подобрена от ± 25 μm на ± 10 μm, а ефективността на ецване беше увеличена с 15%.
Техники за преработка и ремонт
(1) Местна добавка за ецване
За малки зони с остатъци от ецване, като площи под 10 cm², може да се използва четка за потапяне на разредения разтвор за ецване, смесване на солна киселина и вода в съотношение 1:1 и равномерно нанасяне върху остатъчната област. След 10-30 секунди на действие, бързо измийте с вода и стриктно контролирайте времето, за да избегнете прекомерно ецване.
(2) Пълнене и ремонт на галванопластика
Когато прекомерното ецване причини отклонение на ширината на линията над 15%, може да се използва галванопластика за запълване и ремонт. Първо, извършете отстраняване на маслото и предварителна обработка с микроецване върху зоната, която ще бъде ремонтирана, и след това използвайте локални процеси на галванопластика, като нанасяне с четка, с плътност на тока, контролирана при 10-15A/dm² и време на галванопластика от 5-10 минути, докато се достигне проектната ширина на линията.
Изграждане на система за откриване и предотвратяване
1. Технология за онлайн откриване
Използвайки технология за измерване на дебелината на рентгенови лъчи, се взема една проба от всеки пет гравирани печатни платки за измерване на дебелината на медта в множество точки, включително четири ръба и една централна точка, с толеранс, контролиран в рамките на ± 5%. Оборудван с оборудване за автоматична оптична инспекция, използващ обектив 50x, скорост на сканиране, която не надвишава 20 cm²/s, идентифициране на дефекти като отклонение на ширината на линията и остатъци от ецване, с праг на аларма, настроен на ± 10 μm.
2. Валидиране и стандартизация на процеса
Преди всяка производствена партида, първото парче се прави и анализира чрез нарязване и еднородността на ецването се потвърждава под микроскоп, увеличен 200 пъти. Само след преминаване на проверката може да се извърши масово производство. Създайте система за проследяване на параметри за запис на температура, налягане, концентрация на лекарството, време и други данни по време на процеса на ецване, установете модел с големи данни за прогнозиране на рисковете от флуктуация на процеса, като предупреждение за живот на лекарството.
Решението на проблема с неравномерното ецване на дебела медна печатна платка изисква оптимизиране на цялата верига от хардуера на оборудването, параметрите на процеса, съвпадението на материала до системата за откриване. Чрез надграждане на системата за пръскане, укрепване на устойчивия-на корозия слой и внедряване на процеси на сегментирано ецване, еднаквостта и точността на ецването могат значително да се подобрят.