Объяснение процесса травления печатной платы

Содержание:

1 Виды травления
1.1 1. Кислотное травление
1.2 2. Щелочное травление
2 параметра, влияющих на процесс травления
2.1 Температура
2.2 Удельный вес (по Бауме)
2,3 рН
2.4 Концентрация химических добавок
2.5 Окислительно-восстановительный потенциал
3 Процессы травления печатной платы для изготовления платы
4 заключительные мысли о травлении печатной платы

Одним из наиболее важных аспектов производства печатных плат является процесс травления, который, по сути, включает в себя контролируемую коррозию. Когда коррозия происходит в нормальных условиях, металлы повреждаются. Однако процесс механической обработки, известный как травление, обеспечивает контроль коррозии и эффективное удаление меди с печатной платы. Любая медь, не являющаяся цепью, оставшаяся на плате, будет удалена с платы в процессе травления, создавая окончательный рисунок схемы.

Во многих отношениях травление печатной платы — это то же самое, что долбление камня. До процесса травления печатная плата похожа на камень с несколько однородным дизайном. Когда вы высекаете камень, может появиться весьма специфический рисунок или узор. То же самое справедливо и в случае, когда процесс травления происходит на печатной плате. Имейте в виду, что единственный способ добиться успеха в процессе травления — это сначала подготовить макет или дизайн, который будет иметь печатная плата после удаления базовой меди. Изображение, которое хочет дизайнер, будет перенесено на печатную плату с помощью процесса, известного как фотолитография.

Процесс травления печатной платы может быть настолько простым или сложным, насколько вам нужно. Процесс травления можно выполнять дома или в лаборатории, если вы производите лишь небольшое количество печатных плат. Выполняя этот процесс в меньшем объеме, вы можете существенно снизить производственные затраты. С другой стороны, травление требует помещения платы в химикаты, чтобы избавиться от нежелательной меди. Эти химические вещества могут быть опасными, и их нелегко утилизировать. В процессе травления для смывания химического раствора или в составе раствора можно использовать воду. В следующем руководстве подробно рассматривается травление печатных плат и важность этого процесса при создании печатных плат.

Виды травления

Существует два основных типа травления, которые можно использовать при изготовлении промышленных плат. Доступные вам типы травления включают кислотное травление и щелочное травление.

1. Кислотное травление

Кислотное травление — это высокоэффективный процесс, заключающийся в удалении меди из любых внутренних слоев печатных плат FR-4. Кислотное травление используется для этих типов плат из-за того, насколько точным может быть травление. Кислота в растворе не вступает в реакцию с фоторезистом, а это означает, что металл не будет иметь такого большого подреза. Единственным недостатком этого типа травления является то, что процесс кислотного травления занимает больше времени, чем щелочное травление и другие методы.

2. Щелочное травление

Щелочное травление можно наносить на внешние слои печатной платы. Поскольку щелочное травление можно выполнить быстрее, чем кислотное, вам не придется беспокоиться об однородности повреждения оставшейся меди. Из-за состава щелочного раствора он считается более активным, чем кислый, а это означает, что необходим тщательный контроль для обеспечения точности процесса травления.

Оба типа процессов травления доказали свою эффективность, поскольку значительный объем травления может быть выполнен при низких эксплуатационных затратах. Кислотное и щелочное травление также можно использовать для многих различных металлов.

Параметры, влияющие на процесс травления

Достигаемая скорость травления зависит от состава травильного раствора, а также от времени травления. Имейте в виду, что состав травителя практически постоянно меняется, что может затруднить определение скорости травления. Обеспечение качества процесса травления может осуществляться путем контроля определенных параметров, к основным из которых относятся:

- Температура
- Удельный вес (Боме)
- Уровень pH
- Концентрация химических добавок
- Окислительно-восстановительный потенциал (ОВП)

Температура

При контроле температуры раствора имейте в виду, что большинство травильных машин состоят из пластиковых деталей, поскольку металлические детали вступают в реакцию с травителями. Если ваша машина для травления оснащена пластиковыми деталями, температура не должна быть слишком высокой. В этой ситуации идеальный диапазон температур составляет около 50–55° по Цельсию, что соответствует 122–131° по Фаренгейту.

Удельный вес (Baume)

Что касается удельного веса (Baume), то он коррелирует с концентрацией травителя. Более высокое значение Боме обычно соответствует более высокой скорости травления. Если рассматривать конкретно pH раствора, то этот параметр особенно важен для щелочного травления. Эффективное щелочное травление можно проводить, когда значение pH раствора находится в пределах 7,9-8,1.

Уровень рН

Если pH раствора меньше 8,0, возможно, pH снизился из-за слишком интенсивной вентиляции или низкого содержания аммиака. Имейте в виду, что скорость травления также может быть низкой, если pH выше 8,8. Эта проблема может возникнуть, если в травитель попала вода или в нем слишком много меди. Что касается кислотного травления, любое увеличение значений pH может привести к получению неправильных показаний.

Мониторинг pH растворов для нанесения покрытий может быть затруднен, поскольку агрессивные растворы могут повредить электроды, не предназначенные для нанесения покрытий. Измерить уровень pH можно с помощью pH метра.

Концентрация химических добавок

Химические добавки можно использовать для эффективного повышения скорости травления. Наиболее часто используемой добавкой является соляная кислота, которая усиливает способность травителя связываться с растворенными металлами. Когда на промышленном или производственном объекте требуется непрерывное травление, необходимы химические добавки. Несмотря на то, что добавки усложняют травители, скорость травления неизменно улучшается.

Окислительно-восстановительный потенциал (ОВП)

Пятый и последний параметр включает окислительно-восстановительный потенциал, который показывает, насколько активен травитель. ОВП напрямую указывает на то, как ионы меди относятся к ионам меди и как ионы трехвалентного железа относятся к ионам двухвалентного железа. Пока медь травится, травитель переходит в состояние медь/железо из исходного состояния медь/железо.

Если вы получите высокое значение ОВП, вы можете быть уверены, что скорость травления также высока. Низкие значения ОВП указывают на неэффективность травления. Значение ОВП раствора можно определить по температуре травления, а также по наличию свободной кислоты. В травитель можно ввести окислитель и свободную кислоту, в результате чего ионы меди снова превратятся в форму меди. Измерить уровень ОВП можно с помощью ОВП метра.

Процессы травления печатной платы для изготовления платы

Процесс травления используется при изготовлении печатной платы. Во-первых, затвердевший фоторезист, который остается на внутренних слоях платы, защитит переходные отверстия, дорожки и другие части схемы. Остальная часть фоторезиста будет очищена, в результате чего останется голая медь. Затем эти слои будут полностью протравлены, чтобы гарантировать удаление голой меди. Таким образом, останется только окончательная схема. Тот же самый шаг будет происходить с внутренними слоями печатной платы, пока медь не будет удалена из каждого слоя платы.

Следующий шаг в этом процессе включает ламинирование каждого внутреннего слоя листами стекловолокна, покрытыми эпоксидной смолой. После завершения ламинирования в доске просверливаются сквозные отверстия. Затем нижний и верхний слои платы будут покрыты фоторезистом, после чего можно использовать лазер или ультрафиолетовый свет для экспонирования фоторезиста. Когда это произойдет, каждый аспект фоторезиста будет эффективно укреплен, за исключением схемотехники. Как только фоторезист будет смыт со схемы, обнажится медная фольга.

Медная фольга на поверхности платы будет полностью гальванически покрыта гораздо более толстым слоем меди. После завершения процесса меднения схема снова будет покрыта тонким слоем олова, который будет действовать как защитный слой для меди, пока продолжается заключительный этап процесса травления.

В этот момент затвердевший фоторезист будет смыт, а медная фольга вытравлена. Таким образом, останется только медная схема со слоем защитного олова. Когда жесть окончательно удалена, доска может пройти последний этап обработки.

Заключительные мысли о травлении печатной платы

Травление — сложный и очень важный процесс, необходимый для изготовления печатных плат. Хотя травление может происходить практически в любых условиях, сам процесс может быть несколько сложным, если вы никогда раньше не имели дела с травлением. Несмотря на то, что щелочное травление — самый быстрый тип травления, процесс кислотного травления не должен занимать слишком много времени. Когда вы помещаете печатную плату в кислотный раствор, медные дорожки можно полностью вытравить всего за 20 минут.

Когда дело доходит до изготовления печатной платы, травление является неотъемлемой частью создания необработанной печатной платы. Хотя необходимо будет выполнить несколько дополнительных процессов, прежде чем плата будет полностью изготовлена и завершена, процесс травления по существу подготавливает печатную плату к заключительным этапам изготовления.