U pozadini evolucije elektroničkih uređaja prema velikoj snazi i visokoj pouzdanosti,debela bakrena tiskana pločapostali su glavni supstrat u poljima kao što su energetski moduli, automobilska elektronika i industrijska oprema zbog svoje izvrsne nosivosti struje i performansi rasipanja topline. Međutim, tijekom procesa jetkanja debelih bakrenih tiskanih ploča, postoje uobičajeni izazovi kao što su velika dubina jetkanja, poteškoće u kontroli bočnog jetkanja i nedovoljna jednolikost. Neravnomjerno jetkanje može dovesti do odstupanja širine linije, lokalnih ostataka ili prekomjerne korozije, što ne samo da utječe na izvedbu kruga, već također može predstavljati rizik od šaržnog otpada.
Posebnosti i izazovi procesa jetkanja debele bakrene ploče
Debela bakrena ploča odnosi se na ploču s debljinom bakrene folije ne manjom od 105 μm, a uobičajene specifikacije uključuju 105 μm, 140 μm, 180 μm, itd. Zbog debljeg sloja bakra, postoje značajne razlike u procesu jetkanja u usporedbi s običnom tankom bakrenom tiskanom pločicom
Velika dubina jetkanja: Debljina bakrenog sloja koji se uklanja je 3-10 puta veća od obične tanke bakrene tiskane ploče, a vrijeme jetkanja je znatno produljeno. Na primjer, vrijeme potrebno za jetkanje od 180 µm do 35 µm je 2-5 puta duže od onog za jetkanje od 18 µm bakrene folije do 35 µm;
Poteškoće u kontroli bočne korozije: Brzina jetkanja otopine za jetkanje je različita u okomitom i vodoravnom smjeru. Što je sloj bakra deblji, to je ta razlika očitija, što lako može dovesti do pretjerane točnosti širine linije. Na primjer, ako je projektirana širina crte od 500 μm urezana, može biti samo 450 μm, ili mogu postojati problemi s ostacima od jetkanja gdje lokalni sloj bakra nije potpuno uklonjen;
Visoki zahtjevi za ujednačenošću: prilikom graviranja debele bakrene tiskane pločice velike-površine mogu postojati razlike u brzini protoka, temperaturi i drugim parametrima kemijske otopine između rubova i središnjeg područja ploče, što može uzrokovati neravnomjerno jetkanje u različitim regijama i rezultirati odstupanjem debljine bakra od više od 10% na različitim mjestima na istoj ploči.
Tipični problemi i analiza uzroka neravnomjernog jetkanja
1. Nedosljedna brzina jetkanja cijele ploče
Nedosljedna brzina jetkanja cijele ploče uglavnom je uzrokovana neravnomjernom raspodjelom kemijske otopine i temperaturnim gradijentom. Ako je mlaznica stroja za jetkanje sprejom blokirana ili je pritisak nedovoljan, to će uzrokovati neravnomjeran protok tekućine na površini ploče. Na primjer, ako je standardni tlak 2,0 bara, a izmjereni tlak samo 1,5 bara, brzina jetkanja u nekim područjima značajno će se smanjiti. Osim toga, kvar u sustavu kontrole temperature unutar spremnika za jetkanje može uzrokovati temperaturne fluktuacije. Na primjer, ako je postavljena temperatura 50 stupnjeva, ali stvarna temperaturna razlika doseže ± 5 stupnjeva, brzina jetkanja u područjima visoke-temperature će se ubrzati, dok će se u područjima niske-temperature pojaviti ostaci sloja bakra. Zabilježen je slučaj kada je bakrena ploča debljine 140 μm oštećena zbog grijaće cijevi na lijevoj strani utora za jetkanje. Temperatura u lijevoj polovici bila je 8 stupnjeva niža od one u desnoj polovici, a debljina zaostalog bakra u lijevoj polovici premašila je 20 μm.
2. Lokalni ostaci jetkanja ili prekomjerno jetkanje
Lokalizirani ostaci jetkanja ili prekomjerno jetkanje obično je povezano s nedostacima u sloju otpornika i hrapavosti bakrene folije. Ako prianjanje suhog filma ili tinte maske za lemljenje na površinu debelog bakra nije dovoljno, može doći do infiltracije tijekom jetkanja, to jest, rub sloja -otpornog na koroziju može se podići, uzrokujući koroziju bakrenog sloja ispod. U isto vrijeme, površinska hrapavost debele bakrene folije je relativno visoka. Ako je hrapavost Ra veća od 5 μm, konkavno područje je sklono zadržati otopinu lijeka i formirati mrtvu pjegu za jetkanje, što rezultira lokalnim ostacima. Na primjer, u području usmjeravanja visoke struje debele bakrene ploče modula napajanja, nosivost struje može se smanjiti zbog ostataka od jetkanja, a izmjereni otpor je 15% veći od projektirane vrijednosti.
3. Pretjerana bočna erozija dovodi do neuspjeha točnosti širine linije
Pretjerano bočno jetkanje uglavnom je uzrokovano produljenim vremenom jetkanja i neuravnoteženim sastavom otopine za jetkanje. Produljenje vremena procesa kako bi se osiguralo potpuno jetkanje debelog bakra može dovesti do povećanog bočnog jetkanja. Obično će se za svaku dodatnu minutu jetkanja širina linije smanjiti za 10-15 μm. Osim toga, nedovoljna koncentracija klorovodične kiseline ili prekomjerni sadržaj željeznog klorida u otopini za jetkanje može smanjiti sposobnost selektivnog jetkanja, istovremeno nagrizajući sloj otporan na koroziju i bakreni sloj, što dovodi do gubitka točnosti širine linije.
Ciljane sanacijske metode i optimizacija procesa
1. Optimizacija opreme i sustava lijekova
(1) Nadogradnja sustava raspršivanja
Usvojen dvostruki dizajn sloja raspršivanja, gornja i donja mlaznica raspoređene su na stepenasti način kako bi se poboljšala ujednačenost pokrivenosti lijekom, a tlak se kontrolira na 2,5-3,0 bara. U isto vrijeme, instalirajte senzor za praćenje protoka mlaznice kako biste u stvarnom vremenu dali alarme za začepljenje i redovito čistite mlaznicu 5% otopinom dušične kiseline barem jednom tjedno. Praksa je pokazala da kod jetkanja bakrene ploče debljine 180 μm povećanjem tlaka raspršivanja s 1,8 bara na 2,8 bara može se poboljšati ujednačenost jetkanja cijele ploče s ± 12% na ± 5%.
(2) Kontrola temperature i optimizacija cirkulacije lijeka
Zamijenite grijanje zavojnice pločastim izmjenjivačima topline za kontrolu temperaturnih fluktuacija unutar ± 1 stupnja. Poželjna temperatura jetkanja je 55-60 stupnjeva kako bi se povećala aktivnost kemijske otopine. Povećajte snagu cirkulacijske pumpe tekućine, povećajte protok s 20 m ³/h na 35 m ³/h i ugradite filterski element od 10 μm za uklanjanje flokula iona bakra i održavanje tekućine čistom.
Poboljšanje procesa anti{0}}korozijskog sloja
(1) Pretprocesiranje armature
Prije jetkanja, brusna ploča i postupak mikro jetkanja koriste se za kontrolu hrapavosti brusne ploče na Ra2-3 μ m i dubine mikro jetkanja na 1,5-2,0 μm, čime se poboljšava mehaničko spajanje između površine bakra i sloja otpornog na koroziju. Istovremena primjena sredstva za spajanje silana, kao što je KH-570, za formiranje adsorpcijskog sloja na molekularnoj razini na površini bakra, poboljšavajući adheziju suhog filma i povećavajući snagu ljuštenja s 1,2N/mm na 1,8N/mm.
(2) Odabir i optimizacija premaza sloja-otpornog na koroziju
Prioritet treba dati debelim slojevima suhih filmova debljine 50-75 μm, kao što je Asahi Kasei DF-2000, koji ima bolju otpornost na koroziju i sposobnost prodiranja otopine za jetkanje od običnih suhih filmova od 25 μm. Prilikom nanošenja filma, povećajte tlak na 1,5-2,0 MPa i održavajte ga na 2,5-3,0 kg/cm kako biste izbjegli lokalni kvar otpornosti na koroziju uzrokovan mjehurićima ili naborima.
Dinamičko podešavanje parametara jetkanja
(1) Proces segmentiranog jetkanja
Usvajajući postupnu kontrolu koncentracije, prvi stupanj koristi otopinu za jetkanje visoke koncentracije s koncentracijom klorovodične kiseline od 8% i sadržajem željezovog klorida od 450 g/L za brzo uklanjanje većine bakrenog sloja, sa stopom jetkanja do 70%; U drugoj fazi prijeđite na otopinu za jetkanje niske koncentracije s koncentracijom klorovodične kiseline od 5% i sadržajem željeznog klorida od 300 g/L za fino jetkanje kako biste smanjili bočno jetkanje, što može smanjiti količinu bočnog jetkanja za 40%. Praćenje napretka jetkanja u stvarnom vremenu postiže se putem mrežnog ispitivača debljine bakra. Kada se preostala debljina bakra približi ciljnoj vrijednosti, odmah se prebacuje na drugi stupanj.
(2) Tehnologija pulsnog jetkanja
Periodično raspršivanje lijeka s početkom i zaustavljanjem, kao što je raspršivanje na 30 sekundi i zaustavljanje na 10 sekundi, koristi učinak kavitacije za smanjenje bočne erozije uzrokovane kontinuiranim prskanjem i pospješuje ispuštanje proizvoda korozije. Nakon pulsnog jetkanja, točnost širine linije bakrene ploče debljine 105 μm poboljšana je s ± 25 μm na ± 10 μm, a učinkovitost jetkanja povećana je za 15%.
Tehnike prerade i popravka
(1) Dodatak za lokalno jetkanje
Za mala područja ostataka od jetkanja, kao što su područja manja od 10 cm², može se koristiti kist da se umoči razrijeđena otopina za jetkanje, pomiješa klorovodična kiselina i voda u omjeru 1:1 i ravnomjerno se nanese na zaostalo područje. Nakon 10-30 sekundi djelovanja, brzo isperite vodom i strogo kontrolirajte vrijeme kako biste izbjegli prekomjerno jetkanje.
(2) Galvansko punjenje i popravak
Kada pretjerano jetkanje uzrokuje odstupanje širine linije veće od 15%, galvanizacija se može koristiti za popunjavanje i popravak. Prvo izvršite predtretman uklanjanja ulja i mikrojetkanja na području koje treba popraviti, a zatim upotrijebite lokalne postupke galvanizacije kao što je nanošenje četkom, s kontroliranom gustoćom struje na 10-15 A/dm² i vremenom galvanizacije od 5-10 minuta dok se ne postigne projektirana širina linije.
Izgradnja sustava detekcije i prevencije
1. Tehnologija mrežne detekcije
Koristeći tehnologiju mjerenja debljine X-zraka, uzima se jedan uzorak sa svakih pet ugraviranih tiskanih pločica za mjerenje debljine bakra na više točaka, uključujući četiri ruba i jednu središnju točku, s tolerancijom kontroliranom unutar ± 5%. Opremljen opremom za automatsku optičku inspekciju, korištenjem leće objektiva 50x, brzinom skeniranja koja ne prelazi 20 cm ²/s, identificirajući nedostatke kao što su odstupanje širine linije i ostatke jetkanja, s pragom alarma postavljenim na ± 10 μm.
2. Validacija i standardizacija procesa
Prije svake serije proizvodnje, prvi komad se izrađuje i analizira rezanjem, a ujednačenost jetkanja se potvrđuje pod mikroskopom uvećanim 200 puta. Tek nakon prolaska inspekcije može se krenuti u masovnu proizvodnju. Uspostavite sustav sljedivosti parametara za bilježenje temperature, tlaka, koncentracije lijeka, vremena i drugih podataka tijekom procesa jetkanja, uspostavite model velikih podataka za predviđanje rizika fluktuacije procesa, kao što je upozorenje o životnom vijeku lijeka.
Rješenje problema neravnomjernog jetkanja debelih bakrenih tiskanih ploča zahtijeva optimizaciju cijelog lanca od hardvera opreme, parametara procesa, usklađivanja materijala do sustava detekcije. Nadogradnjom sustava raspršivanja, jačanjem sloja-otpornog na koroziju i implementacijom procesa segmentiranog jetkanja, ujednačenost i točnost jetkanja mogu se značajno poboljšati.