Изготовление печатных проводников методом химического травления
|
Изготовление печатных плат методом химического травления фольгированного диэлектрика получило в настоящее время наибольшее распространение: этот метод имеет наиболее простую технологию, легко поддается механизации и автоматизации и в то же время обеспечивает достаточно высокое качество печатных плат.
В качестве материала основания печатных плат при этом методе используют фольгированные медью диэлектрики, в основном гетинаксы и стеклотекстолиты. Технологический процесс изготовления плат этим методом имеет следующие основные операции: 1) получение заготовок; 2) подготовка поверхности фольги; 3) покрытие фольги светочувствительной кислотоупорной фотоэмульсией; 4) экспонирование негатива на эмульсированную заготовку; 5) проявление изображения рисунка печатного монтажа; 6) химическое травление пробельных участков схемы; 7) удаление защитного кислотоупорного слоя с печатного монтажа; 8) нанесение гальванического покрытия на полученный печатный монтаж; 9) механическая обработка печатной платы; 10) нанесение влагозащитного органического покрытия (лаков). Заготовки оснований получают резкой листов фольгированного диэлектрика с припуском 10-20 мм на размер платы, указанный в чертеже. Подготовка поверхности фольги зависит от способа нанесения изображения проводников. При нанесении рисунка фотоспособом подготовка заключается в зачистке поверхности фольги влажным наждачным порошком и промывке в проточной воде, обработке в 5-7% растворе соляной кислоты (декапирование) в течении 30 сек и тщательной промывке водой на душевой установке. Правильно подготовленная поверхность фольги должна хорошо смачиваться водой. При нанесении рисунка сеточным способом подготовка заключается в обезжиривании поверхности фольги растворителями и сушке на воздухе до полного высыхания. При нанесении рисунка тиснением поверхность фольги обезжиривается путем промывки в горячей и холодной проточной воде, а затем покрывается слоем желатина. Нанесение желатина производится окунанием основания в ванночку, наполненную 2-3%-ным водным раствором желатина. Сушка производится при температуре 35-45оС в течении 10-15 мин. Нанесение изображения печатных проводников производится одним их методов, рассмотренных ранее. Удаление участков фольги, не покрытых защитным слоем, производится травлением. В качестве реактива для травления наиболее широко применяется водный раствор технического хлорного железа. Иногда в него добавляют соляную кислоту. Этот раствор имеет невысокую стоимость и легко доступен, так как широко применяется в различных отраслях техники. Процесс разрушения медной фольги протекает в соответствии с реакцией 2FeCl3 + Cu ® 2FeCl2 + CuCl2 Хлористая медь переходит в раствор, смешиваясь с раствором хлористого железа. На скорость химической реакции между хлорным железом и медной фольгой влияет концентрация хлорного железа и температура раствора. При слишком концентрированном или слабом растворе травление происходит медленно. Повышение температуры раствора ускоряет процесс правления. Однако не всегда можно использовать подогрев раствора. Например, при нанесении рисунка фотоспособом температура раствора не должна превышать 25 оС, а при сеточном способе - 35-40 оС. Важным фактором, увеличивающим скорость химической реакции травления, является непрерывное покачивание оснований или перемешивание травильного раствора. Наибольший эффект достигается при травлении струйным способом. Способ заключается в том, что основание печатной платы подвергается воздействию струи хлорного железа, нагретого до температуры 80 оС и подаваемого под давлением 1,5-2 атм. Однако травление хлорным железом имеет ряд недостатков. Печатные платы, содержащие фенольные смолы, загрязняются окисью железа, что приводит к снижению изоляционных свойств гетинаксовых оснований. Окись железа не может быть полностью удалена промывкой в воде, поэтому приходится промывку плат в растворе соляной или щавелевой кислот с последующей промывкой в проточной воде. Затруднена также регенерация меди, так как в состав использованного раствора входят два металла: медь и железо. Серебро, защищающее печатные проводники от травления, в растворе хлорного железа покрывается слоем черно-серого осадка. Поэтому серебро на платах после их травления в хлорном железе необходимо осветлять, для чего применяют обработку в различных растворах. Наибольшее распространение получил раствор следующего состава: калий железосинеродистый - 17 г/л; тиосульфат натрия - 200 г/л. При проведении операции осветления серебра черный осадок полностью не удаляется, особенно в отверстиях. В результате иногда отверстия остаются черного или серого цвета. Такое серебро очень плохо поддается пайке. Кроме того, при осветлении с линий частично стравливается серебро, поэтому толщину наносимого слоя серебра нужно соответственно увеличивать. При травлении печатных плат в растворе хлорного железа толщина слоя серебра должна быть не меньше 10 мкм. Таким образом, серьезным недостатком хлорного железа, как травителя печатных плат, является то, что оно вызывает потемнение серебро. Хлорное железо нельзя применять в тех случаях, когда в качестве защитного слоя печатных проводников используются кислотостойкие сплавы и металлы. Этот недостаток является общим для всех других хлористых травящих растворов. В качестве травящего раствора может быть применен водный раствор хлорной меди, содержащий либо соляную кислоту, либо хлористый натрий. Травящая способность хлорной меди ниже способности хлорного железа. Вследствие легкой разницы применение хлорной меди может дать определенные преимущества. Азотная кислота, выделяющая ядовитые газы при растворении меди и оказывающая заметное воздействие на защитный слой, при изготовлении печатных плат не применяется. Травление идет не только в глубину, но и в стороны. Это называется подтравливанием проводников. В начале процесс травления осуществляется в глубину, затем по мере обнажения торцов проводника - в сторону. Таким образов верхние слои проводника находятся в контакте с травящим раствором более долгое время и соответственно сильнее подтравливаются. Следовательно, проводник, полученный травлением, в сечении должен представлять собой трапецию, опирающуюся большим основанием на подложку платы, причем размер этого основания соответствует размеру проводника на заготовке, полученному с помощью фотоэмульсии. Как только промежутки между проводниками протравятся, процесс травления следует прекратить. Контроль за ходом травления заключается в том, чтобы вовремя определить момент окончания травления промежутков между проводниками и вынуть из ванны протравленную плату. Передержка платы в травящем растворе приводит в уменьшению ширины проводников, и, если они достаточно тонки, к полному стравливанию. Поэтому вместе с платой, подлежащей травлению, надо ввести в ванну датчик - медную проволоку диаметром 0,3 мм. При включении двигателя травильной ванны приходит в действие двигатель устройства, приводящий в движение пару винт - гайка. После перетравливания датчика двигатель реверсируется, но движется уже с другой скоростью. Спецустройство подает сигнал на выключение двигателя травильной ванны, когда гайка, двигаясь обратно, возвратится в исходное положение. Применение сигнализирующего устройства исключает перетравливание проводников. В процессе травления тонких проводников эмульсию с пробельных мест следует тщательно смывать, иначе получить схему травлением невозможно - за время травления фольги с подтеками эмульсии проводники могут полностью перетравиться. Травление фольги в зависимости от характера производства может осуществляться или на травильных машинах, или на полуавтоматических или автоматических травильных установках. Удаление защитного слоя производится после операции травления и промывки. При фотоспособе удаление задубленной светочувствительной пленки осуществляется погружением плат на 10-15 сек в 5-7%-ный раствор соляной кислоты и последующей промывкой в проточной воде. Продукты растворения меди удаляются нейтрализацией. Далее следует промывка в проточной воде и сушка. При сеточном способе удаление защитной краски производится или в промывочном агрегате, или последовательно в двух ваннах с разбавителем РДВ или растворителем №646. Для ускорения процесса применяются волосяные щетки и протирка фильтровальной бумагой. Удаление защитной краски может быть осуществлено также уайтспиритом или раствором каустической соды при температуре 40 оС. Контроль на прочность сцепления проводников с основанием производится на определенном количестве печатных плат от партии. Механическая обработка заключается в обработке отверстий для навесных элементов и в обработке печатных плат по контуру. После механообработки плата зачищается, промывается, декапируется в 5-7%-ном растворе соляной кислоты в течении 20-30 сек, промывается и высушивается. Высушенные платы подвергаются консервации. Для этого используют защитное покрытие из легкоплавкого сплава или спирто-канифольной смеси. Токопроводники могут покрываться легкоплавким сплавом в агрегатах лужения или вручную. Спирто-канифольная смесь наносится либо при окунании в нее платы, либо разбрызгиванием. Далее плата помещается в полиэтиленовый мешок и герметизируется. В таком виде она может храниться длительное время. Назад к содержанию |
