Травление меди (1074342)

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла

Tehnol_v_EP_1(1)_web.qxd3/18/200512:02 PMPage 38Технологии в электронной промышленности, № 1’2005Система регенерации хлорида меди Vis&U&Etch 5в кислых травильных растворах.Эффективное повышение качества травленияПроцессы кислого травления меди имеют место практически на каждом производствепечатных плат. Несмотря на относительно высокие показатели качества травления,растворы на основе хлорида железа (III) становятся все менее распространеннымипо причине существенного снижения скорости травления по мере накопления медив растворе.

Более стабильными по свойствам являются меднохлоридные растворы,однако растущие требования к точности и постоянная тенденция к уменьшению шириныпроводников и зазоров между ними усложняют задачу качественного травления.Татьяна Смертинаsmertina@absolut.spb.ruффективность процесса травления определяется скоростью и качеством травления.Скорость влияет на производительностьпроцесса, а качество травления, определяемое величиной бокового подтравливания, является важнейшим фактором, определяющим возможности производства, то есть класс точности производимых печатных плат. В соответствии с требованиями ГОСТ23751 предельное отклонение ширины печатногопроводника, контактной площадки, концевого печатного контакта, экрана в узких местах для ПП 5-гокласса точности составляет +0/–0,03 мм без покрытия и ±0,03 мм с покрытием.

Таким образом, величина бокового подтравливания должна находитьсяв пределах 30 мкм на обе стороны ширины проводника или другого элемента проводящего рисунка.Меднохлоридные растворы травления в идеальных условиях обладают достаточной стабильностью и позволяют травить с необходимой точностью. Однако добиться высокого процента выходагодной продукции, близкого к 100%, на практикев условиях серийного производства очень трудно.На обе характеристики, определяющие эффективность травления, влияет множество причин,но для того, чтобы лучше понять, каким образомдостичь желаемых улучшений, следует сначала подробно рассмотреть влияние различных факторовна процесс травления.ЭСкорость травленияРассмотрим один простой пример.

Предположим, что установка травления снабжена одной неподвижной форсункой и конвейером в неподвижном состоянии, на котором помещается заготовка.После того как включается распыление, зона, находящаяся непосредственно под форсункой, подвергается очень быстрому травлению. При непосредственном тестировании с помощью этого методамедь толщиной 35 мкм будет стравлена до базовогоматериала менее чем за минуту.

Однако важнеепринять во внимание, что зона, расположенная всего в 7 мм от зоны непосредственного распылениятравится со скоростью вдвое меньшей, хотя травильный раствор также попадает на нее. Основнаяпричина этого состоит в том, что хлорид меди (II),контактируя с медью, образует хлорид меди (I)и перестает осуществлять травление. Для продолжения травления необходимо, чтобы свежий раствор с хлоридом меди (II) вытеснил собой старыйс хлоридом меди (I). Наиболее эффективно этопроисходит в зоне прямого распыления непосредственно под форсункой.Можно провести тест на любой установке травления, если отключить осцилляцию (покачивание)форсунок и пропустить заготовки через камерутравления.

Этот тест отлично продемонстрирует,в какой части камеры травление действительно происходит и какая площадь между форсунками оказывается неохваченной. Предположим, что форсункирасположены через каждые 4 см. Сравнивая скорость травления такой установки с установкой, гдефорсунки расположены через каждые 2 см, мы обнаружим, что для стравливания того же количествамеди скорость конвейера может быть увеличенавдвое, благодаря увеличению контактной области.Также важен тип используемых форсунок. Обычно форсунки с конусообразным факелом распыления позволяют добиваться большей скорости травления, чем форсунки с плоским факелом, т.

к. ихконструкция позволяет подавать больший объемтравильного раствора. Однако все более популярными становятся форсунки с плоским факелом изза потребности в более высоком качестве травления.Объем раствора, подаваемого из таких форсунок,меньше, но направление распыляемых струй строгоперпендикулярно плоскости платы и параллельнонаправлению травления. Таким образом направление распыления способствует уменьшению бокового подтравливания (см. рис.

1, 2).38www.finestreet.ruTehnol_v_EP_1(1)_web.qxd3/18/200512:02 PMPage 39Печатные платыРис.1. Плоский тип распыления (форсунки фирмы IKEUCHI)Для увеличения скорости травления при небольшой плотности расположения форсунокприменяется осцилляция (покачивание) форсунок. Если плотность форсунок очень низкая, осцилляция действительно увеличиваетскорость травления. Если плотность форсунок высока насколько возможно, влияние осцилляции практически незаметно. При использовании осцилляции важно правильнонастроить скорость покачивания (количествоциклов в минуту).

Если провести тест с различными значениями скорости с разницейв 2 цикла в минуту, начиная с 20 циклов в минуту, можно отметить, что скорость травления увеличивается и уменьшается по синусоиде. Оптимальная скорость осцилляции подбирается для каждого размера и толщиныпечатных плат. Толщина изменяет скоростьконвейера, поэтому скорость осцилляцииможет измениться.Многие установки травления сконструированы специально для обработки очень тонкихбазовых материалов. Для предотвращенияподъема и застревания заготовок внутри травильной камеры применяются различные типы роликов, помещаемых сверху.

Это можетвызвать уменьшение скорости травления, таккак чем больше затруднено функционирование форсунок, тем ниже скорость травленияна верхней стороне заготовок. Нижняя сторона страдает меньше, поскольку хлорид меди(I) не скапливается на нижней стороне заготовок, а сразу стекает с них.Увеличить скорость травления также можно с помощью повышения давления распыления. Большее давление означает более быструю подачу свежего травильного раствораи более быстрое травление меди. Это становится очень важным, когда ширина проводников и зазоров на плате очень мала. В этомслучае главной задачей является быстрое удаление старого раствора под действием напораструи и замена свежим раствором, содержащим хлорид меди (II). Многие современныеустановки травления позволяют работатьс давлением распыления до 3 бар.

Возможность применения более высокого давлениябудет лимитироваться диаметрами отверстийобрабатываемых печатных плат, так как возникает опасность нарушения «тентинговых»перекрытий отверстий фоторезистом.Повышение скорости травления за счет повышения температуры раствора происходитза счет ускорения химических реакций. Главным ограничением здесь является материал,из которого изготовлена травильная машина.www.finestreet.ruРис. 2.

Конусообразный тип распыления (форсунки фирмы IKEUCHI)Рис. 3а)б)Лучше работать при максимально допустимой температуре, рекомендуемой производителем оборудования. А если нет уверенностив эффективности системы охлаждения, лучше заведомо задавать значение более низкое,чем верхний предел.Фактор подтравливанияФактор подтравливания или, другими словами, боковое подтравливание — это отклонение от вертикальной плоскости торцов проводников. Он зависит от нескольких причин.Первая — концентрация свободной кислоты в рабочем растворе травления. Для тогочтобы понять, почему так важна эта характеристика, рассмотрим следующие рисунки.На рис. 3а показано, как выглядит заготовка после операции проявления перед травлением.

Голубой цвет — сухой пленочный фоторезист (СПФ), коричневый — меднаяфольга, желтый — базовый материал.На рис. 3б изображено распыление травильного раствора через форсунки, который начинает растворять незащищенную поверхностьмеди. На данном этапе это поможет понять,что точно происходит при травлении медис помощью хлорида меди (II). Хлорид меди (II)CuCl2 — это один атом меди и два атома хлора.Когда CuCl2 контактирует с медью (Cu°), одиниз атомов хлора из молекулы CuCl2 переходитк атому меди, так что образуются две молекулы хлорида меди (I) CuCl. Так как ни одногодополнительного атома хлора для переходабольше нет, CuCl становится «мертвым» травителем.

Чтобы травление продолжилось,CuCl должен найти еще один атом хлораи стать регенерированным травителем CuCl2.Рис. 3в показывает, как происходит процесс травления при избытке соляной кислоты(HCl) в растворе травления. Как можно ви-в)г)деть, «лужица» травильного раствора (на рисунке зеленого цвета) в этом зазоре травитне только в направлении вниз, но такжеи в стороны. Это происходит потому, чтоCuCl переходит в этом зазоре в CuCl2 благодаря наличию свободной HCl. Хлор, содержащийся в HCl, является основным источникомдля регенерации CuCl до CuCl2. Регенерацияв зазорах тем больше, чем выше содержаниесвободной HCl в растворе, и тем больше боковое подтравливание.

При попытке травитьтонкие проводники и зазоры это боковоеподтравливание усложняет задачу. Если допускается слишком высокое содержание HCl,получение тонких проводников и зазоровоказывается невозможным. Увеличение содержания свободной HCl также приводитк увеличению скорости травления Cu.Поначалу кажется, что это хорошая идея,но до тех пор, пока мы не осознаем, что дляснижения опасности перетрава необходимоувеличить ширину дорожек из СПФ. С увеличением ширины фоторезист закрываетбольшую площадь меди, которая подтравливается, что в действительности приводит к замедлению процесса травления. Для узких зазоров и проводников дополнительный запасширины фоторезиста может затруднитьтравление или сделать его невозможным.На рис. 3г показано, как медь травится принормальности* травильного раствора ≤0,04N.Так как в зазоре практически нет свободнойHCl, боковое подтравливание сведено к минимуму.

Причина в том, что травильныйраствор поступает из форсунок, направленных вниз, и когда струя свежего травителяпоступает в зазор, он сначала ударяется о нижнюю поверхность, переходит из CuCl2в CuCl и перестает травить. Травления в стороны практически не происходит, так как нетисточника Сl-ионов для образования CuCl2.* Нормальная (эквивалентная) концентрация, или нормальность (N), показывает число эквивалентных масс, содержащееся в 1 л раствора.Вычисляется как отношение массы вещества, содержащегося в 1 л раствора (в г/л) к эквивалентной массе этого вещества (в г/моль).39Tehnol_v_EP_1(1)_web.qxd3/18/200512:02 PMPage 40Технологии в электронной промышленности, № 1’2005Итак, высокая концентрация свободнойкислоты в растворе травления является основной причиной бокового подтравливания.Но другим немаловажным фактором является направление струи из распыляющих форсунок.

Очевидно, что идеальным вариантомбудет струя под углом 90° к поверхноститравления.На направление струи влияют 2 фактора:вид форсунок и тип осцилляции форсунок.Предпочтительным вариантом являютсяфорсунки с плоским факелом, так как ониобеспечивают строго перпендикулярное направление распыления по отношению к плоскости травления (см. рис. 1, 2).Осцилляция (покачивание) бывает двухтипов. Первая — покачивающий тип, когдапроисходит покачивание конструкции с форсунками вперед-назад по дуге.

Характеристики

Тип файла PDF

PDF-формат наиболее широко используется для просмотра любого типа файлов на любом устройстве. В него можно сохранить документ, таблицы, презентацию, текст, чертежи, вычисления, графики и всё остальное, что можно показать на экране любого устройства. Именно его лучше всего использовать для печати.

Например, если Вам нужно распечатать чертёж из автокада, Вы сохраните чертёж на флешку, но будет ли автокад в пункте печати? А если будет, то нужная версия с нужными библиотеками? Именно для этого и нужен формат PDF - в нём точно будет показано верно вне зависимости от того, в какой программе создали PDF-файл и есть ли нужная программа для его просмотра.

Список файлов книги