Травление меди с пробельных мест.
Травление меди – сложный окислительно-восстановительный процесс, в котором окислителем является травильный раствор, переводящий медь из металлического состояния в ионное. Выбор травильных растворов зависит от следующих факторов:
· типа применяемого резиста;
· типа оборудования, обеспечивающего высокую производительность и экологическую защищенность процесса травления;
· допустимой величины коэффициента подтравливания;
· оптимальной скорости травления.
Промышленность использует травильные растворы на основе:
· хлорного железа,
· персульфата аммония,
· хлорной меди,
· смеси хромового ангидрида и серной кислоты,
· перекиси водорода,
· хлорита натрия (щелочные растворы).
Выбор травильного раствора определяется типом применяемого резиста, скоростью травления, величиной бокового подтравливания, сложностью оборудования, возможностью регенерации и экономичностью всех стадий процесса.
Скорость травления оказывает существенное влияние на качество формируемых элементов ПП. При малых скоростях время травления увеличивается, что приводит к ухудшению диэлектрических свойств основания и увеличению бокового подтравливания. Оно возникает вследствие того, что травитель также взаимодействует с боковой поверхностью проводников. Вследствие этого уменьшается их токонесущая способность и прочность сцепления с диэлектриком.
Величина подтравливания характеризуется коэффициентом k, представляющим собой отношение глубины травления h кбоковому подтравливанию с (рис. 2.11):
а) б)
Рис.2.11.Формы поперечного сечения проводников до (а)
и после (б) травления:
1 - резист, 2 - проводник, 3 - основание платы
Наибольшее применение получили травильные растворы на основе хлорного железа (плотностью 1,36 – 1,42 г/см2) благодаря высокой и равномерной скорости травления, малой величине бокового подтравливания, низкой токсичности. Состав:
500 г/л FeCl3; 4–6% НС1; режимы травления: Т=(35–50)°С, перемешивание. Растворение меди идет по реакции:
2FeCl3 + Сu = 2FeCI2 + СuС12.
Скорость травления в свежем растворе до 40 мкм/мин, затем снижается до 5 мкм/мин. Недостатки:
· большое подтравливание,
· непригодность для металлических резистов типа Sn–Рb,
· сложность утилизации, трудность отмывки осадка на платах, высокая стоимость.
Технология регенерации хлорного железа достаточно сложна. Сначала из электролита удаляется медь путем контактного осаждения на стальные стружки. После этого вводится окислитель для перевода Fe2+ в Fe3+ и проводится корректировка содержания FeCl3 до требуемого количества. Регенерацию осуществляют также продувкой газообразным хлором:
2FeCl2 + С12 = 2FeCl3 .
Процесс травления организуется таким образом, чтобы химическое воздействие травителя на травящийся материал осуществлялось в оптимальном режиме. Травильные установки должны обеспечивать:
· температурную стабильность процесса;
· перемещение заготовки и подачу травителя в зону обработки;
· аэрацию (разбрызгивание) травителя;
· удаление травителя, промывку, нейтрализацию и сушку плат; непрерывный процесс при массовом производстве.
Различают травильные установки, работающие по принципу:
· погружения,
· центрифугирования и разбрызгивания.
Более производительны установки с разбрызгиванием травильного раствора на одну или обе стороны плат (рис. 2.12).
Рис 2.12.Схема установки струйного травления:
1 - ванна, 2 - транспортер, 3 - заготовка, 4 - разбрызгиватель,
5-травитель, 6 - регенератор, 7-насос
Платы с помощью транспортною устройства перемещаются из одной технологической зоны в другую. Давление в форсунках находится в пределах 0,1 – 0,5 МПа, а струя подается либо перпендикулярно к поверхности платы, либо под небольшим углом. Постоянное обновление окислителя в зоне обработки и удаление продуктов реакции обеспечивают высокую производительность, а соответствующая траектория струи – незначительное боковое подтравливание. Линии компонуются из модулей травления, промывки, сушки и регенерации. Автоматические модульные линии оснащаются устройствами для контроля кислотности раствора, температуры и давления в форсунках.