На позадини еволуције електронских уређаја ка великој снази и високој поузданости,дебела бакарна штампана плочасу постали основни супстрат у областима као што су модули за напајање, аутомобилска електроника и индустријска опрема због свог одличног капацитета носивости струје и перформанси одвођења топлоте. Међутим, током процеса гравирања дебеле бакарне штампане плоче, постоје уобичајени изазови као што су велика дубина гравирања, потешкоће у контроли бочног гравирања и недовољна униформност. Неравномерно нагризање може довести до одступања ширине линије, локалног остатка или прекомерне корозије, што не само да утиче на перформансе кола, већ може представљати и ризик од отпада из серије.
Посебности и изазови процеса јеткања за дебелу бакарну плочу
Дебела бакарна плоча се односи на плочу са дебљином бакарне фолије не мањом од 105 μм, а уобичајене спецификације укључују 105 μм, 140 μм, 180 μм, итд. Због дебљег слоја бакра, постоје значајне разлике у процесу гравирања у поређењу са обичним штампаним колом од танког бакра.
Велика дубина нагризања: Дебљина бакарног слоја који треба уклонити је 3-10 пута већа од обичне танке бакарне штампане плоче, а време јеткања је знатно продужено. На пример, време потребно за нагризање од 180 μм до 35 μм је 2-5 пута дуже од времена нагризања од бакарне фолије од 18 μм до 35 μм;
Потешкоће у контроли бочне корозије: Брзина нагризања раствора за нагризање је различита у вертикалном и хоризонталном правцу. Што је слој бакра дебљи, то је разлика очигледнија, што лако може довести до превелике тачности ширине линије. На пример, ако је пројектована ширина линије од 500 μм урезана, она може бити само 450 μм, или могу постојати проблеми са остацима нагризања где локални слој бакра није у потпуности уклоњен;
Високи захтеви за уједначеност: Приликом гравирања бакарне штампане плоче велике{0}}дебеле површине, могу постојати разлике у брзини протока, температури и другим параметрима хемијског раствора између ивица и централног дела плоче, што може да изазове неравномерно нагризање у различитим регионима и резултира одступањем дебљине бакра од више од 10% на различитим позицијама.
Типични проблеми и анализа узрока неравномерног нагризања
1. Недоследна брзина нагризања целе плоче
Недоследна брзина нагризања целе плоче је углавном узрокована неравномерном расподелом хемијског раствора и температурним градијентом. Ако је млазница машине за нагризање спрејом блокирана или је притисак недовољан, то ће изазвати неравномеран проток течности на површини плоче. На пример, ако је стандардни притисак 2,0 бара, а измерени притисак само 1,5 бара, брзина нагризања у неким областима ће се значајно смањити. Поред тога, квар у систему контроле температуре унутар резервоара за нагризање може изазвати температурне флуктуације. На пример, ако је подешена температура 50 степени, али стварна температурна разлика достигне ± 5 степени, брзина нагризања у областима са високом-температуром ће се убрзати, док у областима са ниском-температуром може доћи до талога слоја бакра. Забележен је случај где је бакарна плоча дебљине 140 μм оштећена услед грејне цеви на левој страни жлеба за гравирање. Температура у левој половини била је за 8 степени нижа од оне у десној, а дебљина заосталог бакра у левој половини прелазила је 20 μм.
2. Локализовани остаци јеткања или прекомерно нагризање
Локализовани остаци јеткања или прекомерно јеткање обично су повезани са дефектима у слоју отпорника и храпавости бакарне фолије. Ако је адхезија сувог филма или мастила за лемљење на површини дебелог бакра недовољна, може доћи до инфилтрације током гравирања, односно, ивица слоја отпорног на корозију-може бити подигнута, изазивајући корозију слоја бакра испод. Истовремено, храпавост површине дебеле бакарне фолије је релативно висока. Ако је храпавост Ра већа од 5 μм, конкавна област је склона задржавању раствора лека и формирању мртве тачке за нагризање, што резултира локалним остатком. На пример, у области високострујног усмеравања дебеле бакарне плоче енергетског модула, струјни капацитет може да се смањи због остатка јеткања, а измерени отпор је 15% већи од пројектоване вредности.
3. Прекомерна бочна ерозија доводи до неуспеха у тачности ширине линије
Прекомерно бочно нагризање је углавном узроковано продуженим временом нагризања и неуравнотеженим саставом раствора за јеткање. Продужење времена процеса како би се осигурало потпуно нагризање дебелог бакра може довести до повећаног бочног нагризања. Обично, за сваки додатни минут гравирања, ширина линије ће се смањити за 10-15 μм. Поред тога, недовољна концентрација хлороводоничне киселине или прекомерни садржај гвожђе хлорида у раствору за јеткање може смањити способност селективног јеткања, док кородира слој отпоран на корозију и слој бакра, што доводи до губитка тачности ширине линије.
Циљане поправне методе и оптимизација процеса
1. Оптимизација опреме и система лекова
(1) Надоградња система за прскање
Усвајањем дизајна са двоструким слојем распршивања, горња и доња млазница су распоређене у поређају како би се побољшала уједначеност покривања лека, а притисак се контролише на 2,5-3,0 бара. У исто време, инсталирајте сензор за праћење протока млазнице како бисте обезбедили аларме у реалном времену за блокаду и редовно чистите млазницу са 5% раствором азотне киселине најмање једном недељно. Пракса је показала да приликом јеткања бакарне плоче дебљине 180 μм повећање притиска распршивања са 1,8 бара на 2,8 бара може побољшати уједначеност јеткања целе плоче са ± 12% на ± 5%.
(2) Контрола температуре и оптимизација циркулације лека
Замените грејање калемова плочастим измењивачима топлоте да бисте контролисали температурне флуктуације унутар ± 1 степен. Пожељна температура нагризања је 55-60 степени да би се побољшала активност хемијског раствора. Повећајте снагу циркулационе пумпе за течност, повећајте проток са 20 м ³/х на 35 м ³/х и инсталирајте филтерски елемент од 10 μм да бисте уклонили флокуле јона бакра и одржавали течност чистом.
Побољшање процеса антикорозивног слоја
(1) Арматура за претходну обраду
Пре јеткања, брусна плоча и процес микро јеткања се користе за контролу храпавости брусне плоче на Ра2-3 μм и дубине микро нагризања на 1,5-2,0 μм, побољшавајући механичко спајање између површине бакра и слоја отпорног на корозију. Истовремено наношење силанског средства за спајање, као што је КХ-570, да би се формирао слој адсорпције на молекуларном нивоу на површини бакра, побољшавајући приањање сувог филма и повећавајући снагу љуштења са 1,2Н/мм на 1,8Н/мм.
(2) Избор и оптимизација премаза слоја отпорног на корозију-
Приоритет треба дати дебелим филмским сувим филмовима дебљине 50-75 μм, као што је Асахи Касеи ДФ-2000, који има бољу отпорност на корозију и способност продирања раствора за јеткање од обичних сувих филмова од 25 μм. Када наносите филм, повећајте притисак на 1,5-2,0 МПа и одржавајте га на 2,5-3,0 кг/цм да бисте избегли губитак локалне отпорности на корозију узрокован мехурицима или борама.
Динамичко подешавање параметара јеткања
(1) Сегментирани процес гравирања
Усвајање степенасте контроле концентрације, прва фаза користи раствор за нагризање високе концентрације са концентрацијом хлороводоничне киселине од 8% и садржајем гвожђе хлорида од 450г/Л за брзо уклањање већине слоја бакра, са стопом јеткања до 70%; У другој фази, пређите на раствор за нагризање ниске концентрације са концентрацијом хлороводоничне киселине од 5% и садржајем гвожђе хлорида од 300г/Л за фино јеткање да бисте смањили бочно јеткање, што може смањити количину бочног јеткања за 40%. Праћење напретка гравирања у реалном времену се постиже преко онлајн тестера дебљине бакра. Када се преостала дебљина бакра приближи циљној вредности, одмах се пребацује на другу фазу.
(2) Технологија пулсног гравирања
Периодични почетак и заустављање прскања лека, као што је прскање у трајању од 30 секунди и заустављање на 10 секунди, користи ефекат кавитације да смањи бочну ерозију узроковану континуираним прскањем и подстакне испуштање производа корозије. Након пулсног јеткања, тачност ширине линије бакарне плоче дебљине 105 μм је побољшана са ± 25 μм на ± 10 μм, а ефикасност јеткања је повећана за 15%.
Технике прераде и поправке
(1) Локални додатак за бакропис
За мале површине остатака јеткања, као што су површине мање од 10 цм², може се користити четка за умочење разблаженог раствора за јеткање, мешање хлороводоничне киселине и воде у односу 1:1 и равномерно наношење на заосталу површину. После 10-30 секунди деловања, брзо исперите водом и строго контролишите време да бисте избегли прекомерно нагризање.
(2) Испуна и поправка галванизацијом
Када прекомерно нагризање узрокује одступање ширине линије веће од 15%, галванизација се може користити за пуњење и поправку. Прво, извршите уклањање уља и предтретман микро нагризањем на подручју које се поправља, а затим користите локалне процесе галванизације као што је наношење четком, са густином струје контролисаном на 10-15А/дм² и временом галванизације од 5-10 минута док се не достигне пројектована ширина линије.
Изградња система за детекцију и превенцију
1. Технологија онлајн детекције
Користећи технологију мерења дебљине Кс- зрака, узима се један узорак са сваких пет угравираних штампаних плоча да би се измерила дебљина бакра на више тачака, укључујући четири ивице и једну средишњу тачку, са толеранцијом која се контролише унутар ± 5%. Опремљен опремом за аутоматску оптичку инспекцију, која користи објектив објектива 50к, брзина скенирања не прелази 20цм²/с, идентификујући дефекте као што су одступање ширине линије и остатака јеткања, са алармним прагом постављеним на ± 10 μм.
2. Валидација и стандардизација процеса
Пре сваке серије производње, први комад се прави и анализира резањем, а униформност јеткања се потврђује под микроскопом увећаним 200 пута. Тек након проласка инспекције може се извршити масовна производња. Успоставите систем следљивости параметара за бележење температуре, притиска, концентрације лека, времена и других података током процеса гравирања, успоставите модел великих података за предвиђање ризика од флуктуације процеса, као што је упозорење о животном веку лека.
Решење проблема неравномерног нагризања дебелих бакарних штампаних плоча захтева оптимизацију целог ланца од хардвера опреме, параметара процеса, усклађивања материјала са системом за детекцију. Надоградњом система за прскање, јачањем слоја отпорног на корозију-и применом сегментираних процеса јеткања, уједначеност и тачност гравирања могу се значајно побољшати.