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.