Фактор травления

(перевод статьи инженера-химика Chemcut — Christopher Bonsell, август 2022 года)

Рис. 1 Схема подтрава на печатной плате.

Одно из крупнейших препятствий для изготовителей печатных плат (ПП) — фактор травления. Фактор травления — это соотношение величины травления вглубь и в сторону. Фактор травления создаёт вызовы изготовителям ПП, поскольку ограничивает пределы конструирования. Он может определять на сколько узкий проводник может быть вытравлен, даже — на сколько близко могут располагаться проводники. Например, если необходимо использовать хлорную медь (фактор травления 3:1) для вытравливания узкого проводника (75 мкм и менее), то сделать это не представится возможным на заготовке с толстыми медными слоями. При попытке сделать это, скорее всего, будут получены неоднородные результаты по всем заготовкам. Неоднородности будут обширны, поскольку есть точки бокового травления металла под фоторезистом до стравливания проводника. Это явление вытравливания металла под фоторезистом названо «подтравом» (рисунок 1).

В некоторых случаях подтрав тонких проводников столь велик, что фоторезист отслаивается от медной поверхности, оголяя металл для прямого воздействия травителя и давая возможность полного стравливания.

Что общего в подтраве и факторе травления?zzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzz

Среди производственников фактор травления и подтрав обычно взаимозаменяемы, несмотря на их различия. Вероятно, это связано с тем, что они оба являются результатом одной вещи, от которой производители печатных плат хотят избавиться — бокового травления. Без бокового травления фактор травления и подтрав теоретически не существуют. Если можно было бы убрать боковое травление, то воспроизведение конструктива ПП было бы безграничным. Можно было бы травить на нужную глубину без увеличения зазоров между структурами и без снижения точности. К сожалению, боковое травление не так легко контролировать, и часто ограничивает травление.

Как изменилось боковое травление?zzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzz

Хотя боковое травление допускается в обычных обстоятельствах, предпринимаются усилия по борьбе с ним. Вероятно, пришло близкое вытравливание, сопоставимое с фактором травления, при появлении процесса травления PERI. Этот процесс также известен, как беспорошковое травление, разработанное учебным и исследовательским институтом изготовителей плат для улучшения процесса травления меди. Этот процесс заключается во внесении добавок в раствор травления, для образования защищающей плёнки на боковых стенках от вытравливания. Травление без порошка дало результаты травления в 30−40º отклонении от вертикали при отсутствии подтрава. Хотя это и положительные результаты для изготовителей ПП, некоторые ограничения в допуске на ширину ещё используются в промышленности. Это связано с тем, что первоначально добавка предназначалась для использования в растворе хлорида железа (FeCl3).

Хлорное железо как травитель иногда используется для производства ПП, но не часто, поскольку регенерация его неэффективна в крупномасштабном производстве. Поскольку хлорное железо базируется на железе, оно лучше подходит для железных металлов и сплавов, упрощая регенерацию и делая эффективной обработку отходов. При травлении меди регенерация хлорида железа неспособна поддержать постоянную скорость травления. Поскольку содержание меди возрастает в хлорном железе, скорость травления падает даже с регенерацией. Коль скоро регенерация становится неэффективной в крупносерийных процессах травления таких, как производство ПП, выгодность процесса травления быстро падает.

Что могло бы быть идеальным фактором травления для SAP?zzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzz

Если каким-либо образом можно было бы обеспечить и регенерацию хлорида меди, и вертикальные стенки в бес порошковом травлении хлорида железа, то можно увидеть существенные изменения в производстве ПП. В настоящее время, использование полу аддитивного процесса (SAP) является наиболее практичным путём получения тонких структур. Однако, если предотвратить боковое травление в растворах, используемых в настоящее время (кислый и щелочной хлорид меди), то, во многих случаях, SAP даже не потребуется. Если ещё нет ознакомления с SAP, то его можно представить, как процесс, где заготовка, покрытая медью, подвергается избирательной металлизации для формирования желаемых структур поверх уже присутствующей меди. С получением осаждённых структур на базовой меди, заготовка вытравливается, оставляя только созданные структуры. Поиск способа обойти SAP означал бы пропуск многих длительных и дорогостоящих этапов процесса изготовления ПП. Не требуя от SAP создания точных структур, производствам ПП должно требоваться меньше гальванического оборудования (химикатов, обученного персонала, времени металлизации и рабочих помещений).

Заключениеzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzz

Хотя фактор травления и является главным в смене производства ПП, ещё довольно далеко от практичного решения. Наилучший фактор травления ПП 4:1 получается при поддержании на пике производительности щелочного хлорида меди. Возникает вопрос о том, возможно ли, чтобы травление меди продвинулось настолько, чтобы можно было получить как эффективную регенерацию, так и, почти идеальные, коэффициенты травления?

Ранее всё придвинулось вплотную к получению идеальных факторов травления, но отсутствовал правильный травитель. Вероятно, с новыми усилиями в поиске химикатов, такой травитель будет получен. Если создание такого травителя возможно, то позволит это заменить SAP?

**************************

Компания «БалтМедиа Партнёр», работая в содружестве с изготовителями оборудования для оснащения сборочно- монтажного производства, решает индивидуально с каждым заказчиком, как правильно выбрать необходимое оборудование и эффективно выстроить производственный процесс, сопровождая его поставками расходных и базовых материалов. Для совместной работы используется следующий контакт:

Санкт-Петербург, Таллиннское шоссе, 206

Тел. +7 (921)895−1422. (921)994−9502

Электронная почта: office@bmptek.ru

Управляющий проекта — Алексей Леонов