PCB製造の真空エッチング技術を詳しく解説

エッチングプロセスは、プロセスの基本的なステップの 1 つです。 簡単な方法では、ベースの銅は防食層で覆われ、防食層で保護されていない銅はエッチング液と反応して削られ、最終的に設計された回路パターンとボンディング パッドが形成されます。 もちろん、エッチングの原理は一言で簡単に説明できますが、実際には、エッチング技術の実装は依然として非常に困難です。特にマイクロラインの製造では、ライン幅の許容要件が非常に小さく、エラーがありません。 エッチングプロセスで許可されます。 したがって、エッチング結果は適切である必要があり、広がりもオーバーエッチングも許されません。

PCB真空エッチング技術の詳細な分析、原理と利点

エッチング プロセスをさらに説明すると、PCB メーカーは、最大限の生産自動化を実現し、生産コストを削減するために、生産に水平エッチング ラインを使用することに積極的です。 ただし、水平エッチングは完璧ではありません。 除去できない「プール効果」により、基板の上下面で異なるエッチング効果が生じます。 基板端部のエッチング速度は基板中央部よりも速い。 場合によっては、この現象が基板のエッチング結果に大きな違いをもたらすことがあります。

つまり、「プール効果」により、ボードの中央のライン浸食よりもボードのエッジのライン浸食が大きくなります。 微細なラインを得るには、エッチング公差を非常に慎重に制御する必要があるため、注意深いライン修正 (ボード エッジのライン幅を適切に広げる) を行っても、異なるエッチング レートを補正することはできません。

この状況は、エッチング速度の大幅な変化につながります。 回路基板上の基板エッジに近い部分では、エッチング液が基板から流れ出しやすくなり、新旧のエッチング液を交換しやすくなり、良好なエッチング速度が維持されます。 基板中央部は「溜まり」ができやすいため、エッチング液の流れが制限されます。 銅イオンを多く含む溶液は基板から流れ出しにくい。 その結果、エッチング効率が低下し、基板の端部や底部に比べてエッチング効果が悪くなります。 実際には、チェーンタイプの水平駆動ローラーがエッチング液の排出を妨げ、ローラー間にエッチング液が蓄積するため、実際には「プール効果」を回避することはできません。 この現象は、大きなプレートや極細線の生産でより顕著になります。スプレー システムなど、より特別な生産プロセス制御と補正方法が使用されている場合でも、振動スプレー パイプと修正再エッチング セクションを追加します。 莫大な技術投資がなければ、この問題は解決できません。 したがって、「プール効果」を回避するという目標を達成するために、出発点に戻ってやり直す必要はありません。

昨年末、PILL e.K. ウォーターポンプを介して使用済みエッチング液を吸収するだけで、基板上部のエッチング液の流動性を改善し、パドル効果の発生を防ぐことができる新しいPCBプロセス技術をリリースしました。 この方法は真空エッチングと呼ばれます。

最初の真空エッチング ラインは、2001 年 11 月にプロダクトロニカで一般公開されました。同時に、回路基板メーカーによって実施されたテストでは、真空エッチング プロセスがエンジニアリング条件を制御する労力を軽減するだけで優れた結果を達成できることも確認されました。

真空エッチング後、ボードの両面のエッチング効果は非常に均一です。

テクノロジーの原理は非常に単純です。 エッチング部にはノズルだけでなく、ノズルが基板面に比較的近い位置にエア抜きユニットが設置されています。 これらのポンプユニットは、使用済みのエッチング液を吸引し、閉回路を介してモジュールの液体タンクに戻します。

ここで、真空とは、システムの動作領域内の負圧と、エッチング液がパドル効果を生成するのを防ぐのに十分な低吸引を指します。 最も薄い内部積層板でさえ、エア抜き装置では吸い上げることができず、製造精度を保証する必要があります。 排気装置のトラックを搬送システムの上部固定ローラーに接続することにより、設計者は、プレートが薄いか厚いかに関係なく、空気抽出プロセスとプレート表面の間の距離が最適な値になるようにします。 処理されます。 この点は、基板の種類に関わらず均一なエッチング液抽出率が得られることを意味します。 24"X24"の大型基板全体の表面で、回路基板の上向き側はわずか1ミクロンの銅の厚さの変動が見られました。 比較すると、プレートの上部と下部のエッチング効果は基本的に同じです。

真空エッチング技術による基板の回路品質も非常に良好です。 さまざまな PCB メーカーによる詳細なテストでは、新しい真空エッチング技術がよりまっすぐな導体プロファイルを生成できるため、生成された基板が配線の要件をより正確に満たすことができることが示されました。

真空エッチング工程において、レジスト膜下の配線に対するエッチング媒体のサイドアタックの収縮率、配線のエッチング深さ、サイドエッチング量を表すエッチングファクターの値は非常に大きい。

もちろん、実際のエッチング効果に影響を与える、基本的にメーカーの影響を受けない一連の他の要因もあります。 たとえば、レジストの厚さ、露光および現像プロセスの品質、およびエッチングされた基板の銅の厚さは、それぞれ大きな影響を与えます。 一般に、エッチングプロセスやエッチング液の更新頻度がエッチング効果に及ぼす影響は半分に過ぎないと推定されています。 しかし、PILL のプロジェクト マネージャーである Oliver Briel 氏は、「この 50% を完全に制御できるようにしたことは、事実によって証明されています」と強調しました。

真空エッチング技術は、他の面でも一連の利点を示しています。

エッチング工程の能力をフルに活用できます。 エッチング速度が上がると、生産時間が短縮されるため、エッチング工程の生産量が増加します。

1回目のエッチングで十分な結果が得られるため、再エッチングのための再加工は必要ありません。

関連するPCB工場制御エンジニアリングを削減し、対応するコストを削減できます。

真空エッチング装置は、比較的単純な技術を使用して極細ワイヤを製造するため、振動注入マニホールドを設置する必要がありません。

噴射圧力を間欠的に調整できるノズル構造は使用できなくなります。 この設計は、主に水たまり効果を確実に減らすために使用されますが、現在、この機能は吸引システムを使用するだけで完了できます。 真空エッチング技術により、プロセスモジュールをより短く、よりタイトにすることができ、吸引とエッチング機能を同じモジュールで同時に完了することができます。

真空エッチング技術システムの追加の利点は、噴射マニホールドを移動方向の横に配置できることです。 細線基板の製造に使用される従来の射出マニホルドでは、通常、ノズルは移動方向に沿って縦方向に配置する必要があるため、基板のエッジと基板内で異なる射出圧力が発生する可能性があります。 ノズルと進行方向の角度が適切で、メンテナンスに便利で、交換の手間が省けます。 さらに、この配置方法は、各インジェクション マニホールドの簡易フロー電気モニタリングも個別に実行できます。 異常が発生した場合、ユーザーは問題のあるインジェクション マニホールドをすぐに特定でき、遅延なく直接調整できます。

真空エッチング pcb 技術は将来的に大きな可能性を秘めています。これは、このプロセスが細線および極細線構造プレートの製造に特に適しているためです。 50 ミクロン未満の導電性パターンの初期テストでは、有望な結果が得られます。 現在、真空エッチング技術を使用して厚い銅回路を製造する能力をさらに評価しており、現在のすべてのデータは結果が良好であることを示しています。 従来の塩化銅がエッチング媒体として使用されるだけでなく、アジアで一般的に使用される塩化第二鉄（III）もエッチング媒体として使用されることは注目に値します。 このエッチング媒体を使用するには長い時間がかかりますが、導体プロファイルが急勾配であるほど効果が高く、現在標準として受け入れられているプロセス、特にウルトラ用 PCB の製造の代替となることは間違いありません。 -細い線。