из-за захватывания плат руками Главной проблемой, возникающей при травлении, является обеспечение одновременного травления всей поверхности платы, так как активное травление происходит на краях слоев металлизации, а не на поверхности меди. Травление разбрызгиванием и распылением уменьшает этот эффект, но не исключает его. Когда требуется протравить рисунок из очень тонких линий, может произойти его искажение из-за подтравливания, особенно в тех случаях, когда платы остаются в травильном растворе до полного стравливания меди. Чтобы избежать этого, при травлении платы с тонким рисунком ее необходимо извлекать из установки, как только начинает где-либо обнажаться подложка. Затем производится окончательное травление с мягкой кистью, смоченной в растворе, только в тех местах, где надо удалить медь. Чередование такого травления и промывки ускоряют процесс. При этом нужно следить, чтоб раствор не попал на уже вытравленные участки платы.

ТРАВИЛЬНЫЕ РАСТВОРЫ

Процессу химического травления уделяется наименьшее внимание при изготовлении печатных плат, хотя он имеет отнюдь не самое малое значение.

Травильные растворы недостаточно хорошо изучены многими из тех, кто их использует. Растворы редко контролируют для поддержания их основных характеристик и работоспособности. Регенерации меди из отработанных растворов в большинстве случаев вообще не производится. Хотя способы регенерации известны, практического применения они не имеют. Многие изготовители отказываются от применения новых травильных растворов.

Укажем методы поддержания предельных характеристик травильных растворов, в первую очередь для меди, позволяющие добиться длительного срока службы самого и высокого содержания нерастворимой меди. Необходимо уделять внимание разработке улучшенных травильных растворов, удовлетворяющих требованиям современной технологии в отношении подтравливания, применения, регенерации металла, загрязнения и разрушающего влияния на органические диэлектрики.

Электрохимическое травление рассматривается в разделе 19.

4. Хлорное железо

Растворы хлорного железа (FeClg) находят широкое применение в качестве травильных растворов для меди, медных сплавов, ковара и стали в печатных схемах, электронике, в фотогравировке и полировке металла.

Хлорное железо нельзя применять для печатных плат, покрытых сплавом олово - свинец. Ковар и другие подобные ему сплавы травятся с помощью хлорного железа с защитой фоторезистами. Обычно он применяется для выводов в интегральных схемах, в керамических плоских корпусах для изготовления масок с высоким разрешением.

t За исключением плат с защитным покрытием из оловя-нисто-свинцового сплава, который разрушается при действии травильных растворов на основе хлоридов, хлорное железо является наиболее распространенным и наиболее часто применяемым веществом в составе травильных растворов. Это связано с невозможностью регенерации всех трави-

телей от растворенного металла, а хлорное железо, с одной стороны, допускает большое содержание растворенной меди и, кроме того, является дешевым продуктом.

Травильный раствор на основе хлорного железа представляет собой водный раствор хлорного железа с концентрацией от 28 до 42% (весовых) (см. табл. 6.1).

Таблица 6.1

Состав травящих растворов FeClg*)

*) Все данные соответствуют температуре 20-25° С.

Травящий раствор FeCIs плотностью 42° Боме содержит от 0,2 до 0,4% свободной HCI. Некоторые травящие растворы FeCIs содержат до 5% свободной HCI.

В травильном растворе в результате реакции гидролиза образуется свободная соляная кислота

FeClg + ЗНО - Fe (ОН)з + ЗНС1. (1)

Для предотвращения образования нерастворимых осадков Fe (ОН)з в травильный раствор обычно добавляется до 5% соляной кислоты. В коммерческих рецептах травителя присутствуют также агенты, способствующие смачиванию и предотвращающие вспенивание. Влияние концентрации хлорного железа, содержания растворенной меди, температуры и интенсивности перемешивания раствора на скорость и качество травления рассмотрено в литературе [6-34].

Хлорное железо имеется в продаже как в твердом виде (FeCls-eHaO), так и в виде водных растворов с добавками и без добавок. При применении травильных растворов в больших количествах выгоднее покупать хлорное железо в твердом виде. Однако потребуются дополнительные затраты, поскольку растворам на основе хлорного железа без добавок присущи недостатки, такие как изменение скорости травления от партии к партии и т. д. Иногда требуются также дополнительные затраты на добавки для снижения вспениваемости травильных растворов.

Раствор хлорного железа с добавками меньше вспенивается, имеет менее резкий запах и образует меньше газовых выделений; обеспечивает равномерное травление (частично из-за дополнительного улучшения смачивания поверхности); приводит к меньшему образованию осадка гидроокиси железа из-за небольшой дополнительной кислотности и добавок на основе комплексонов. Полезный срок службы травильных растворов хлорного железа и сохранение постоянной скорости травления в течение всего этого срока существенно выше в готовых растворах, предлагаемых специальными фирмами.

Химия. На поверхности меди, соприкасающейся с трехвалентным железом, ион Ре окисляет медь до хлористой меди с образованием зеленого хлористого железа (FeClj)

FeClg + Си -> FeCla + CuCl. (2)

В массе раствора хлористая медь (CuCl) далее окисляется до хлорной меди (CuCl а)

FeCls + CuCl -> FeCla + CuCla- (3)

Поскольку в травильном растворе образуется хлорное железо, динамическое равновесие реакции нарушается

CuCla+ Cu-2CuCl. (4)