Травление меди является одним из двух самых тонких и требовательных химических процессов в производстве печатных плат (второй — металлизация). Собственный технологический процесс травления и оборудование для его реализации были разработаны в «Санкт-Петербургский центр «ЭЛМА» почти 15 лет назад. Но они продолжают непрерывно совершенствоваться и по сей день.

Дмитрий Глебко
info@elmaru.com

Являясь одновременно разработчиками и оборудования, и химических материалов для процесса травления меди в СПбЦ «ЭЛМА» имеет, с одной стороны, колоссальные возможности для его оптимизации, а с другой — полную ответственность за получающийся результат. Поэтому работы по исследованию данного процесса не останавливаются ни на минуту. За последние несколько лет компания наработала значительный опыт в части реализации травления в конвейерных установках с высокой производительностью. Еще шесть-семь лет назад мы делали основной акцент на нашу установку вертикального травления «Элтрахим». Она обеспечивает превосходные результаты при обработке сложных плат высокого класса точности за счет вертикального размещения заготовки и отсутствия «эффекта лужи». Однако в производительности она никак не может состязаться с конвейерными горизонтальными линиям. Объем выпускаемых печатных плат на отечественных производствах объективно растет из года в год. И требования к производительности оборудования повышаются. Поэтому с момента появления в нашем ассортименте конвейерных установок Элмакон начались работы по реализации высококлассного травления и на них. Здесь мы применили весь ранее накопленный опыт, а также воплотили удачные, на наш взгляд, решения в оборудовании, производимом за рубежом. Однако пройти свой тернистый путь нам еще предстояло. Описать все трудности, которые нам довелось преодолеть, вряд ли получится. Но на некоторых значимых результатах мы остановимся. Вся концепция установок Элмакон изначально строилась вокруг самого сложного процесса, который планировалось на них реализовать,— травления. Для этого выбирались применяемые форсунки, тип, размер и расположение роликов конвейера, привод конвейера и его система контроля, насосы, закладывался необходимый функционал общей системы управления линией. Все эти решения были успешно проверены и доработаны на более «простых» процессах. Однако есть ряд специфичных решений, которые применяются только в травлении.
Для обеспечения максимально равномерной обработки всех частей заготовки мы создали особую конструкцию коллектора, исключающую разность условий подачи раствора к форсункам. Для поддержания постоянного давления на форсунках в установке было применено частотное регулирование насосов с обратной связью от цифрового датчика давления. Важно отметить, что давление регулируется и поддерживается отдельно для верхнего и нижнего коллекторов. При этом давление измеряется непосредственно внутри коллектора, а не на подающей трубе, чтобы исключить погрешности.

Кроме того, в нашей установке травления мы применили систему качания коллекторов с регулируемыми скоростью и амплитудой качания. Благодаря этому удалось провести большую работу и изучить зависимость результатов травления от параметров функционирования системы качания. Общий вывод, который мы сделали, сводится к тому, что качание с амплитудой от половины до целого шага расположения форсунок в коллекторе действительно обеспечивает улучшение равномерности травления. Впрочем, схожего результата удается добиться
увеличением плотности расположения форсунок в коллекторе. И тогда от системы качания можно полностью отказаться и тем самым исключить лишний узел установки, подверженный износу, а также несколько сократить ее габариты.

Не менее важным элементом в комплексе травления является установка извлечения меди из раствора. В нашем арсенале появилась установка Элтрамед БП с биполярным электролизером. Она также получила значительно более высокую производительность по сравнению с нашим регенератором меди барабанного типа. На основе лабораторных исследований и натурных испытаний комплекса травления, состоящего из связки Элмакон Т + Элтрамед БП, мы выявили оптимальные параметры работы обеих установок. Важным условием эффективного извлечения меди стало поддержание низкой травящей способности раствора, находящегося в электролизере. При этом в самой установке травления травящая способность должна быть высокой. Эти, казалось бы, взаимоисключающие условия нам удалось реализовать в особой схеме обмена растворами между двумя установками. В установке травления поддерживается высокая температура раствора при высокой концентрации меди, а в установке регенерации — низкая температура и низкая концентрация. Причем обмен растворами происходит порционно. Для этого на обеих установках имеется своя группа датчиков контроля содержания меди. Можно отдельно настроить верхние и нижние пороги допустимых концентраций в каждой установке. Во время работы концентрация меди в установке травления растет, и для ее снижения значительно обедненный медью раствор из регенератора подкачивается в установку небольшими порциями. А насыщенный медью раствор попадает в буферный бак регенератора, где охлаждается до нужной температуры. При этом электролиз проводится только при оптимальном содержании меди в растворе, благодаря чему обеспечивается постоянная скорость осаждения плотной металлической меди на биполярных пластинах. Также, помимо концентрации меди, в травильном комплексе контролируются и автоматически корректируются параметры рН и ОВП раствора.

Проводя работы по изучению процессов травления и регенерации, мы получили оптимальные значения для каждого варьируемого параметра. На данный момент мы можем предложить 100% рабочий и отлаженный процесс и оборудование для травления и регенерации меди на высокопроизводительных установках как для аммиачно-сульфатного, так и для аммиачно-хлоридного растворов. Для обоих растворов у нас есть успешный опыт по подключению нашего регенератора Элтрамед БП к установкам травления импортного производства. При этом установки травления дооснащаются необходимыми датчиками, и поддержание параметров рабочего раствора полностью берет на себя наше оборудование. С полной ответственностью мы
можем говорить о том, что в этих процессах обеспечено полное импортозамещение и оборудования, и технологии.

Другие статьи