DE3711551A1

DE3711551A1 - Optimisation of PCB etching - by sliding contacts and ohm-meters indicating start of through etching

Info

Publication number: DE3711551A1
Application number: DE19873711551
Authority: DE
Inventors: Josef Dipl Ing Huebner; Helmut Mayer; Hans-Hermann Di Merkenschlager
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1987-04-06
Filing date: 1987-04-06
Publication date: 1988-10-20

Abstract

The optimum adjustment of the etching process of copper from PCB's in motion is based on sliding contacts along the etching line which are connected to ohmmeters and indicate the first sign of through etching. The time lapsed or the path travelled is compared with a desired figure and one parameter of the etching process is altered in case of discrepancy e.g. by moving a screen to blank off part of the etchant jet. ADVANTAGE - This automatically optimises the etching process, raises the quality of the PCB's, reduces the NOT GO percentage and prevents detrimental effects by human misjudgement.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum optimalen Einstellen des Ätzvorganges beim Abätzen des Kupfers von Leiterplatten.The invention relates to a method and an apparatus for optimal setting of the etching process when etching the copper of printed circuit boards.

Die Einstellung eines optimalen Ätzprozesses beim Ätzen von Leiterplatten ist schwierig und zeitaufwendig, da eine Vielzahl von Parametern und deren zeitliche Veränderungen zu berücksich tigen sind. Neben der Durchlaufgeschwindigkeit des Transportsy stems ist das die Abtragungsgeschwindigkeit der Ätze, die ab hängig ist, z.B. von der Temperatur, vom Kupfergehalt, vom PH-Wert, vom Amoniakgehalt und sonstigen chemischen Komponenten, außerdem die abzuätzende Kupferschichtdicke, die wiederum ab hängig ist, z.B. von der Dicke der Kupferkaschierung, galva nisch aufgebrachter Kupferdicke oder von der Abtragung durch zwischenzeitliche Prozeßschritte, oder auch der Ätzmaschinenzu stand z.B. Pumpendrücke oder Sprühbild. Diese Prozeßunsicher heiten lassen sich bisher nur personell aussteuern, wobei sich aber negative Auswirkungen auf die Qualität der so erhaltenen Leiterplatten nicht vermeiden lassen. Darüber hinaus gehen mit kleiner werdender Losgröße die Aufwendungen für die Einstell arbeit über die reine Maschinennutzungszeit hinaus.The setting of an optimal etching process when etching Printed circuit boards are difficult and time consuming because of a variety of parameters and their changes over time are. In addition to the throughput speed of the Transportsy stems this is the rate of ablation of the etches pending, e.g. on the temperature, the copper content, the PH value, ammonia content and other chemical components, also the copper layer thickness to be etched, which in turn decreases pending, e.g. on the thickness of the copper cladding, galva nically applied copper thickness or from the removal by intermediate process steps, or also the etching machines stood e.g. Pump pressures or spray pattern. This process is uncertain units have so far only been manageable but adversely affect the quality of the so obtained Don't let PCBs be avoided. Beyond go with decreasing lot size the expenses for the hiring work beyond the pure machine usage time.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Verfahren anzugeben und eine Vorrichtung dazu zu schaffen, die ein opti males automatisches Einstellen des Ätzprozesses unter Berück sichtigung aller für das Ätzen von Leiterplatten vorhandenen Parametern gestattet.The object of the present invention is therefore a method specify and to create a device that an opti Male automatic adjustment of the etching process under consideration visualization of all existing for the etching of printed circuit boards Parameters allowed.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird dabei so verfahren, daß das In tervall zwischen Beginn des Ätzvorganges und der ersten Kupfer- Durchätzung einer Leiterplatte bestimmt, daraus durch Vergleich mit einer Sollgröße eine Regelgröße abgeleitet und diese zum Einstellen eines optimalen Ätzprozesses verwendet wird. To solve this problem, the procedure is such that the In interval between the beginning of the etching process and the first copper Through-etching of a printed circuit board determined, from this by comparison derived a control variable with a target variable and this to Setting an optimal etching process is used.

Durch dieses Verfahren wird die Qualität der Leiterplatten er höht, der Ausschuß verringert und durch personelles Einwirken verursachte negative Einflüsse auf den Ätzprozeß verhindert.Through this process, the quality of the printed circuit boards is increased increased, the committee reduced and by human intervention caused negative influences on the etching process prevented.

Eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens ist derart ausgebildet, daß in vorgegebenen Abständen entlang der Ätz strecke Schleifkontakte angeordnet sind, die beim Durchlauf einer oder mehrerer Leiterplatten nacheinander mit deren Ober fläche kontaktieren und deren freies Ende mit Anzeigegeräten, wie z.B. Ohmmetern verbunden sind, daß die Wegstrecke oder der Zeitpunkt vom Anfang des Ätzprozesses bis zur ersten Anzeige des Durchätzens der Leiterplatte durch Vergleich mit einem Sollwert in eine Regelgröße umgesetzt wird, die im rückregeln dem Sinne auf die Regelorgane für den Ätzprozeß einwirkten.An apparatus for performing the method is like this formed that at predetermined intervals along the etch stretch sliding contacts are arranged during the passage one or more circuit boards one after the other with their top contact the surface and its free end with display devices, such as. Ohmmeters are connected that the distance or the Time from the beginning of the etching process to the first display etching through the circuit board by comparison with a Setpoint is converted into a controlled variable, which is regulated in reverse act on the control organs for the etching process.

Durch diese Maßnahmen wird in einfache Weise die Regelung des Ätzprozesses mit elektrischen Mitteln erreicht.Through these measures, the regulation of the Etching process achieved by electrical means.

Die Regelgröße kann dabei eine Verstellung einer variablen Ab schirmung der Sprühdüsen für das Ätzmittel bewirken. Es kann auch der Sprühdruck der Sprühdüsen dadurch verändert oder die Transportgeschwindigkeit der Transportanlage variiert werden.The controlled variable can be an adjustment of a variable Ab shield the spray nozzles for the etchant. It can this also changes the spray pressure of the spray nozzles or the Transport speed of the transport system can be varied.

Eine weitere Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens sieht vor, daß zusätzliche Sprühdüsen abhängig von der Regelgröße an bzw. abgeschaltet werden oder die Transportgeschwindigkeit der Transportanlage verändert wird.See another device for performing the method before that additional spray nozzles depending on the controlled variable be switched off or the transport speed of the Transport system is changed.

In weiterer Ausgestaltung kann die Vorrichtung aus so ausgebil det sein, daß der Relexionsunterschied von reflektiertem Licht zwischen Kupferoberfläche der Leiterplatte und frei geätzter Leiterplatte als Regelgröße verwendet wird und in vorgegebenen Abständen Lichtsender und Lichtempfänger hintereinander ange ordnet sind. In a further embodiment, the device can be configured in this way be that the difference in reflection of reflected light between copper surface of the circuit board and freely etched Printed circuit board is used as a controlled variable and in given Distances light emitter and light receiver one behind the other are arranged.

Mit einer derartigen Vorrichtung ist auch eine elektrooptische Lösung der vorstehend genannten Aufgabe möglich.Such a device is also an electro-optical one Possible solution to the above problem.

Das Vorhandensein von Leiterplatten in der Ätzstrecke kann mit Hilfe einer Lichtschranke angezeigt werden.The presence of printed circuit boards in the etched path can be associated with Be displayed using a light barrier.

Anhand des Ausführungsbeispiels nach der Figur wird die Erfin dung näher erläutert.Based on the embodiment of the figure, the inven explained in more detail.

Auf einer Rollentransportanlage 7 werden eine oder mehrere Lei terplatten 10 hintereinander durch eine Ätzzelle transportiert, in der auf der Ober- und Unterseite Sprühdüsen 9, 11 angeordnet sind, aus denen das Ätzmittel austritt. In vorgegebenen Abstän den sind Schleifkontakte 13 vorgesehen, die mit Ohmmetern 1 . . . 6 verbunden sind. Je weiter die Leiterplatte bzw. Leiter platten 10 in die Ätzzelle eindringen, umso dünner wird die Kupferschicht 8, die an der Ober- und/oder Unterseite der Lei terplatten angeordnet ist. Die Transportrichtung ist durch Pfeile angezeigt.On a roller conveyor 7 one or more Lei terplatten 10 are successively transported through an etching cell in which spray nozzles 9 , 11 are arranged on the top and bottom, from which the etchant emerges. At predetermined intervals, sliding contacts 13 are provided, which are connected with ohmmeters 1. . . 6 are connected. The further the circuit board or circuit boards 10 penetrate into the etching cell, the thinner is the copper layer 8 which is arranged on the top and / or bottom of the circuit boards. The direction of transport is indicated by arrows.

Während des Leiterplattendurchlaufes durch die Ätzmaschine wird ermittelt, an welcher Stelle die Kupferschicht durchgeätzt ist. Dies kann anhand der Ohmmeter 1 . . . 6 erkannt werden, da der Widerstand zwischen den beiden Schleifkontakten bei einer vor handenen Kupferschicht gleich Null, bei einer Stelle, an der bereits eine Durchätzung erfolgt ist, wie z.B. beim Ohmmeter 5, einen bestimmten Widerstandswert und an einer Stelle, an der noch gar keine Leiterplatte vorhanden ist, wie z.B. beim Ohm meter 6 der Widerstand unendlich ist. Durch Umsetzen des elek trischen Meßwertes, der dem ersten Durchätzen auf einer Leiter platte entspricht, in eine Regelgröße, kann diese für die Steue rung vorgesehener nicht dargestellter Regelorgane, wie z.B. zu sätzlicher Ätzdüsen oder einer variablen Abschirmung der Sprüh düsen bzw. der Regelung des Sprühdrucks oder der Transportge schwindigkeit verwendet werden. As the circuit board passes through the etching machine, it is determined at which point the copper layer is etched through. This can be done using the ohmmeter 1. . . 6 can be recognized, since the resistance between the two sliding contacts in the case of an existing copper layer is zero, at a point at which an etching has already taken place, such as, for example, at the ohmmeter 5 , a certain resistance value and at a point at which none There is a printed circuit board, such as with ohm meter 6 the resistance is infinite. By converting the electrical measured value, which corresponds to the first through-etching on a printed circuit board, into a controlled variable, this can be provided for control purposes, not shown control elements, such as additional etching nozzles or a variable shielding of the spray nozzles or the regulation of the spray pressure or the transport speed can be used.

Als Kontaktierungswerkstoffe eignen sich z.B. Platin oder Ti tan. Die Normstrecke, nach der eine Freiätzung erfolgen soll, kann frei gewählt werden, z.B. nach 70% der Ätzkammerlänge. Dies ermöglicht eine gute Nutzung der Maschinenkapazität und läßt Spielraum für eine gewünschte zusätzliche Überätzung, wenn dies erforderlich ist.Suitable contact materials are e.g. Platinum or ti tan. The standard distance, according to which a free etching should take place, can be chosen freely, e.g. after 70% of the etching chamber length. This allows a good use of the machine capacity and leaves scope for a desired additional overetching, if this is necessary.

Claims

1. A method for optimally setting the etching process when etching the copper from printed circuit boards, characterized in that the interval between the beginning of the etching process and the first copper through-etching of a conductor plate ( 8 ) determines a control variable derived therefrom by comparison with a desired size and this is used to set an optimal etching process.

2. Apparatus for carrying out the method according to claim 1, characterized in that sliding contacts ( 13 ) are arranged at predetermined intervals along the etching path, which contact plates with one another during the passage of one or more printed circuit boards ( 8 ) and their free end with display devices ( 1 ... 6 ), such as Ohmme tern that the distance or the time from the beginning of the etching process to the first indication of the etching through of the circuit board ( 8 ) is converted into a controlled variable by comparison with a setpoint act on the regulating elements for the etching process in a regulating sense.

3. Apparatus according to claim 2, characterized in that the controlled variable causes an adjustment of a variable shielding of the spray nozzles ( 9 , 11 ) for the etchant.

4. Device according to one of claims 2 or 3, characterized in that the controlled variable changes the spray pressure of the spray nozzles ( 9 , 11 ).

5. Device according to one of claims 2 to 4, since characterized by that additional Spray nozzles switched on or off depending on the controlled variable will.

6. Device according to one of claims 2 to 5, characterized in that the controlled variable changes the transport speed of the transport system for the Lei terplatten ( 10 ).

7. The device for carrying out the method according to claim 1, characterized in that the reflection difference of reflected light between the copper surface ( 10 ) of the printed circuit board and the freely etched printed circuit board is used as a control variable and light transmitters and light receivers are arranged in series at predetermined intervals.

8. Device according to one of the preceding claims, characterized in that a light barrier is used as a criterion for the presence of printed circuit boards ( 8 ) in the etching path.