구리는 사라지다: PCB 에칭 뒤에 숨은 화학

여러 가지 이유로 PCB의 홈 에칭은 다소 죽어가는 예술입니다. 물론 주된 이유는 빠른 회전 PCB 제조 서비스의 증가입니다. 거버를 보내고 몇 달러에 전문적으로 제작된 PCB가 12개 정도 담긴 상자를 돌려받을 수 있는데 왜 직접 에칭 작업을 하고 싶겠습니까?

편의성과 비용을 제외하고 배송을 기다릴 필요가 없는 것부터 프로세스를 직접 제어하려는 것까지 자신만의 보드를 가동해야 하는 타당한 이유가 엄청나게 많습니다. 그러나 어느 진영에 있든 귀중한 예술 작품으로 장식된 일반 구리판이 에칭 탱크에 들어가 인쇄 회로 기판이 될 때 무슨 일이 일어나는지 아는 것이 도움이 됩니다. 구리를 제거하기 위해 그곳에서 정확히 무슨 일이 일어나고 있나요? 그리고 에칭 방식은 최종 제품에 어떤 영향을 미치나요? 보드 뒤의 화학적 성질을 이해하기 위해 가장 널리 사용되는 에칭 방법 중 몇 가지를 살펴보겠습니다.

결국 PCB 에칭은 가능한 한 제어된 방식으로 보드에서 구리를 제거하는 것입니다. PCB 에칭 방법은 일반적으로 습식 공정과 건식 공정이라는 두 가지 광범위한 범주 중 하나로 분류됩니다. 홈 게이머의 경우 건식 프로세스에는 CNC 라우터를 사용하여 흔적을 밀링하는 방법이나 면도날을 사용하여 흔적을 긁어내는 검증된 방법도 포함됩니다. 상업적 수준에서 건식 에칭은 일반적으로 고출력 레이저를 사용하여 기본 기판에서 구리를 제거하여 트레이스를 생성하는 레이저 에칭 또는 RF 에너지를 사용하여 에칭에서 반응성 플라즈마를 생성하는 플라즈마 에칭과 같은 방법을 나타냅니다. 가스.

X-Acto를 사용하여 흔적을 긁어내는 것을 제외하면 이러한 건식 에칭 방법은 모두 일종의 특수 기계가 필요하다는 단점이 있습니다. 그러나 단순성이 부족한 점은 에칭 방향과 구리 제거 시 달성할 수 있는 미세한 제어 측면에서 보완됩니다. 건식 에칭 방법은 모두 이방성 공정입니다. 즉, 구리 제거를 단일 방향으로 지시하고 언더컷 위험을 방지합니다. 금속 구리를 수용액으로 만들기 위해 화학 반응에 의존하는 습식 방법은 등방성 공정으로, 이는 모든 방향에서 어느 정도 균일하게 진행된다는 의미입니다. 이는 문제가 될 수 있습니다. 프로세스가 엄격하게 제어되지 않으면 에칭 반응이 레지스트 레이어 아래로 확장되어 PCB의 향후 트레이스 영역을 마스킹하여 잠재적으로 트레이스의 고저항 축소 또는 개방 회로를 생성할 수 있습니다.

집에서 PCB 에칭을 해본 적이 있다면 적어도 오래된 예비 염화제이철을 사용해 봤을 가능성이 높습니다. 저렴하고 쉬우며 다른 습식 에칭 화학에 비해 많은 장점이 있습니다. 특히 수영장에서 쉽게 구할 수 있는 몇 가지 못과 일부 화학 물질만 사용하여 재료를 거의 무제한으로 공급할 수 있다는 것입니다. 상점과 약국:

염화철(III)(FeCl3)이라고도 알려진 염화제2철은 금속 구리를 빠르고 효과적으로 용해시킵니다. 그런데 반응은 어떤가요? 전반적인 반응은 매우 간단합니다.

염화제이철이 금속 구리와 접촉하면 염소 원자 중 하나가 구리 원자로 이동하여 염화구리(II) 또는 물에 용해되는 염화제2구리가 생성됩니다. 이를 통해 한때 PCB 기판에 접착되었던 구리를 씻어낼 수 있습니다. 충분히 간단해 보이지만 전반적인 반응에는 많은 화학적 복잡성이 숨겨져 있으므로 세부 사항은 조금 더 자세히 알아볼 가치가 있습니다.

먼저 명명법에 대해 조금 설명하겠습니다. 금속 양이온(양으로 하전된 종)을 갖는 화합물은 전통적으로 산화 상태 또는 원자의 전하를 표시하기 위해 다른 접미사를 사용해 왔습니다. "-ic" 접미사는 더 높은 산화 상태를 나타내고 "-ous"는 더 낮은 산화 상태를 나타냅니다. 접미사는 금속의 라틴어 접두사에 붙어서 3+ 산화 상태의 철을 나타내는 "ferric" 또는 2+ 상태인 "ferrous"와 같은 이름을 생성합니다. 이 관례는 거의 연금술 시대까지 거슬러 올라가며 여전히 일반적으로 사용되지만 표준 명명법은 이제 화합물 이름에 괄호 안에 로마 숫자, 염화철(III), 염화철(FeCl3) 및 철(II)을 사용하여 산화 상태를 표시하는 것입니다. 염화물(FeCl2).