線路板光圖形轉(zhuǎn)移及抗蝕膜

1、制造印制板過程中的一道工序就是將照相底版上的電路圖像轉(zhuǎn)移到覆銅箔層壓板上，形成一種抗蝕或抗電鍍的掩膜圖像?？刮g刻圖像用于“印制蝕刻工藝”，即用保護(hù)性的抗蝕材料在覆銅箔層壓板上形成正相圖像，那些未被抗蝕劑保護(hù)的不需要的銅箔，在隨后的化學(xué)蝕刻工序中被去掉，蝕刻后去除抗蝕層，便得到所需的裸銅電路圖像。而抗電鍍圖像用于“圖形電鍍工藝”，即用保護(hù)性的抗蝕材料在覆銅層壓板上形成負(fù)相圖像，使所需要的圖像是銅表面，經(jīng)過清潔、粗化等處理后，在其上電鍍銅或電鍍金屬保護(hù)層(錫鉛、錫鎳、錫、金等)，然后去掉膜層進(jìn)行蝕刻，電鍍的金屬保護(hù)層在蝕刻工序中起抗蝕作用。以上兩種工藝過過程概括如下：印制蝕刻工藝流程：下料板面清潔

2、處理涂濕膜曝光顯影（貼干膜曝光顯影）蝕刻去膜進(jìn)入下工序圖形電鍍工藝過程概括如下：下料鉆孔孔金屬化預(yù)鍍銅板面清潔涂濕膜曝光顯影（貼干膜曝光顯影）形成負(fù)相圖象圖形鍍銅圖形電鍍金屬抗蝕層去膜蝕刻進(jìn)入下工序 圖像轉(zhuǎn)移有兩種方法，一種是網(wǎng)印圖像轉(zhuǎn)移，一種是光化學(xué)圖像轉(zhuǎn)移。網(wǎng)印圖像轉(zhuǎn)移比光化學(xué)圖像轉(zhuǎn)移成本低，在生產(chǎn)批量大的情況下更是如此，但是網(wǎng)印抗蝕印料通常只能制造大于或等于o25mm的印制導(dǎo)線，而光化學(xué)圖像轉(zhuǎn)移所用的光致抗蝕劑朗制造分辨率高的清晰圖 像。本章所述內(nèi)容為后一種方法。 光化學(xué)圖像轉(zhuǎn)移需要使用光致抗蝕劑，下面介紹有關(guān)光致抗蝕劑的一些基本知識1)光致抗蝕劑：用光化學(xué)方法獲得的，能抵抗住某種蝕刻液

3、或電鍍?nèi)芤航g 的感光材料。2)正性光致抗蝕劑：光照射部分分解(或軟化)，曝光顯影之后，能把生產(chǎn)用照相底版上透 明的部分從板面上除去。3)負(fù)性光致抗蝕劑：光照射部分聚合(或交聯(lián))，曝光顯影之后，能把生產(chǎn)用照相底版上透 明的部分保留在板面上。4)光致抗蝕劑的分類：按用途分為耐蝕刻抗蝕劑和耐電鍍抗蝕劑。按顯影類型分為水溶性（全水溶性抗蝕劑、半水溶性抗蝕劑）、溶劑性抗蝕劑和剝離性抗蝕劑。按物理狀態(tài)分為液體抗蝕劑和干膜抗蝕劑。按感光類型分為正性抗蝕劑和負(fù)性抗蝕劑。光致抗蝕劑在短時間光照主要是紫外光(UV) 下,能發(fā)生光化反應(yīng),其溶解性、熔融性和親和性,經(jīng)曝光后明顯發(fā)生變化。利用其在曝光前后發(fā)生明顯變化

4、的性能,通過控制光照區(qū)域,就可得到所需幾何圖形的保護(hù)層 1 。按光化反應(yīng)原理和顯影原理,光致抗蝕劑可分為正性和負(fù)性。正性抗蝕劑最初不可溶，曝光后發(fā)生光分解反應(yīng),分解為可溶性物質(zhì);負(fù)性光致抗蝕劑最初可溶，曝光后發(fā)生光交聯(lián)反應(yīng),成為不可溶性物質(zhì)。它們廣泛應(yīng)用于微細(xì)圖形加工,制造半導(dǎo)體器件、集成電路和印刷電路板,是一種感光性高分子新材料?！靖赡す庵驴刮g劑的結(jié)構(gòu)、感光膠層的主要成分及作用】干膜光致抗蝕劑的結(jié)構(gòu):干膜光致抗蝕劑由聚酯薄膜，光致抗蝕劑膜及聚乙烯保護(hù)膜三部分組成。 聚酯薄膜是支撐感光膠層的載體，使之涂布成膜，厚度通常為25m左右。聚酯薄膜在曝光之后顯影之前除去，防止曝光時氧氣向抗蝕劑層擴(kuò)散，

5、破壞游離基，引起感光度下降。 聚乙烯膜是復(fù)蓋在感光膠層上的保護(hù)膜，防止灰塵等污物粘污干膜，避免在卷膜時，每層抗蝕劑膜之間相互粘連。聚乙烯膜一般厚度為25m左右。 光致抗蝕劑膜為干膜的主體，多為負(fù)性感光材料，其厚度視其用途不同，有若干種規(guī)格，最薄的可以是十幾個微米，最厚的可達(dá)100m。干膜光致抗蝕劑的制作是先把預(yù)先配制好的感光膠在高清潔度的條件下，在高精度的涂布機(jī)上涂覆于聚酯薄膜上，經(jīng)烘道干燥并冷卻后，覆上聚乙烯保護(hù)膜，卷繞在一個輥芯上。 光致抗蝕劑膜層的主要成分及作用:( 我國大量用于生產(chǎn)的是全水溶性干膜，這里介紹的是全水溶性干膜感光膠層的組成。)1)粘結(jié)劑(成膜樹脂)作為光致抗蝕劑的成膜劑，

6、使感光膠各組份粘結(jié)成膜，起抗蝕劑偽骨架作用，它在光致聚合過程中不參與化學(xué)反應(yīng)。 要求粘結(jié)劑具有較好的成膜性；與光致抗蝕劑的各組份有較好的互溶性；與加工金屬表面 有較好的附著力；它很容易從金屬表面用堿溶液除去；有較好的抗蝕、抗電鍍、抗冷流、耐熱等性能。 粘結(jié)劑通常是酯化或酰胺化的聚苯乙烯順丁烯二酸酐樹脂(聚苯丁樹脂)。2)光聚合單體它是光致抗蝕劑膠膜的主要組份，在光引發(fā)劑的存在下，經(jīng)紫外光照射發(fā)生聚合反應(yīng)，生成體型聚合物，感光部分不溶于顯影液，而未曝光部分可通過顯影除去，從而形成抗蝕圖像。多元醇烯酸酯類及甲基丙烯酸酯類是廣泛應(yīng)用的聚合單體，例如季戊四醇三丙烯酸酯是較好的 光聚合單體。3)光引發(fā)劑

7、在紫外光線照射下，光引發(fā)劑吸收紫外光的能量產(chǎn)生游離基，而游離基進(jìn)一步引發(fā)光聚合單體交聯(lián)。干膜光致抗蝕劑通常使用安息香醚、叔丁基恿醌等作光引發(fā)劑。4)增塑劑可增加干膜抗蝕劑的均勻性和柔韌性。三乙二醇雙醋酸脂可作為增塑劑。5)增粘劑可增加干膜光致抗蝕劑與銅表面的化學(xué)結(jié)合力，防止因粘結(jié)不牢引起膠膜起翹、滲鍍等弊 病。常用的增粘劑如苯并三氮唑。6)熱阻聚劑在干膜的生產(chǎn)及應(yīng)用過程中，很多步驟需要接受熱能，為阻止熱能對干膜的聚合作用加入熱阻聚劑。如甲氧基酚、對苯二酚等均可作為熱阻聚劑。7)色料為使干膜呈現(xiàn)鮮艷的顏色，便于修版和檢查而添加色料。如加入孔雀石綠、蘇丹三等色料 使干膜呈現(xiàn)鮮艷的綠色、蘭色等。8)

8、溶劑為溶解上述各組份必須使用溶劑。通常采用丙酮、酒精作溶劑。 此外有些種類的干膜還加入光致變色劑，使之在曝光后增色或減色，以鑒別是否曝光，這 種干膜又叫變色于膜。1 電沉積液體光致抗蝕劑特點(diǎn)（1）由于電積沉光致抗蝕劑很薄，圖像轉(zhuǎn)移時可獲得高分辨率，可以用來制作線寬小于0.1mm的微細(xì)導(dǎo)線印制板。（2）電沉積光致抗蝕劑可以在小孔內(nèi)形成均勻抗蝕層，無須孔內(nèi)曝光，有利于形成無焊盤金屬化孔。若制造雙面印制板時采用掩蔽蝕刻工藝，則可以制造高厚徑比的通孔印制板。（3）對表面有劃痕和凹凸不平的覆銅箔板，能夠良好地涂覆一層厚薄均勻的電沉積光致抗蝕劑膜。極大地降低了由此引起的斷路等致命缺陷，提高了細(xì)導(dǎo)線圖形的合

9、格率。（4）因?yàn)樗萌軇┦撬?，則生產(chǎn)過程既可以防止環(huán)境污染，又可以防止不安全事故。正性光致抗蝕劑不能溶解于顯影液中，在曝光后曝光部分溶解， 負(fù)性光致抗蝕劑可溶于顯影液中，在曝光后曝光部分不溶解正片的曝光部分是黑色，線路，顯影后溶解，要鍍錫等防蝕刻劑負(fù)片的曝光部分是透明，線路，不溶解，故可以直接蝕刻液體光致抗蝕劑(簡稱濕膜)  液體光致抗蝕劑(也稱濕膜)是國外九十年代初發(fā)展的一種新型感光材料。 隨著表面貼裝技術(shù)(SMT)和芯片組裝技術(shù)(CMT)的發(fā)展，對印制板導(dǎo)線精細(xì)程度的要求越來越高，仍使用傳統(tǒng)的干膜進(jìn)行圖像轉(zhuǎn)移存在兩個問題。一是干膜感光層上面的那層相對較厚(約為25m)的聚酯膜降低

10、了分辨率，使精細(xì)導(dǎo)線的制作受到限制。二是覆銅箔板表面，諸如針孔、凹陷、劃傷及玻璃纖維造成的凹凸不平等微小缺陷，使貼膜時干膜與銅箔無法緊密結(jié)合，形成界面性氣泡，進(jìn)而蝕刻時蝕刻液會從干膜底部滲入造成圖像的斷線、缺口，電鍍時電鍍?nèi)芤簭母赡さ撞拷朐斐蓾B鍍。影響了產(chǎn)品的合格率。為解決上述問題，開發(fā)了液體光致抗蝕劑。  液體光致抗蝕劑主要由高感光性樹脂、感光劑、色料、填料及少量溶劑組成。可用網(wǎng)印方式 涂覆，用稀堿水溶液顯影，可抗酸性及弱堿性蝕刻液蝕刻，可抗酸性鍍銅、氟硼酸鍍錫鉛、酸性 鍍鎳、微氰酸性鍍金等溶液的電鍍。 其應(yīng)用工藝流程為： 基板前處理涂覆烘烤曝光顯影干燥蝕刻或

11、電鍍?nèi)ツ?#160;  基板前處理  如干膜一節(jié)所述的基板前處理的方法均可適用于液體光致抗蝕劑，但側(cè)重點(diǎn)與干膜有所 區(qū)別?；迩疤幚碇饕墙鉀Q表面清潔度和表面粗糙度的問題。 液體光致抗蝕劑的粘合主要是通過化學(xué)鍵合反應(yīng)來完成的。通常液體抗蝕劑是一種以丙烯酸鹽為基本成分的聚合物，它可能是通過其可自由移動的未聚合的丙烯酸基團(tuán)與銅結(jié)合，為 保證這種鍵合作用，銅表面必須新鮮、無氧化且呈未鍵合的自由狀態(tài)，再通過適當(dāng)粗化，增大表 面積，便可得到優(yōu)良的粘附力。而干膜具有較高的粘度和較大程度的交聯(lián)，可移動的供化學(xué)鍵 合利用的自由基團(tuán)很少，主要是通過機(jī)械

12、連接來完成其粘附過程。因此液體抗蝕劑側(cè)重要求銅 箔表面的清潔度，而干膜抗蝕劑是側(cè)重要求銅箔表面的微觀粗糙度。  涂覆  根據(jù)不同的用途選用不同目數(shù)的網(wǎng)版進(jìn)行涂覆，以得到不同厚度的抗蝕層。實(shí)踐表明：用 于印制蝕刻工藝(如制作多層板內(nèi)層圖像)可選用200目絲網(wǎng)，網(wǎng)印后膜的厚度12土2Mm。用 于圖形電鍍工藝在選用150目一120目絲網(wǎng)，網(wǎng)印后膜的厚度為25土2m，以使鍍層厚度不超過膜層厚度，防止由于鍍層突延壓住圖像邊緣處的抗蝕層，去膜時又去不掉，造成圖像邊緣不整齊。  涂覆最好是在比印制板有效面積每邊大出57mm的范圍內(nèi)進(jìn)行，而不是整板涂

13、覆，以 有利于曝光時底版定位的牢度，因?yàn)榈装娑ㄎ荒z帶若貼在膜層上，使用幾次后粘性便大大降低 容易在曝光抽真空過程中產(chǎn)生底片偏移，特別是制作多層板內(nèi)層圖像時，這種偏移不易發(fā)現(xiàn)， 而是要當(dāng)表面層做出圖像并蝕刻后方能看出，但此時已無法補(bǔ)救，產(chǎn)品只能報(bào)廢。 涂覆后的板子必須上架，而且板與板之間要有一定距離，以保證下步烘烤中干燥的均勻、 徹底。 涂覆方式除了采用網(wǎng)印外，大規(guī)模生產(chǎn)的還可以來用幕簾涂布、滾涂或噴涂等方式涂覆。 烘烤 烘烤的溫度和時間，不同型號的液體光致抗蝕劑有不同的要求，可參照說明書和具體生產(chǎn) 實(shí)踐來確定。 烘烤方式有烘道和烘箱兩

14、種。用烘箱時，烘箱一定要帶有鼓風(fēng)和恒溫控制，以使各部位溫 度比較均勻。烘烤時間應(yīng)在烘箱達(dá)到設(shè)定溫度時開始計(jì)算。 控制好烘烤溫度和時間很重要。烘烤溫度過高或時間過長，將難于顯影和去除膜層，而烘 烤溫度過低或時間過短，在曝光過程中底版會沾在抗蝕劑涂覆層上，揭下來時底版易受到損 傷。  曝光 液體光致抗蝕劑感光的有效波長為300400nm，因此對干膜和液體光致阻焊劑進(jìn)行曝 光的設(shè)備亦可適用于濕膜曝光，曝光量100300mJ平方里米。 因?yàn)楹婵竞竽拥挠捕冗€不足1H，因此曝光對位時需特別小心，以防劃傷。雖對濕膜適用的曝光量范圍較寬，

15、但為了增加膜層的抗蝕和抗電鍍能力，以取高限曝光為宜。其感光速度與干膜相比要慢得多，所以要使用高功率曝光機(jī)。當(dāng)曝光過度時，正相導(dǎo)線圖形易形成散光側(cè)蝕，造成線寬減小，反之負(fù)相導(dǎo)線圖形形成散 光擴(kuò)大，線寬增加。當(dāng)曝光不足時，膜層上出現(xiàn)針孔、砂眼等缺陷。   顯影  使用1無水碳酸鈉溶液，溫度2025，噴淋壓力l一2.5kg平方里米。顯出點(diǎn)控制在34 23處。濕膜進(jìn)入孔內(nèi)，需延長顯影時間。因?yàn)轱@影液溫度和濃度高會破壞膠膜的表面硬度和耐化學(xué)性，因此濃度和溫度不宜過高。 從涂覆到顯影間隔時間不宜超過48小時。應(yīng)用于圖形電鍍工藝，顯影后需檢查孔內(nèi)是否 顯得徹底干凈。  干燥  為使膜層有優(yōu)良的抗蝕抗電鍍能力，顯影后