PCB线路板影像转移制程详解 (IO-LAYER)

PCB技術交流之影像轉移製程(I/O-LAYER)Lucky18662256762大綱1.前處理(PRELIMINARYTREATMENT)介紹及相關製程能力檢測2.壓膜(LAMINATION)介紹及相關製程能力檢測3.塗布(COATING)介紹及相關製程能力檢測3.曝光(EXPOSURE)介紹及相關製程能力檢測4.顯影(DEVELOPIG)介紹及相關製程能力檢測5.蝕刻/去膜(ETCHING/STRIPPING)介紹及相關製程能力檢測6.印刷(Printing)介紹及相關製程能力檢測7.預烤(Precure)介紹及相關製程能力檢測8.後烘烤(Postcure)介紹及相關製程能力檢測一.前處理(PRELIMINARYTREATMENT)1.目的:去除銅面上的污染物，增加銅面粗糙度,以利於後續的壓膜制程铜箔绝缘层前处理后铜面状况示意图2.基本流程:酸洗磨刷+微蝕磨刷+超粗化磨刷+噴砂…………水洗烘幹3.不同的前處理方式:未經前處理的銅面刷磨(如刷痕過深,不利於極細線路製作)刷磨+Pumice(表面均勻性與清潔度佳)Pumice(機械力較弱,表面粗糙度可能不足)Micro-etching(表面均勻性可能無法確保)4.製程能力檢測:4.製程能力檢測:4.1水破測試(WaterBreak):標准:破水時間=15S測試目的:板面潔淨度測試方法:取測試板三片，經過前處理後，用鐵絲勾取方式將板子取出(或雙手持板邊,不可造成板邊氧化)，再將整片板子浸泡於水中一分鐘，一分鐘後取出(板子與水平面成垂直方向)，開始計時，當水膜破裂距離板邊約2Cm後，停止計時，此段時間為破水時間。水膜4.製程能力檢測:4.製程能力檢測:4.2幹燥度測試(Cleaning&Backing):標准:孔內無水蹟抗氧化時間＞＝４Ｈ測試目的:板面烘幹程度(風刀角度/烘幹實際溫度)測試方法:取測試板三片，經過前處理後，取板置白紙上用力拍打，觀看紙上是否有水印．取測試板三片，經過前處理後，放置在無塵室，靜置４Ｈ以上板面無氧化．白紙4.製程能力檢測:4.製程能力檢測:4.3微蝕量測試(Microetching):標准:微蝕量＝20~40U”測試目的:板面微蝕處理程度測試方法:取ACM*BCM基板三片，經前處理微蝕段，計算所得(微蝕前稱重W1-微蝕後稱重W2)*224(針對10CM*10CM)U”=((W1-W2)/(A*B*2*8.932))*393700A*B*(U”/393700)*8.932*2=W1-W2V*ρ=m1mm=39.37mil1mil=1000u1cm=393700u4.製程能力檢測:4.製程能力檢測:4.4粗糙度測試(surfaceroughness):標准:RA≧0.2UMRZ≧1.5UM測試目的:板面粗糙程度及均勻性(刷輪水平度)測試方法:取基板三片，經過前處理後，使用粗糙度測試儀取板子C/S面各9點測量數據並記錄.4.製程能力檢測:4.製程能力檢測:表面粗糙度測試方法就是一種將一個截面上的凹凸不平展為一種如下曲線的直觀測試技術.測試粗糙度波紋圖4.製程能力檢測:4.製程能力檢測:4.製程能力檢測:4.製程能力檢測:4.製程能力檢測:4.製程能力檢測:4.5刷幅測試(gouges):標准:刷幅=0.8CM~1.2CM測試目的:刷輪對板面施加的切削力(大小及水平度)測試方法:取基板一片，經過前處理磨刷段，設定磨刷段參數依次對每支刷輪做刷幅測試.測試完成後使用直尺量測板面刷幅寬度.刷輻寬度0.8-1.2CMPCB5.前處理制程異常說明(僅針對前處理製程做說明)異常項目Why1Why2Why31.板面清潔度不夠(海棉滾輪水蹟等),水破不合格2.板面/孔內烘幹度不足(加熱系統,風刀角度)3.存放環境不當1.速度過快2.刷壓不足(刷幅不夠)3.微蝕不足4.刷輪目數較低1.銅面氧化2.銅面粗糙度不夠1.幹膜附著力差幹膜負片滲鍍或正片開路缺口二.壓膜(LAMINATION)1.定義:从干膜上剥下聚乙烯保护膜，然后在加热加压的条件下将干膜抗蚀剂粘贴在覆铜箔板上。干膜中的抗蚀剂层受热后变软，流动性增加，借助于热压辊的压力和抗蚀剂中粘结剂的作用完成贴膜，起搞蝕作用。贴膜时要掌握好的三个要素为压力、温度、传送速度。分隔膜感光層mylar(保護膜)2.幹膜介紹(DryFilm):干膜是一种高分子的化合物，它通过紫外线的照射后能够产和一种聚合反应形成一种稳定的物质附着于板面，从而达到阻挡电镀和蚀刻的功能。干膜的分类一般分为三层，一层是PE保护膜，中间是干膜层，另一个是PET保护层。PE层和PET层都只是起保护作用的在压膜前和显影前都有必须要去掉的，真正起作用的是中间一层干膜，它具有一定的粘性和良好的流动性。其主要成分如下：材質：PET厚度：15~25m要求：透光性、無膠粒、無黑點、無白點、無條紋、平坦材質：PE厚度：20~40m要求：透明、無膠粒、厚度均勻、摩擦係數D/F層粘合剂:作为光致抗蚀剂的成膜剂，使感光胶各组份粘结成膜，起抗蚀剂伪骨架作用，它在光致聚合过程中不参与化学反应。与光致抗蚀剂的各组份有较好的互溶性；与加工金属表面有较好的附着力；它很容易从金属表面用碱溶液除去；有较好的抗蚀、抗电镀、抗冷流、耐热等性能。光聚合单体:它是光致抗蚀剂胶膜的主要组份，在光引发剂的存在下，经紫外光照射发生聚合反应，生成体型聚合物，感光部分不溶于显影液，而未曝光部分可通过显影除去，从而形成抗蚀图像。光引发剂:在紫外光线照射下，光引发剂吸收紫外光的能量产生游离基，而游离基进一步引发光聚合单体交联。增塑剂:可增加干膜抗蚀剂的均匀性和柔韧性。增粘剂:可增加干膜光致抗蚀剂与铜表面的化学结合力，防止因粘结不牢引起胶膜起翘、渗镀等弊病。热阻聚剂:在干膜的生产及应用过程中，很多步骤需要接受热能，为阻止热能对干膜的聚合作用加入热阻聚剂。色料:为使干膜呈现鲜艳的颜色，便于修版和检查而添加色料。溶剂:为溶解上述各组份必须使用溶剂。光致变色剂:使之在曝光后增色或减色，以鉴别是否曝光，这种干膜又叫变色幹膜。3.壓膜缺陷(LaminationDefects):1.OpensandShortscausedbydirttrappedbetweenresistandcopper.斷路與短路經常起因於灰塵粒子沾於乾膜與板面之間2.Openscausedbydamagedlaminationrolls斷路有時起因於壓膜滾輪的缺陷3.Wrinkles,Wormtracks縐紋,流痕4.Dishdowns,Nicks,andOpenscausedbyairbubblesunderresist碟形下陷,缺口,斷路也會起因於膜下空泡1.來自於塵埃粒子造成的斷路和短路Encapsulateddirttrapsairaroundparticle.被包埋的塵埃周圍同時存有空氣Largeparticlewillcauseanopensurroundedbyshorts.大的粒子將造成由斷路周圍形成短路Smallparticlescauseopens.小的粒子造成斷路2.壓膜滾輪毀損Holesinrubbercoveringcauseopens滾輪橡皮包覆上的破洞造成斷路Airtrappedbetweenresistandcopper.空氣陷入光阻劑與銅面之間Embeddedparticlesinrubbercovering固體粒子埋入橡皮包覆上’造成光阻劑區域性變薄,可能引起斷路或短路上下滾輪未水平,各往同一邊靠近ResistRollRollCoreDancerBarVacuumPlateTrimmerKnifeHotRollBoard3.皺紋上下滾輪未水平,各往不同邊靠近ResistRollRollCoreDancerBarVacuumPlateTrimmerKnifeHotRollBoard過熱ResistRollRollCoreDancerBarVacuumPlateTrimmerKnifeHotRollBoard速度過快ResistRollRollCoreDancerBarVacuumPlateTrimmerKnifeHotRollBoardUniformPressure均一的壓力LowPressure低壓3.壓膜滾輪壓力分布滾輪中心邊緣=3~4MIL直形滾輪弧形滾輪4.製程能力檢測4.1壓力均勻性測試(uniformity):標准:感壓紙顔色無明顯差異測試目的:壓膜輪壓力均勻性是否正常測試方法:取超低壓感壓紙,分別放置壓膜輪左中右三處,依正常參數過壓膜,看感壓紙變色狀況.(見下圖)4.製程能力檢測4.2壓膜入板溫度測試():標准:45~50℃測試目的:檢測板面各點板溫是否符合要求,確定預熱溫度/速度.測試方法:取接觸式測溫儀,檢測正反面各九點溫度值.是否在管控範圍內.4.製程能力檢測4.3壓膜出板溫度測試():標准:50~60℃測試目的:檢測板面各點板溫是否符合要求,確定壓膜溫度/速度.測試方法:取紅外線測溫儀,檢測正反面各九點溫度值.是否在管控範圍內.5.壓膜制程異常說明(僅針對壓膜製程做說明)異常項目Why1Why2Why31.抗蚀剂中的挥发成分急剧挥发1.壓膜溫度過高2.熱壓輪不平有凹陷1.板面不平1.板面刮撞傷,顆粒異物3.壓膜壓力太小1.幹膜性能不良1.過期或生産品質問題1.壓力過小2.溫度過低(入板/出板)3.速度過快1.干膜受压不均匀1.两个热压辊轴向不平行2.贴膜温度太高3.入板溫度過高壓膜氣泡2.幹膜貼附性不好干膜起皱幹膜負片滲鍍或正片開路缺口二.D.E.S(DEVELOPIG.ETCHING.STRIPPING)1.定義:指顯影.蝕刻.去膜,圖像轉移後最終形成線路圖形.顯影是把尚未發生聚合反應的區域上的油墨（干膜）用顯影液沖去，已感光（發生聚合反應）的部分留為蝕刻之阻劑膜，其原理為利用顯影液之含弱鹼性分子與阻劑的含酸分子進行酸鹼中合反應，發生聚合反應的油墨（干膜）不再與鹼性物質發生反應得以保留在板面上。蝕刻就是祼露部分的銅跟蝕刻液發生化學反應被去除的過程，通常此過程保留下來的就是我們所需要的線路部分。去膜利用去膜液之含強鹼性分子與阻劑的含酸分子進行酸鹼中和反應，打斷聚合反應的分子鍵使其剝落。2.藥水成份及濃度:顯顥:Na2co3參數設定:濃度:1.0%+/-0.1%溫度：30+/-2℃蝕刻:氯化銅（Cucl2）.氯酸鈉(Naclo3).鹽酸(Hcl).參數設定:溫度:50+/-2℃去膜:NaOH:3.0%+/-0.5%參數設定:溫度:50+/-5℃Development顯影ElementsofDevelopmentControl顯影時須控制的三要素CarbonateConcentration碳酸鈉濃度SolutionTemperature槽液的溫度SolutionDwellTime顯影時間Exposure/DevelopmentSchematic曝光及顯影示意圖NotToScaleDuringExposure(Polymerization)hv(light)hvhvemulsionofthephototoolMYLAR®coversheetphotoresistcopperdrilledholetobetented(protected)toolingholetobedevelopedpolymerizedphotoresisttentpolymerizedphotoresistlineclean(developed)spacebetweenpolymerizedphotoresistlinetentedholecleaned(developed)toolingholecopperisolateddevelopedphotoresisttr