內(nèi)層圖形轉(zhuǎn)移教材(楊和斌)課件

圖形轉(zhuǎn)移版本(C)

撰寫：楊和斌日期：7/01/2K021目錄一、序…………4二、工序簡介…………………5三、圖形轉(zhuǎn)移的方法…………6四、工藝流程…………………7五、工藝原理…………………8-13六、光致抗蝕劑干膜（簡稱干膜）…………14-486.1干膜結(jié)構(gòu)………………146.2光阻膠層的主要成份及作用…………156.3干膜的品質(zhì)……………166.4生產(chǎn)工藝………………17-4226.5常見問題及解決方法…43-446.6干膜的管理和檢查要點(diǎn)………………45-48七、液體光致抗蝕劑（簡稱濕膜）…………49-727.1濕膜組成………………497.2濕膜的品質(zhì)……………507.3生產(chǎn)工…………………51-677.4工常見問題及解決方法………………68-707.5濕膜的管理和檢查要點(diǎn)………………71-72八、工業(yè)安全及污染問題……73九、工藝前景及展望…………743

圖形轉(zhuǎn)移：

就是將在處理過的銅面上貼上或涂上一層感光性膜層，在紫外光的照射下，將照相底版上的線路圖形轉(zhuǎn)移到銅面上，形成一種抗蝕的掩膜圖形，那些未被抗蝕劑保護(hù)的不需要的銅箔，將在隨后的化學(xué)蝕刻工藝中被蝕刻掉，經(jīng)過蝕刻工藝后再褪去抗蝕膜層，得到所需要的裸銅電路圖形。

二、工序簡介2022/12/185三、圖形轉(zhuǎn)移的方法6四、工藝流程切料板面清潔處理貼干膜涂濕膜顯影、蝕刻、退膜曝光7五、工藝原理光成像圖形轉(zhuǎn)移法所使用的光成像材料按物理狀態(tài)分為:

干膜抗蝕劑

液體抗蝕劑

光致抗蝕劑：用化學(xué)方法獲得的能抵抗某種蝕刻液或電鍍?nèi)芤航g的感光材料。以上兩類材料主要是由主體樹脂和光引發(fā)劑或光交聯(lián)劑組成。8感光層主體樹脂組成nmR1CCO2R2CH2CH3CCO2HCH2CH2＝C-COOC2H4OCOC2HO4COC＝CH2mCH3nCH3CH3CH310顯影原理：2022/12/18

COCOOHOCH3

COCO

ONaOCH3未聚合之干膜層被Na2CO3溶液沖掉的原理，是形成鈉鹽而被溶解，而已感光部分則不會形成鈉鹽而得以保存。1%Na2CO312

6.1干膜結(jié)構(gòu)

PE聚乙烯保護(hù)膜（25μm）

干膜（光阻膠層）

PETCOVERFILM（25μm）

其中：聚乙烯保護(hù)膜是覆蓋在感光膠層上的保護(hù)膜，防止灰塵等污物

粘污干膜

阻止干膜膠層粘附在下層PET上；

聚脂類透明覆片（PET）作用：1、避免干膜阻劑層在未曝光前遭刮傷；

2、在曝光時阻止氧氣侵入光阻膠層，破壞游離基，引起感光度下降六、光致抗蝕劑干膜（簡稱干膜）

14

6.2光阻膠層的主要成分及作用

光阻膠層的主要成分作用

粘結(jié)劑(成膜樹脂)

起抗蝕劑的骨架作用,不參加化學(xué)反應(yīng)

光聚合單體

在光引發(fā)劑的存在下,經(jīng)紫外光照射下

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

光引發(fā)劑

在紫外光照射下，光引發(fā)劑吸收紫外

光能量產(chǎn)生游離基，游離基進(jìn)一步引

發(fā)光聚合單體交聯(lián)

各種添加劑

增強(qiáng)干膜物性及增強(qiáng)銅面附著力等15

解像度附著力

蓋孔能力除油劑溶解測試光譜特性

顯影性及耐顯影性

耐蝕刻性和耐電鍍性

去膜性能注：以上是測試新干膜的幾種基本項(xiàng)目6.3干膜的品質(zhì)

166.4

生產(chǎn)工藝

6.4.1

基板前處理

1)

目的

未經(jīng)任何處理的原銅表面，對干膜不能提供足夠的粘附，因此必須清除其上一切的氧化物、污漬，同時要求表面微觀粗糙，以增大干膜與基材表面的接觸面積。17

2)

清潔處理方法

磨料刷輥式刷板機(jī)

機(jī)械清洗法

浮石粉刷板

化學(xué)清洗法184）處理后板銅面與再氧化之關(guān)系

基材經(jīng)過前處理后表面已無氧化物、油痕等，但如滯留時間過長，則表面會與空氣中的氧發(fā)生氧化反應(yīng)，前處理好的板應(yīng)在較短時間內(nèi)處理完。

浮石粉刷板機(jī)械刷磨板化學(xué)處理法

快慢205）處理后板面檢查

經(jīng)處理后的板面是否清潔可進(jìn)行水膜破裂實(shí)驗(yàn)方法。所經(jīng)清潔處理的板面，流水浸濕，垂直放置，整個板面上的連續(xù)水膜應(yīng)能至少保持15秒種不破裂。21-聚乙烯膜收卷輥筒-裝干膜上輥筒-熱壓輥-聚乙烯膜收卷輥筒-裝干膜下輥筒-熱壓輥剝離桿貼膜示意圖23

壓力

溫度

傳送速度

好的貼膜應(yīng)是表面平整、無皺折、無氣泡、無灰塵顆粒等夾雜，同時為保存工藝的穩(wěn)定性，貼膜后應(yīng)停置15分鐘后再進(jìn)行曝光。貼膜時應(yīng)注意三要素：246.4.3曝光

曝光：即在紫外光照射下，光引發(fā)劑吸收光能分解成自由基，自由基再引發(fā)光聚合單體進(jìn)行聚合交聯(lián)反應(yīng)，形成不溶于稀溶液的體型大分子結(jié)構(gòu)。

26影響曝光成像質(zhì)量和生產(chǎn)效率的因素 （除光致抗蝕劑性能）：

曝光機(jī)光源

曝光時間（曝光量控制）

照相底版的質(zhì)量27

1）曝光光源的選擇

光源的特性直接影響曝光質(zhì)量和效率，光源所發(fā)射出的光譜應(yīng)與感光材料吸收光譜相匹配，能獲得較好的曝光效果。目前干膜的吸收光波長為325-365nm,較短波長的光，曝光后成像圖形的邊緣整齊清晰。28從光源形式來看，可分為散射光、平行光，兩者優(yōu)缺點(diǎn)比較：30

定義

事實(shí)上，完全的理想平行光曝光機(jī)是不存在的，但我們經(jīng)常會用曝光機(jī)光源的入射角θc(DeclinationAngle)和散射角θα/2(CollimationAngle)來決定曝光機(jī)的性能θcθα/2一般平行光曝光機(jī)的定義:θc、θα/2≤3031

在曝光過程中，干膜的聚合反應(yīng)并非“一引而發(fā)”，而是大體經(jīng)過三個階段：單體消耗增加曝光時間增加誘導(dǎo)區(qū)單體耗盡區(qū)單體耗盡區(qū)

故正確控制曝光時間是得到優(yōu)良的干膜抗蝕圖像的主要因素2）曝光時間（曝光量）的控制32曝光時間的確定

采用Ristor17或SST21級曝光尺做曝光顯像檢查，確定曝光時間。用光密度尺進(jìn)行曝光時，光密度小的（即較透明的）等級，干膜接受紫外光能量多，聚合較完全，而光密度大的（即透明程度差的）等級，干膜接受的紫外光能量少，不發(fā)生聚合反應(yīng)或聚合不完全，這樣選擇不同時間進(jìn)行曝光，可得到不同成像級數(shù)，在顯影時被顯影掉或只剩下一部分。 注：Ristor17級曝光尺第一級密度為0.5，以后每級以光密度差△D為0.05遞增,到第17級為1.30。

SST21級曝光尺第一級密度為0.05,以后每級以光密度差△D為0.15遞增,到第21級光密度為3.05。33

嚴(yán)格講，以時間來計(jì)量曝光是不科學(xué)的。

曝光光能量公式：E=It

式中：

E----總的曝光能量，mj/cm2 I----

燈光強(qiáng)度，mw/cm2 t----

曝光時間，s 從上述可知,總曝光能量E隨燈光強(qiáng)度I和時間t而變化。若t恒定，光強(qiáng)I發(fā)生變化，總曝光能量E也隨之改變。而燈光強(qiáng)度隨著電源壓力的波動及燈的老化而發(fā)生變化，于是曝光量發(fā)生改變，導(dǎo)致干膜在每次曝光時所接受的總曝光量并不一定相同，即聚合程度亦不相同。為使每次干膜的聚合程度相同應(yīng)采用曝光能量控制曝光。即采用具有曝光光能量控制的曝光機(jī)。343）照相底版質(zhì)量

以干膜作為線路板影像轉(zhuǎn)移制板時，需以偶氮棕片(DIA20FILM)或黑白片作為曝光工具，在曝光時充當(dāng)“底片”的角色。

*偶氮棕片之影像是翻照自黑白之母片（MasterArtwork)的。35影響照相底版質(zhì)量因素：

光密度

尺寸穩(wěn)定性36

光密度要求： 最大光密度Dmax大于4.5 最小光密度Dmin小于0.2

*最大光密度是指底版在紫外光中，其表面擋光膜的擋光下限，即底版不透明區(qū)擋光密度Dmax超過4.5時，才能達(dá)到良好的擋光目的。

* 最小光密度是指底版在紫外光中，其擋光膜以外透明片基所呈現(xiàn)的擋光上限,即底版透明區(qū)之光密度Dmin小于0.2時，才能達(dá)到良好的透光目的。37

照相底版的尺寸穩(wěn)定性將直接影響印制板的尺寸精度和圖像重合度，受溫、濕度及儲存時間的變化。下表為D1A20的尺寸變化（由膨脹系數(shù)據(jù)決定）3839

從上表可看出，在0-50℃與10-90RH之間以7milD1A20為例，平均每△%RH變化為0.7×10-5,而每個△T℃

則約變化2×10-5,這種變化如不超過極限,當(dāng)溫、溫度恢復(fù)原來狀態(tài)時，D1A20Film的尺寸會恢復(fù)原來的尺寸。為能使D1A20底片與工作現(xiàn)場的溫、濕度達(dá)到平衡，在進(jìn)行曝光前，D1A20至少應(yīng)靜置于制造場所超過8小時以上。40

制造高水準(zhǔn)的P.C.B板，創(chuàng)造一個優(yōu)良的工作環(huán)境是十分必要的，而圖形轉(zhuǎn)移室需建立一個無塵室。無塵室：是以每尺3的空氣中所含大于0.5微米的塵粒之?dāng)?shù)目(PPOF)作為等級的，可分為三級，即：

Class大于或等于0.5μ/PPOF

10010010,00010,000100,000100,000

6.4.4環(huán)境控制注:以美國聯(lián)邦標(biāo)準(zhǔn)FedSTD209B作為分級的規(guī)范。41除設(shè)置無塵室外，還要控制室內(nèi)溫、濕度： 溫度：20±2℃ 濕度：50±10RH% 以及干膜區(qū)的照明必須為黃色光源以避免對干膜于正式曝光前感光。426.5常見問題及解決方法43注：洗油的板經(jīng)過褪膜后，須全檢板面后才可用于生產(chǎn)。446.6干膜的管理和檢查要點(diǎn)：

454647487.1濕膜組成：

高感光性樹脂

光引發(fā)劑

稀釋劑(有機(jī)溶劑或反應(yīng)單體）

填充料、色料七、液體光致控蝕劑（濕膜）497.2濕膜的品質(zhì)

粘度

解像度

附著力

流動均勻、無雜質(zhì)

光譜特性

顯影性及耐顯影性

耐蝕刻性和耐電鍍性

去膜性能

注：以上是測試新油墨的幾種基本項(xiàng)目507.3生產(chǎn)工藝

1、）基板前處理

干膜的前處理方法可適用于濕膜，但側(cè)重點(diǎn)有所不同，干膜側(cè)重要求銅箔表面微觀粗糙度，而濕膜側(cè)重要求銅箔表面清潔度。 濕膜的粘合主要是通過化學(xué)鍵合完成的，為保證這種鍵合作用，銅表面必須新鮮、無氧化且未鍵合的自由狀態(tài)，再通過適當(dāng)粗化，增大表面積，既可獲得較好的粘附力。512）涂覆

即將一層感光油墨均勻地涂布在經(jīng)過前處理好的銅板表面上，一般可采用絲網(wǎng)印刷或幕簾涂布、滾涂或噴涂等方式涂覆。

我廠采用雙面滾軸涂布方式（坑紋輪涂布），其工藝流程： 入板涂布烘干出板 52P1A1P2A2A2GroovedRubberRollerDoctorRollerResistDoctorRoller坑紋輪涂布方式(側(cè)視圖）53坑紋輪涂布方式（俯視圖）54通過調(diào)節(jié)RollerCoater與Doctor之間的壓力來確保油墨填滿涂布輪的坑紋

55

1、坑紋輪型號主要根據(jù)每平方英寸具有不同數(shù)目的坑紋來區(qū)分。根據(jù)不同的涂層厚度要求選擇不同的坑紋輪。2、常用的涂布輪坑紋有兩種：（見下圖）3、坑紋輪一般有：32TPI/90°（即每平方英寸有32個坑紋）、48TPI/90°、64TPI/90°、96TPI/90°。

涂布坑紋輪設(shè)計(jì)：56U型

V型57

以48TPI的坑紋輪為例，其坑紋的尺寸如下所示：0.53mm90°0.27mm58坑紋輪型號涂層厚度（烘干后）96TPI/90°64TPI/90°

2-4μm(適合于1/2OZ銅箔的基材）4-8μm(適合于1/2、1OZ銅箔的基材）48TPI/90°32TPI/90°12-16μm8-12μm（適合于1/2、1、2OZ銅箔的基材）593）烘干

烘干的目的是蒸發(fā)油墨中存在的溶劑。烘干溫度、時間及通風(fēng)的控制非常嚴(yán)格。烘干溫度過高（烘干區(qū)溫度場均勻度要求控制在±5℃），或時間過長，引起顯影困難分辨率降低，脫膜困難；烘干不夠，曝光時膜層會粘底片，從而造成短斷或短路。60KPIIIBurkle涂布機(jī)烘干示意圖61Burkle涂布機(jī)溫度曲線圖624）曝光：