干膜技術資料課件

干膜技術資料：

1/17/20231電路圖形轉(zhuǎn)移材料的演變

印制電路圖形的轉(zhuǎn)移所使用的原材料，自出現(xiàn)印制電路以來，原材料的研制與開發(fā)科學攻關工作從未停止過。從原始階段設計采用抗蝕油漆或蟲膠漆手工描繪簡單的線路圖形轉(zhuǎn)移工藝技術的需要。但隨著微電子技術的飛速發(fā)展，大規(guī)模集成電路和超大規(guī)模集成電路的廣泛應用，要求印制電路板的制造技術，必須適應高密度、高精度、細導線、窄間距及小孔徑電路圖形轉(zhuǎn)移需要。幾十年來，研制與開發(fā)出新型的光致抗蝕劑與電路圖形轉(zhuǎn)移技術：如光致抗蝕干膜、濕法貼膜技術、電泳光致抗蝕膜和直接成像技術，都逐步地被制造印制電路板商家所采用，使電路圖形的轉(zhuǎn)移品質(zhì)大幅度的提高。為敘述簡便，就印制電路板制造過程中，所采用的電路圖形轉(zhuǎn)移原材料，按順序加以簡單論述：1/17/20232一、液體感光膠：液體感光膠在印制線路板初期生產(chǎn)中，被許多廠家所采用。它具有極明顯的優(yōu)點即配制簡單、涂層薄、分辨率高和成本較低等。這些液體感光膠主體樹脂最初采用以骨膠、聚乙烯醇膠為主。前者的主要缺點是質(zhì)量不穩(wěn)定，控制厚度困難，與基材銅箔的表面敷形程度不太理想；后者雖然敷形程度好，但其涂覆層的厚度難以均勻一致的進行控制。它們的分辨率卻是很高的，導線寬度與間距可以達到0.15-0.05mm。但由于受其涂布方法（手搖或涂布離心機）和涂層的非均勻性的限制，以及其抗蝕能力受室內(nèi)環(huán)境的濕度影響較大，不適宜大批量印制電路板的生產(chǎn)。1/17/20233三、濕法貼膜技術：從成本分析，采用干膜法進行圖形轉(zhuǎn)移，生產(chǎn)中采用此法時間最長，而采用濕法貼膜技術，是最近幾年的事情。它是利用干膜水溶性特點，使膜面部分液體形式排擠基板表面留在缺陷處的氣泡并能填滿和粘著牢固，經(jīng)濕影后確保細導線圖形的完整性和一致性。其實質(zhì)是排擠基板面上與干膜間殘留的微氣泡，以免造成精細導線產(chǎn)生質(zhì)量缺陷（缺口、針孔、斷線等）。其分辨率可達到0.08mm。但是這種工藝方法也不可能再繼續(xù)提高其分辨率。1/17/20235四、陽極法電沉積光致抗蝕劑：印制電路圖形的導線越來越細、孔徑越來越小及孔環(huán)越來越窄的發(fā)展趨勢永無停止，芯片間腳間距從1.27mm降到0.75-0.625mm甚至更小。實際上焊盤尺寸僅比孔徑大0.05mm；當孔中心距為1.25mm中間布線0.10mm三根導線，此時焊盤僅比孔徑大0.12mm。因此焊盤每邊比孔徑大0.06mm。這種規(guī)格要求的印制電路板無論是雙面、多層或SMT用印制電路板以及出現(xiàn)BGA板即球柵陣列一種組裝結構工藝。就BGA用的多層印制電路板板（外層導線寬度為0.10-0.12mm、內(nèi)層導線寬度為0.10mm、間距為0.075mm），其電路圖形的轉(zhuǎn)移采用上述任何原材料都無法達到其技術指標。因此研制與開發(fā)更新型的光致抗蝕劑-陽極法電沉積光致抗蝕劑（ED法）其基本原理是將水溶性的有機酸化合物等溶于槽液內(nèi)，形成帶有正、負荷的有機樹脂團，而把基板銅箔作為一個極性（類似電鍍一樣）進行“電鍍”即電泳，在銅的表面形成5-30μm光致抗蝕膜層，是可控制的。其分辨率可達到0.05-0.03mm。這種電路圖形轉(zhuǎn)移材料是很有發(fā)展前途的工藝方法。當然任何新型有圖形轉(zhuǎn)移材料都有它的局限性，隨著高科技的發(fā)展還會研制與開發(fā)更適合更佳的原材料。1/17/20236干膜光致抗蝕的種類概述：干膜光致抗蝕劑產(chǎn)生于1968年，而在七十年代初發(fā)展起來的i種感光材料，我國于七十年代中期開始干膜的研制和應用，至今已有幾種產(chǎn)品用于印制電路板生產(chǎn)，由于干膜具有良好的工藝性能、優(yōu)良的成像性和耐化學藥品的性能，在圖形電鍍工藝中，它對于制造精密細導線、提高生產(chǎn)率、簡化工序、改善產(chǎn)品質(zhì)量等方面起到了其它光致抗蝕劑所起不到的作用。應用干膜制造印制板有如下特點：

1.有較高的分辨率，一般線寬可做到0．1mm；

2.干膜應用在圖形電鍍工藝中，電鍍加厚在高而垂直的夾壁問進行，在鍍層厚度小于抗蝕劑厚度時，可以防止產(chǎn)生鍍層突延和防止去膜時抗蝕劑嵌入鍍層下面，保證線條精度；

3.干膜的厚度和組成一致，避免成像時的不連續(xù)性，可靠性高；

4.應用干膜，大大簡化了印制板制造工序，有利于實現(xiàn)機械化、自動化。1/17/20237干膜光致抗蝕劑的結構、感光膠層的主要成分及作用干膜光致抗蝕劑的結構

干膜光致抗蝕劑由聚酯薄膜，光致抗蝕劑膜及聚乙烯保護膜三部分組成。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25μm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散，破壞游離基，引起感光度下降。聚乙烯膜是復蓋在感光膠層上的保護膜，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25μm左右。光致抗蝕劑膜為干膜的主體，多為負性感光材料，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100μm。

干膜光致抗蝕劑的制作是先把預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。1/17/202391)粘結劑(成膜樹脂)

作為光致抗蝕劑的成膜劑，使感光膠各組份粘結成膜，起抗蝕劑偽骨架作用，它在光致聚合過程中不參與化學反應。要求粘結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，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

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結合力，防止因粘結不牢引起膠膜起翹、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)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。1/17/202310什么是圖像轉(zhuǎn)移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。抗蝕圖像用于“印制蝕刻工藝”，即用保護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的不需要的銅箔，在隨后的化學蝕刻工序中被去掉，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”，即用保護性的抗蝕材料在覆銅層壓板上形成負相圖像，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層(錫鉛、錫鎳、錫、金等)，然后去掉抗蝕層進行蝕刻，電鍍的金屬保護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：1/17/2023111)光致抗蝕劑：用光化學方法獲得的，能抵抗住某種蝕刻液或電鍍?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。

按顯影類型分為全水溶性抗蝕劑、半水溶性抗蝕劑和溶劑性抗蝕劑。

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性抗蝕劑。1/17/202313液體光抗蝕劑(濕膜)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(SMT)和芯片組裝技術(CMT)的發(fā)展，對印制板導線精細程度的要求越來越高，仍使用傳統(tǒng)的干膜進行圖像轉(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25μm)的聚酯膜降低了分辨率，使精細導線的制作受到限制。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合，形成界面性氣泡，進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?？捎镁W(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。其應用工藝流程為：

基板前處理→涂覆→烘烤→曝光→顯影→干燥→蝕刻或電鍍→去膜1/17/202314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，但側重點與干膜有所區(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鍵合反應來完成的。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與銅結合，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)，可移動的供化學鍵合利用的自由基團很少，主要是通過機械連接來完成其粘附過程。因此液體抗蝕劑側重要求銅箔表面的清潔度，而干膜抗蝕劑是側重要求銅箔表面的微觀粗糙度。1/17/202315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)實踐來確定。烘烤方式有烘道和烘箱兩種。用烘箱時，烘箱一定要帶有鼓風和恒溫控制，以使各部位溫度比較均勻。烘烤時間應在烘箱達到設定溫度時開始計算。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。

1/17/202317曝光

液體光致抗蝕劑感光的有效波長為300—400nm，因此對干膜和液體光致阻焊劑進行曝光的設備亦可適用于濕膜曝光，曝光量100—300mJ／平方里米。

因為烘烤后膜層的硬度還不足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，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。

當曝光過度時，正相導線圖形易形成散光側蝕，造成線寬減小，反之負相導線圖形形成散光擴大，線寬增加。當曝光不足時，膜層上出現(xiàn)針孔、砂眼等缺陷。1/17/202318顯影

使用1％無水碳酸鈉溶液，溫度20—25℃，噴淋壓力l一2.5kg／平方里米。顯出點控制在3／4—2／3處。濕膜進入孔內(nèi)，需延長顯影時間。因為顯影液溫度和濃度高會破壞膠膜的表面硬度和耐化學性，因此濃度和溫度不宜過高。

從涂覆到顯影間隔時間不宜超