干膜之迷思正稿

報(bào)告人﹕姚濤干膜之迷思1報(bào)告目的1.了解干膜的作業(yè)原理和未來趨勢(shì)2.分享干膜的實(shí)際應(yīng)用知識(shí)3.探討今后改善方向2報(bào)告大綱干膜基礎(chǔ)技術(shù)干膜應(yīng)用流程研討1040和7738的差異干膜的未來方向3第一部份:

乾膜基礎(chǔ)篇4乾膜的起源及發(fā)展

能夠作為感光成像媒介物的乾膜,是自1950年起在精密印刷工業(yè)上展開用途。且直到1968年杜邦才以專利U.S.Pat.3,469,982(byJ.R.Celest)發(fā)展商品,而引進(jìn)到電子及電路板的工業(yè)領(lǐng)域中。之後的十餘年之間,在專利的保護(hù)下,一向以高科技高價(jià)位的美商產(chǎn)品在全世界業(yè)界中行銷。一直到了1984年末,專利到期之後,才首先逐漸有美商以外的日立(Hitachi)等公司推出產(chǎn)品在亞洲市場(chǎng)上。

在線路板市場(chǎng)上,從五十年代初期用於收音機(jī)的線路寬度為1.5-3mm,到半導(dǎo)體的出現(xiàn)而令線寬要求降至10-12mil,直到現(xiàn)要求線寬及線距達(dá)1.0/1.0mil的精密線路製作來看,乾膜無論在附著力、抗化學(xué)攻擊能力及解像度等性能上,有著顯著的改善5polyethylene乾膜光阻成份Photoresistpolyester蓋膜層(PET)感光層(photopolymer)隔膜層(PE)[約17–19微米厚][0.8–4.0條厚][約25微米厚]6各層功能蓋膜層(PET)一、支持保護(hù)感光層二、隔絕氧氣三、防止或抑制光聚合作用polyethylenePhotoresistpolyester7polyethylenePhotoresistpolyester各層功能感光層產(chǎn)生光聚合作用8隔離感光性高分子沾黏至其他聚酯層又稱隔離層(separatorSheet)polyethylenePhotoresistpolyester各層功能隔膜層(PE)9感光層（Photoresist）主要組成感光啟始劑及光敏劑(photo-initiator&senstizer)聚合體(Polymer)單體或中體/寡聚物

(monomeroroligonm)染料(dye)塑化劑及附著力促進(jìn)劑(plasticizer&adhesionpromoter)功能﹕感光速度的引發(fā)1.方便檢查、貼膜時(shí)對(duì)位2.感光後褪色(Photofugitive)或感光後增色(Phototropic)影響感光聚合過程、貼膜能力、解像度、抗化學(xué)能力等調(diào)節(jié)附著力、減低機(jī)械性磨損、物理力性強(qiáng)度及乾膜壁的平直等1.乾膜層的物理性強(qiáng)度(Flexibility)2.影響貼膜、顯影時(shí)間、退膜時(shí)間及抗化學(xué)藥物能力等10乾膜的製作

乾膜製造流程圖：客戶印刷電路板廠流程連結(jié)劑聚合印刷電路板完成線路製作裁切成品冷藏塗佈光阻劑調(diào)配成品包裝PET發(fā)送(線路影像轉(zhuǎn)移)PE發(fā)送塗佈貼合烘乾卷取銅箔基層板(CCL)乾膜光阻(一)(二)(三)(四)(五)(六)11評(píng)估項(xiàng)目評(píng)估方式1.乾膜本身外觀品質(zhì)1.膜的粘性:太粘影響撕保護(hù)膜(Mylar),不粘影響密著性2.流膠情形3.裁切捲取張力是否太鬆或太緊.太鬆會(huì)有重疊/起皺,太緊易流膠4.是否有“魚眼”或橘子皮5.是否有髒點(diǎn)或氣泡是否有其他製程上之缺點(diǎn)2.附著力測(cè)試1.瞬間附著力:壓膜後五分鐘內(nèi)欲將膜撕去時(shí),以感覺來量測(cè)其附著性之比較性品質(zhì)。因?yàn)槭菓{感覺之相對(duì)性比較,故此結(jié)果只能供參考。2.顯影後附著力:(常用之兩種方法如下)(1)ASTMD-3359法:作成一種網(wǎng)狀之線路,然後用3M膠帶來試撕其附著性(2)使用已設(shè)計(jì)好之測(cè)試底片,顯影後及蝕刻後直接判讀密著性.至少要通過2mil線路3.解析度測(cè)試1.正片解析度:使用已設(shè)計(jì)好之測(cè)試底片,顯影後直接判讀解析度.至少要通過2.5mil線路2.負(fù)片解析度:使用已設(shè)計(jì)好之測(cè)試底片,顯影後直接判讀解析度.至少要通過2.5mil線路(以上測(cè)試結(jié)果須符合量產(chǎn)需求)4.曝光能力1.作出曝光量與線寬之關(guān)係,比較1:1線路複製所需曝光能量2.曝光速度快者,有利於提高生產(chǎn)速度及減低曝光檯面之發(fā)熱乾膜評(píng)估項(xiàng)目12評(píng)估項(xiàng)目評(píng)估方式5.成像(曝光後對(duì)比色)1.感光增色型(Phototropic)及感光褪色型(Photofugitive)兩種.2.一般人喜歡曝光前的乾膜顏色較淡些,以利對(duì)位;曝光前後顏色的對(duì)比若清楚能辨時(shí),可方便線路檢查及對(duì)位準(zhǔn)確3.而乾膜與銅的顏色對(duì)比鮮明者,有利於修補(bǔ)線上之作業(yè)6.顯影1.顯影速度影響生產(chǎn)速度很大,以較快者為優(yōu).可由測(cè)顯影點(diǎn)來判斷2.對(duì)顯影液之溫度、濃度、速度之容許範(fàn)圍要寬一點(diǎn)才有利3.觀查顯影後乾膜側(cè)壁輪廓(sidewall),以SEM照片瞭解其性質(zhì)7.停留時(shí)間1.壓膜/曝光/顯影,各階段在未作15分鐘停置時(shí),是否影響其耐蝕刻性及耐電鍍性,可直接利用線上條件作比較測(cè)試2.黃光下長(zhǎng)期老化試驗(yàn):(i)壓膜後將試驗(yàn)板置於距40W黃光燈三呎距離處,一半曝於此黃光源,另一半用黑布(或不透光物)遮蓋著,放置一、二、三星期,然後依正常製程進(jìn)行製作,觀察其耐蝕刻性及耐電鍍性有否不同(ii)先行曝光後再進(jìn)行此黃光老化試驗(yàn),觀其結(jié)果3.白光下長(zhǎng)期老化試驗(yàn):(i)顯影後將試驗(yàn)板置於距40W白光燈三呎距離處,一半曝於此光源,另一半用黑布遮蓋,接著同上述黃光試驗(yàn)之作法,觀其結(jié)果(ii)電鍍後進(jìn)行白光老化試驗(yàn),觀察其對(duì)去膜之影響乾膜評(píng)估項(xiàng)目13乾膜評(píng)估項(xiàng)目評(píng)估項(xiàng)目評(píng)估方式8.耐蝕刻性1.以生產(chǎn)線上現(xiàn)有酸、鹼性蝕刻液,故意走一遍、二遍、三遍,試驗(yàn)其抵抗性之差別2.量測(cè)蝕刻因子,來判定側(cè)蝕情形9.耐電鍍性1.前處理性:比較所需銅面微蝕(microetch)之深度,有的乾膜僅需5-10microetch之微蝕即可,有些則要求在30microetch以上才行2.對(duì)鍍銅、鍍錫鉛(或鍍純錫)、鍍鎳、鍍金的相容性,試驗(yàn)其是否能與各種電鍍槽液有良好之相容性3.對(duì)鍍液污染性(Leaching):故意將乾膜樣品浸泡於鍍液中24小時(shí),然後比較其HullCell試鍍片,是否與原鍍液有所不同10.去膜性比較不同濃度(2-5%)的氫氧化鈉NaOH及不同溫度下的去膜速度以及所剝下之膜片大小,以碎小者為佳(一般要求約1cm2之大小)11.蓋孔性(Tenting)1.於鑽有數(shù)組2-8mm不同孔徑之特定板材上壓貼乾膜,經(jīng)曝光、顯影到蝕銅後比較及統(tǒng)計(jì)其破孔率2.一般6mm-4milring之孔徑應(yīng)該不能破孔3.另亦有設(shè)計(jì)不同大小之槽形孔及八字孔作蓋孔性測(cè)試12.覆蓋性(Conformation):故意於基板上微蝕出不同深度之溝線(4-6

m深,100

m寬),將此板材壓膜後,再利用與此溝線垂直之線路底片進(jìn)行曝光,然後顯影/蝕刻,觀察其正交處是否有斷路情形。斷路比率愈高表示覆蓋性愈差14第二部份:乾膜應(yīng)用篇15乾膜應(yīng)用流程線路板主要兩類製作流程1.酸性蝕刻或鹼性蝕刻2.圖形電鍍電鍍銅電鍍錫電鍍鉛/錫電鍍鎳金化學(xué)鎳金16表面處理(SurfacePreparation)板面污染物來源:油脂、機(jī)油手印板面氣化物殘留化學(xué)藥品灰塵不適當(dāng)處理表面處理(SurfacePreparation)板面不平整原因:1.擦花 -處理不當(dāng) -機(jī)械擦花2.凹痕 -處理不當(dāng) -壓板不當(dāng)3.板面分佈不平 -壓板不當(dāng)板面擦花板面壓傷17表面處理

(SurfacePreparation)目的:優(yōu)良的板面處理,能增強(qiáng)乾膜與銅箔之間的附著力,及改善乾膜對(duì)其之填充性板面處理方式:

1.化學(xué)清洗+微蝕 2.機(jī)械式研磨板 3.火山灰或氧化鋁研磨板

18表面處理(SurfacePreparation)化學(xué)處理1.化學(xué)清洗SURFACEkleen112; 15-20%v/v水洗(2-3x)3%硫酸水洗(2-3x)風(fēng)乾2.化學(xué)清洗+微蝕SURFACEkleen112; 10-15%v/v水洗(2-3x)SURFACEprep120,4%v/v水洗(2-3x)3%硫酸水洗(2-3x)風(fēng)乾19表面處理(SurfacePreparation)機(jī)械式研磨板火山灰研磨板/氧化鋁研磨板噴砂研磨尼龍磨轆20表面處理(SurfacePreparation)銅箔(未處理)500號(hào)機(jī)械磨板320號(hào)機(jī)械磨板化學(xué)清洗+微蝕化學(xué)性處理+機(jī)械式磨板火山灰磨板21壓膜(Lamination)滾輪之形狀應(yīng)微微凸出，可得到一致的壓膜壓力光阻及基板附著力是藉由光阻膜順著銅表面流動(dòng)達(dá)成加熱可降低光阻之黏度並增加流動(dòng)性，壓力可將流動(dòng)狀態(tài)之光阻擠入銅表面產(chǎn)生附著力自動(dòng)貼膜機(jī)22壓膜(Lamination)貼膜壓力(Pressure)以物理原理將乾膜貼服於板面上壓力過高: 起皺、乾膜部份位置變薄壓力過低:

低附著力、低填充能力貼膜速度(LaminationSpeed)影響出板溫度及乾膜的流動(dòng)程況壓力過高:

低附著力、低填充能力- 壓力過低: 起皺、乾膜部份位置變薄、因乾透而減低附著力壓瞙溫度(Temperature)乾膜在高溫之下會(huì)有所流動(dòng)溫度過高: 起皺、出現(xiàn)氣泡、乾膜部份位置變薄、因乾透而減低附著力溫度過低:

低附著力、低填充能力壓瞙參數(shù)23曝光(Exposure)光罩或壓克力框菲林層線路層CCLPI乾膜(光阻)Mylar(聚酯膜)底片保護(hù)膜(感光保護(hù)膜)乾膜(X軸)能量理想的能量分佈實(shí)際的能量分佈乾膜中的UV能量分佈我廠用Mylar原理簡(jiǎn)介手動(dòng)曝光機(jī)自動(dòng)曝光機(jī)24曝光(Exposure)底片乾膜聚酯(PET)非曝光底片乾膜聚酯(PET)銅箔曝光非曝光曝光非平衡光曝光曝光非曝光銅箔平衡光25影響曝光之因素能量:能量之大小影響成像品質(zhì)(解析度及密合度)曝光時(shí)間:由shutter控制紫外光波長(zhǎng):波長(zhǎng)範(fàn)圍250~520(主波長(zhǎng):365、405、436nm)燈源:計(jì)有平行光(parallellight)、準(zhǔn)平行光(almostparallel)、散射光(scatteredlight)26顯像(Development)D/FCCLPI+AD完成光聚合反應(yīng)之乾膜形成線路顯影液主要成份CO32-．．．．乾膜主要成份Resist-COOH27D/FCCLPI+AD完成顯影過程之線路CO32-Resist-COOH+CO32-CO3-+Resist-COO-

反應(yīng)官能基反應(yīng)官能基由顯影液Na2CO3或K2CO3提供本反應(yīng)實(shí)際為一種皂化作用，故於製程中會(huì)產(chǎn)生類似肥皂狀的泡沫顯像(Development)28影響參數(shù):

顯影點(diǎn)(Break-point)

顯影液溫度(Temperature)

乾膜負(fù)荷量(ResistLoading)

乾膜類型及厚度(DryFilmTypeandThickness)

碳酸鹽濃度(CarbonateConcentration)

酸鹼值(pHValue)

消泡劑含量(Antifoam)

噴射壓力及形狀(SprayPressureandPattern)

水洗及風(fēng)乾情況(RinsingandDrying顯像(Development)29剝膜(Stripping)目的用化學(xué)及物理原理來清除線路板上乾膜,從而顯露所要求的金屬影響退膜速度的因素退膜液濃度及成份退膜液溫度曝光程度乾膜特質(zhì)及厚度退膜添加劑水洗30干膜其它流程環(huán)氣基材銅箔乾膜乾膜電鍍銅層乾膜電鍍銅層板面處理圖形轉(zhuǎn)移電鍍銅/錫退膜蝕刻退錫電鍍流程31第三部份:

乾膜改善篇32最大不良-凹陷雙面板不良現(xiàn)象中,凹陷占1/2~2/3之多﹒

2001年52週雙面板品質(zhì)狀況柏拉圖33凹陷的產(chǎn)生由于銅箔有凹凸點(diǎn),造成干膜添覆不好﹔若恰好在線路邊﹐易被蝕刻液咬蝕而形成凹陷341040和7738性能對(duì)比測(cè)試內(nèi)容測(cè)試方法結(jié)果對(duì)比SHIPLEY長(zhǎng)春抗顯影能力過4次顯影機(jī)后觀察干膜檢的線路無明顯問題,線路有輕微的測(cè)蝕抗蝕刻能力過4次蝕刻機(jī)后觀察蝕刻后的線路無明顯問題,線路有輕微的咬蝕掉最小顯影能力用標(biāo)準(zhǔn)底片曝光,再顯影最小達(dá)1MIL最小可以到達(dá)2MIL351040和7738實(shí)物對(duì)比36量產(chǎn)驗(yàn)証綠色為長(zhǎng)春1040干膜（1/19-1/27)黃色為SHIPLEY7738干膜(4/16-4/30)37第四部份:

乾膜未來篇38乾膜發(fā)展趨勢(shì)發(fā)展趨勢(shì)

特性及用途

1.乾膜朝更薄的方向增加壓合之吻合性流動(dòng)性較佳改善曝光解析度折射率減低2.較寬操作範(fàn)圍大部份乾膜以朝向低曝光能量,高感度來發(fā)展,且易於顯影不影響乾膜壁(sidewall)此特性可獲得較寬之操作範(fàn)圍(operatingwindow)3.適應(yīng)更細(xì)的線路線路板趨向更小更薄4高品質(zhì)、低價(jià)位及全線自動(dòng)化1.改良配方,減少Holdtime朝連線自動(dòng)化作業(yè).前處理

壓膜

曝光

DES2.由於PCB廠家削價(jià)競(jìng)爭(zhēng),加上乾膜製造廠商相繼投入臺(tái)灣市場(chǎng),儼然形成價(jià)格戰(zhàn).39鐳射成像技術(shù)(LaserDirectImaging)

鐳射成像技術(shù)(LDI)已經(jīng)超過25年發(fā)展歷史,但到1996年多間設(shè)備及乾膜生產(chǎn)商開始投放大量資源於此技術(shù)發(fā)展,在1998–1999年間才開始有較為突破性及普及性的表現(xiàn)。 在現(xiàn)PCB的線路要求越來越幼細(xì)之下,LDI技術(shù)能令PCB生產(chǎn)商達(dá)到更精密的要求及獲得較高的合格率。所以,LDI現(xiàn)設(shè)備的要求亦預(yù)期會(huì)已快速直線的增長(zhǎng)。單面曝光Orbotech雙面曝光Automa-Tech40鐳射成像技術(shù)和一般成像技術(shù)的對(duì)比鐳射成像技術(shù)1.優(yōu)點(diǎn)-能生產(chǎn)出較為幼細(xì)(50-100m)及精密的線路(較高的解像度及合格率)-不需曝光底片,因而刪減底片工序上的出錯(cuò)及其底片預(yù)備的時(shí)間和金錢-因部份工序的刪除,令生產(chǎn)成本為之下降-生產(chǎn)的靈活性較大-較為準(zhǔn)確的板面對(duì)位2.缺點(diǎn)-需要專用乾膜作生產(chǎn)之用-設(shè)備投資