曝光原理与曝光机介绍
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手動曝光設備
23
手動散射光曝光機
24
線路曝光機 UVE-5K
• 5KW毛細燈 • 有效範圍: 740 x 610 •均勻度:85% • Mylar 對玻璃雙檯框 •人機界面操作
– 檯框獨立能量控制 – 故障點顯示 – 檯面自動電磁鎖 – 真空度不足時不曝光
– 感光分解，顯像時溶 解
– 正型光阻可製作出較 細線路
• 負型光阻
– 感光聚合，形成高分 子顯像時不會溶解
– 有殘足問題
7
光阻感光聚合過程
紫外線照射 UV Radiation
啟始劑裂解 Photoinitiator
自由基轉移 Transfer Free Radical
出現自由基 Free Radical R’
18
UV 曝光測量單位
• UV強度(照度)單位 watt/cm2, milli-watt/cm2
– Intensity (Irradiance) – 製程所需UV強度常不明確
• UV能量(劑量)單位 joule/cm2, milli-joule/cm2
– Energy (Dose) – 所接受能量與時間有關 – 在 1 mw/cm2 下照射 1 秒 = 1 mj/cm2 – 強度對時間曲線下面積 – 是一般常給的操作參數
– 因格數片上每一格的光 密度不同，曝光時透光 量每格不同，第一格光 密度最低透光量最多使 光阻感光最足，每增一 格，固定增加一定比例 的光密度
– Dupont Riston 17格、 Riston 25格
– Stouffer 21格、 Stouffer 41格
– Kodak (No.2) 21格
– Hitachi Photec 21格
單體吸收自由基
形成聚合體
顯像
Monomer + R’
Polymer
Developing
聚合/交聯
Na2CO3
Polymerization / Cross Linking
• PI + h PI*
• ITX + h ITX*
• ITX* + PI ITX + PI*
• Monomer & Oligomer + PI* Polymer + PI
• 熱壓輪溫度
– 加熱均勻性 – 溫度補充特性
• 熱壓輪壓力
– 熱壓輪壓力均勻性
• 穩定速度控制 • 更細線路→更薄光
阻 (0.6 mil 乾膜) • 膜皺、膜屑防止 • 薄板壓膜適用性 • 設備產塵量控制
16
能量對光阻聚合影響
17
曝光能量與最佳解析度關係
• 以乾膜曝光而言，為得到最佳乾膜解析能力， 曝光能量有10% 的容許區間，這也是對能量 均勻度的要求
• 乾膜光阻 Dry Film
– PET + 光阻 + PE
• 液態光阻 Liquid Film
• 防焊乾膜 Dry Film Solder Mask
• 液態感光防焊阻劑 Liquid Photoimageable Solder
Resist (LPSR)
5
UV 曝光原理
6
光阻作用方式
• 正型光阻
直且殘足短
• 光阻種類
– 乾膜(壓膜機) – 濕膜(滾塗/浸塗)
– 曝光能量↑時，聚合效果及 抗化性↑
– 達到光阻最佳工作區間 →準確的能量控制
– Off Contact↑時，解析度↓ →提高底片與板面真空密 貼程度
15
乾膜壓膜設備的考量因素
最佳的貼合效果 ─ 溫度、壓力及速度的配合
• Байду номын сангаас熱
– 加熱銅面而非底材
Capillary: 毛細燈 線路曝光用/ 5 Kw
13
各種UV燈管光譜分佈比較
水銀燈 光阻聚合365nm 汞氙燈
金屬鹵化物燈
毛細燈
14
線路曝光作業的考量因素
利用UV聚合作用將線路內容精確移轉至光阻上
• 作業要求
• 達到最佳光阻解析能力
– 底片尺寸穩定
– 曝光能量↑時，解析度↓
– 提高光阻與銅面附著力 – 曝光顯像後光阻側壁垂
8
曝光對乾膜結構的變化
9
曝光製程 - 內層
• 內層曝光
– 抗蝕刻 – 光阻塗佈
• 壓膜 Dry Film Lamination • 滾塗 Roller Coating
– 乾膜：壓膜→曝光→顯像→蝕刻→剝膜 膜厚 1.0,1.3 mil，能量 45~60 mj/cm2
– 濕膜：塗佈→預烘→曝光→顯像→蝕刻→剝膜 liquid film 10~15m厚，需100~120 mj/cm2 因無Mylar層可做較細線路，
– 以Riston17為例，每格增 加12%光密度。
21
吸真空對曝光影響
• Off Contact Exposure 只有平行光可用
• Soft Contact Exposure 底片與板面密貼但
不吸真空，平行光可用。 • Hard Contact Exposure
底片與板面密貼且吸真 空，散射光一定要用
10
曝光製程 - 外層
• 外層曝光
– 抗電鍍 – 光阻塗佈
• 壓膜 Dry Film Lamination
– 乾膜：壓膜→曝光→顯像→電鍍→剝膜 膜厚 1.3, 1.5 mil
11
曝光製程 - 防焊
• 防焊曝光
– 保護銅面 – 塗佈
• 網印 Flood Screen Printing • 簾塗 Curtain Coating • 噴塗 Spray Coating
– 塗佈→預烤→曝光→顯像→UV硬化→後烘烤 約1 mil厚，能量 400~600 mj/cm2
– 曝光時需抽真空使底片密貼板材並隔絕氧氣使聚合 反應加速完成
12
各種 UV 曝光燈管
Long Arc: 水銀燈/金屬鹵化物燈 Short Arc:汞氙短弧燈
防焊曝光用/ 7, 8, 9, 10 Kw
平行光曝光用/ 3.5, 5, 8 Kw
曝光原理與曝光機
2000/6/1
課程綱要
• 曝光原理 • 手動線路曝光設備 • 手動防焊曝光設備 • 平行光系統 • 自動曝光設備
2
線路影像移轉方式的演進
• 雷射直接成像 LDI(2 mil)
• 平行光曝光(2 mil)
• 散射光曝光(5 mil)
?
• 印刷(8 mil)
3
曝光原理
4
光阻劑種類
19
各種 UV曝光量表
• EIT UVIRad • UVA(365)波長 • 測量能量
• IL 1400 • UVA 單一波長 • 測量強度/能量
• ORC 351 • UVA 單一波長 • 測量強度/能量
20
曝光格數片
• 格數片原理
• 常見格數片
– 測量曝光量的多少，了 解光阻聚合能力受影響 程度
手動曝光設備
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手動散射光曝光機
24
線路曝光機 UVE-5K
• 5KW毛細燈 • 有效範圍: 740 x 610 •均勻度:85% • Mylar 對玻璃雙檯框 •人機界面操作
– 檯框獨立能量控制 – 故障點顯示 – 檯面自動電磁鎖 – 真空度不足時不曝光
– 感光分解，顯像時溶 解
– 正型光阻可製作出較 細線路
• 負型光阻
– 感光聚合，形成高分 子顯像時不會溶解
– 有殘足問題
7
光阻感光聚合過程
紫外線照射 UV Radiation
啟始劑裂解 Photoinitiator
自由基轉移 Transfer Free Radical
出現自由基 Free Radical R’
18
UV 曝光測量單位
• UV強度(照度)單位 watt/cm2, milli-watt/cm2
– Intensity (Irradiance) – 製程所需UV強度常不明確
• UV能量(劑量)單位 joule/cm2, milli-joule/cm2
– Energy (Dose) – 所接受能量與時間有關 – 在 1 mw/cm2 下照射 1 秒 = 1 mj/cm2 – 強度對時間曲線下面積 – 是一般常給的操作參數
– 因格數片上每一格的光 密度不同，曝光時透光 量每格不同，第一格光 密度最低透光量最多使 光阻感光最足，每增一 格，固定增加一定比例 的光密度
– Dupont Riston 17格、 Riston 25格
– Stouffer 21格、 Stouffer 41格
– Kodak (No.2) 21格
– Hitachi Photec 21格
單體吸收自由基
形成聚合體
顯像
Monomer + R’
Polymer
Developing
聚合/交聯
Na2CO3
Polymerization / Cross Linking
• PI + h PI*
• ITX + h ITX*
• ITX* + PI ITX + PI*
• Monomer & Oligomer + PI* Polymer + PI
• 熱壓輪溫度
– 加熱均勻性 – 溫度補充特性
• 熱壓輪壓力
– 熱壓輪壓力均勻性
• 穩定速度控制 • 更細線路→更薄光
阻 (0.6 mil 乾膜) • 膜皺、膜屑防止 • 薄板壓膜適用性 • 設備產塵量控制
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能量對光阻聚合影響
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曝光能量與最佳解析度關係
• 以乾膜曝光而言，為得到最佳乾膜解析能力， 曝光能量有10% 的容許區間，這也是對能量 均勻度的要求
• 乾膜光阻 Dry Film
– PET + 光阻 + PE
• 液態光阻 Liquid Film
• 防焊乾膜 Dry Film Solder Mask
• 液態感光防焊阻劑 Liquid Photoimageable Solder
Resist (LPSR)
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UV 曝光原理
6
光阻作用方式
• 正型光阻
直且殘足短
• 光阻種類
– 乾膜(壓膜機) – 濕膜(滾塗/浸塗)
– 曝光能量↑時，聚合效果及 抗化性↑
– 達到光阻最佳工作區間 →準確的能量控制
– Off Contact↑時，解析度↓ →提高底片與板面真空密 貼程度
15
乾膜壓膜設備的考量因素
最佳的貼合效果 ─ 溫度、壓力及速度的配合
• Байду номын сангаас熱
– 加熱銅面而非底材
Capillary: 毛細燈 線路曝光用/ 5 Kw
13
各種UV燈管光譜分佈比較
水銀燈 光阻聚合365nm 汞氙燈
金屬鹵化物燈
毛細燈
14
線路曝光作業的考量因素
利用UV聚合作用將線路內容精確移轉至光阻上
• 作業要求
• 達到最佳光阻解析能力
– 底片尺寸穩定
– 曝光能量↑時，解析度↓
– 提高光阻與銅面附著力 – 曝光顯像後光阻側壁垂
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曝光對乾膜結構的變化
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曝光製程 - 內層
• 內層曝光
– 抗蝕刻 – 光阻塗佈
• 壓膜 Dry Film Lamination • 滾塗 Roller Coating
– 乾膜：壓膜→曝光→顯像→蝕刻→剝膜 膜厚 1.0,1.3 mil，能量 45~60 mj/cm2
– 濕膜：塗佈→預烘→曝光→顯像→蝕刻→剝膜 liquid film 10~15m厚，需100~120 mj/cm2 因無Mylar層可做較細線路，
– 以Riston17為例，每格增 加12%光密度。
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吸真空對曝光影響
• Off Contact Exposure 只有平行光可用
• Soft Contact Exposure 底片與板面密貼但
不吸真空，平行光可用。 • Hard Contact Exposure
底片與板面密貼且吸真 空，散射光一定要用
10
曝光製程 - 外層
• 外層曝光
– 抗電鍍 – 光阻塗佈
• 壓膜 Dry Film Lamination
– 乾膜：壓膜→曝光→顯像→電鍍→剝膜 膜厚 1.3, 1.5 mil
11
曝光製程 - 防焊
• 防焊曝光
– 保護銅面 – 塗佈
• 網印 Flood Screen Printing • 簾塗 Curtain Coating • 噴塗 Spray Coating
– 塗佈→預烤→曝光→顯像→UV硬化→後烘烤 約1 mil厚，能量 400~600 mj/cm2
– 曝光時需抽真空使底片密貼板材並隔絕氧氣使聚合 反應加速完成
12
各種 UV 曝光燈管
Long Arc: 水銀燈/金屬鹵化物燈 Short Arc:汞氙短弧燈
防焊曝光用/ 7, 8, 9, 10 Kw
平行光曝光用/ 3.5, 5, 8 Kw
曝光原理與曝光機
2000/6/1
課程綱要
• 曝光原理 • 手動線路曝光設備 • 手動防焊曝光設備 • 平行光系統 • 自動曝光設備
2
線路影像移轉方式的演進
• 雷射直接成像 LDI(2 mil)
• 平行光曝光(2 mil)
• 散射光曝光(5 mil)
?
• 印刷(8 mil)
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曝光原理
4
光阻劑種類
19
各種 UV曝光量表
• EIT UVIRad • UVA(365)波長 • 測量能量
• IL 1400 • UVA 單一波長 • 測量強度/能量
• ORC 351 • UVA 單一波長 • 測量強度/能量
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曝光格數片
• 格數片原理
• 常見格數片
– 測量曝光量的多少，了 解光阻聚合能力受影響 程度