印制电路光致成像工艺

（0.5－0.6Kg/cm2）
②温度低，干膜与铜表面结合 力差，在显影或电镀过程容易 起翘和脱落；温度高，图像发 脆，耐镀性变差。
（90－100℃）
③传送速度与贴膜温度有关， 温度高贴膜速度可快些，温度 低则传送速度慢些。
（0.9－1.3m/min）
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三、干膜图像转移流程
3、曝光
曝光即在紫外光照射 下，干膜成份中光引发 剂吸收了光能而分解成 游离基，游离基再引发 光聚合单体进行聚合交 联反应，反应后形成不 溶于稀碱溶液的大分子 结构。
第六章 印制电路 光致成像工艺
印制电路光致成像工艺
光致成像工艺是对涂覆在印制板基材上的光致 抗蚀剂进行曝光，使其硬度、附着力、溶解性 与化学性质发生变化，经过显影形成图像的一 种方法。 本章主要内容：
第一节 第二节 第三节 第四节 光致成像工艺概述 光致抗蚀干膜 液态光致抗蚀剂 激光直接成像工艺
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三、干膜图像转移流程
5、修板
（1）修板包括两个方面：一是修补图像上的缺 陷，一是除去与图像无关的疵点。 （2）修版液可用虫胶、沥青、耐酸油墨等。 虫胶修版液配方如下：
虫胶 甲基紫 无水乙醇 100-150克/升 1-2克/升 适量
（3）修版时应戴细纱手套，以防汗迹污染板面。
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修板工具（放大镜、修板刀）
4、显影 显影 (Developing )是指对曝光后的光敏涂膜 层进行化学溶液冲洗，显现出图形的过程。
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（1）显影的原理：把尚未发生聚合反应 的区域用显影液将之冲洗掉，已感光区域 则因已发生聚合反应而洗不掉仍留在铜面 上成为蚀刻或电镀阻剂膜。
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（2）显影条件 溶液配方：1－2％碳酸钠（重量比） 温度： 30 ±2 ℃ 喷压： 15－20 PSI 水洗： 27－29℃，水压40 PSI pH值： 10.5 －10.7
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第二节 光致抗蚀干膜
一、干膜的发展史 1968年由杜邦公司开发出来这种感光性聚合物 的干膜后，PCB的制作就进入新世纪。 1984年末，杜邦的专利到期后。日本的HITACHI 也有自己的品牌问世。
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第二节 光致抗蚀干膜
二、概论 1、干膜的优点
分辨率高，保证线条精 度； 可靠性高，便于掌握； 减化了印制板制造工 序，有利于实现机械化 和自动化。
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（3）生产底版的质量 生产底版的质量主要表现在光密度和尺寸 稳定性两方面。 光密度（Optical Density）也称为吸光 度，通俗地理解即吸收了多少光。
一定的物质会吸收一定波长的光，从而显示 一定的色彩；在灰度或黑白图像中则表示灰 度的改变。 OD=lg（入射光灰度/透射光灰度）
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三、干膜图像转移流程
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第三节 液态光致抗蚀剂
二、液体光致抗蚀剂图像转移工艺
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1、基材表面的清净处理
通常采用机械刷磨或化学清洗的方法来去 除氧化层，油脂或汗迹。 清洁后的印制板应立即用热风吹干并涂上 感光胶。
2、涂覆方式
主要的涂覆方式：浸涂法、旋转涂布法、 丝网印刷法、喷涂法、帘幕法、辊涂法。
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浸涂法 (Dip coating)
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3、光致抗蚀剂的分类 印制电路板制造中进行图像转移的光致抗 蚀剂主要有两大类：
（1）干膜光致抗蚀剂 （Dry Film Photoresist) （2）液体光致抗蚀剂 （Liquid Photoresist)
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4、干膜光致抗蚀剂定义： 一种受光照而聚合形成保护图象的干膜状 材料，简称干膜(Dry Film)。 5、液体光致抗蚀剂定义： 在涂覆到工件表面上干燥前为液体的光致 抗蚀剂。 液体光致抗剂可分为两种：
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三、干膜图像转移流程
2、贴膜 贴膜 ( lamination )是指将光致干膜经加热加 压贴合在基板表面的过程。 Lamination本意是层压，泛指二层或更多层材 料粘合在一起的加工方式，将两层或多层预浸 材料加热、加压结合在一起形成硬质板材的工 艺。
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压力、温度和传送速度为贴膜三要素
①压力小，贴不牢；压力大， 易出皱折。
正片：制作的底片中，要的线路显示黑色等颜 色，而不要的部分则显示透明。 负片：制作的底片中，要的线路显示透明，而 不要的部分则显示黑色等颜色。
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正性光致抗蚀剂
Positive acting photoresist
正性光致抗蚀剂是由线性酚醛树脂和感光剂（重氮 萘醌DNQ）组成的对光敏感的混合液体（半流动状 固体）。 DNQ是一种强烈的溶解抑制剂，降低树脂的溶解速 度。经紫外曝光后，DNQ化学分解产生溶解度增强 剂羧酸，从而大幅度提高光致抗蚀剂在显影液中的 羧酸 溶解度。
（1）普通的液体光致抗剂； （2）电沉积液体光致抗蚀剂（简称ED抗蚀 剂）。
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电沉积液体光致抗蚀剂（1）
通过电沉积 (electrical deposition，简称 ED) 方法形成的 ED膜层对基板具 有“密着性好、解 像力高和覆盖均 匀”等特点。
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电沉积液体光致抗蚀剂（2）
对于基材形状不规则 的涂装，贴膜与丝印 方法均难于实现，而 ED法却有无可比拟 的优越性。
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第三节 液态光致抗蚀剂
一、液体光致抗蚀剂特点 1、细导线的分辨率比较高； 2、厚度薄，有效利用率高，耗材少； 3、性能和价格的比值相对较高； 4、操作条件严格，要求高净化程度的环境。
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液体光致抗蚀剂（油墨）
干膜感光层上面的那 层相对较厚（约为 25μm）的聚酯膜降 低了分辨率，使精细 导线的制作受到限 制。 油墨制作的精细导线 的分辨率比较高。
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影响曝光质量的因素： （1）光源的选择 各种光源中，镝灯、高压汞灯和碘镓灯是 较好的光源，氙灯不适合。
不同光源曝光效果比较
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（2）光能量的控制 计算公式：Ｅ＝Ｉ×Ｔ
Ｅ－曝光总能量，又称光能量（Luminous Energy)，指在物体单位面积上一段时间所累 积的光能量，单位：毫焦耳/厘米2。 Ｉ－光强度(Light Intensity)，指单位时间内 到达物体表面的光能量，单位：毫瓦/厘米2 。 Ｔ－曝光时间，单位：秒。
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3、湿法贴膜优点：该工艺改善了铜箔表 面与干膜的敷形度（结合效果），减少了 由于表面不规则引起的产量下降，提高了 细导线印制板的合格率。 4、湿法贴膜原理：铜箔表面的水膜提高 了干膜的流动性，表面上的水取代了刻 痕、砂眼、凹坑和织物凹陷等部位上所滞 留的空气。在加热、加压贴膜过程中，水 对干膜抗蚀剂起着增塑剂的作用，增加了 干膜的流动性，使干膜在铜箔表面敷形度 很高。
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修板工具（修版笔）
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三、干膜图像转移流程
6、去膜
去膜使用3－5％的氢氧化钠溶 液，温度50－60℃，去膜方式 分手工浸泡和机器喷淋。 机器喷淋去膜生产效率高，但 应经常检查喷嘴是否堵塞，在 去膜液中必须添加消泡剂。
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贴膜（干膜）过程
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四、湿法贴膜
1、湿法贴膜 (Wet lamination)
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肉桂酸型（光聚合单体）
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光聚合作用
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（3）光引发剂 (Photoinitiator)
在紫外光的照射下分解成游离基，引发聚 合和交联反应的物质。
（4）增塑剂 (Addittives)
用于增加干膜的韧性，降低贴膜温度。
（5）增粘剂 (Addittives)
可增强干膜与铜表面之间的结合力，克服 干膜固化后与铜表面之间产生应力而粘附 不牢引起胶膜起皮翘起、渗镀。
指在贴膜时，基板从水中取出在其表面留有薄薄的 水膜时直接进入贴膜机贴压干膜。 这种方式较多用于没有通孔的薄基板的贴膜。
湿法贴膜示意图
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2、为什么用湿法贴膜工艺 ？ 原因：
（1）铜箔表面缺陷造成干膜与铜箔表面 不粘合，在蚀刻时表现为干膜起翘或蚀刻 断线。这类缺陷起因于基材制造和原材料 的处理不当。 （2）在图象转移工序中板面灰尘。这些 灰尘颗粒被包裹在抗蚀剂下面，夹在板子 与底片之间，曝光时印上去。
第一节 光致成像工艺概述
一、图像转移 1、什么是图像转移？ （Image transfer）
在印制板生产中将生产底版（菲林片）上的图像转 移到板面上。
2、什么是光致抗蚀剂？ （Photoresist）
用于保护印制板非蚀刻区或非电镀区的一种光敏性 化学聚合材料。
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非蚀刻区
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非电镀区
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★ 补充知识★
干膜环境的要求：
照明：黄色光源（避免干膜在正式曝光前先感光） 温度：20±3℃ 相对湿度：55±5%
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三、干膜图像转移流程
1、前处理 为保证干膜与铜板表面的粘附，要求铜板表面 无氧化层、油污、指印、灰尘颗粒及其它污 物。 为增大干膜与铜板表面的接触面积（处理后比 处理前大三倍），还要求铜板有微观粗糙的表 面，这样干膜可得到最佳的粘着性。 处理方法有“手工清洗、机械清洗和化学清洗” 三类。
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2、干膜的结构 干膜光致抗蚀剂由“聚酯载体膜，光致抗 蚀剂和聚乙烯保护膜”三部分组成。
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A.聚酯载体膜：在曝光 后显像前撕去，防止曝 光时的氧气向抗蚀剂层 扩散，破坏游离基，引 起感光度下降。 B.光致抗蚀剂膜：干膜 的主体，半流动性状态 （微量元素达到60多 种）。 C.聚乙烯保护膜：起保 护作用，主要是隔绝氧 气，避免机械划伤。
PSI英文全称为
Pounds per square inch
1psi=6.895kPa
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（3）显影效果检查实验 经过显影后的线路板即使有部分显影不完全或 残留也不易检查出来，通常采用氯化铜试验来 测试。 将显影后的板子放入氯化铜稀溶液中，少时取 出，裸露出来的铜箔表面会变成深棕色的氢氧 化亚铜，当未完全显影有部分残留时用肉眼就 能非常清楚的检查出来。 （颜色反差）
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铜层粗化前后比较
Before
After
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A、手工清洗
通常先用５％的稀硫酸泡去氧化层，后用木炭 在流水下手工磨板，以除油和粗化板面。
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B、机械清洗
机械清洗用刷板机又分为磨料刷辊式刷板机和 浮石粉刷板机两种。
磨料刷辊式刷板机
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C、化学清洗
先用碱性水溶液去除铜表面的有机污染物，水 洗后再用酸性水溶液去除铜表面的氧化层，同 时粗化表面。
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（6）热阻聚剂 (Addittives)
在干膜的制造、运输、贮存和使用过程 中，可能发生热聚合，影响干膜的解象力 和显影性能。
（7）色料 (Colour)
为使干膜抗蚀剂感光显影后形成良好的视 觉反差。
（8）溶剂 (MEK)
干膜中常用溶剂是丙酮和乙醇。
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ຫໍສະໝຸດ Baidu
第二节 光致抗蚀干膜
三、干膜图像转移流程
光致抗 蚀刻剂 膜
A.聚酯 载体膜
C.聚乙烯 保护膜
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3、干膜种类 （1）根据干膜显影和去膜方法的不同，将 干膜分成三类：
溶剂型干膜 水溶性干膜 剥离型干膜
（2）根据干膜的用途，也将干膜分成三 类：
抗蚀干膜 掩孔干膜 阻焊干膜
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4、干膜的主要成份及作用 （1）粘结剂 (Binder)
它主要使胶膜具有一定的化学、物理及 机械性能，粘结剂属于光惰性物质，它 与组份的混溶性、成膜性、显影性和去 膜性良好。 （2）光聚合单体 (Mononer) 它是胶膜的主要成份，在光引发剂的存 在下，经紫外光照射发生聚合反应，而 不溶于显影液，未感光部分被显影掉， 形成抗蚀干膜图像。
指将被涂件（板子）直接浸入液态涂料中，再 提起而使板子表面得到涂覆层的方法。
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旋转涂布法 (Whirl coating)
指将板子平放在水平旋转的平台面上进行旋 转，在板子中央倾倒一定量的涂料，利用离心 力使涂料均匀地涂布在板子上的方法。
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丝网印刷法(Screen Printing)
通过选用不同目数的丝网和控制丝网印刷过程 中刮刀的硬度、丝印角度和压力，实现在基材 表面留下不同厚度的感光胶膜以满足后面工序 中蚀刻或电镀的要求。
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喷涂法 (spray coating )
指利用压力喷洒涂料于板子表面的方法。
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帘幕法 (Curtain Coating )
指利用狭长槽的漏斗，使涂料从槽逢中漏下， 形成垂直的水帘状涂料幕布下落，下面有板子 传送。
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负性光致抗蚀剂
Negative acting photoresist
负性光致抗蚀剂是由感光树脂、增感剂和溶剂等三 种主要成分组成的对光敏感的混合液体（半流动状 固体）。 经光照后，在曝光区能很快地发生光固化反应，使 曝光区 得这种材料的物理性能，特别是溶解性发生明显变 溶解性 化（降低）。
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正性或负性光致抗蚀剂在照相制版感光过 程中都发挥着重要作用，它们之间的区别 在于曝光时所发生的特定化学反应的不 同。