PCB图形转移

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四、工艺制程原理
❖ 影响曝光成像质量和生产效率因素 :
(除光致抗蚀剂性能) 曝光机光源 曝光时间(曝光能量控制 ) 菲林的质量
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四、工艺制程原理
❖ 曝光光源的选择 光源的特性直接影响曝光质量和效率,光源 所发射出的光谱应与感光材料吸收光谱相匹
配,能获得较好的曝光效果。目前干膜的
菲林制作:根据客户的要求,将线路图形plot在 菲林(底片)上,并进行检查后投入生产。 菲林检查:检查菲林上的杂质或漏洞,避免 影像转移出误。
曝光:利用紫外光的能量,使干膜中的光敏 物质进行光化学反应,以达到选择性局部桥 架硬化的效果,而完成影像转移的目的。
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三、工艺制作流程
3.3 线路蚀刻(Circuitry etching)
❖ 停留时间的设定及影响: 贴膜后板子须停留时间15分钟以上,24小时以内。 如果停留时间不够: 干膜中所加入的附着力促进剂没有与铜完全发生作 用而黏结不牢,造成菲林松。 若停留时间太久: 就会造成反应过度附着力太强而显影剥膜困难。
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四、工艺制程原理
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四、工艺制程原理
❖ 曝光能量的确定:
严格讲,以时间来计量曝光是不科学的。
曝光光能量公式:E=It
式中:
E ---- 总的曝光能量,mj/cm2
I ---- 灯光强度, mw/cm2
t ---- 曝光时间,s
从上述可知,总曝光能量E随灯光强度I和时间t而变化。若t 恒定,光强I 发生变化,总曝光能量E也随之改变。而灯 光强度随着电源压力的波动及灯的老化而发生变化,于
注:以上亦是测试新干膜的几种基本项目
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四、工艺制程原理
4.3 曝光原理(感光原理):
紫外光能量
光引发剂 R’ 单体
聚合物
自由基传递
聚合交联反应
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四、工艺制程原理
被曝光部分:
菲林透光的区域在紫外光照射下,光引发剂吸收
光能分解成自由基,自由基再引发光聚合单体进行 聚合交联反应,形成不溶于稀溶液的体型大分子结 构。 未被曝光部分: 菲林遮光的区域保持贴膜后的附着状态,将被显影 液冲掉。
定义:利用感光材料,将设计的线路图形通过曝光/显影/蚀刻的工 艺步骤,达至所需铜面线路图形。
显影
显影:通过药水碳酸钠的作用下,将未曝光部 分的干膜溶解并冲洗后,留下感光的部分。
蚀刻
蚀刻:是将未曝光的露铜部份面蚀刻掉。
褪膜
褪膜:是通过较高浓度的NaOH(1-4%)将 保护线路铜面的菲林去掉。
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吸收光波长为325-365nm,较短波长的光,曝 光后成像图形的边缘整齐清晰。
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四、工艺制程原理
❖ 光能量与光波长关系如下:
ε=h r=h c /λ
式中:
ε —— 光能量(单位:尔格) h —— 布郎克常数(6.625 10-2尔格.秒) r —— 光的频率(单位:秒-1(HZ)) c —— 真空中光速(单位:CM) λ —— 波长(值为:2.289103cm/S)
θc
θα/2
一般平行光曝光机的定义: θc、 θα/2≤30
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四、工艺制程原理
❖ 散射光、平行光,两者优缺点比较:
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四、工艺制程原理
❖ 曝光时间(曝光量)的控制:
在曝光过程中,干膜的聚合反应并非“一引而发”, 而是大体经过三个阶段:



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诱导 区
单体耗

单体耗
尽区
尽区
是曝光量发生改变,导致干膜在每次曝光时所接受的总
曝光量并不一定相同,即聚合程度亦不相同。为使每次
干膜的聚合程度相同应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机。
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四、工艺制程原理
❖ 菲林底片 以干膜作为线路板影像转移制板时,需以偶氮棕片 (DIA20 FILM)或黑白片作为曝光工具,在曝光时充当 “底片”的角色。
* 偶氮棕片之影像是翻照自黑白之母片(Master Artwork) 的。
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四、工艺制程原理
❖ 影响菲林底片质量主要因素:光密度,尺寸稳定性
❖ 光密度要求:
最大光密度D max大于4.5; 最小光密度D min小于0.2
* 最大光密度是指底版在紫外光中,其表面挡光膜的挡光下
限,即底版不透明区挡光密度D max超过4.5时,才能达到良 好的挡光目的。
平行光
散光源
Defect
底片
干膜
基材
Defect
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四、工艺制程原理
❖ 曝光光源形式分为散射光、平行光: 事实上,完全的理想平行光曝光机是不存在的,但我们 经常会用曝光机光源的入射角θc(Declination Angle)和 散射角θα/2(Collimation Angle)来决定曝光机的性能。
干膜抗蚀剂 及 液体抗蚀剂
光致抗蚀剂:是指用化学方法获得的能抵抗某种 蚀刻液或电镀溶液浸蚀的感光材料。感光材料主 要是由主体树脂和光引发剂或光交联剂组成。
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四、工艺制程原理
4.2.5 干膜/湿膜性能比较:
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四、工艺制程原理
4.2.6 干膜使用的主要品质要求: ❖ 解像度附着力 ❖ 盖孔能力 ❖ 除油剂溶解测试 ❖ 光谱特性 ❖ 显影性及耐显影性 ❖ 耐蚀刻性和耐电镀性 ❖ 去膜性能
图形转移工序包括:
内层制作影像工序,外层制作影像工序,外层丝印工序。
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三、工艺制作流程
❖ 以内层图形转移工序为例:
板面处理
贴干膜
(方法一)
涂湿膜
(方法二)
曝显蚀退 光影刻膜
菲林制作
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三、工艺制作流程
❖ 以外层图形转移工序为例:


面 处





退











菲林制作
* 最小光密度是指底版在紫外光中,其挡光膜以外透明片 基
所呈现的挡光上限,即底版透明区之光密度Dmin小 于0.2时,
才能达到良好的透光目的。
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四、工艺制程原理
❖ 尺寸稳定性影响: 底片的尺寸稳定性将直接影响印制板的尺寸精度和 图像重合度,受温、湿度及储存时间的变化。
下表以D1A20为例的尺寸变化(由膨胀系数据决定)
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学习改变命运,知 识创造未来
2021年2月23日星期二


一、前言……………………………………… 3 二、工序制作简介…………………………… 4 三、工艺制作流程…………………………… 5-12 四、工艺制程原理…………………………… 13-45 五、各工序主要测试项目…………………… 46-52 六、常见问题种类及特征…………………… 53-59 七、结束语…………………………………… 60-61
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四、工艺制程原理
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四、工艺制程原理
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四、工艺制程原理
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四、工艺制程原理
4.1 :板面前处理 ❖ 清洁处理方法比较
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四、工艺制程原理
4.2 :板面贴膜 贴膜时,先从干膜上剥下聚乙烯保护膜,然后在加 热加压条件下将干膜抗蚀剂粘膜在覆铜箔板上。
干膜 Cu
底片
基材
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三、工艺制作流程
3.1 前处理工序(Surface Pre-Treatment) (以内层制作为例 )
定义:将铜面粗化,使之后工序的干膜有效地附着在铜面上。
磨板的方式:化学磨板、物理磨板(机械)。
除油
(+水洗)
微蚀
(+水洗)
酸洗
(+水洗)
热风吹干
除油:通过酸性化学物质将铜面的油性物质, 氧化膜除去。 微蚀:原理是铜表面发生氧化还原反应,形 成粗化的铜面。
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一、前 言
编写本教材为[图形转移]工艺制作原理,适用 于负责内外层图形转移工序入职工程师、及相 关技术人员的培训. 随着图形转移技术的不断革新,部分观点将出 现差异,我们应以实际的要求及变化为准.
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二、工序制作简介
图形转移的定义:
就是将在处理过的铜面上贴上或涂上一层感光性膜层, 在紫外光的照射下,将菲林底片上的线路图形转移到铜 面上,形成一种抗蚀的掩膜图形,那些未被抗蚀剂保护 的不需要的铜箔,将在随后的化学蚀刻工艺中被蚀刻掉 ,经过蚀刻工艺后再褪去抗蚀膜层,得到所需要的裸铜 电路图形。
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三、工艺制作流程
❖ 以外层丝印图形转移工序为例:








U V 紫
高 温







菲林制作


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三、工艺制作流程
图形转移过程原理(内层图示) 贴膜 曝光
干膜 Cu层 基材层
底片
显影 蚀刻 褪膜
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三、工艺制作流程
图形转移过程原理(外层图示) 贴膜 曝光 显影 图电 褪膜 蚀刻 褪锡
四、工艺制程原理
4.1 :板面前处理
❖目的 未经任何处理的铜表面,对干膜不能提供足够的粘 附 ,因此必须清除其上一切的氧化物、污渍,同时要求 表面微观粗糙,以增大干膜与基材表面的接触面积。
❖ 清洁处理方法
机械磨板法 (磨料刷辊式刷板机+浮石粉刷板

化学清洗法 ( 除油+微蚀+酸洗

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四、工艺制程原理
曝光时间增加
故正确控制曝光时间是得到优良的干膜抗蚀图像的主要因素之一
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四、工艺制程原理
❖ 曝光时间的确定:
采用Ristor 17格或SST21格曝光尺做曝光显像检查,确定曝光时 间。用光密度尺进行曝光时,光密度小的(即较透明的)等级, 干膜接受紫外光能量多,聚合较完全,而光密度大的(即透明程 度差的)等级,干膜接受的紫外光能量少,不发生聚合反应或聚 合不完全,这样选择不同时间进行曝光,可得到不同成像级数, 在显影时被显影掉或只剩下一部分。
四、工艺制程原理
64..21.干1 干膜膜结结构构(光致抗蚀剂干膜) :
PE 聚乙烯保护膜 (25μm)
干膜(光阻胶层)
PET COVER FILM (25μm)
其中:聚乙烯保护膜是覆盖在感光胶层上的保护膜,防止灰尘等污物 粘污干膜 阻止干膜胶层粘附在下层PET上; 聚脂类透明覆片(PET)作用: 1、避免干膜阻剂层在未曝光前遭刮伤; 2、在曝光时阻止氧气侵入光阻胶层,破坏游离基,引起感光度 下降
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四、工艺制程原理
❖ 尺寸稳定性影响: 从上表可看出,在0-50℃与 10-90RH之间以7mil D1A20为例,平均每△%RH变化为0.7×10-5,而每个 △T ℃ 则约变化2 ×10-5,这种变化如不超过极限, 当温、温度恢复原来状态时, D1A20 Film的尺寸会 恢复原来的尺寸。 为能使D1A20底片与工作现场的温、湿度达到平衡, 在进行曝光前,D1A20至少应静置于制造场所超过8 小时以上。
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四、工艺制程原理
4.2.2 干膜的主要成分及作用 :
光阻胶层的主要成分
粘结剂(成膜树脂) 光聚合单体
光引发剂
各种添加剂
作用
起抗蚀剂的骨架作用,不参加化学反应 在光引发剂的存在下,经紫外光照射下 发生聚合反应,生成体型聚合物,感光 部分不溶于显影液,而未曝光部分可通 过显影除去
在紫外光照射下,光引发剂吸收紫外 光能量产生游离基,游离基进一步引 发光聚合单体交联 增强干膜物性及增强铜面附着力等
❖ 贴膜示意图
保护膜 干膜
铜板
热辘
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四、工艺制程原理
4.2 :板面贴膜 ❖ 贴膜过程注意三要素:
压力, 温度,传送速度
❖ 贴膜后要求: 贴膜应是表面平整、无皱折、无气泡、无灰尘颗 粒等夹杂,同时为保存工艺的稳定性,贴膜后应 停置15分钟后再进行曝光。
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4.2 :板面贴膜
酸洗:将铜离子及减少铜面的氧化。
热风吹干:将板面吹干。
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三、工艺制作流程
3.2 影像转移(Image transter)
定义:利用感光材料,将设计的线路图形通过曝光/显影/蚀刻的工 艺步骤,达至所需铜面线路图形。
辘膜(贴干膜) 菲林制作 菲林检查
曝光
辘膜:以热贴的方式将干膜贴附在板铜面上。
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4.2.3 干感光层主体树脂组成:
R1
CH2 C
m
CO2R2
CH3
CH2 C
n
CO2H
CH3 CH2=C-CO
OC2H4 m O
CH3
CH3
C
O C2HO4 n CO C=CH2
CH3
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四、工艺制程原理
4.2.4 成像图形转移使用的光成像材料:
❖ 按物理状态分为:
从式中可以看出光的波长越短其能量越大,由于300nm以下波长易 被玻璃和底片的聚酯片基所吸收,所以在曝光机中选用的光源其波 长一般为320-400nm之间。而高压泵灯及卤化物灯在310-440nm波长 范围均有较大的相对辐射强度,故为干膜曝光较理想光源。
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四、工艺制程原理
❖ 曝光光源形式分为散射光、平行光:
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