液態(tài)感光抗蝕刻油墨

林華君　黃美素

摘要:介紹一種新型的液態(tài)光致抗蝕刻油墨的組成。

關(guān)鍵詞:液態(tài)感光抗蝕刻油墨;感光樹脂;熱固樹脂;樹脂合成

隨著電子工業(yè)的飛速發(fā)展,對印制電路板(PCB)的焊接工藝和焊接質(zhì)量要求越來越高,以往熱固化和紫外光固化抗蝕劑都是用絲網(wǎng)圖形版印刷的,但從線條的完全覆蓋性、尺寸精度等方面考慮,采用絲印圖形的方法已經(jīng)不相適應(yīng)。因而研究人員開發(fā)了干膜抗蝕劑,但是干膜抗蝕劑由于其本身固有的局限性已經(jīng)不能完全滿足PCB的性能要求,其分辨能力在技術(shù)上雖能達到近25μm,但規(guī)模生產(chǎn)實際只能做到75～100μm。而電子技術(shù)的發(fā)展,已要求高密度PCB對分辨能力的前沿為≤75μm,,而且將發(fā)展到50μm,甚至更細的線條。因此迫切需要有新型的光致抗蝕劑,把分辨能力提高到更高的水平,尤其是多板的內(nèi)層板制造。此外PCB價格方面的競爭也日趨激烈,,迫使PCB制造商在確保PCB質(zhì)量和性能的前提下,千方百計降低PCB的制造成本。根據(jù)干膜抗蝕劑本身的結(jié)構(gòu)特點,其成本很難降低,另外高密度PCB要求盡量減小焊盤面積,甚至采用“無”焊盤,干膜抗蝕劑很難適應(yīng)這種要求。因此許多PCB制造者把目光轉(zhuǎn)移到液態(tài)感光抗蝕劑。

液態(tài)感光型抗蝕油墨是解決精細導線圖形制作而研制的一種油墨,俗稱濕膜。它克服了熱固型抗蝕油墨和干膜生產(chǎn)工藝中的一些難題,適合細導線和超細導線的生產(chǎn),最細線寬可達在2.54mm為中心的兩焊盤之間形成三根導線(0.125mm)或四根導線(0.075mm),也可用于高精度的工藝品、鏤空模板、移印凹版制作之用,還可用于多層板內(nèi)層精細導線的制作。它由感光樹脂、感光劑、填料、助劑、顏料和溶劑組成,油墨的解像度達50～100μm,和覆銅箔板的附著力良好,不存在干膜生產(chǎn)中出現(xiàn)界面性氣泡而引發(fā)邊緣滲鍍從而造成的導線毛刺、缺口、短路等疵病。油墨通常在安全黃色光區(qū)域范圍內(nèi)操作,貯存期約為一年。液態(tài)感光抗電鍍油墨的簡要工藝操作流程如下:涂布→預烘→冷卻→曝光→顯像→固化→電鍍→去除油墨→蝕刻→后處理

液態(tài)感光抗蝕劑組份

1感光性樹脂

1.1堿溶性光固樹脂種類為了大幅度提高布線的密度,就要縮小焊盤,這就要求有高解像能力的高敏感度感光性樹脂。目前較常用的堿溶性光固樹脂有以下數(shù)種:

酚醛縮合型丙烯酸環(huán)氧樹脂與酸酐的反應(yīng)生成物,此類樹脂的主要特點是制作方便,價格低廉,熱膨脹系數(shù)小,尺寸穩(wěn)定,目前使用最普遍。

丙烯酸環(huán)氧樹脂與酸酐、不飽和異氰酸酯反應(yīng)的混合生成物,與(1)相比,可以看出它的不飽和烯烴官能團個數(shù)較多,因而它具有光固化速度快的特點。

丙烯酸環(huán)氧樹脂與酸酐、烷基雙烯酮反應(yīng)的混合生成物,此類樹脂因羧基數(shù)量較少、酸價低、顯影速度較慢,但由于COCH2CO基團的存在,此樹脂與銅箔的結(jié)合強度相當高,適合于對結(jié)合強度有特殊要求的場合。

丙烯酸環(huán)氧樹脂與酸酐、醇、TDI(二異氰酸酯)的混合反應(yīng)生成物,此類樹脂對抗蝕劑中的填充粉末表面有較好的潤濕能力,便于抗蝕劑的制造。

三苯酚系環(huán)氧丙烯酸與酸酐的反應(yīng)生成物,此類樹脂具有較好的耐電鍍性,除作抗蝕劑外,也可用作抗電鍍的顯影型抗蝕劑等用途。

除以上5種樹脂外,還可以在堿溶性大分子中,引入合成橡膠或長鏈烷基醚結(jié)構(gòu),以增加樹脂的可撓性或柔軟性,也可用烷基苯酚或二酸或二酰胺來部分取代丙烯酸與環(huán)氧樹脂反應(yīng),以增加樹脂的解像度,同時增加樹脂的分子量,降低其膜層表面粘性。

1.2堿溶性光固樹脂的合成方法

堿溶性光固樹脂是制備液態(tài)感光抗蝕劑的主要組分,對印料的各種性能,尤其是前烘、顯影、曝光等工藝性,附著力、硬度、光固速度起著極其重要的作用。因而確定使用哪一種堿溶性光固樹脂是印料成功的關(guān)鍵,其合成方法可簡單描述為:利用縮合或接枝等方法在一些大分子上“安裝”上一些可溶于堿性水溶液的基團(如羧基、酰胺等)以及反應(yīng)活性基團(如乙烯基、丙烯基等)。根據(jù)不同的需要可以通過引入不同的堿溶性基團及反應(yīng)活性基團,以達到目的。

2熱固環(huán)氧樹脂

熱固環(huán)氧樹脂是液態(tài)感光抗蝕劑的另一個主要組份,作為與感光性樹脂共用的熱固化性環(huán)氧樹脂有很多種,例如:縮水甘油類環(huán)氧化合物、多價苯酚的縮水甘油醚、多價醇的縮水甘油醚等,每個分子至少含有2個或2個以上的環(huán)氧基,其中較好的為酚醛環(huán)氧樹脂、對苯二酚縮水甘油醚等。這些化合物作為液態(tài)感光抗蝕劑中的熱固成分,顯影性良好,而且不會在焊盤上產(chǎn)生殘膜,不影響液態(tài)感光抗蝕劑的光固速度。用于液態(tài)感光抗蝕劑中的熱固化劑應(yīng)為潛在性熱固化劑,即應(yīng)當是加入后其貯存穩(wěn)定性好的材料。其中有機酸酰肼、二氨基馬來酰胺較好,在常溫下和熱固化樹脂不起反應(yīng),加熱到150℃左右才能和熱固性樹脂起反應(yīng)。

3活性稀釋劑

液態(tài)感光抗蝕劑的諸性能不僅與其堿溶性感光樹脂的構(gòu)造、特性密切相關(guān),在較大程度上也受到活性稀釋劑、熱固化成份的影響,特別是活性稀釋劑,通過對其添加量及選用種類的控制,可對抗蝕膜的硬度、感光速度、顯影難易及其他物理化學性能進行調(diào)整?；钚韵♂寗┦且环N功能性單體,也是光固化阻焊劑的基本成分之一。它的作用是調(diào)節(jié)油墨的粘度、控制交聯(lián)密度、改善固化膜的物理性能?；钚詣┓謫喂倌芑钚韵♂寗?即每個分子一個雙鍵)和多官能稀釋劑(即每個分子有幾個雙鍵)。從稀釋效果看,單官能>雙官能>多官能;光固化速度是多官能>雙官能>單官能。在實際操作中,要提高光固化速度、增加交聯(lián)度、提高硬度選用多官能稀釋劑如:三羥甲基丙烷三丙烯酸酯(TMPTA)、季戊四醇三丙烯酸酯(PE2TA)等,需改善固化膜的柔韌性則選用二縮三丙二醇二丙烯酸酯(TPGDA)、已二醇二丙烯酸酯(HD2DA)等雙官能單體,為了達到較好的綜合效果,一般采用兩個或兩個以上的活性稀釋劑組合使用,其最佳比例由實驗結(jié)果來最終確定。

除了上述組份外,液態(tài)感光抗蝕劑中還須加入填料以改善絲印性,加入脫泡劑以消除氣泡,添加顏料以適應(yīng)各用戶對色澤的要求。

4光引發(fā)劑

除活性稀釋劑外,決定抗蝕劑光敏度及硬化反應(yīng)的光敏引發(fā)劑亦占有重要的位置,根據(jù)光化學活性的模式,可以大致分為以下兩大類:(1)均裂型引發(fā)劑(2)提氫型引發(fā)劑。

5結(jié)論和展望

總的說來,采用新一代液態(tài)抗蝕劑具有以下優(yōu)點:

5.1高的細線條分辨率;

5.2能夠?qū)崿F(xiàn)縮小焊盤或沒有焊盤的PCB設(shè)計;

5.3可做出最佳的正交矩形圖形;

5.4板面的線寬和圖形高度公差最小。

這些優(yōu)點能夠?qū)崿F(xiàn)PCB制作的高線路密度、輪廓分明的導電圖形,以及與集成電路的短連接,形成短而細的高密度區(qū),降低線路對噪音的靈敏度和串音訊號干擾,可以制造出更輕更薄的印制電路,有效利用率高,材料費用要比干膜低得多。另外,它對覆銅板表面的平整度要求也不高,即使有刮痕,仍能被抗蝕劑充分覆蓋,而干膜則要求板面平整,否則會造成線路短路或開路,因此,采用液態(tài)光致抗蝕劑也有利于降低成本,提高成品率。