印制線路板圖形轉(zhuǎn)移技術(shù)探索

張曦燕 王梓祥

摘要：隨著電子產(chǎn)品小型化的要求印制板線路板向高密度、高精度、細導(dǎo)線、細間距、小孔徑、輕量、薄型方向發(fā)展，對線路質(zhì)量控制要求越來越嚴(yán)格。本文通過圖形轉(zhuǎn)移技術(shù)的探索，以提高線路質(zhì)量滿足發(fā)展的要求。

關(guān)鍵詞：印制板；線路；圖形轉(zhuǎn)移

1.前言

印制線路板是重要的電子器件，電子零件的支撐體。印制線路板從單層發(fā)展到多層、撓性板、剛撓結(jié)合板等；并不斷向高密度、高精度、小孔徑、細導(dǎo)線、小間距、高可靠、多層化、高速傳輸、輕量、薄型方向發(fā)展；這就要求印制線路板制造工藝和生產(chǎn)環(huán)節(jié)嚴(yán)格控制并不斷改進，對線路質(zhì)量控制要求也逐步提高。

本文通過探討加強圖形轉(zhuǎn)移工藝控制與改善、優(yōu)化工藝以提高其工序質(zhì)量。

2.背景技術(shù)

印制線路板通常是在覆銅板銅箔面上采用光化學(xué)方式曝光、顯影，在銅箔表面形成抗蝕或抗電鍍保護層后，直接采用化學(xué)蝕刻（酸性）或電鍍金屬抗蝕層后再進行化學(xué)蝕刻（堿性），清除掉多余銅箔，以得到設(shè)計要求的導(dǎo)線線路圖形。常用工藝流程如下

圖形轉(zhuǎn)移是影響高質(zhì)量線路的重要工序，因此加強圖形轉(zhuǎn)移工藝控制、改善優(yōu)化工藝是高質(zhì)量線路線的保障。

3.研究內(nèi)容

圖形轉(zhuǎn)移工序流程：前處理→貼膜→對位→曝光→顯影等五個工步?，F(xiàn)對此五個工步進行分析。

3.1前處理

為保證干膜與銅箔表面牢固的粘貼，要求氧化、油污、指印、鉆孔毛刺等多余物，為增大干膜與銅箔接觸面積要求銅箔有一定粗糙度。為達到上述要求，需對銅表面進行必要處理，常用機械清潔和化學(xué)清洗兩類，一般情況主要采用機械清潔即刷板。刷輥是由含有碳化硅磨料的尼龍制作而成，240目和320目刷輥用于鉆孔除毛刺處理，500目用于貼膜前處理。采用在刷板前進微蝕處理以得到微粗糙度，在刷板前進行磨痕測試和水膜破裂試驗，水膜破裂應(yīng)>12秒等措施保障工步質(zhì)量。

3.2貼膜

貼膜時干膜在熱壓輥的壓力和溫度作用下，其中的有機涂層受熱后變形并產(chǎn)生流動現(xiàn)象與粘結(jié)劑共同作用緊密粘附在銅箔表面。此工步質(zhì)量的關(guān)鍵有三個要素：壓力、溫度、速度。

壓力：一般壓力控制在45±10Psi

溫度：控制在110℃±10℃范圍內(nèi)，溫度過高，干膜易脆，耐鍍抗蝕能力差，溫度過低，結(jié)合不牢，膜易起翹甚至脫落。

速度：控制在0.9～1.8m/min，其選擇與溫度有密切關(guān)系，溫度高速度可稍快，溫度低則慢些。

對于精細導(dǎo)線的印制板，可采用濕法貼膜工藝，利用專用貼膜機在銅箔表面形成一層均勻細致水膜，提高干膜的流動性，驅(qū)除劃痕、砂眼、凹坑等部分滯留氣泡，并改善干膜與銅箔的貼附性。此方法可提高細導(dǎo)線合格率3～9%。

3.3對位

由于基材在前處理過程中會發(fā)生一定的脹縮，通過二次元測量儀對其進行測量后，按得到數(shù)據(jù)對Gerber數(shù)據(jù)做相應(yīng)調(diào)整，以保障對位精度。在輸出Gerber數(shù)據(jù)前，應(yīng)考慮鉆孔數(shù)據(jù)和Gerber數(shù)據(jù)的精度的匹配，為減少數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換中可能產(chǎn)生的誤差，兩種數(shù)據(jù)應(yīng)采用相同的數(shù)據(jù)單位和格式。

對位有兩種方式，一種由CCD全自動對位，另一種采用孔中心與底片上的靶標(biāo)人工對位。

CCD全自動對位曝光機適用于大批量印制線路板的生產(chǎn)，一般使用整張銀鹽底片（24inch×30inch），其設(shè)備使用、維護費用以及生產(chǎn)費用較高，不適用于多品種小批量印制線路板的生產(chǎn)。

采用人工對位適應(yīng)小批量多品種產(chǎn)品，人眼的不考慮任何眼疾，以明視距離（物體距雙目20cm）不借助工具來說，一般人可以看到300微米左右，就是0.3毫米的物體，人為因素較多質(zhì)量控制較難，效率較低。為保障人工對位的工作效率和質(zhì)量采用Pin釘定位是較好的改善方法，其采用底片打靶機對底片進行打孔，在孔內(nèi)插入對應(yīng)孔徑的Pin釘，通過Pin釘與覆銅板上的定位孔的配合達到精準(zhǔn)對位的目的。提高工作效率，避免人工操作的不確定性。

3.4曝光

曝光是通光線照射，引發(fā)有機高分子材料，分解成游離基，游離基再引發(fā)光聚合單體進行聚合交聯(lián)反應(yīng)，形成不易溶于稀堿液的大分子結(jié)構(gòu)，一般在曝光機內(nèi)雙面進行。

曝光后線條邊緣是否平直，直接影響阻抗值的精度，對于細線路、細間距，往往受制于曝光設(shè)備、干膜抗蝕劑的解像力。為保障曝光質(zhì)量需要對光源、曝光時間進行嚴(yán)格控制。干膜光譜吸收區(qū)為310～410nm波長范圍，選擇光源時就考慮這一重要參數(shù)。選擇熱光源時應(yīng)選擇功率較大的，因為光照強度大，分辨率高，曝光時間短，底片受熱變形程度小。現(xiàn)市場新型曝光機多采用LED冷光源，其有入射均勻性好，平行度高，發(fā)熱量低，能耗低等優(yōu)點。

曝光時間是得到高質(zhì)量干膜圖像的重要因素。曝光不足時，由于單體聚合不徹底，在顯影過程中膠膜容易溶漲、線條邊緣模糊，易起翹、滲鍍、脫落。曝光過度會造成顯影困難、發(fā)脆、殘膠等問題。使用過程中，定期使用光能量儀對曝光機光照能量進行測試，并根據(jù)測量數(shù)據(jù)對曝光時間、功率進行必要調(diào)整以保障曝光質(zhì)量。

3.5顯影

顯影時間通過顯影點來確定，通常顯像點控制在顯影段總長度的50%～70%之間。顯像點過晚出現(xiàn)，不能充分顯影，抗蝕劑會殘留在銅箔上。過早，已聚合的干膜與顯影液長時間接觸，易被浸蝕發(fā)毛。顯影后檢查銅箔上是否有殘膠，可將印制板浸入5%氯化銅溶液中，若銅箔表面保持光亮銅色，則表面有殘膠，應(yīng)及時調(diào)整工藝參數(shù)。

4.結(jié)束語

本文通過對印制板制作過程中圖形轉(zhuǎn)移各個環(huán)節(jié)工藝進行分析改進，通過嚴(yán)格控制工藝參數(shù)，加強過程控制；采用二次元測量數(shù)量調(diào)整Gerber數(shù)據(jù)、匹配Gerber與鉆孔數(shù)據(jù)單位和格式、Pin釘定位等方法措施改進對位精度，采用濕法貼膜工藝清除滯留氣泡提高線路質(zhì)量，根據(jù)光能量儀測試數(shù)量調(diào)整工作參數(shù)等措施?？稍谝欢ǔ潭壬咸岣呒毦€路、細間距的高密度、高精度印制板圖形轉(zhuǎn)移的工序質(zhì)量，從而保障印制板成品線路的質(zhì)量。