PCB光成像工艺知识课件

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,学习改变命运,知识创造未来,学习成就理想知识创造未来,16 九月 2024,PCB光成像工艺知识,讲述内容,一、干膜知识,二、前处理,三、贴膜,四、曝光,五、显影,六、蚀刻,七、去膜,八、菲林制作,九、干膜类型,十、工程处理注意事项,PCB光成像工艺知识,一、干膜知识,1968年由杜邦公司研制并用于线路板行业(非水溶性干膜，溶剂型；显影用三氯乙烷，退膜用二氯甲烷)。(缺点：需消耗大量有机溶剂，污染大，成本高),1970年研制出一种半水溶性干膜，显影.退膜用水溶液(添加2-15%有机溶剂.BCS)，成本.污染有很大改善。,1978年改进为全水溶性干膜，显影用K2CO3.Na2CO3,退膜用KOH.NaOH，其成本更低，污染更小，品质更好。,PCB光成像工艺知识,A Part: 聚醋盖膜(保护膜)冲影时撕去 1milPolyester Cover Sheet,B Part: 光阻膜层 Photopdlymer Film Resist,C Part:聚乙烯隔膜、贴膜时撕去Polyettylenc Separator Sheet 厚度1mil,附图于下一页,干膜结构,PCB光成像工艺知识,干膜结构-附图,聚醋盖膜(保护膜),聚乙烯隔膜,光阻膜层,PCB光成像工艺知识,干膜各层作用,聚酯保护膜：,1. 保护作用，防止擦花药膜，尤其是贴膜到冲影前的保护.,2.防止氧气进入阻剂层,由于曝光后聚合反应将继续进行,氧气进入会与自由基发生反应形成非活性的过氧化物，阻止聚合反应的进行，使聚合过程停止造成曝光聚合不足。,PCB光成像工艺知识,聚乙烯隔膜,避免卷膜、运输、储存时，干膜药膜与保护膜之间相互粘贴，(厚度25m-30m，测本公司干膜隔膜27m),光阻膜层(药膜层),光聚反应的主体,干膜各层作用,PCB光成像工艺知识,1.粘合剂,4.促化剂与附着力促进剂,2.光聚合反应单体,3.感光启动剂(光引发剂),5.染料,6.热阻聚剂,7.溶剂,干膜化学组成,PCB光成像工艺知识,1.粘合剂,*,将干膜各组份粘结成膜，是光阻层的骨架，主要影响膜层的物理性能，,在光聚合过程中不参与化学反应，但其决定光阻剂是属于溶性、半水溶,性和溶剂性干膜，粘洁剂决定干膜的Tg点。,2.光聚合反应单体,*,聚合反应主体，单体吸收自由基后进行聚合反应形成商分小聚合体。,化学成份作用,PCB光成像工艺知识,3.感光启动剂,感光启始剂吸收特定波长紫外光(一般320-400nm),启动剂自行裂解而产生自由基，为聚合反应提供条件。,4.促化剂与附着力促进剂,增进光阻层与铜面之间的附着力，防止粘结不牢而引起的渗 镀与甩膜。,化学成份作用,PCB光成像工艺知识,5.染料,a.,干膜本身制造时，方便进行检查。,b.,曝光前后有明显颜色变化，便于已曝光,板与未曝光的区分及目检。,a.,感光增色：曝光后颜色加深。,b.,感光褪色：曝光后颜色变浅。,目,的,分,类,化学成份作用,PCB光成像工艺知识,6.热阻聚剂,干膜在生产及应用过程中很多步骤需接受高温，为阻止热能使干膜发生聚合作用而加入热阻聚剂,7.溶剂,将各有效成份溶解。,化学成份作用,PCB光成像工艺知识,启始剂吸收UV光的能量后，先自行分裂产生自由基，自由基引发光聚反应，形成交联聚合物，不溶于显影液，而未曝光的光阻膜被显影液剥去，聚合成像部分，保留在铜面上。,流程图,显 影,单体发生光聚反应形成聚合体,单体吸收自由基,出现自由基,启始剂裂解,紫外光照射,干膜反应过程,PCB光成像工艺知识,磨板作用,a.除去板面的氧化，油污，手指印，及其它污物。,磨板效果图附后,b.在板面上形成微观粗糙表面，增大干膜与板面积，使干膜有更好的附着力。,c.提供烘干后的干燥板面。,二、前处理,PCB光成像工艺知识,磨板前板,磨板后板,板面氧化.油污.手指印等,磨 板,磨板效果图,PCB光成像工艺知识,设备典型部件,1磨刷及喷嘴,PCB光成像工艺知识,主要物料,1. 磨刷,材质：尼龙; 颜色：白色;,规格: 针粗0.35mm, 整刷外径81mm,针长37.2mm,刷长635mm;,更换周期：一周（更换成本比较高）；,2. 酸,硫酸，浓度为35%，温度为常温；,3. 火山灰,质量参数：公司采用的为HESS的4F牌号火山灰，其主要化学成分为 SiO2:72.10%;AL2O3:12.33%;Fe2O3:1.34%,颗粒分布范围：小于68um(+/-5um)颗粒占90%，大于25um(+/-5um)的颗粒占50%以上。,PCB光成像工艺知识,主要控制要点,浮石粉沉降试验,每四小时做一次，控制范围1520%;,目的：间接判断火山灰有效粒径；,水膜试验,每班一次，水膜时间15秒；,目的：评价磨板后的板的洁净度；,有机污染,磨痕试验,内层、外层板镀板：1218mm；外层沉厚铜板：4-8mm ；,目的：评价磨板时上下两对刷子对板的压力状况。,PCB光成像工艺知识,磨痕类型,PCB光成像工艺知识,E、磨板后质量检查,a.目检板面是否有氧化、水迹、污物 板面清洁度 。,b.水膜测试,测试方法：取板面清洁处理后的板，用水浸湿板面并垂直放置，用秒表测量水腊膜破裂的时间,c.板面粗糙度：经磨板后的板面粗糙程度(2.0m左右).,* 行业界人员定义一些参数衡量粗糙度如 Ra;表面取样长度内基准线上所有距离绝对值的算术平均值;一般0.2-0.4m.Rt;表面取样长度内最高峰顶和最低谷度之间的距离1.5-3.0m一般用目视法估计，较少用科学仪器检测。粗糙度由：磨刷材料，磨料粒度，磨板时的功率等共同决定。,磨板的控制,PCB光成像工艺知识,磨板的控制,PCB光成像工艺知识,五、无尘房的控制,温度,湿度,压力,空气中尘粒含量,光线,无尘房需控制的条件,PCB光成像工艺知识,a. 温度过高，干膜容易融边，而且干膜,溶剂挥发影响贴膜效果。,b. 菲林尺寸稳定性会受温度的影响。,*温度对黄菲林影响:(10-20)*10,-6 / 0,C,例如长度为24”的菲林，温度升高1,0,C，长度约增加24*1000*(1020)*10,-6,=0.240.48mil/,0,C,Humidity,558%,Temperature,212,温湿仪,温度控制,PCB光成像工艺知识,1.黄菲林尺寸稳定性受湿度的影响，湿,度对黄菲林影响：(1525)*,10,-6,/,%RH例如：长度为24”菲林，相对湿度增加1%RH，长度约增加：24*1000 *(15-25)*10,-6=,0.36-0.,6Mil/%RH,2.干膜储存需要控制一定的湿度,Humidity,558%,Temperature,212,温湿仪,湿度控制,PCB光成像工艺知识,尘粒含量通常是指1ft,3,的空气中含有0.5m以上尘埃个数，做为表达单位，如100个以下称class100(现公司尘量为class1万，表示0.5m以上尘埃个数不超过10000个或者5.0 以上尘埃个数不超过70个)。测量工具：测尘仪,压力控制,无尘房保持正气压的作用,是减少外界空气进入，减,少空气中尘埃量。,正压,空,气,空,气,空气中尘含量控制,PCB光成像工艺知识,干膜，未覆制的黄菲林存放，,以及及半存放品需于黄光下存,放，贴膜曝光，显影黄菲林覆制过程，也要在黄光条件下进行。,Cleaning Room,光线控制,PCB光成像工艺知识,预热,让贴膜板有足够热量以辅助干膜之流动性，而更好地压贴在粗糙铜面上。,清洁,在贴膜前对板面进行清洁，减少贴膜时干膜下垃圾。,贴膜是利用加热来降低干膜粘度，使干膜自行软代，加压将药膜挤压贴于已完成清洁，粗化板面上。,贴膜,三、贴膜,PCB光成像工艺知识,a.必须遵行铜面大膜面小的原则。,b.更换胶辘应留意发热管的安装，,避免温度不均匀。,c.安装干膜要注意上下对齐。,注,意,贴膜岗位注意事项,PCB光成像工艺知识,干膜碎,PCB光成像工艺知识,温度：,温度太高，干膜图像变脆，耐电镀力差，温度太低，干膜未能完全软化，流动而与铜面粘附牢固，结合力不好，干膜甩膜，渗镀。温度测定：测温仪。,压力：,贴膜压力太大，贴膜容易起皱，干膜盖孔容易破，压力太小，贴膜不牢。,贴膜参数控制,PCB光成像工艺知识,a.贴膜后需要静置15分钟以上才能曝光让,已贴膜板冷却到无尘房控制温度范围，,避免热板使菲林变形。,b.贴膜板静置冷却可使干膜完全与板面贴合，,而且完全硬化。,贴膜后静置时间,PCB光成像工艺知识,压膜时间,温 度,压 力,影响贴膜效果的主要因素,PCB光成像工艺知识,a.贴膜压力是压膜滚轮施于干膜上的实际压力(生,产时是用气压表上力作参考),b.,影响条件:气缸气压,压膜滚轮与基板形成压痕的,长度和宽度。,* “压痕”的形状受气缸气压、滚轮直径、包胶厚,度、滚轮表面包胶硬度等因素影响。,c.测试：用测压纸测试。,影响贴膜效果的主要因素压力,PCB光成像工艺知识,a.贴膜温度是指干膜与板面铜箔介面的实际,温度，(生产上常以压辘温度作参考)。,b.贴膜温度决定于压辘与干膜接触时间，,(贴膜时间)。,c.压辘温度预热温度介于压辘和光阻铜箔介面,的热导系数。,影响贴膜效果的主要因素温度,PCB光成像工艺知识,a.,压膜时间是指滚轮与干膜接触点的时间。,b,.压膜时间由贴膜压力(实际是压痕宽度)与,传送速度决定。,附表(生产时以传送速度作为参考),影响贴膜效果的主要因素压膜时间,PCB光成像工艺知识,贴膜辘对贴膜效果的影响,PCB光成像工艺知识,贴膜辘对良率的影响,PCB光成像工艺知识,曝光是指UV光线穿过菲林及保护膜，而,到达感光膜体上，使进行一连串的光聚,合反应，形成不溶于显影液聚合物。,流程图,显 影,单体发生光聚反应形成聚合体,单体吸收自由基,出现自由基,启始剂裂解,紫外光照射,四、曝光,PCB光成像工艺知识,聚合过程,PCB光成像工艺知识,光源,PCB光成像工艺知识,点光源,点光源,PCB光成像工艺知识,ORC手动曝光机,1、由于曝光框架两层各为麦拉层和玻璃层，因此上下曝光的能量各不相同。,2、设备通过对灯罩的开合控制曝光时间的多少。,3、灯罩有冷却水，冷却水在保养时需要更换。,4、离子罐需要检查，无吸附能力时，需要更换。,5、反光罩对能量的均匀性有比较大影响，通常通过调整反光罩的位置来调整能量均匀性。,PCB光成像工艺知识,平行光源,平行光源就是将由点光源发出的光经过抛物面反射通过移动反射镜来达到上下两面的先后曝光。平行光的最大优点是在曝光时，所有光线是垂直照射到光致抗蚀剂上，因而可以得到与底片“相同”的尺寸图形（显影后），得到较理想的图形。,PCB光成像工艺知识,平行光源,1、平行光机保养时，清洁反光罩上面的灰尘，通常使用掸子掸落灰尘，再用吸尘器吸附。,2、检查过滤器有无堵塞。,PCB光成像工艺知识,不同的干膜根据其特性不同所需曝光能量不同，曝光能量的测量可以用能量表或曝光尺。,曝光尺有21级、17级、25级曝光尺，常用的是21级曝光尺，其第一级光密度为0.05，以后每级以光密度差D为0.15递增，第21级3.05。做曝光尺应注意，不同的干膜有不同能量。,曝光尺,不同的干膜在相同能量下曝光尺的级 数不同，因此做曝光尺时应择与生产 相同的干膜。,注,意,曝光能量,PCB光成像工艺知识,曝光能量太高，会导致线幼，干膜变脆。,曝光能量太低，单体聚合不完全，干膜盖孔,能力变差，显影后色泽暗淡，线路不清晰。,曝光能量的影响,PCB光成像工艺知识,曝光能量=灯管强度X曝光时间,曝光能量是什么？,PCB光成像工艺知识,灯管强度高 灯管强度低,灯管强度,PCB光成像工艺知识,1、灯源太脏清洁,2、反光照太脏清洁,3、灯管使用寿命已到更换,灯管强度减弱的原因,PCB光成像工艺知识,曝光能量与反应的关系,PCB光成像工艺知识,曝光尺确定能量,PCB光成像工艺知识,PCB光成像工艺知识,将菲林与板之间的空气排出，避免菲林与板之间存在气泡，而导致光线折射，使图像失真。,目,的,a.真空框的密封性,b.抽真时间,c.真空泵工作收况,d.擦真空好坏决定,效果的决定因素,抽真空及赶气,PCB光成像工艺知识,1、刚刚合上框架，抽真空时，赶气力度不可过大。以免菲林与偏移,2、厚板由于麦拉膜的真空时的变形会引起菲林的移动，所以单面曝光较合适,赶气与偏位,PCB光成像工艺知识,牛顿环判断真空效果(有牛顿环出现，且不移动）,1、牛顿环出现，当不再移动，表示气体已经不在流动且接近真空。,2、在光面与光面接触的地方容易形成并发现,。,PCB光成像工艺知识,真空不良导致的曝光不良,PCB光成像工艺知识,导气条太厚,PCB光成像工艺知识,导气条太薄,PCB光成像工艺知识,导气条合适,PCB光成像工艺知识,菲林定位图示,PCB光成像工艺知识,菲林定位改善,1、板面质量：1）减少板边杂质颗粒，减少搬运过程。2）减少贴膜后的膜碎,2、菲林检查：,1）菲林上到玻璃台面前，检查清洁台面菲林。,2）上菲林之后，检查菲林与台面之间。,3）曝光过程当中，抽真空的影响，灰尘会移动到各处。,PCB光成像工艺知识,曝光后干膜未发生聚合反应的部分单体会向已曝光部分扩散迁移，增加了曝光部分干膜的密度，同时未曝光部分形成空穴。单体为非极性，未曝光部分更容易显影,。,曝光后静置,PCB光成像工艺知识,LDI光学系统,PCB光成像工艺知识,LDI光学系统,PCB光成像工艺知识,LDI定位原理,Vacuum Table,PCB Panel,Optical Registration Holes,PCB光成像工艺知识,LDI特点,1.不需要绘制菲林,2.对位精度高,3.不容易产生固定位缺陷,4.批量板生产速度慢,5.尺寸不能大于24“,6.厚度不能超过5mm,PCB光成像工艺知识,正片：所见即所得 负片：所见非所得,正负片,PCB光成像工艺知识,正片：所见即所得 负片：所见非所得,PCB光成像工艺知识,正负片的定义:,正片：(所见即所得）线路区域为阻光区（无论是黑色阻光或是棕色阻光）,负片：(所见非所得）线路区域为透光区,PCB光成像工艺知识,显影就是感光膜中曝光部分的活性基团,Na,2,CO,3,溶液反应生成可溶性物质而溶解。已曝光部分由于发生光聚反应生成大分子聚,合物，它不溶于K2CO3溶液而保留在铜面上。,定,义,反应原理,Na,2,CO,3,= 2Na,+,+ CO,3,2-,H,2,O + CO,3,2-,= OH,-,+ HCO,3,-,RCOOH + K,+,+ OH,-,= RCOOK + H2O,羧基与 K,+,作用生成可溶于水的钾盐。,五、显影,PCB光成像工艺知识,控,制,条,件,显影压力,显影液浓度,显影速度,显影液温度,喷嘴的排列与设计,新药水补充,过滤系统,水洗效果,PCB光成像工艺知识,药水补充,由于显影液中有效成分不停消耗，而且,显影液中废膜量不断增加。因此必须采,用自动补料，自动排放系统，以稳定显,影液正常浓度，同时限制溶于显影液中,的废膜量。,控制条件相关内容介绍,PCB光成像工艺知识,补充流量计算,由于Na,2,CO,3,显影液中有一定的使用寿命，因此必须,按要求补充足够的新药水。1L的1.0% Na,2,CO,3,一般可,以溶解1-2FT2干膜，不同的干膜具体溶膜量不同。,例如：某种干膜1L的1.0% Na,2,CO,3,可以溶解1.5FT2干膜.,1小时生产700FT2板，板的铜面积按60%计算，,补充流量应为：,700 * 2 * 60%,1.5 * 60,= 9.33L/min,控制条件相关内容介绍,PCB光成像工艺知识,显影点的控制,显影点是指板从进入显影缸，到刚好冲影干净,位置的距离与总显影缸的长度的百分比,X,Y,* 100%,X,Y,控制条件相关内容介绍,PCB光成像工艺知识,显影点的控制,显影点同样可以用时间来计算，干膜刚好显影干,净的时间为t1，板在显影缸总运行时间为t2,t1/t2 * 100%为显影点,显影点不但可以综合的反映温度，浓度，压力速,度条件，而且还能反映喷嘴排列安装情况。,控制,显影过度：线路狗牙，干膜色泽暗淡，抗电镀能,力减弱,显影不足：出现残胶,控制条件相关内容介绍,PCB光成像工艺知识,水洗,显影完成后必须立即进行水洗，除尽干膜及铜面,的残留显影液，避免线边干膜遭到攻击而造成线,边残铜，水洗同样能冲洗掉板面留下的干膜碎片,及其他污物。水洗效果受水洗段长度，喷嘴构造，,喷淋压力影响。,控制条件相关内容介绍,PCB光成像工艺知识,DES,化学方程式,2Cu+3NaCLO,3,+6HCL=2CuCL,2,+3NaCL+3H,2,O,CL离子(化合价+5,-2),Cu(化合价0 +2),六、蚀刻,PCB光成像工艺知识,蚀刻因子=,铜厚/一边侧蚀,蚀刻因子,PCB光成像工艺知识,内层与外层,蚀刻,PCB光成像工艺知识,七、去膜,药液,：,氢氧化钠或氢氧化钾,浓度：1.5%3%,去膜点：50%,原理：,NaOH + RCOOH RCOO,-,Na,+,+ H,2,O,RNH,2,+ RCOOH RCOO,-,RNH,3+,PCB光成像工艺知识,PCB光成像工艺知识,八、干膜类型,杜邦系列：用于激光曝光,LDI340、LDI530、LDI540、,LDI7040,用于普通干膜：,FX930、FX940；PM215,用于镀水金、镀硬金：,GPM220,用于选择性硬金：,W250,旭化成系列：,YQ40-PN,PCB光成像工艺知识,九、工艺能力,PCB光成像工艺知识,PCB光成像工艺知识,十、工程注意事项,阴阳铜补偿H/1，1.2mil；1/2，2.4mil；1/3，2.4mil,0.05mm薄芯板（特殊板边）,细线路5%阻抗公差,间距问题,二次干膜GPM220,孔铜较厚的二次干膜流程,外层网格,盲孔板辅助面开窗,盲孔板拼版尺寸变化,PCB光成像工艺知识,阴阳铜补偿H/1，1.2mil；1/2，2.4mil；1/3，2.4mil,PCB光成像工艺知识,0.05mm薄芯板（特殊板边）,PCB光成像工艺知识,细线路5%阻抗公差,PCB光成像工艺知识,间距问题（三种情况）,1.线到盘,2.盘到盘,3.线到线,PCB光成像工艺知识,二次干膜GPM220,1.水金+金手指 使用GPM220 （厚度50um）第1次重要,2.第二次干膜不用阻焊菲林,PCB光成像工艺知识,孔铜较厚的二次干膜流程,1.避免一次性贴2次干膜（厚度接近80um，曝光解析困难）,2.先走镀孔10um，后续正常图形电镀,PCB光成像工艺知识,外层网格,5mil的网格容易掉干膜形成开路,PCB光成像工艺知识,盲孔板辅助面开窗,PCB光成像工艺知识,盲孔板拼版尺寸变化,PCB光成像工艺知识,