PLASMA等离子清洗.doc

FPCPCB除胶渣工艺PLASMA等离子清洗简要描述:一等离子简介： PLASMA等离子清洗（又称电浆），起源于20*初期，随着高科技的发展，现大量应用在电路板钻孔后孔内清洁工序，传统的湿法高锰酸钾除胶渣工艺因有液体张力等原因，在现有电路板小孔，密孔，肓孔（BlindVia）等产品加工后常有残留胶渣（smear）。一等离子简介：PLASMA等离子清洗（又称电浆），起源于20*初期，随着高科技的发展，现大量应用在电路板钻孔后孔内清洁工序，传统的湿法高锰酸钾除胶渣工艺因有液体张力等原因，在现有电路板小孔，密孔，肓孔（Blind Via）等产品加工后常有残留胶渣（smear）。所以以等离子清洁的干式制程受到瞩目。 二电浆（以下统称电浆）产生方式： 能产生电浆的方式很多，以下是几种高密度电浆的产生方式： 感应耦合式电浆产生法（ICP） 感应耦合式电浆工作原理，如下图，线圈上加一高频电源，当线圈电流发生变化时，由安培定律H = J + 0(E/t)知，可产生变动磁场，同时由法拉第定律E = - 0(H/t)知此变动之磁场会感应一反方向电场，并加速电子与线圈电流相反的二次电流。下图为电浆实际工作中的照片。 中空阴极电浆产生法（HCP）电子回旋共振电浆产生法（ECR） 三电浆工作原理 电浆是紫外线发莹光的产物，继固体，液体，气体之后，电浆体是物质的第四态。 电浆是一团带正，负电荷之粒子所形成的气体，正常情况下，正，负电荷总数相等；电浆中还含有中性的气体原子，分子及自由基。至于整团气体粒子中，正离子（或电荷）所占的比例，则定义为离子化程度（ionization degree），所以电浆产生方式的不同，压力，电源供应器之功率不一，离子化程度也会不一样。 所有电浆都会发光（glow），原理类同日光灯的原理，在真空环境下激发态粒子(excited state, X*)返回基态（ground state, X）时，将其能量以光子的形式放出来所造成。RX* RX + h 电浆内组成复杂，其工作时内部反应也极为繁杂，包括有气体分子之激发（excitation），解离（dissociation），离子化（ionization），结合（recombination）等作用，可能发生的反应如下表。四电浆在PCB/FPC中的应用 电浆去胶渣机可达到以下四种功能： 电浆清洁功能（Plasma Cleaning） 在电路板（FPC/PCB）出货前，会用电浆做一次表面清洁的动作。常规情况电路板的下游客户会对产品进行来料检验，如打线测试（Wire Bonding Test），拉力测试（Wire Pull Test）等,在没有做表面清洁的时候，常常会有一些污染导致测试不通过。退货，客诉的事情时有发生，不单是经济上的损失，失去的还有信誉。为避免以上的问题，在出货前做表面电浆清洁，在这个日益追求品质的年代已成趋势。 电浆活化功能（Plasma Activation） 主要针对一些活性不强，较惰性的材料，如Teflon等，此类型材料不容易用酸，碱做活化，但我们可以利用电浆内的离子或活性自由基对材料进行活化。水滴角度测试是检测材料表面活性的最好方法。如下：活化材料表面主要是对碳氢化物的清洁，因此种化合物属亲油情，故水滴角度测试时角度会偏大（70到100度）；经电浆处理后，电浆中离子或活性自由基与碳氢化物轻易反应生成挥发性碳氢化合，如CO、CO2、CH4、CHxOy等，所以电浆后水滴角度会偏小（10至30度）。下图是台湾晖盛与珠海光晟电子提供的测试资料： 电浆除渣功能（Plasma Descum） 同上，除渣的主要对象也是碳氢化物，线路板常规制程上完绿油后做显影成像，此工序在做精密BGA时会出现绿油显影不净，或有绿油残留时，也可通过电浆的方法做一次表面的清洁动作。针对FPC而言，在经压制，丝印等高污染工序后同样会有细小残胶留于铜面，在后续表面处理时造成漏镀，异色等问题，同样电浆可去除表面残胶，根据材料与工艺及客户要求的不同，基本可去除表面直径大小约5um的胶状物。 电浆孔内去胶渣功能（Plasma Desmear） 孔内去胶渣也是目前电浆在行业中应用较多,较广的工艺。孔内胶渣是指在电路板钻孔工序（机械钻孔及镭射钻孔）中因高温造成高分子材料熔融在孔壁金属面的焦渣，而并非机械钻孔加工造成的毛边，毛刺。此胶渣也是以碳氢化物为主，电浆中的离子或自由基可轻易反映成挥发性的碳氢氧化合物，最后由抽真空系统带除。所以电浆过的孔壁，在电镀后做切片时会有一定的胶内蚀，在IPC-6013A标准里，内蚀深度不能超过5um。见下图，切片孔内胶层内蚀实物图及电浆前后除胶模拟图： 在HDI板的应用中，因小孔径大都用激光钻孔，钻污较多，电浆在此后工艺的应用更为广范。见下图，激光钻孔后电浆前后效果图及切片： 电浆后用EDS（Energy Dispersion Spectrum）来检测其含碳量，在未做任何处理的钻孔后成品，其含碳量约为39%，经电浆去胶后，可降到0-20%等。（主要也是根据加工参数而定） 五电浆工艺流程及参数电浆的工作环境是一个真空的环境，注入相关气体，在射频（RF）电流作用下进行相关反映去除碳氢化物：工艺流程如下：上料抽真空注入气体压力控制电浆启动电浆计时电浆完成气体关闭抽真空破真空下料。主要控制参数有：底压压力（250mtorr），工作压力（300-350mtorr），功率（6-8kw），时间(10-15min)，气体流量及比例(6:2:1,O2:N2:CF4)。