微蚀剂成分(外层线路负片直蚀工艺_1)

Posted 2023-05-26

篇首语：知识就像内裤，看不见但很重要。本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了微蚀剂成分(外层线路负片直蚀工艺_1)相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

微蚀剂成分(外层线路负片直蚀工艺_1)

外层线路负片直蚀工艺

内容摘要 在日常工作中电镀的同事时常抱怨某个板子难做，仔细去了解原来是这类板子很特别，两面受镀面积相差太大，一面近90％为铜，而另一面只有10％左右的铜，还有一块板子上有多个结构完全不同的单元，有的是大铜面，有的只有零零散散的几个孔，在做正常图形电镀时由于受镀面积差别太大，导致电镀均匀性极差，PTH孔径有的大，有的小，还有孔铜不够的问题，当三个问题同时出现时，我们一般会选择更改钻孔孔径或更改电镀参数来解决，但往往收效甚微，这时候我们不禁想到外层线路负片直蚀工艺或正片直接电锡工艺，两种方法对解决此类板子都是很好的方法，相对而言外层线路负片直蚀工艺更具有优势，其制作线路精细、制造成本低、流程速度快、环境污染小的特点被越来越多的PCB厂家所接受，特别是新建的大型PCB厂家甚至抛弃了传统的图形电镀铜锡，所有的板子均采用负片直蚀工艺完成，笔者曾服务于某大型PCB厂，从电镀到蚀刻看不到锡的影子，而外层线路的良率一直在95％以上，真让人惊叹不已，本文以外层干膜为重点介绍了负片直蚀工艺及生产过程中相关制程问题和解决办法。

前言众所周知，而外层线路目前大多数的PCB厂家均采用正片电镀铜锡的方法，以锡铅作为抗蚀刻保护层，其生产控制较为容易，但线路不均匀，最主要的问题环境污染大、生产流程长，故将来PCB外层蚀刻可能被同内层线路制作一样的负片直接蚀刻所代替。负片即所谓的tenting制程，负片的底片图形与需要的线路或铜面图形刚好相反，其线路或铜面是透明的，而不需要的部份则为黑色不透明的，经过曝光后，透明部份因干膜阻剂受紫外光照射而起化学作用硬化，接下来的显影制程会把没有硬化的干膜冲掉，于是在蚀刻制程中仅蚀刻干膜冲掉部份的铜箔(底片黑色不透明的部份)，而保留干膜未被冲掉属于需要的线路(底片透明的部份)，经过去膜以后所需要的线路，在这种制程中干膜作为抗蚀刻保护层，且对NPTH孔要掩盖，其曝光的要求和对干膜的要求相对正片要高，其使用的药液为大部分为CuCl2酸性蚀刻液。

一、基本流程

开料→钻孔→PTH→整板电镀→前处理→贴膜→曝光→DES→AOI检查

二、重点工序说明

1PTH﹙沉铜﹚

A. PTH控制主要在于对板面披锋的控制，如披锋不能很好的去除将导致干膜封孔能力的下降。 B. PTH后的板需放在3～5％的H2SO4浸泡后才能进行全板电镀。

2整板电镀

A.整板电镀后的铜厚要达到客户的要求，

B.要不断试验改善电镀的均匀性，否则再好的外层线路设备也无法做出高良率的板子。

C.电镀均匀性试验方法：（仅做参考）

1）试板尺寸：18〞×24〞光铜板；(H/H 或1/1)
2）试板条件：

a、每飞巴试板均为满荷载试板；

b、每块板分两面(A面,B面)作分布测试；

c、取样点：沿板边2〞起, 每块板单面取25点（5行*5列, 如有需要可增加取点数量）

3）上板方式：（板的数量根据飞巴的具体长度）

4）计算方法：

a、板电后测量总铜的厚度

b、计算出电镀上去的铜厚度（A—底铜厚度）

c、计算电镀均匀性

COV=STDEV/AVG ×100%

*AVG--数据平均值

STDEV---数据标准偏差

COV---镀层均镀能力

良好的品质需要严格的监控，在条件允许的情况下，每个月做一次电镀均匀性测试，并不断想方法提高电镀

均匀性，只有这样才能得到高品质的产品。

3外层干膜工序控制

负片工艺的成败主要在外层干膜工序，以下就负片干膜的各流程的控制做简单的介绍1）前处理 未经任何处理的原铜表面，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。常见的处理方法 A．磨料刷辊式刷板机 B．浮石粉刷板 C．化学清洗法三种方法的优缺点有许多著作专题讲过，这里就不在鏊述，每间公司均需按自己定单结构制定合适的前处理方式。注意事项： A．基材经过前处理后表面已无氧化物、油痕等，但如滞留时间过长，则表面会与空气中的氧发生氧化反应，前处理好的板应在较短时间内（<4小时）进行下工序制作。 B．经处理后的板面是否清洁可进行水膜破裂实验方法。所经清洁处理的板面，流水浸湿，垂直放置，整个板面上的连续水膜应能至少保持15秒种不破裂（水破试验）。 2）贴膜 A．贴膜时应注意三要素 ①压力 ②温度 ③传送速度 B．好的贴膜应是表面平整、无皱折、无气泡、无灰尘颗粒等夹杂。 C．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。3）对位&曝光对位即是将事先准备好的负片图形底片与板子重合，已制作出准确的线路，对位分人工对位和机器自动对位，对于中小型的厂家一般选择人工对位，而大型的厂家一般会选择全自动或半自动的曝光机进行自动对位。对制作高精密的HDI/BUM类的板子要获得很高的良率就必须选择自动对位系统，因为人工对位公差一般在±3mil,而自动对位系统可做到±1mil,甚至更高。影响曝光成像质量和生产效率的因素： A．曝光机光源：精细线路的制作最好使用平行光或准平行光光源，其光线垂直射向干膜，导线失真极小，而普通点光源曝光机因部光射入射角的影响，导线宽度失真（对负片来说会导致导线变宽）。 B．曝光时间（曝光量控制）曝光时间的确定：采用Ristor 17或SST21 级曝光尺做曝光显像检查，确定曝光时间。 C．照相底版的质量以干膜作为线路板影像转移制板时，需以偶氮棕片或黑白片作为曝光工具，在曝光时充当“底片”的角色，一般自动对位系统选择黑白底片，而人工对位会选择偶氮棕片。影响照相底版质量因素： ①光密度 ②尺寸稳定性 D．洁净房的控制精细线路的制作离不开优秀的作业环境，尤其对外层干膜曝光来说，洁净房的优劣显得极其重要，日常的清洁、机器的定时保养必须严格执行，否则无法作出高品质的板子。4）DES 虽然对DES来说，人为的因素影响较前几个工序要小，但在日常生产中一定要保证机器处在正常的状态，杜绝带“病”作业，各作业参数及操作严格按作业操作指引来完成，机器的定期保养也很重要，只有在机器、参数、人员、方法正确的条件下才有可能作出好的板子，值得一提的时对负片工艺，蚀刻均匀性相当重要，包括上下两面及同一面的均匀性必须要定时进行测试，出现问题要立即进行调整。

三、提高合格率的途径

要提高负片直接蚀刻工艺的合格率，需从整个工艺的每个环节进行跟进，针对每个不同的制程问题进行分析，提出改善方案，继而对改善方案的可行性进行评估，如经各部门认可确实有效，需将改善行动增加到操作指引文件中，日积月累的改善行动就是PCDA循环，这样才能使产品长期保持在一个高良率、低报废率的水平。以下为针对外层负片直蚀工艺所产生的相关问题进行追踪、改善的跟进试验，供同行参考。

1生产参数及条件

表2 生产条件（最小线宽/.线距为：4/4mil）工序主要生产参数前处理（不织布+微蚀）传送速度：2.0m/min，磨痕宽度=8~12mm压膜（自动压膜机）预热温度=150℃ 入口基板表面温度=59~65℃压膜温度=120℃ 压膜压力=4.5kgf/cm2压膜速度=2.0m/min出口基板表面温度=63~69℃曝光（自动曝光机）上灯/下灯=8/8ST注：使用21及曝光尺DES显影槽有效槽长=3.0m显影喷淋压力：1.2Kgf/cm2 显影速度：3.4m/min,显影温度：30℃ 显影点：60%蚀刻速度：3.5m/min （底铜H/H OZ）褪膜速度：3.4m/min, 褪膜温度=55℃

2AOI检测结果（表3）

总检测数（PNL）不良内容及枚数不良率不良率小计合格率不良项目不良枚数120①划伤引起的断路、缺口86.67%26.67％73.33%②同一曝光异物所引起的缺口和断路86.67%③孔偏65.00%④蚀刻未尽43.33%⑤塞孔21.67%⑥板面污渍所引起的短路21.67%⑦板面突起物21.67%

3推测原因和相应对策

（1）划伤引起的断路、缺口：不良发生部有明显的擦伤痕迹，并且擦伤痕迹经过的地方分别造成开路和线路缺口。推测原因：擦伤是在前制程所造成的，由于基板在进入外层前处理线前，需经过：例：层压、外层钻孔、检查、去胶渣+沉铜、、全板电镀、检查（各厂制程不同可能会有少许不同），

①此过程中，（如投板机或翻板机），可能由于在取放基板时，所造成的擦伤。

②也有可能裁板后因边角毛糙，触碰基板所引起的。

由于铜箔表面以及绝缘层也受到了一定程度的损伤，外层前处理研磨无法将之整平（较深），虽然部分干膜的追从性较好，较轻的擦伤追从到了，可较深的擦伤追从不足，该处空气进入，干膜浮起，蚀刻时蚀刻液渗入，该处铜箔被侵蚀引起NICK,线路缺损。

相应对策:

①建加强对前制程的检查，在每道工序进行截留，以免不良板进入下一道工序。

②板子取放搬运规范化管理，层压锣边后边角进行打磨。

③使用追从性较好的干膜，可追从到10μm左右的凹陷区。

④如适当增加热滚压力：4.5kgf/cm2 →5.0kgf/cm2,提高对擦伤处的追从性。或降低贴膜速度：2.0m/min →1.7~1.8m/min。或提高预热温度：150℃~180℃，使基板贴膜前表面温度：65~70℃。但不宜超过70℃，因贴膜前基板表面温度在70℃以上时，该孔肩部膜厚变薄，盖孔性能会降低。

⑤线路已完成，因取放不当擦碰所致的断路、缺口，板子需小心取放，板子间需隔胶片或纸皮。

（2）同一曝光异物所引起的缺口和断路：板子局部区域有形状相同的断路和缺口不良现象，在局部区域内位置并不固定，如果是附着于底片上实施自动曝光时，断路和缺口的发生点应在同一地方，使用自动曝光机曝光，

推测原因：

①当基板进入曝光室时，加压膜向下运动，此时在加压膜内侧如已有异物混入，此异物随着加压膜的上下，也会在小范围左右移动，此时，如实施曝光，因异物可能会阻碍光线接触贴膜后基板表面，该处干膜未能被硬化，显影时被溶解，蚀刻时蚀刻液侵蚀铜箔导致断路和缺口。

相应对策：

①可对曝光机内的加压膜进行适当地清洁，清洁方法可采用粘性清洁滚轮或洁布沾上酒精擦拭均可，可与清洁底片时同时进行。

②设置一些底片框架台，可在一定程度上防止异物混入。

（3）崩孔：孔部位置偏移，导致孔部图形错位，左右孔环距离不对称。

推测原因：

①钻孔时，由于钻孔位置偏移，底片对位不精确，导致偏孔。

②底片图形设计位置精度偏差，导致偏孔；或底片对位偏移。

相应对策：

①钻孔位置精度正确化。

②提高底片对位精度，提高对位精度，建议检查首件后，确认无偏孔再继续生产。

（4）蚀刻未尽：基板一边均未被蚀刻，线路底部边缘宽。

推测原因：（表4）

因蚀刻未尽严重的不可修复，会形成报废，可通过采用显微剖切试验测量该蚀刻未尽部的铜厚。如铜厚不均，需对电镀的镀层均匀性进行改善。如铜厚均匀则考虑蚀刻是否出现异常：

①蚀刻槽上、下侧喷嘴分别进行喷淋，确认喷嘴有无堵塞。如喷嘴无堵塞现象：

a：增加传送滚轮间的间隔。可能因传送滚轮间距过窄，接触板面的蚀刻液未能充分横向扩散，没有接触到从喷嘴喷出的蚀刻液，从而使蚀刻液较难直接接触到板面，蚀刻能力下降，线路宽度产生变动。

b：减少中间的喷嘴（通过调节喷嘴的螺钉，使喷嘴变长或短）和基板之间的距离, 可使蚀刻液更直接地接触板面，提高蚀刻能力。（当板尺寸较大时）

c：增加喷淋摇摆的次数。使基板表面蚀刻均匀化。

②如喷嘴有堵塞现象：

a：取出喷嘴中的堵塞物。可采用高压气枪对喷嘴吹气，使堵塞喷嘴畅通。

③适当提高盐酸浓度，或适当提高氯化铜的浓度，以增强蚀刻能力。

（5）塞孔：一般是因为孔内有树脂屑，孔环被部分侵蚀。

推测原因：因钻孔或除胶渣处理不足，基板树脂屑残留孔内，贴膜时因异物存在，该处干膜浮起，蚀刻液侵蚀所致。

相应对策：

钻孔后处理完善化，目测钻孔后基板贯穿孔内，有无残屑。

（6）板面污渍所引起的短路：残留铜部分有被蚀刻现象，仿佛有何污渍附着基板表面。

推测原因：

投入前基板表面有污渍，内层前处理不足（化学处理），蚀刻时造成该处铜箔未被充分蚀刻掉所致。

相应对策：

①我司工程师现场服务时，建议取样分析（残铜以及前处理不良基板样品）。

②前处理前，采用洁布沾溶剂擦拭基板表面，除去可能附着的有机物后再实施贴膜等。或采用物理研磨，将基板表面可能存在的污渍部分除掉，处理后，目测基板表面，有无污渍，1次全检/3~5lot，请仔细斟酌后实施。

（7）板面突起物：线路基本形成，线路上局部有未能被充分蚀刻迹象。

推测原因：

①钻孔~整板电镀时，有何异物附着基板表面，整板电镀时形成整板电镀异物，微微突起。前处理不足，因突起物的存在，该处干膜微微浮起，空气进入，蚀刻时局部被侵蚀，较厚部分，未能充分被蚀刻所致。目检投入前板子有无明显突起物，如有，可采用砂纸手工进行打磨，另外，需检查整板电镀后板子表面，有无整板电镀异物，如有，除加强整板电镀过滤能力以外，需在整板电镀前尽量避免异物附着状态进行电镀，可采用抽检方式进行确认。

②因整板电镀时基板表面有轻微污渍，镀铜时铜析出异常，形成电镀颗粒。整板电镀水洗水更新，检查前浸渍的酸浓度，或确认酸性脱脂剂的浓度、温度和时间。

四、数据统计并分析

通过以上一系列的分析和改善后，外层线路的品质已得到了很大的改善，良品率达到了95％以上，以下为相隔15天后所统计的数据

微蚀剂 成分(外层线路负片直蚀工艺_1)

微蚀剂 成分(外层线路负片直蚀工艺_1)

微蚀剂成分(外层线路负片直蚀工艺_1)

微蚀剂成分(外层线路负片直蚀工艺_1)