PCB图形转移ODF图形转移工程师培训资料.ppt
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1、一、前言一、前言 3二、工序制作简介二、工序制作简介 4三、工艺制作流程三、工艺制作流程 5-12四、工艺制程原理四、工艺制程原理 13-45五、各工序主要测试项目五、各工序主要测试项目 46-52六、常见问题种类及特征六、常见问题种类及特征 53-59七、结束语七、结束语 60-61 编写本教材为编写本教材为 图形转移图形转移 工艺制作原理,适用工艺制作原理,适用于负责内外层图形转移工序入职工程师、及相于负责内外层图形转移工序入职工程师、及相关技术人员的培训关技术人员的培训. . 随着图形转移技术的不断革新随着图形转移技术的不断革新, ,部分观点将出部分观点将出现差异现差异, ,我们应以实际
2、的要求及变化为准我们应以实际的要求及变化为准. .v图形转移的定义:图形转移的定义: 就是将在处理过的铜面上贴上或涂上一层感光性膜层,在紫外光的照射下,将菲林底片上的线路图形转移到铜面上,形成一种抗蚀的掩膜图形,那些未被抗蚀剂保护的不需要的铜箔,将在随后的化学蚀刻工艺中被蚀刻掉,经过蚀刻工艺后再褪去抗蚀膜层,得到所需要的裸铜电路图形。 v图形转移工序包括:图形转移工序包括: 内层制作影像工序,外层制作影像工序,外层丝印工序。内层制作影像工序,外层制作影像工序,外层丝印工序。 2022-7-4板面处理贴干膜(方法一)涂湿膜(方法二)显影曝光菲林制作退膜蚀刻v 以内层图形转移工序为例:以内层图形转
3、移工序为例:v 以外层图形转移工序为例:以外层图形转移工序为例:显影曝光菲林制作退膜图形电镀蚀刻板面处理贴干膜褪锡v 以外层丝印图形转移工序为例:以外层丝印图形转移工序为例:低温锔曝光菲林制作高温锔UV紫外字符板面处理丝印显影底片底片Cu层层基材层基材层贴膜贴膜曝光曝光显影显影蚀刻蚀刻褪膜褪膜干膜干膜底片底片Cu基材基材贴膜贴膜曝光曝光显影显影蚀刻蚀刻褪锡褪锡干膜干膜图电图电褪膜褪膜定义:将铜面粗化,使之后工序的干膜有效地附着在铜面上。除油微蚀酸洗热风吹干除油:通过酸性化学物质将铜面的油性物质,氧化膜除去。微蚀:原理是铜表面发生氧化还原反应,形成粗化的铜面。酸洗:将铜离子及减少铜面的氧化。热风
4、吹干:将板面吹干。磨板的方式:化学磨板、物理磨板(机械)。(+水洗)(+水洗)(+水洗)(以内层制作为例)辘膜(贴干膜)菲林制作菲林检查曝光辘膜:以热贴的方式将干膜贴附在板铜面上。菲林制作:根据客户的要求,将线路图形plot在菲林(底片)上,并进行检查后投入生产。菲林检查:检查菲林上的杂质或漏洞,避免影像转移出误。曝光:利用紫外光的能量,使干膜中的光敏物质进行光化学反应,以达到选择性局部桥架硬化的效果,而完成影像转移的目的。定义:利用感光材料,将设计的线路图形通过曝光/显影/蚀刻的工艺步骤,达至所需铜面线路图形。显影蚀刻褪膜显影:通过药水碳酸钠的作用下,将未曝光部分的干膜溶解并冲洗后,留下感光
5、的部分。 蚀刻:是将未曝光的露铜部份面蚀刻掉。褪膜:是通过较高浓度的NaOH(1-4%)将保护线路铜面的菲林去掉。定义:利用感光材料,将设计的线路图形通过曝光/显影/蚀刻的工艺步骤,达至所需铜面线路图形。v目的目的 v清洁处理方法清洁处理方法 机械磨板法 (磨料刷辊式刷板机+浮石粉刷板) 化学清洗法 ( 除油+微蚀+酸洗) 未经任何处理的铜表面,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。v 处理后板铜面与再氧化之关系处理后板铜面与再氧化之关系 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
6、氧发生氧化反应,前处理好的板应在较短时间内处理完。 机械刷磨板化学处理法快慢v 处理后铜面要求处理后铜面要求 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30秒不破裂。v 清洁处理方法比较清洁处理方法比较化学清洗法磨料刷辊式刷板机浮石粉刷板机借着与铜表面相切的砂 磨料浮石粉与尼龙刷相结合的作用与先用酸性除油剂去除铜箔表面原理 磨动作机械地刮削表面 板面相切磨刷。的油污、指印及其他有机污物.来粗化表面,同时除去随后进行微蚀处理去除氧化层污物并形成微观粗糙表面优点 磨刷的刮削使用可将大 1、浮石粉的尖状颗粒与尼龙刷的共1、去
7、除铜箔较少;部分污物和杂质去除掉 同冲击将板材表面的一切污物机械去2、基材本身不受机械应力影响,除。易处理薄基材。2、因无“刮痕”, 故无干膜桥接现 象3、板面均匀无沟槽,降低了曝光时光的散射,从而改进了成像分辨率.缺点 1、当干膜覆盖于铜面1、浮石粉对设备机械部分易损伤。1、需监测化学溶液成分变化并时,铜面刮痕可能造成 2、尼龙刷对薄料会有所损害。进行调整。架桥现象,导致蚀刻后2、废水处理问题,及增加废液导线边缘参差不齐,甚处理费用。至断线。2、硬刷子无法适用干薄芯材清洁,这可能将板面刷坏,甚至拉长.机械清洗法 贴膜时,先从干膜上剥下聚乙烯保护膜,然后在加热加压条件下将干膜抗蚀剂粘膜在覆铜箔
8、板上。v贴膜示意图贴膜示意图干膜干膜铜板铜板热辘热辘保护膜保护膜压力,压力, 温度,温度,传送速度传送速度 v 贴膜过程注意三要素:贴膜过程注意三要素: 贴膜应是表面平整、无皱折、无气泡、无灰尘颗粒等夹杂,同时为保存工艺的稳定性,贴膜后应停置15分钟后再进行曝光。v 贴膜后要求:贴膜后要求:v 停留时间的设定及影响:停留时间的设定及影响: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。 6.16.1干膜结构干膜结构 PE 聚乙烯保护膜聚乙烯保护膜 (
9、2525mm)干膜(光阻胶层)干膜(光阻胶层) PET COVER FILM (25m) 其中:聚乙烯保护膜是覆盖在感光胶层上的保护膜,防止灰尘等污物 粘污干膜 阻止干膜胶层粘附在下层PET上; 聚脂类透明覆片(PET)作用: 1、避免干膜阻剂层在未曝光前遭刮伤; 2、在曝光时阻止氧气侵入光阻胶层,破坏游离基,引起感光度 下降 光阻胶层的主要成分 作用 粘结剂(成膜树脂) 起抗蚀剂的骨架作用,不参加化学反应 光聚合单体 在光引发剂的存在下,经紫外光照射下 发生聚合反应,生成体型聚合物,感光 部分不溶于显影液,而未曝光部分可通 过显影除去 光引发剂 在紫外光照射下,光引发剂吸收紫外 光能量产生游
10、离基,游离基进一步引 发光聚合单体交联 各种添加剂 增强干膜物性及增强铜面附着力等成分要点有关特性高分子聚合物丙烯单体的选择,分子量,玻璃化转移温度感光性显影特性密着性干膜强度褪膜特性架桥剂双键架桥聚合单体:亲水性与疏水性的平衡,架桥基团的浓度感光性解像度显影特性耐药品性(显影液蚀刻液电镀液)其他:光聚合开始剂,安定剂,染料,密着促进剂nmR1CCO2R2CH2CH3CCO2HCH2CH2C-CO OC2H4 O C O C2HO4 CO CCH2mCH3nCH3CH3CH3v按物理状态分为: 干膜抗蚀剂 及 液体抗蚀剂 光致抗蚀剂:是指用化学方法获得的能抵抗某种蚀刻液或电镀溶液浸蚀的感光材料
11、。感光材料主要是由主体树脂和光引发剂或光交联剂组成。项目项目干膜抗蚀剂 干膜抗蚀剂 液态抗蚀剂 液态抗蚀剂 解像度3mil1 mil填平性差较好成本比干膜低4060%废水处理膜厚、处理量大无保护膜、膜薄、处理量小自动化程度可实现自动化生产,但要配用自动除干膜保护膜设备可以实现自动化生产房间:100K级房间:10K级设备:10K级设备:1K级适用蚀刻剂 酸性或碱性蚀刻剂酸性或碱性蚀刻剂洁净房要求v解像度附着力v盖孔能力v除油剂溶解测试v光谱特性 v显影性及耐显影性 v耐蚀刻性和耐电镀性 v去膜性能 注:以上亦是测试新干膜的几种基本项目 紫外光能量 光引发剂 R 单体 聚合物 自由基传递 聚合交联
12、反应v被曝光部分:被曝光部分: 菲林透光的区域在紫外光照射下,光引发剂吸收光能分解成自由基,自由基再引发光聚合单体进行聚合交联反应,形成不溶于稀溶液的体型大分子结构。v未被曝光部分:未被曝光部分: 菲林遮光的区域保持贴膜后的附着状态,将被显影液冲掉。 曝光机光源曝光机光源 曝光时间(曝光能量控制)曝光时间(曝光能量控制) 菲林的质量菲林的质量v影响曝光成像质量和生产效率因素:影响曝光成像质量和生产效率因素: (除光致抗蚀剂性能)(除光致抗蚀剂性能)v曝光光源的选择曝光光源的选择光源的特性直接影响曝光质量和效率,光源所发射出的光谱应与感光材料吸收光谱相匹配,能获得较好的曝光效果。目前干膜的吸收光
13、波长为325-365nm,较短波长的光,曝光后成像图形的边缘整齐清晰。v光能量与光波长关系如下:光能量与光波长关系如下: =h r=h c / 式中: 光能量(单位:尔格) h 布郎克常数(6.625 10-2尔格.秒) r 光的频率(单位:秒-1(HZ)) c 真空中光速(单位:CM) 波长(值为:2.289103cm/S) 从式中可以看出光的波长越短其能量越大,由于300nm以下波长易被玻璃和底片的聚酯片基所吸收,所以在曝光机中选用的光源其波长一般为320-400nm之间。而高压泵灯及卤化物灯在310-440nm波长范围均有较大的相对辐射强度,故为干膜曝光较理想光源。v 曝光光源形式分为散
14、射光、平行光曝光光源形式分为散射光、平行光:平行光平行光散光源散光源Defect 底底 片片Defect干干 膜膜基基 材材事实上,完全的理想平行光曝光机是不存在的,但我们经常会用曝光机光源的入射角c(Declination Angle)和散射角/2(Collimation Angle)来决定曝光机的性能。c/2一般平行光曝光机的定义: c、 /230v 曝光光源形式分为散射光、平行光曝光光源形式分为散射光、平行光:v散射光、平行光,两者优缺点比较:散射光、平行光,两者优缺点比较:项目优点1) 只要能维持底片与光阻剂的紧1) 在高强光度下,即使底片与干膜密结合,其成像任务就能顺利不密接都能获得
15、良好的成像。执行。2) 在高强光度下,其制作人操作范2) 适用于较宽导线( 0 . 1 5 m m)围比非平行光大很多。3) 洁净室要求无平行光曝光机严3) 平行光透过照相底片图形透明部格, 大 大降低洁净化等费用分可垂直照射到感光层上,其光入射角小于1 0,成像图形清晰不易失真。适宜于密细线路。缺点1) 发射光光源,由于光线透过1) 对使用环境的净化要求严格。照相底片照射到感光层上的入2) 较散射光源曝光机价格昂贵。射角度较大(最大可达4 0 以3) 在散光源曝光时不会显示出的上易使导线失真。缺点如一些尘粒,底片上刮痕等都会因平行光的像故而在干膜上清晰显示而造成断路、缺口。散光源平行光 在曝
16、光过程中,干膜的聚合反应并非“一引而发”,而是大体经过三个阶段:单体消耗增加曝光时间增加诱导 区单体耗尽 区单体耗尽 区 故正确控制曝光时间是得到优良的干膜抗蚀图像的主要因素之一v 曝光时间(曝光量)的控制:曝光时间(曝光量)的控制:v曝光时间的确定:曝光时间的确定: 采用Ristor 17格或SST21格曝光尺做曝光显像检查,确定曝光时间。用光密度尺进行曝光时,光密度小的(即较透明的)等级,干膜接受紫外光能量多,聚合较完全,而光密度大的(即透明程度差的)等级,干膜接受的紫外光能量少,不发生聚合反应或聚合不完全,这样选择不同时间进行曝光,可得到不同成像级数,在显影时被显影掉或只剩下一部分。v曝
17、光能量的确定:曝光能量的确定: 严格讲,以时间来计量曝光是不科学的。 曝光光能量公式:E=It 式中: E - 总的曝光能量,mj/cm2 I - 灯光强度, mw/cm2 t - 曝光时间,s 从上述可知,总曝光能量E随灯光强度I和时间t而变化。若t恒定,光强I 发生变化,总曝光能量E也随之改变。而灯光强度随着电源压力的波动及灯的老化而发生变化,于是曝光量发生改变,导致干膜在每次曝光时所接受的总曝光量并不一定相同,即聚合程度亦不相同。为使每次干膜的聚合程度相同应采用曝光能量控制曝光。即采用具有曝光光能量控制的曝光机。 v菲林底片菲林底片 以干膜作为线路板影像转移制板时,需以偶氮棕片(DIA2
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