制造技术部制程讲义蚀刻.ppt
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1、制造技术部制程讲义蚀刻现在学习的是第1页,共63页一一 干膜成份的简介干膜成份的简介1.1.干膜的介绍:干膜的介绍:干膜是一种高分子的化合物,它通过紫外干膜是一种高分子的化合物,它通过紫外 线线的照射后能够产和一种聚合反应形成一种稳的照射后能够产和一种聚合反应形成一种稳 定定的物质附着于板面,从而达到阻挡电镀和蚀的物质附着于板面,从而达到阻挡电镀和蚀 刻刻的功能。的功能。现在学习的是第2页,共63页 2.2.干膜的分类干膜的分类依据厚度的不同干膜可以分为三类:依据厚度的不同干膜可以分为三类:1.2mil1.2mil、1.5mil1.5mil、2.0mil2.0mil1.2mil1.2mil干膜
2、主要干膜主要 用于内层板作业用于内层板作业1.5mil1.5mil、干膜主要用于外、干膜主要用于外 层板作业当然也可层板作业当然也可以用于内层板作业但由以用于内层板作业但由 于较厚在蚀刻的过程于较厚在蚀刻的过程中容易造成侧蚀而且成本相对较高,所以中容易造成侧蚀而且成本相对较高,所以 一一般不使用其作内层。般不使用其作内层。现在学习的是第3页,共63页2.0mil2.0mil干膜主要用于一些较特殊的要求的板干膜主要用于一些较特殊的要求的板比如说较大的二次孔比如说较大的二次孔1.5mil1.5mil干膜无法达到要干膜无法达到要求时才使用到。干膜品牌较多如杜邦、长求时才使用到。干膜品牌较多如杜邦、长
3、兴、日立,本公司目前使用杜邦干膜。兴、日立,本公司目前使用杜邦干膜。现在学习的是第4页,共63页 干干膜的分类一般分为三层,一层是膜的分类一般分为三层,一层是PEPE保护膜,保护膜,中间是干膜层,另一个是中间是干膜层,另一个是PETPET保护层。保护层。PEPE层和层和PETPET层都只是起保护作用的在压膜前和显影前层都只是起保护作用的在压膜前和显影前都有必须要去掉的,真正起作用的是中间一层都有必须要去掉的,真正起作用的是中间一层干膜,它具有一定的粘性和良好的流动性。其干膜,它具有一定的粘性和良好的流动性。其主要成分如下:主要成分如下:PE层D/F层PET层 3.干膜的组成干膜的组成现在学习的
4、是第5页,共63页(1)粘合剂)粘合剂n作为光致抗蚀剂的成膜剂,使感光胶各作为光致抗蚀剂的成膜剂,使感光胶各组份粘结组份粘结 成膜,起抗蚀剂伪骨架作用,成膜,起抗蚀剂伪骨架作用,它在光致聚它在光致聚 合过程中不参与化学反应。合过程中不参与化学反应。要求粘结剂具有较好的要求粘结剂具有较好的 成膜性;成膜性;现在学习的是第6页,共63页 与光致抗蚀剂的各组份有较好的互溶与光致抗蚀剂的各组份有较好的互溶 性;与加性;与加工金属表面工金属表面 有较好的附着力;它很容易从金属表有较好的附着力;它很容易从金属表面用碱溶液除去;面用碱溶液除去;有较好的抗蚀、抗电镀、抗冷有较好的抗蚀、抗电镀、抗冷流、耐热等流
5、、耐热等 性能。性能。粘结剂通常是酯化或酰胺化的粘结剂通常是酯化或酰胺化的聚苯乙烯聚苯乙烯顺丁烯二酸酐树脂顺丁烯二酸酐树脂(聚苯丁树脂聚苯丁树脂)。现在学习的是第7页,共63页 (2)光聚合单体)光聚合单体n它是光致抗蚀剂胶膜的主要组份,在光引发剂的存在下,经紫外光照射发生聚合反 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,从而形成抗蚀图像。多 元醇烯酸酯类及甲基丙烯酸酯类是广泛应用的聚合单体,例如季 戊四醇三丙烯酸酯是较好的 光聚合单体。现在学习的是第8页,共63页 在紫外光线照射下,光引发剂吸收紫外光的 能量产生游离基,而游离基进一步引发光聚合 单体交联。干膜
6、光致抗蚀剂通常使用安息香醚、叔丁基恿醌等作光引发剂。4)增塑剂 可增加干膜抗蚀剂的均匀性和柔韧性。三乙二醇双醋 酸脂可作为增塑剂。(3)光引发剂)光引发剂现在学习的是第9页,共63页 (5)增粘剂 可增加干膜光致抗蚀剂与铜表面的化学结合力,防止因粘结不牢引起胶膜起翘、渗镀等弊 病。常用的增粘剂如苯并三氮唑。(6)热阻聚剂 在干膜的生产及应用过程中,很多步骤需要接受热能,为阻止热能对干膜的聚合作用加入 热阻聚剂。如甲氧基酚、对苯二酚等均可作为热阻聚剂。现在学习的是第10页,共63页(7)色料 为使干膜呈现鲜艳的颜色,便于修版和检查而添加色料。如加入孔雀石绿、苏丹三等色料使干膜呈现鲜艳的绿色、兰色
7、等。(8)溶剂为溶解上述各组份必须使用溶剂。通常采用丙酮、酒精作溶剂。此外有些种类的干膜还加入光致变色剂,使之在曝光后增色或减色,以鉴别是否曝光,这 种干膜又叫变色于膜。现在学习的是第11页,共63页 4.干膜的储存n干膜在储存过程中可能由于溶剂的挥发而变脆,也可能由于环境温度的影响而产生热聚 合,或因抗蚀剂产生局部流动而造成厚度不均匀(即所谓冷流),这些都严重影响干膜的使用。因此在良好的环境里储存干膜是十分重要的。技术要求规定,干膜应储存在阴凉而洁净的 室内,防止与化学药品和放射性物质一起存放。现在学习的是第12页,共63页二、干膜的流程储存条件为:黄光区,温度低于27(521 为最佳),相
8、对湿度50左右。储存期从出厂之日算起不小于六个月,超过储存期按技术要求 检验合格者仍可使用。在储存和运输过程中应避免受潮、受热、受机械损伤和受日光直接照射。现在学习的是第13页,共63页 前处理(基板的清理)压膜 静置 对板 曝光 静置 显影 检修 贴干膜前基板表面的清洁处理与干燥贴干膜前板面包括覆铜箔板基板和孔金属化后预镀铜的基板。为保证干膜与基板表面牢 固的粘附,要求基板表面无氧化层、油污、指印及其它污物,无钻孔毛刺、无粗糙镀层。为增大干 膜与基板表面的接触面积,还要求基板有微观粗糙的表面。为达到上述两项要求,贴膜前要对 基板进行认真的处理。其处理方法可以概括为机械清洗和化学清洗两类。现在
9、学习的是第14页,共63页 (1)机械清洗 n机械清洗即用刷板机清洗。刷板机又分为磨料刷辊式刷板机和浮石粉刷板机两种。磨料刷辊式刷板机 磨料刷辊式刷板机装配的刷子通常有两种类型,压缩型刷子和硬毛型刷子。压缩型刷子是 将粒度很细的碳化硅或氧化铝磨料粘结在尼龙丝上,然后将这种尼龙丝制成纤维板或软垫,经 固化后切成圆片,装在一根辊芯上制成刷辊。现在学习的是第15页,共63页硬毛型刷子的刷体是用含有碳化硅磨料的直径为 06mm的尼龙丝编绕而成的。磨料粒度不同,用途也不同,通常粒度为180目和240目的刷子 用于钻孔后去毛刺处理,粒度为320月和500目的刷子用于贴干膜前基板的处理。两种刷子相比较各有其
10、优缺点。压缩型刷子因含磨料粒度很细,并且刷辊对被刷板面的压 力较大,现在学习的是第16页,共63页其缺点是由于尼龙丝较细容易撕裂,使用寿命短。硬毛型刷子的显著优点是尼龙丝耐磨性好,因而使用寿命长,大约 是压缩型刷子的十倍,但是这种刷子不宜用于处理多层板内层基板,因基板薄不仅处理效果不 理想,而且还会造成基板卷曲。在使用刷辊式刷板机的过程中,为防止尼龙丝过热而熔化,应不断向板面喷淋自来水进行 冷却和润湿。现在学习的是第17页,共63页浮石粉刷板机多年来国内外广泛使用的是磨料刷辊式刷板机。研究表明,用这类刷板机清洁处理板面有 些缺欠,如在表面上有定向的擦伤,有耕地式的沟槽,有时孔的边缘被撕破形成椭
11、圆孔,由于 磨刷磨损刷子高度不一致而造成处理后的板面不均匀等。现在学习的是第18页,共63页随着电子工业的发展,现代的电路设计要求越来越细的线宽和间距,仍旧使用磨料刷辊式 刷板机处理板面,产品合格率低下,因此发展了浮石粉刷板机。浮石粉刷板机是将浮石粉悬浊液喷到板面上用尼龙刷进行擦刷,其机器主要有以下几个 工段:a尼龙刷与浮石粉浆液相结合进行擦刷;b刷洗除去板面的浮石粉;c高压水洗;d水 洗;e干燥。现在学习的是第19页,共63页浮石粉刷板机处理板面有如下优点:a磨料浮石粉粒子与尼龙刷相结合的作用与板面相切擦刷,能除去所有的污物,露出新 鲜的纯洁的铜;b能够形成完全砂粒化的、粗糙的、均匀的、多峰
12、的表面,没有耕地式的沟槽;现在学习的是第20页,共63页 c由于尼龙刷的作用缓和,表面和孔之间的连接不会受到破坏;d由于相对软的尼龙刷的灵活性,可以弥补由于刷子磨损而造成的板面不均匀的问题;e由于板面均匀无沟槽,降低了曝光时光的散射,从而改进了成像的分辨率。其不足是浮石粉对设备的机械部分易损伤。现在学习的是第21页,共63页2)化学清洗 化学清洗首先用碱溶液去除铜表面的油污、指印及其它有机污物。然后用酸性溶液去除氧 化层和原铜基材上为防止铜被氧化的保护涂层,最后再进行微蚀处理以得到与干膜具有优良 粘附性能的充分粗化的表面。现在学习的是第22页,共63页 (3)电解清洗 贴干膜前基板表面清洁处理
13、,一般采用上述1)一2)种处理方法,机械清洗及浮石粉刷板 对去除基板表面的含铬钝化膜(铜箔表面防氧化剂)效果不错,但易划伤表面,并可能造成磨料 颗粒(如,碳化硅、氧化铝、浮石粉)嵌入基体内,同时还可能使挠性基板、多层板内层薄板及薄 型印制板基板的尺寸变形。现在学习的是第23页,共63页化学清洗去油污性较好,但去除含铬钝化膜的效果差。电解清洗的优点不仅能较好地解决机械清洗、浮石粉刷板及化学清洗对基板表面清洁处 理中存在的问题,而且使基板产生一个微观的比较均匀的粗糙表面,大大提高比表面,增强干膜与基板表面的粘合力,这对生产高密度、细导线的导电图形是十分有利的。现在学习的是第24页,共63页电解清洗
14、工艺过程如下:进料电解清洗水洗微蚀刻水洗钝化水洗干燥出料 本公司使用机械清洗的处理方式,其流程为:进料 酸洗 水洗 磨刷 水洗 吸干 烘干其参数管控重点如下:1.刷痕121mm现在学习的是第25页,共63页现在学习的是第26页,共63页上图所示为刷痕试验的几种状况,A区所示为正常的刷痕,B区所示为刷轮左高右低之情况,C区所示为刷轮右高左低之情况,D区所示为刷轮严重变形之情况(俗称“狗骨头”)。如果出现B.C的状况,需对刷轮的水平度进行调试,如果出现D的状况,需对刷轮进行整刷或更换刷轮.现在学习的是第27页,共63页2.酸液的浓度:35%3.刷轮电流:30.5A 4.烘干段温度:955 5.输送
15、速度:3.10.05mm处理后的板面是否清洁应进行检查,简单的检验方法是水膜破裂试验法。板面滑活处理 后,流水浸湿,垂直放置,整个板面上的连续水膜应能保持15秒钟不破裂。清洁处理后,最好立即贴膜,如放置时间超过四个小时,应重新进行清洁。现在学习的是第28页,共63页前处理常见的不良问题:板面氧化、粘胶等等。板面氧化的原因主要来源于:前处理的参数不正常,比如说浓度偏低、温度偏低或者是速度偏快等;粘胶来源于前处理之前的板面有些粘胶,而前处理的过程中无法去除掉从而导致经过前处理的板子上粘有一些胶无法去掉从而对后续的品质造成严重的影响。现在学习的是第29页,共63页贴贴 膜膜 贴膜时,先从干膜上剥下聚
16、乙烯保护膜,然后在加热加压的条件下将干膜抗蚀剂粘贴在覆 铜箔板上。干膜中的抗蚀剂层受热后变软,流动性增加,借助于热压辊的压力和抗蚀剂中粘结 剂的作用完成贴膜。现在学习的是第30页,共63页贴膜通常在贴膜机上完成,贴膜机型号繁多,但基本结构大致相同:贴膜可连续贴,也可单张贴。连续贴膜时要注意在上、下干膜送料辊上装干膜时要对齐,单张贴时,膜的尺寸要稍小于板面,以防抗蚀剂粘到热压辊上。连续贴膜生产效率高,适合于 大批量生产,小批量生产可采用单张贴法,以减少干膜的浪费。贴膜时要掌握好的三个要素为压力、温度、传送速度。现在学习的是第31页,共63页压力:新安装的贴膜机,首先要将上下两热压辊调至轴向平行,
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