印制線路板圖形轉移技術探索

張曦燕 王梓祥

摘要：隨著電子產品小型化的要求印制板線路板向高密度、高精度、細導線、細間距、小孔徑、輕量、薄型方向發展，對線路質量控制要求越來越嚴格。本文通過圖形轉移技術的探索，以提高線路質量滿足發展的要求。

關鍵詞：印制板；線路；圖形轉移

1.前言

印制線路板是重要的電子器件，電子零件的支撐體。印制線路板從單層發展到多層、撓性板、剛撓結合板等；并不斷向高密度、高精度、小孔徑、細導線、小間距、高可靠、多層化、高速傳輸、輕量、薄型方向發展；這就要求印制線路板制造工藝和生產環節嚴格控制并不斷改進，對線路質量控制要求也逐步提高。

本文通過探討加強圖形轉移工藝控制與改善、優化工藝以提高其工序質量。

2.背景技術

印制線路板通常是在覆銅板銅箔面上采用光化學方式曝光、顯影，在銅箔表面形成抗蝕或抗電鍍保護層后，直接采用化學蝕刻（酸性）或電鍍金屬抗蝕層后再進行化學蝕刻（堿性），清除掉多余銅箔，以得到設計要求的導線線路圖形。常用工藝流程如下

圖形轉移是影響高質量線路的重要工序，因此加強圖形轉移工藝控制、改善優化工藝是高質量線路線的保障。

3.研究內容

圖形轉移工序流程：前處理→貼膜→對位→曝光→顯影等五個工步。現對此五個工步進行分析。

3.1前處理

為保證干膜與銅箔表面牢固的粘貼，要求氧化、油污、指印、鉆孔毛刺等多余物，為增大干膜與銅箔接觸面積要求銅箔有一定粗糙度。為達到上述要求，需對銅表面進行必要處理，常用機械清潔和化學清洗兩類，一般情況主要采用機械清潔即刷板。刷輥是由含有碳化硅磨料的尼龍制作而成，240目和320目刷輥用于鉆孔除毛刺處理，500目用于貼膜前處理。采用在刷板前進微蝕處理以得到微粗糙度，在刷板前進行磨痕測試和水膜破裂試驗，水膜破裂應>12秒等措施保障工步質量。

3.2貼膜

貼膜時干膜在熱壓輥的壓力和溫度作用下，其中的有機涂層受熱后變形并產生流動現象與粘結劑共同作用緊密粘附在銅箔表面。此工步質量的關鍵有三個要素：壓力、溫度、速度。

壓力：一般壓力控制在45±10Psi

溫度：控制在110℃±10℃范圍內，溫度過高，干膜易脆，耐鍍抗蝕能力差，溫度過低，結合不牢，膜易起翹甚至脫落。

速度：控制在0.9～1.8m/min，其選擇與溫度有密切關系，溫度高速度可稍快，溫度低則慢些。

對于精細導線的印制板，可采用濕法貼膜工藝，利用專用貼膜機在銅箔表面形成一層均勻細致水膜，提高干膜的流動性，驅除劃痕、砂眼、凹坑等部分滯留氣泡，并改善干膜與銅箔的貼附性。此方法可提高細導線合格率3～9%。

3.3對位

由于基材在前處理過程中會發生一定的脹縮，通過二次元測量儀對其進行測量后，按得到數據對Gerber數據做相應調整，以保障對位精度。在輸出Gerber數據前，應考慮鉆孔數據和Gerber數據的精度的匹配，為減少數據轉換中可能產生的誤差，兩種數據應采用相同的數據單位和格式。

對位有兩種方式，一種由CCD全自動對位，另一種采用孔中心與底片上的靶標人工對位。

CCD全自動對位曝光機適用于大批量印制線路板的生產，一般使用整張銀鹽底片（24inch×30inch），其設備使用、維護費用以及生產費用較高，不適用于多品種小批量印制線路板的生產。

采用人工對位適應小批量多品種產品，人眼的不考慮任何眼疾，以明視距離（物體距雙目20cm）不借助工具來說，一般人可以看到300微米左右，就是0.3毫米的物體，人為因素較多質量控制較難，效率較低。為保障人工對位的工作效率和質量采用Pin釘定位是較好的改善方法，其采用底片打靶機對底片進行打孔，在孔內插入對應孔徑的Pin釘，通過Pin釘與覆銅板上的定位孔的配合達到精準對位的目的。提高工作效率，避免人工操作的不確定性。

3.4曝光

曝光是通光線照射，引發有機高分子材料，分解成游離基，游離基再引發光聚合單體進行聚合交聯反應，形成不易溶于稀堿液的大分子結構，一般在曝光機內雙面進行。

曝光后線條邊緣是否平直，直接影響阻抗值的精度，對于細線路、細間距，往往受制于曝光設備、干膜抗蝕劑的解像力。為保障曝光質量需要對光源、曝光時間進行嚴格控制。干膜光譜吸收區為310～410nm波長范圍，選擇光源時就考慮這一重要參數。選擇熱光源時應選擇功率較大的，因為光照強度大，分辨率高，曝光時間短，底片受熱變形程度小。現市場新型曝光機多采用LED冷光源，其有入射均勻性好，平行度高，發熱量低，能耗低等優點。

曝光時間是得到高質量干膜圖像的重要因素。曝光不足時，由于單體聚合不徹底，在顯影過程中膠膜容易溶漲、線條邊緣模糊，易起翹、滲鍍、脫落。曝光過度會造成顯影困難、發脆、殘膠等問題。使用過程中，定期使用光能量儀對曝光機光照能量進行測試，并根據測量數據對曝光時間、功率進行必要調整以保障曝光質量。

3.5顯影

顯影時間通過顯影點來確定，通常顯像點控制在顯影段總長度的50%～70%之間。顯像點過晚出現，不能充分顯影，抗蝕劑會殘留在銅箔上。過早，已聚合的干膜與顯影液長時間接觸，易被浸蝕發毛。顯影后檢查銅箔上是否有殘膠，可將印制板浸入5%氯化銅溶液中，若銅箔表面保持光亮銅色，則表面有殘膠，應及時調整工藝參數。

4.結束語

本文通過對印制板制作過程中圖形轉移各個環節工藝進行分析改進，通過嚴格控制工藝參數，加強過程控制；采用二次元測量數量調整Gerber數據、匹配Gerber與鉆孔數據單位和格式、Pin釘定位等方法措施改進對位精度，采用濕法貼膜工藝清除滯留氣泡提高線路質量，根據光能量儀測試數量調整工作參數等措施。可在一定程度上提高細線路、細間距的高密度、高精度印制板圖形轉移的工序質量，從而保障印制板成品線路的質量。