小間距線路前處理選擇

孟躍東 張軍

摘 要：在小間距線路制作中，附著力極為關鍵，如果沒有可靠的附著力支撐，小間距線路制作無從談起。附著力主要決定覆銅板銅面與干膜（又稱為感光抗蝕層或抗鍍層）的結合效果。附著力形成主要受覆銅板銅面粗化效果限制，不同前處理方式所產生的粗化程度不同。目前，行業內前處理方式可分為兩種，即物理處理方式與化學處理方式，最為普遍的為物理處理方式，如磨刷、噴砂、火山灰前處理，也有少數使用化學方式處理，如微蝕、超粗化等。

關鍵詞：小間距線路;前處理;選擇

中圖分類號：TM216文獻標識碼：A文章編號：1003-5168（2020）17-0053-03

Selection of Pretreatment for Small Spacing Lines

MENG Yuedong ZHANG Jun

（Henan Haile Electronic Technology Co.， Ltd.，Shangqiu Henan 476200）

Abstract： In the production of small-pitch lines， the adhesion is extremely critical， if there is no reliable adhesion support， the production of small-pitch lines cannot be discussed. The adhesion mainly determines the bonding effect of the copper surface of the copper clad laminate and the dry film （also known as photosensitive resist or plating resist）. The formation of adhesion is mainly limited by the roughening effect of the copper surface of the copper clad laminate， and the degree of roughening produced by different pretreatment methods is different. At present， the pretreatment methods in the industry can be divided into two types， namely physical processing methods and chemical processing methods， the most common are physical treatment methods， such as brushing， sand blasting， and volcanic ash pretreatment， there are also a few that use chemical treatments， such as micro-etching and super-roughening.

Keywords： small pitch line;pretreatment;selection

當今世界，電子工業飛速發展，這也使電子工業的龍頭行業——印制電路業，技術水平不斷提高，布線密度越來越高;線條越來越細，最小可達50.8～76.2 μm;多層板內層越來越薄，基材厚度為0.05 mm（不含銅）;板的層數越來越多。這些問題都給PCB制造商提出了嚴峻的挑戰，小間距的附著力問題一直是困擾所有PCB廠的難題[1-2]，因為它直接影響PCB板的合格率，附著力不好直接導致大批量的報廢而使成本上升到一個可怕的程度。

1 概述

正常情況下，貼膜過程中的參數是大致統一的，行業內貼膜壓力為4～6 kg/m3，出板溫度≥55 ℃，壓轆的工作溫度為100～120 ℃。如果單一從這些參數入手，效果非常微觀，如果配合其他參數，如曝光能量、顯影速度，這勢必對精細導線的解析效果有所影響。筆者個人認為，做好小間距需要從前處理突破，不論是正片工藝還是負片工藝，唯有提升干膜或油墨與銅面的接觸表面積才是真理。不同銅面所形成的表面層主要為Cu、Cu+、Cu+2，干膜或油墨與銅面結合的力可分為兩種[3]。一種是物理結合力，通過改變干膜或油墨在銅面上的分子排序結構以達到良好的結合效果。一種是化學結合力，干膜或油墨中的羧酸成分與銅面發生反應，羧酸及其單體和其他添加成分中的極性鍵與銅離子或銅原子之間相互作用，以達到良好的結合效果。影響上述兩種力的重要因素在于銅面與干膜或油墨結合的表面積大小，如果結合的表面積越大，均勻的蜂窩狀效果最佳。所以，從貼膜這個次要的因子入手難有較大的突破。

2 工藝介紹

國內印制印刷電路板的發展初期，很多人認為，前處理只起到銅面清潔的作用，但近年來隨著產品精細程度的愈來愈高，人們的意識開始有所轉變，開始注重前處理的粗化效果。人們對不同前處理方式的粗化效果進行研究，以期合理利用前處理方式，改變或提升現有工藝制作水平及制程能力，滿足日益變化的產品需求。各種前處理處理效果都不相同，對產品制作時產生的影響也不相同，如果合理應用一套適合于自身產品所需的制造工藝及設備，就能提升生產工藝效能，降低成本，減少不良品產生量。行業內常見的前處理設備搭配應用為：內層一般使用微蝕前處理（Na2SO4+H2O2），以防止物理方式帶來拉扯應力而造成尺寸脹縮。外層目前較為常見的物理方式有磨刷、型噴砂、火山灰前處理。

2.1 尼龍磨刷前處理

磨刷前處理屬于典型的物理作業方式，行業內比較常見。磨刷前處理有兩種材質的刷轆，分別是尼龍磨刷與不織布刷。尼龍刷最為普遍，一般工廠都選擇尼龍磨刷進行外層線路前處理，尼龍刷在作業中回彈性較高，壽命較長，成本較低，300#+500#的磨刷削銅量保持在0.5～1.0 μm，以防止作業過程中切削力過大而造成孔口無銅。不織布磨刷切削力較高、壽命較短，對鉆孔披風具有修整作用，一般選擇在沉銅或高分子導電膜前處理。兩種磨刷各有優劣。尼龍磨刷回彈性較高，導致其粗化效果較差，如圖1所示，附著力不小于152.4 μm。不織布磨刷切削力較高，粗化效果較尼龍刷好，如圖2所示，附著力不小于101.6 μm。

無論在內層還是外層小間距線路制作中，這兩種磨刷前處理方式均不合適。磨刷前處理屬于物理方式作業，利用刷轆的高速旋轉，經調整使磨刷與板面接觸形成接觸面，以達到基板銅面撕扯的目的，從而制造出附著力所需的最大接觸面積。小間距線路研究發現，這不但對小間距線路的制作沒有幫助，反而對產品的尺寸穩定性有所影響，導致對位的精準度偏移。

2.2 噴砂前處理

噴砂前處理屬于物理處理方式的一種，行業基本都是以磨刷+噴砂的形式組合，相互彌補。噴砂前處理的粗化效果與不織布相當，如圖3所示，附著力不小于101.6 μm，不過，它沒有不織布磨刷前處理的高切削力噴砂，主要使用金剛砂顆粒，以15%～20%的濃度比例摻入水中對覆銅板銅面進行清洗，利用高硬度的金剛砂（硬度2 840～3 320 kg/mm2）在銅面上擊出凹坑狀，增大表面積。金剛砂硬度過大，覆銅板銅面形成的凹坑深，導致圖電后將其填平整，銅面會留下無數細小的子彈坑，不適合進行外層生產。

2.3 火山灰前處理

火山灰前處理屬于物理處理方式，以低壓噴砂使其流出銅面，再以白色尼龍刷研磨，其粗化效果與噴砂前處理類似。被粗化的銅面有貌似懸空的情況，這直接影響面與干膜的結合致密性，銅面有類似于空洞的凹坑，都有可能造成≤127 μm導線在圖電或顯影生產時出現甩膜、掉膜、圖電滲鍍等問題。

2.4 超粗化前處理

超粗化前處理是PCB覆銅板銅面粗化處理的新工藝，屬于化學處理方式。從誕生起，由于卓越的粗化效果，其被業內廣泛應用在阻焊工序，以防止化學浸錫板掉油，其粗化效果如圖4所示。與微蝕相比，超粗化前處理粗化過的覆銅板銅面顯得粗糙許多。超粗化利用金屬本身結構的特點，用覆銅板銅面、銅的晶格間隙進行咬蝕，使銅表面晶格間隙增大，原本在顯微鏡下看來較為平整的銅出現無數溝壑（蜂窩狀）。這就有效地增大了銅面與干膜或油墨的結合表面積，從而使附著力增大。近幾年，超粗化前處理已經不只應用在阻焊工序，已有部分行業將其用于外層圖形制作，效果較為理想。在精小間距線路制作時，附著力的測試結出人意料。超粗化的附著力為30 μm，甚至更強，由于本研究使用的干膜厚度為40 μm，超粗化的附著力只可測到30 μm。

3 結論

小間距線路附著力的研究發現，目前，在諸多前處理方式中，超粗化處理方式效果最佳，可很好地滿足小間距導線制作中的附著力要求。

參考文獻：

[1]謝長文，張小強，肖湘輝.孔到線小間距、高厚徑比PCB設計制作探討[J].印制電路信息，2011（4）：201-205.

[2]徐得剛，石學兵，唐宏華，等.2.0 mm小間距多接枝剛撓結合板制作工藝研究[J].印制電路信息，2018（308）：12-15.

[3]徐陳愛，吳明金，王群罷，等.戶外小間距LED顯示屏生產工藝的制作方法：中國，CN106782137A[P].2017-05-31.