制作外层线路(外层).pdf

《制作外层线路(外层).pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《制作外层线路(外层).pdf（9页珍藏版）》请在三一文库上搜索。

1、资料收藏PCB 收藏天地 http:/ 电子邮件 资料版权归原作者所有 八 外层 八 外层 8.1 制程目的 8.1 制程目的 经钻孔及通孔电镀后, 内外层已连通, 本制程在制作外层线路, 以达电性的完整. 8.2 制作流程 8.2 制作流程 铜面处理压膜曝光显像 8.2.1 铜面处理 8.2.1 铜面处理 详细资料请参考 4.内层制作. 8.2.2 压膜 8.2.2.1 干膜介绍 8.2.2 压膜 8.2.2.1 干膜介绍 干膜(dry film)的构造见图 8.1, 1968 年由杜邦公司开发出来这种感旋光性聚合物的 干膜后PCB 的制作就进入另一纪元, 到 1984 年末杜邦的专利到期后

2、日本的 HITACHI 也有自己的 品牌问世尔后就陆续有其它厂牌加入此一战场. 依干膜发展的历史可分下列三种 Type: 溶剂显像型 半水溶液显像型 碱水溶液显像型 现在几乎是后者的天下,所以本章仅探讨此类干膜. A. 干膜之组成 水溶性干膜主要是由于其组成中含有机酸根 会与强碱反应使成为有机酸的盐类 可被水 溶掉其组成见图 8.1 水溶性干膜最早由 Dynachem 推出, 以碳酸钠显像用稀氢氧化钠剥膜当 然经不断改进才有今日成熟而完整的产品线. B. 制程步骤 资料收藏PCB 收藏天地 http:/ 电子邮件 资料版权归原作者所有 干膜作业的环境 需要在黄色照明,通风良好,温湿度控制的无尘

3、室中操作 以减少污染增 进阻剂之品质其主要的步骤如下 压膜停置曝光停置显像 8.2.2.2 压膜(Lamination)作业 8.2.2.2 压膜(Lamination)作业 A. 压膜机 压膜机可分手动及自动两种,有收集聚烯类隔层的卷轮干膜主轮加热轮抽风 设备等四主要部份, 进行连续作业, 其示意见图 8.2 一般压膜条件为 压膜热轮温度 12010 板面温度 5010 压膜速度 1.52.5 米分 压力 15-40 psi a. 传统手动压膜机须两人作业一人在机前送板一人在机后收板并切断干膜此方式用 在样品小量多料号适合对人力物料的耗用浪费颇多 b. 自动压膜机市面上 HAKUTOCEDA

4、LSCHMID 等多种厂牌其机构动作在板前缘黏压干膜 方式及压膜后缘切膜动作多有不同但都朝产速加快节 省干膜以及黏贴能力上在改进 资料收藏PCB 收藏天地 http:/ 电子邮件 资料版权归原作者所有 c. 国内志胜几年前开发自动压膜机颇为成功国内多家大厂均有使用. d. 干膜在上述之温度下达到其玻璃态转化点而具有流动性及填充性 而能覆盖铜面 但温 度不可太高否则会引起干膜的聚合而造成显像的困难压膜 前板子若能预热,可增强其附着力 e. 为达细线路高密度板之高品质 必须从环境及设备上着手 干膜之压膜需要在无尘室中 进行10K 级以上环境温度应控制在 233相对湿度应 保持 50RH5左右操作人

5、 员也要带手套及抗静电之无尘衣帽 8.2.3 曝光 Exposure 8.2.3.1 曝光机种类 8.2.3 曝光 Exposure 8.2.3.1 曝光机种类 手动与自动 平行光与非平行光 LDI 雷射直接暴光 A. 手动曝光机是将将欲曝板子上下底片以手动定 PIN 对位后送入机台面 吸真空后曝 光 B. 自动曝机一般含 Loading/unloading须于板子外框先做好工具孔做初步定 位再由机 台上之 CCDCheck 底片与孔的对位状况并做微调后入曝光区曝 光依目前的精密须求程度不 以视觉机器自动对位恐怕做不到好品质的 板子 C. 如何量测及评估曝光机的平行度: 定义:从平行度(col

6、limate)字面的意思就是使直向行进 而从光的眼光而言则是让光行 进同时垂直于照射面图 8.3 是平行光与非平行光之比较. 平行度的影响:而研判平行直进的方法有两个值可供参考平行羊角 (Collimate Half Angle)及偏斜(Declination Angle) 此二值可大略判断 曝光机的平行度及曝光可能造成的侧向偏 移也因此若使用非平行曝光机 曝光其影像会有偏料及底部侧向显像的问题 量测方法及工具: 资料收藏PCB 收藏天地 http:/ 电子邮件 资料版权归原作者所有 一般量测平行度的方法是用一种叫平行度像机(Collimation Camera) 其量测方式是以 此工具置于感

7、光纸或感光物上曝光之后再量偏移度其示意图如下图 8.4(a,b): D. 非平行光与平行光的差异平行光可降低 Under-Cut 其差异点可见图 8.5 显影后的比较做细线路(4mil 以下)非得用平行 光之 曝光机 E. 另有一种 LDI(Laser Direct Imaging)激光直接感光之设备与感光方式是利用 特殊之感 光膜 coating 在板面不须底片直接利用激光扫描曝光其细线可做 到 2mil 以内利用多 beam 方式 18in24in 的板子已有号称曝光时间仅 30 秒 8.2.3.2 作业注意事项 8.2.3.2 作业注意事项 资料收藏PCB 收藏天地 http:/ 电子邮

8、件 资料版权归原作者所有 A. 偶氮棕片的使用 手动曝光因仰赖人目视对位因此棕片是有必要的但自动曝光机由机器负 责对位所以一 般黑白底片即可棕片的寿命较短 B. 能量的设定 曝光机中有光能量之累积计算器光能量子 (以焦耳或毫焦耳为单位)是指 光强度瓦特 或毫瓦特与时间的乘积即 mili - Joule = mili Watt Sec. 焦耳瓦特秒 曝光机上有可以调动的光能量数字键 并有测光强度之装置 当设定某一光 能量数字后即 可做定能量之曝光每当光源紫外灯老化而光强度衰减时该 设定系统即会自动延长时间以达到 所需的光能量 定期以“Photometer“ 或“Radiometer“做校正工作

9、C. Stouffer 21 Step Tablet Stouffer 21 step tablet 是 IN-process 监测曝光显像后的条件是否正常见图 8.6 它是放于板边与正常板一样曝光停置及显像 后其 21 格上之干膜残留有 颜色渐淡至完全露铜的变化最重要视其已显像及仍残存板面之交 界是落 于第几格一般标准是 810 格Follow 各厂牌所给的 Data Sheet D. 吸真空的重要 资料收藏PCB 收藏天地 http:/ 电子邮件 资料版权归原作者所有 非平行光的作业中 吸真空的程度是影响曝光品质的重大因素 因底片与膜 面有间隙会扩 大 under-cut一般判断贴紧程度是

10、从光罩上之 Mylar 面出现的 牛顿环(Newton Ring)的状况以 手碰触移动若牛顿环并不会跟着移动则 表吸真空良好手动作业时常作业员尚要以“刮刀“ 辅助刮除空气此小动 作事实上极易影响对位及底片的寿命平行光源则此问题可降至最低 E. 对位 对于自动曝光机来说 偏位不是不问题 只要评估好设备的制程能力以及维 护工作底片的 准确度即可但手动曝光机作业影响对准度的变量就很多 PIN 孔大小的选择 上制程通孔电镀的厚度分析 孔位准确度 底片套板的方式 人目视误差 上述仅举常见因素各厂应就产品层次来提升干膜作业的制程能力 F. 静置 曝光后板子须问隔板置放 1015 分钟让吸收 UV 能量后的

11、 resist Film 聚合更完全 G.高强度的 UV 光对细线路而言是十分重要的因为所有的光阻都含有遮蔽剂 (Inhibitor) 而此遮蔽剂遇 UV 光时会在数秒内大量消耗 因此如果用弱光曝 光 则须用较长时间来达到必须的 能量 如此有较多的时间让未见光区的遮蔽剂扩散至曝光区 如此只要有一点折光或散射就会形成 聚合产生残胶显影不 洁等问题 因此使用强光曝光机有助于细线的制作有残胶并不是代表只 是显影不洁或水洗不良的问题 一般而言 5mW/cm2 能量密度对一般的线路已有不错的效果如果要有更佳的分辨率则高一 些的光强度有助于改善之 H. 影响分辨率的因子互动关系有:(I)曝光时间长短(2)

12、未曝光区遮蔽剂的量 (3)散射折射光 的多少.其中第二项是来自供货商的调配较无法调整第(1)项 可考虑控制光强度来改善其品质 第(3)项则使用平行曝光机及加强曝光前真空作业会有帮助. 8.2.4. 显像 Developing 8.2.4.1 槽液成份及作业条件 8.2.4. 显像 Developing 8.2.4.1 槽液成份及作业条件 溶液配方 之碳酸钠重量比 温度 30 +_2 喷压 1520 PSI 水洗 2729水压 40 PSI pH 10.5 10.7 Break point 5070% Auto dosing 8.2.4.2 作业注意事项 8.2.4.2 作业注意事项 A. 显像

13、是把尚未发生聚合反应的区域用显像液将之冲洗掉已感光部份则因已发生聚合反应 而洗不掉仍留在铜面上成为蚀刻或电镀之阻剂膜注意在 显像前不可忘记把表面玻璃纸撕掉 B. 显像点 Break point ( 从设备透明外罩看到已经完全显现出图样的该点的距 离称之 )应 资料收藏PCB 收藏天地 http:/ 电子邮件 资料版权归原作者所有 落于 5070%间 不及,铜面有 scun 残留,太过,则线边有膜屑或 undercut 过大. 最好有自动添加系 统(auto-dosing). 另外喷洒系统设计良否也会影响显像点.可参考表 8.1(本表仅供参考) C. 显像良好的侧壁应为直壁式者显像不足时容易发生

14、膜渣(Scum) 造成蚀刻板的短路铜 碎及锯齿突出之线边显像机喷液系统之过滤不良时也会 造成此种缺点检查 Scum 的方法可用 之氯化铜溶液(Cupric Chloride CuCl 2) 或氯化铵溶液浸泡 若铜面上仍有鲜亮的铜色时 即可判断有 Scum 残留 D. 显像完成板子切记不可叠放,须用 Rack 插立. 8.3. 干膜环境的要求 线路板之细线及高密度要求渐严其成功的契机端赖各种精密的控制干膜 转移影像之精准 除了上述各种生产技术外环境的完善也占有很大的比重 A. 首先要注意到的是无尘室(Clean Room) 的建立一般常说的无尘室是以 美国联邦标准 Fed. STD 209 做为

15、分级的规范 是以每立方呎的空气中 所含大于 0.5 微米的尘粒之数目(PPCF) 作 为分级的可分为三级见表 三者间之维护与安装费用相差极大class 100 级多用在集成电路程(IC) 之晶圆制造上 至于精密线路板之干膜压膜及曝光区则 10,000 级已够 B. 无尘室品质之控制有三要件防止外界尘埃之进入避免内部产生及清 除内部既有之 尘量需在环境系统上加装进气之过滤设备工作人员穿戴 不易起尘之工作服鞋手套头罩 室内装配则应采表面平滑的墙板 无缝地板气密式之照明及公共设施进出口之 Air Shower 室内送风则 采水平层流(Laminar Flow) 及垂直层流方式以消除气流的死角, 避免

16、尘埃的 聚积 C. 干膜区之照明为黄色光源以避免干膜于正式曝光前先感光此种黄光波长 必须在 500 n m(naro-meter 为 10 m或 5000A) 比 500nm 短的光源中含 有紫外线而导致干膜之局部感光市 资料收藏PCB 收藏天地 http:/ 电子邮件 资料版权归原作者所有 面上有金黄色日光灯管出售在一般 日光灯外加装橘黄色灯罩也可使用 8.4 高密度细线路技桁 8.4 高密度细线路技桁 电路板的密度以往主要受限于钻孔的尺寸因此似乎线路密度成长的迫切性也就没有那么高 细线路由于钻孔技术的进步及 MCM-L 技术的需求 近来备受重视 而运用传统的 Tenting & Etchi

17、ng 技术想作到小于 1OOm 的线路走十分困难的Additive process 能降低甚至避免蚀刻的问题 只是必须使用特定的物料与流程因此在电子封装领域较少被运用 A. Additive Process 其铜线路是用电镀光阻定义出线路区以电镀方式填入铜来 达形成线 路此类制程分为 Semi Additive 与 Fully Additive 两类Semi Additive 利用压合薄铜于各类 树脂上再以电镀及蚀刻达到形成线路的目的Fully Additive 则是利用树脂表面粗化其后涂 布加强黏合层以改善无电铜与板面连 结强度之后以无电解铜长出线路典型的线形式 Subtractive/Se

18、mi Additive/Fully Additive 示意如下图图 8.7 B. 无电解铜在 Additive 制程方面是极为重要的尤其是高品质高选择性的无电解 铜 是高密 度高信赖度板使用该制程的必要条件然而一般无电解铜析出速率约 为 22.5m/Hr 其析镀时间 相对可缩短为 24 分之一 C. 对无电解铜而言抗镀光阻的剥离是最严苛的问题由于光阻会操作在 70的 碱性化学 铜液中接口间的应力及光阻膨松是被认为剥离的主要动力化学铜反 应产生的氢气原有的薄 氧化铜表层因还原反应而失去键结力都是剥离的可能 原因 D. 较有效的防止剥离方式可以考虑对表面施以不同的金属处理底铜的化学电位相 对于氢

19、为-600mV氧化铜相对于氢的还原位为-355mV由于还原电位高于电化反 应因此还原反应极易产 生剥离若要保持良好的键结力就必须找一个更低电位的 金属覆于其上以防止反应Zn/Sn/Ni 都 是有机会的金属 以锌而言经实验证明 适当的覆盖厚度可得到承受浸泡化学铜 40Hr 仍不会剥离的 结合效果其经验厚 度约为 0.50.1mg/cm2金也是可选择加强结合力的金属 E. 传统的光阻是以溶剂型为主 但因环保问题而使业界对配方有所调整 加入亲水 性物质 光阻可使用水溶液显影但一般水溶性光阻由于是碱性显影系统用 化学铜抗电镀将因亲水分子 过多而产生膨松问题因此有新系统发展出来亲水 分子调整至最佳状况后

20、以低碱性盐及高挥发 点溶剂组合成显影液显影液之最大 成份仍为水如此不会有燃烧的危险而此光阻剂可承受约 40 小时化学铜浸泡 不致有问题只是光阻难免有溶出物会影响镀液析出速度及镀出品质因此其 配 方是必须考虑以减少影响为目标 一般负型光阻其本身会吸收光源能量 因此改 善光阻透光性 以获得良好笔直的壁面 是光阻改善的方向 有部份光阻已可作到 光阻厚度 76m 厚度以下,30m 线宽间距的分辨率 资料收藏PCB 收藏天地 http:/ 电子邮件 资料版权归原作者所有 F. 电镀过程中如何防止杂质颗粒的产生对细线路而言将是一大课题对 Semi additive 制程而言电镀若先使用高温镀铜(化学或电镀

21、)再以较冷的镀锡槽 镀保护层由于光阻会因热 胀冷缩而在铜线路与光阻顶端产生约 1m 的空隙 因此镀锡时线边缘也会大部份被锡镀上 因此 可加强保护效果获得更好的线路 G. 薄膜技术也可用于细线制程一薄层 Cr-Cu 底层金属以溅镀镀于底材上以 22 m 厚的 光阻作业以 Semi additive 制程化学铜浸约 4Hr去除光阻后由于底 层薄膜很薄因此用 Ion milling 即可不必作锡保护 H. Fully additive 是另一种方式其作业是以 UV 型干膜式增黏剂(Adhesive)压覆 于树脂 面UV 聚合后钻孔粗化再以活化剂(触媒)覆于表面其后以光阻定义出 备镀区为使光阻能抗碱 可用 UV 光将光阻固化再以化铜填入备镀区其后光 阻本身也保留成板面的一部份触媒一般多 用锡钯胶体若附以适当厚度既可启 始化铜反应同时能保有一定绝缘电阻 外层线路之影像转移至此结束,抽检通过的板子以 Rack 送至二铜区(线路电镀)进行下一制程. 资料收集http:/ 电子邮件 OICQ 号码13985548