现代印制电路原理和工艺 第5章图形转移.ppt

《现代印制电路原理和工艺 第5章图形转移.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《现代印制电路原理和工艺 第5章图形转移.ppt（36页珍藏版）》请在三一文库上搜索。

1、LOGO 第5章 图形转移 现代印制电路原理和工艺 图形转移 5.1光致抗蚀剂的分类与作用机理1 5.2丝网制版用液体光敏抗蚀剂2 5.3丝印印料光敏抗蚀剂3 54干膜抗蚀剂4 图形转移 v印制电路制作过程中，很重要的一道工序就是用 具有一定抗蚀性能的感光树脂涂覆到覆铜板上， 然后用光化学反应或“印刷”的方法，把电路底图 或照像底版上的电路图形“转印”在覆铜箔板上， 这个工艺过程就是“印制电路的图形转移工艺”简 称“图形转移”。 v图形转移后所得到的电路图形分为“正像”和“负 像”。 图形转移 v 用抗蚀剂借助于“光化学法”或“丝网漏印法”把电路图形 转移到覆铜箔板上，再用蚀刻的方法去掉没有抗

2、蚀剂保护 的铜箔，剩下的就是所需的电路图形，这种电路图形与所 需要的电路图形完全一致，称为正像。这种图形转移称为 “正像图形转移”。 v 用“丝网漏印法”把抗蚀剂印在覆铜箔板上，没有抗蚀剂保 护的铜箔部分是所需的电路图形，抗蚀剂所形成的图形便 是“负像”。这种工艺称为“负像图形转移”。 图形转移 v5.1.1 概述 v 感光性树脂在吸收光量子后，引发化学反应，使高分子内 部或高分子之间的化学结构发生变化，从而导致感光性高 分子的物性发生变化。 v 光致抗蚀剂（光刻胶） v 光固化染料（光固化抗蚀油墨） v 光固化阻焊油墨 光固化耐电镀油墨 v 干膜抗蚀剂（抗蚀干膜） 光固化表面涂敷保护剂 5.

3、1光致抗蚀剂的分类与作用机理 图形转移 v 从加工工艺的角度来分，它们可以分为正性胶和负性胶两 类； v 以光化学反应机理来分，它们又可分为光交联型、光分解 型和光聚合型三大类； v 从外部形态，它们还可以分为液体光致抗蚀剂和干膜抗蚀 剂两种。 v 液体光致抗蚀剂能制作出分辨率很高的电路图形。而干膜 抗蚀剂却具有操作工艺简便，能适用于电镀厚层的要求。 图形转移 v5.1.2光交联型光敏树脂 v 光交联型光敏抗蚀剂在光化学反应中，两个或两个以上的 感光性高分子能够互相连接起来。 v 它们的组成有两种形式： 1. 感光性化合物和高分子化合物的混合物； 2. 带有感光性基团的高分子。 图形转移 v1

4、.重铬酸盐光敏抗蚀剂 v （1）组成 v 一部分是光敏剂。为可溶性重铬酸盐类的一种，如它的钠 、钾和铵盐。其中尤以铵盐的感光度和水溶性最好。 v 另一部分是高分子化合物。有水溶性动、植物胶和合成胶 三种，其中动、植物胶易受潮、发霉变质。而聚乙烯醇则 没有这些缺点，现在工业上大多使用它作为重铬酸光敏抗 蚀剂的胶体。 图形转移 v （2）光化学固化机理 v 一般认为它们的光化学反应大致可分为两步： 1. 在光的作用下，六价铬离子与胶体发生氧化还原反应 ，被还原为三价铬离子，胶体氧化。 2. 三价铬离子具有很强的络合作用，它与胶体中具有独 对电子的羧基（COOH）、亚胺基（）中的氧和氮原 子形成配位

5、键，使胶体分子之间互相交联变成不溶性的网 状结构而固化。 图形转移 v （）重铬酸盐光敏抗蚀剂的暗反应 v 已配好的重铬酸盐光敏抗蚀胶，置于暗处存放一段时间后 ，它的粘度逐渐增大，颜色也变得较深，制好的感光版固 化后，显影溶解也比较困难，这种现象称为暗反应。 v 另一致命的弱点是制版废水中的六价铬离子对环境的严重 污染问题，所以这种光敏抗蚀剂已逐渐被淘汰。但由于它 具有较高的分辨力（600行毫米）和衍射能力，在激光 全息摄影技术中，又可发挥它的长处。因而又受到了重视 。 图形转移 v 2聚乙烯醇肉桂酸酯光敏抗蚀剂 v 两个分子的交联聚合，称为“光二聚作用交联”。 v 它的光交联固化原理如下：

6、v 在光的作用下，肉桂酸基的双键被打开，然后相邻的两个 分子的肉桂酸基被打开的双键互相交联： 图形转移 v 此外，还有另外两种交联方式。即在增感剂的作用下，肉 桂酸基的双键打开形成自由基，然后以如下的形式交联 图形转移 v5.1.3光分解型光敏抗蚀剂 v 光分解型抗蚀剂是由含有受光照后容易发生分解的基团如 重氮基、重氯醌基和叠氮基等基团的树脂构成。 v 1重氮盐光敏抗蚀剂 v 重氮盐类光敏抗蚀剂是由重氮化合物和高分子化合物组成 ，或者是分子上引入了重氮基的高分子化合物构成。 图形转移 v 重氮基的光分解反应随反应条件而变，在水溶液中光解 生成正碳离子，它立即和水反应得到酚： v 芳香族重氮盐的

7、光分解反应是以自由基的形式进行的： 图形转移 v 低分子重氮盐的稳定性差，在实际应用中是将重氮盐（如 重氮二苯胺）与甲醛或聚甲醛进行缩聚，制成重氮树脂。 它在光照作用下，发生分解反应，改变了它的亲水性： v 由于这种树脂是低分子的聚合物，其分子量小，制成的膜 强度差，所以它主要用于制备PS版。 图形转移 v 2重氮醌光敏抗蚀剂 （1）邻重氮醌类 邻重氮醌化合物在光解时，先生成芳基正碳离子，放出 氮气，同时发生重排，形成茚酮，在有微量水存在的情 况下，茚酮发生水解，最后得到含五元环的茚酸： 图形转移 v （2）对重氮醌类 v 在干燥的情况下，对重氮醌的光分解是以自由基的形式 参加反应的，生成化学

8、活性很强的碳烯，然后继续键合生 成聚苯醚： v 对重氮醌类化合物一般制成磺酰胺或磺酸脂的形式与树 脂混合制成光敏树脂，是一种“负性”光敏抗蚀剂。 图形转移 v 3叠氮类光敏抗蚀剂 v 叠氮基由三个氮原子组成，它受光分解放出氮气，同时生 成非常富有反应活性的氮烯自由基： v 其中为烷基、苯基、酰基和苯磺酰基等。活性很强的氮烯 化合物能继续进行各种反应。 v 叠氮化合物是一种“负性”光敏抗蚀剂。 图形转移 v5.1.4光聚合型光敏抗蚀剂 v 各种烯类单体在紫外光的作用下，可以相互结合而生成 聚合物，能直接进行光聚合的活性单体具有以下结构： v 在紫外光的作用下，双键可以打开而生成自由基： 图形转移

9、 v 1.光聚合反应类型 通常受紫外光照射可以直接进行聚合的反应，称为直接光 聚合. v 直接光聚合可分为两种情况： 单体吸收光子后先生成单体自由基，单体自由基引发聚 合反应得到聚合物。 单体吸收光子后生成激发态，激发态分解生成自由基， 再由这些自由基引发聚合反应得到聚合物。 图形转移 v 2.光引发剂 v 光聚合反应过程中，绝大部分是通过自由基进行的，如果 在光聚合反应体系中加入一种受光后很容易生成自由的添 加剂，就可以有效地提高光聚合体系的感光度，这类添加 剂称为光引发剂（又称为增感剂）。 v 可以作为引发剂的化合物的种类很多，主要包括羰基化合 物、有机硫化物、过氧化物、氧化还原体系、偶氮

10、或重氮 化合物、含卤化合物、光还原染料及其它引发剂。 图形转移 v 3.光引发剂的作用机理 v 安息香受光照射后，分解产生自由基。生成的自由基引 发单体的光聚合反应： v 偶氮双异丁腈。其光解反应如下： 图形转移 v 有机硫化物在紫外光的照射下，可以产生自由基： v 过氧化物的光分解反应如下： 图形转移 v 三价铁盐与过氧化氢与明胶组成的体系，在紫外光的作用 下，明胶中的三价铁离子被还原为二价铁离子，它再与过 氧化氢作用产生自由基： v 含卤化合物在光的作用下，分解产生自由基： 图形转移 5.1.6光敏抗蚀剂的感光度和分辩率 1.感光性树脂的感光度 光聚合反应主要是自由基反应，一个光量子的作用

11、，可以 消耗103-106个不饱和键，因此它的量子效率是非常高 的。 2.感光性树脂的分辩率 感光性树脂的分辩率通常在每毫米几百至一千条线的范围 内,作为光致抗蚀剂用的感光性树脂系和作为全息照相用 的感光性树脂，它们有较高的分辩率，每毫米可达1000 2000条线。 图形转移 v5.2.1重铬酸盐系水溶性光敏抗蚀性 骨胶感光胶 蛋白感光胶 聚乙烯醇感光胶 v5.2.2 重氮化合物水溶性光敏抗蚀剂 所使用的重氮化合物为双重氮树脂、无机盐等，成膜 剂为聚乙烯醇、明胶等水溶性高分子化合物。 v5.2.3 丝网制版用新型液体感光胶 对一吡啶乙烯基苯甲醛缩合聚乙烯醇体系胶 图形转移 v5.3丝印印料光敏

12、抗蚀剂 v 1印料的类型及其特点 v 根据固化条件的不同，它们分为热固化型与光固化型； v 按照印料的溶解特性，它们还可分为有机溶剂可溶型，碱 可溶性及永久不溶型三类； v 根据印料的不同用途，它们可分为抗蚀印料、耐电镀印料 、文字及符号印料、阻焊印料、保护性表面涂覆印料。 图形转移 v3印料的组成 （1）热固型印料的组成 成膜剂 增粘结剂 稀释剂 溶剂 填料 颜料 增脱剂 表面活性剂 （2）光固型印料的组成 成膜剂 光敏剂 交联剂 稀释剂 填料 着色剂 消泡剂 表面活性剂 图形转移 v 5.3.2 普通印料 1抗蚀印料 碱溶性抗蚀印料 溶剂性抗蚀印料 2. 耐电镀印料 3. 阻焊印料 图形转

13、移 v5.3.3 光固化型印料 利用紫外光的作用，实现固化的印料称为“紫外光固化抗 蚀印料”，又称为“丝印光敏印料”，简称“光固化印料 ”，通常称为“光固化油墨”。 v 1主要成份 （1）感光性齐聚物 （2）活性稀释单体 （3）光引发剂 图形转移 v 2辅助成份 （1）填料 常用的填料有滑石粉、碳酸钙粉、钡白粉（硫酸钡粉）、 磷酸钙粉和钛白粉等。 （2）颜料 字符、文字多用白色和黑色；抗蚀油墨多用绿色或兰色. （3）粘附增强剂 图形转移 v54干膜抗蚀剂 v 5.4.1 概述 v 1抗蚀干膜的结构 抗蚀干膜由聚酯片基、光敏抗蚀胶膜和聚乙烯保护膜三层 构成。 v 片基是光敏抗蚀剂胶膜的载体，使抗

14、蚀干膜保持良好的尺 寸稳定性，还可保护抗蚀膜不被磨损； v 光敏抗蚀剂胶膜由具有光敏性抗蚀树脂组成； v 聚丙烯或聚乙烯薄膜是覆盖在抗蚀胶层另一面的保护层。 图形转移 v 2抗蚀干膜的种类 根据制造的原料、显影及去膜方式的不同，可分为溶剂型 、水溶型和干显影（或剥离）型三大类。 v 3光敏抗蚀干膜的组成 v 抗蚀干膜中的光敏抗蚀胶层一般是由感光性齐聚物（或共 聚物）、粘合剂、光引发剂、增塑剂、稳定剂、着色剂及 溶剂等成分组成。 图形转移 v5.4.2 抗蚀干膜的基本性能 1厚度 过厚会引起分辨率下降；厚度不均产生图形失真。 2.光学特性 聚酯基片的厚度、光敏抗蚀层厚度； 光敏齐聚物的平均分子量、光谱特性范围及稳定性等。 3化学性质 4贮存性能 图形转移 v 5.5习 题 v 什么叫图形转移？ v 什么叫正像？什么叫负像？ v 光致抗蚀剂主要有哪些类型？ v 重铬酸盐光敏抗蚀剂是光交联型还是光分解型？其光敏机 理是怎样的？ v 重氮醌类光致抗蚀剂为什么可以用碱水溶液显影？ v 什么叫光增感？增感剂应具备什么条件？ v 液体光敏抗蚀剂主要有哪些种类？ v 什么叫丝印印料？ v 什么叫干膜抗蚀剂？有和特点？ v 抗蚀干膜有哪几部分构成？各起什么作用？ LOGO