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1、曝光原理與曝光機,2000/6/1,課程綱要,曝光原理 手動線路曝光設備 手動防焊曝光設備 平行光系統 自動曝光設備,線路影像移轉方式的演進,散射光曝光(5 mil),平行光曝光(2 mil),雷射直接成像 LDI(2 mil),印刷(8 mil),?,曝光原理,光阻劑種類,乾膜光阻 Dry Film PET + 光阻 + PE 液態光阻Liquid Film 防焊乾膜 Dry Film Solder Mask 液態感光防焊阻劑 Liquid Photoimageable Solder Resist (LPSR),UV 曝光原理,光阻作用方式,正型光阻 感光分解，顯像時溶解 正型光阻可製作出較
2、細線路 負型光阻 感光聚合，形成高分子顯像時不會溶解 有殘足問題,光阻感光聚合過程,自由基轉移 Transfer Free Radical,聚合/交聯 Polymerization / Cross Linking,PI + h PI* ITX + h ITX* ITX* + PI ITX + PI* Monomer & Oligomer + PI* Polymer + PI,曝光對乾膜結構的變化,曝光製程 - 內層,內層曝光 抗蝕刻 光阻塗佈 壓膜 Dry Film Lamination 滾塗 Roller Coating,乾膜：壓膜曝光顯像蝕刻剝膜膜厚 1.0,1.3 mil，能量 4560
3、 mj/cm2 濕膜：塗佈預烘曝光顯像蝕刻剝膜liquid film 1015m厚，需100120 mj/cm2因無Mylar層可做較細線路，,曝光製程 - 外層,外層曝光 抗電鍍 光阻塗佈 壓膜 Dry Film Lamination,乾膜：壓膜曝光顯像電鍍剝膜膜厚 1.3, 1.5 mil,曝光製程 - 防焊,防焊曝光 保護銅面 塗佈 網印 Flood Screen Printing 簾塗 Curtain Coating 噴塗 Spray Coating,塗佈預烤曝光顯像UV硬化後烘烤約1 mil厚，能量 400600 mj/cm2 曝光時需抽真空使底片密貼板材並隔絕氧氣使聚合反應加速完成
4、,各種 UV 曝光燈管,Capillary: 毛細燈 線路曝光用/ 5 Kw,Short Arc:汞氙短弧燈 平行光曝光用/ 3.5, 5, 8 Kw,Long Arc: 水銀燈/金屬鹵化物燈 防焊曝光用/ 7, 8, 9, 10 Kw,各種UV燈管光譜分佈比較,水銀燈,金屬鹵化物燈,毛細燈,汞氙燈,光阻聚合365nm,線路曝光作業的考量因素,作業要求 底片尺寸穩定 提高光阻與銅面附著力 曝光顯像後光阻側壁垂直且殘足短 光阻種類 乾膜(壓膜機) 濕膜(滾塗/浸塗),達到最佳光阻解析能力 曝光能量時，解析度 曝光能量時，聚合效果及抗化性 達到光阻最佳工作區間 準確的能量控制 Off Contac
5、t時，解析度 提高底片與板面真空密貼程度,利用UV聚合作用將線路內容精確移轉至光阻上,乾膜壓膜設備的考量因素,預熱 加熱銅面而非底材 熱壓輪溫度 加熱均勻性 溫度補充特性 熱壓輪壓力 熱壓輪壓力均勻性,穩定速度控制 更細線路更薄光阻 (0.6 mil 乾膜) 膜皺、膜屑防止 薄板壓膜適用性 設備產塵量控制,最佳的貼合效果 溫度、壓力及速度的配合,能量對光阻聚合影響,曝光能量與最佳解析度關係,以乾膜曝光而言，為得到最佳乾膜解析能力，曝光能量有10% 的容許區間，這也是對能量均勻度的要求,UV 曝光測量單位,UV強度(照度)單位 watt/cm2, milli-watt/cm2 Intensity
6、 (Irradiance) 製程所需UV強度常不明確 UV能量(劑量)單位 joule/cm2, milli-joule/cm2 Energy (Dose) 所接受能量與時間有關 在 1 mw/cm2 下照射 1 秒 = 1 mj/cm2 強度對時間曲線下面積 是一般常給的操作參數,各種 UV曝光量表,IL 1400 UVA 單一波長 測量強度/能量,EIT UVIRad UVA(365)波長 測量能量 ORC 351 UVA 單一波長 測量強度/能量,曝光格數片,格數片原理 測量曝光量的多少，了解光阻聚合能力受影響程度 因格數片上每一格的光密度不同，曝光時透光量每格不同，第一格光密度最低透光
7、量最多使光阻感光最足，每增一格，固定增加一定比例的光密度 以Riston17為例，每格增加12%光密度。,常見格數片 Dupont Riston 17格、Riston 25格 Stouffer 21格、Stouffer 41格 Kodak (No.2) 21格 Hitachi Photec 21格,吸真空對曝光影響,Off Contact Exposure只有平行光可用 Soft Contact Exposure底片與板面密貼但不吸真空，平行光可用。 Hard Contact Exposure底片與板面密貼且吸真空，散射光一定要用,手動曝光設備,手動散射光曝光機,線路曝光機 UVE-5K,5K
8、W毛細燈 有效範圍: 740 x 610 均勻度:85% Mylar 對玻璃雙檯框 人機界面操作 檯框獨立能量控制 故障點顯示 檯面自動電磁鎖 真空度不足時不曝光,5 KW 曝光機燈管水套結構,5 KW 曝光機定期保養項目,防焊曝光機 UVE-7K,7KW金屬鹵化物燈 有效範圍: 810 x 610 均勻度:85% Mylar 對玻璃雙檯框 人機界面操作 檯框獨立能量控制 故障點顯示 檯面自動電磁鎖 真空度不足時不曝光,7 KW 曝光機燈管水套結構,7 KW 曝光機定期保養項目,手動曝光機操作畫面,平行光系統,散射光對曝光影響,平行半角與斜射角,平行光曝光系統,平行光源: 5KW汞氙短弧燈 平
9、行半角(CHA): 1.5 斜射角(DA) 1,平行光曝光燈源-汞氙短弧燈,G line: 436 nm H line: 405 nm I line: 365 nm,光阻聚合365nm,平行光曝光機的考量因素,平行光曝光 半角、斜射角 強度 均勻度 能量控制 薄板傳送 對位精度 吸真空,底片漲縮 溫度控制 濕度控制 金屬、玻璃底片 無塵控制 Class 1000Class 100 正壓設計 靜電消除,志聖平行光曝光機,半自動型 UVE-5KC,自動CCD對位型 UVOA-5KD,自動內層型 UVIA-5KD,自動曝光設備,自動曝光機架構 - 內層曝光,曝光系統 雙面曝光 水平曝光 散射光 -
10、平行光 曝光檯框種類 上下框 可掀式框 玻璃框 單燈 - 雙燈,底片對位系統 內層雙面底片對底片 對位方式 曝光區內對位 底片安裝方式 檯面底片吸真空 對位機構 X-Y-Y, X-Y- 製程板傳送系統 進料靠邊 移載,自動曝光機架構 - 外層曝光,曝光系統 單面曝光- 雙面曝光 水平曝光- 垂直曝光 散射光 - 平行光 曝光檯框種類 上下框 - 單面框 玻璃框 - 壓克力框 單燈 - 雙燈 製程板傳送系統 進料靠邊 - 定中心 製程板移載 底片框移載,底片對位系統 外層底片對製程板 對位方式 雙面對位 - 單面對位 曝光區外 - 曝光區內 底片安裝方式 檯面底片吸真空 檯面底片貼膠帶 對位機構
11、 CCD 個數 對位靶孔,自動曝光機架構 - 防焊曝光,曝光系統 單面曝光- 雙面曝光 水平曝光 散射光 曝光檯框種類 上下框 - 單面框 玻璃框 - 壓克力框 雙燈 製程板傳送系統 進料靠邊 - 定中心 製程板移載,底片對位系統 防焊底片對製程板 對位方式 雙面對位 - 單面對位 曝光區外 - 曝光區內 底片安裝方式 對位機構 CCD 個數 對位靶孔 - 對位 Pad,自動曝光機架構 - 通用項目,傳動系統 伺服馬達傳動 薄板傳送 環境控制 溫度 濕度 無塵度,控制系統 機台動作 - PLC 自動對位 - PC, Module 操作介面 - 人機, 電腦,自動對位機構及CCD靶標,外層自動曝光機 UVOA-5KD,5KW短弧燈/雙燈 有效範圍: 24“ x 21” / 610 x 535 mm 雙面同時曝光 玻璃對玻璃檯框 檯面吸真空曝光 HEPA系統 人機界面操作 CCD自動對位系統,全球自動曝光機一覽,日本 ORC 與 ADTEC 自動曝光機,內層曝光 L/S 1.5 mil 對位精度: 20 m 外層曝光 L/S 1.5 mil 對位精度: 10 m 防焊曝光 對位精度: 10 m,Source: www.o-r-c.de / ,本單元結束,