50PCB圖形轉(zhuǎn)移(ODF_圖形轉(zhuǎn)移_工程師培訓(xùn)資料)

1、圖形轉(zhuǎn)移 工藝流程原理,目 錄,一、前言 3 二、工序制作簡(jiǎn)介 4 三、工藝制作流程 5-12 四、工藝制程原理 13-45 五、各工序主要測(cè)試項(xiàng)目 46-52 六、常見問題種類及特征 53-59 七、結(jié)束語 60-61,編寫本教材為圖形轉(zhuǎn)移工藝制作原理，適用于負(fù)責(zé)內(nèi)外層圖形轉(zhuǎn)移工序入職工程師、及相關(guān)技術(shù)人員的培訓(xùn). 隨著圖形轉(zhuǎn)移技術(shù)的不斷革新,部分觀點(diǎn)將出現(xiàn)差異,我們應(yīng)以實(shí)際的要求及變化為準(zhǔn).,一、前 言,圖形轉(zhuǎn)移的定義： 就是將在處理過的銅面上貼上或涂上一層感光性膜層，在紫外光的照射下，將菲林底片上的線路圖形轉(zhuǎn)移到銅面上，形成一種抗蝕的掩膜圖形，那些未被抗蝕劑保護(hù)的不需要的銅箔，將在隨后的

2、化學(xué)蝕刻工藝中被蝕刻掉，經(jīng)過蝕刻工藝后再褪去抗蝕膜層，得到所需要的裸銅電路圖形。 圖形轉(zhuǎn)移工序包括： 內(nèi)層制作影像工序，外層制作影像工序，外層絲印工序。,二、工序制作簡(jiǎn)介,板面處理,貼干膜 （方法一）,涂濕膜 （方法二）,顯影,曝光,菲林制作,退膜,蝕刻,三、工藝制作流程,以內(nèi)層圖形轉(zhuǎn)移工序?yàn)槔?三、工藝制作流程,以外層圖形轉(zhuǎn)移工序?yàn)槔?顯影,曝光,菲林制作,退膜,圖形電鍍,蝕刻,板面處理,貼干膜,褪錫,三、工藝制作流程,以外層絲印圖形轉(zhuǎn)移工序?yàn)槔?低溫鋦,曝光,菲林制作,高溫鋦,UV紫外,字符,板面處理,絲印,顯影,三、工藝制作流程,圖形轉(zhuǎn)移過程原理(內(nèi)層圖示）,三、工藝制作流程,圖形

3、轉(zhuǎn)移過程原理(外層圖示）,貼膜,曝光,顯影,蝕刻,褪錫,圖電,褪膜,3.1 前處理工序（Surface Pre-Treatment),定義：將銅面粗化，使之后工序的干膜有效地附著在銅面上。,除油,微蝕,酸洗,熱風(fēng)吹干,除油：通過酸性化學(xué)物質(zhì)將銅面的油性物質(zhì)，氧化膜除去。,微蝕：原理是銅表面發(fā)生氧化還原反應(yīng)，形成粗化的銅面。,酸洗：將銅離子及減少銅面的氧化。,熱風(fēng)吹干：將板面吹干。,磨板的方式：化學(xué)磨板、物理磨板（機(jī)械）。,（+水洗）,（+水洗）,（+水洗）,三、工藝制作流程,（以內(nèi)層制作為例）,3.2 影像轉(zhuǎn)移（Image transter),轆膜（貼干膜）,菲林制作,菲林檢查,曝光,轆膜：以

4、熱貼的方式將干膜貼附在板銅面上。,菲林制作：根據(jù)客戶的要求，將線路圖形plot在菲林（底片）上，并進(jìn)行檢查后投入生產(chǎn)。,菲林檢查：檢查菲林上的雜質(zhì)或漏洞，避免影像轉(zhuǎn)移出誤。,曝光：利用紫外光的能量，使干膜中的光敏物質(zhì)進(jìn)行光化學(xué)反應(yīng)，以達(dá)到選擇性局部橋架硬化的效果，而完成影像轉(zhuǎn)移的目的。,定義：利用感光材料，將設(shè)計(jì)的線路圖形通過曝光/顯影/蝕刻的工藝步驟，達(dá)至所需銅面線路圖形。,三、工藝制作流程,3.3 線路蝕刻（Circuitry etching),顯影,蝕刻,褪膜,顯影：通過藥水碳酸鈉的作用下，將未曝光部分的干膜溶解并沖洗后，留下感光的部分。,蝕刻：是將未曝光的露銅部份面蝕刻掉。,褪膜：是通

5、過較高濃度的NaOH（1-4%）將保護(hù)線路銅面的菲林去掉。,定義：利用感光材料，將設(shè)計(jì)的線路圖形通過曝光/顯影/蝕刻的工藝步驟，達(dá)至所需銅面線路圖形。,三、工藝制作流程,4.1 ：板面前處理,四、工藝制程原理,目的,清潔處理方法 機(jī)械磨板法 （磨料刷輥式刷板機(jī)+浮石粉刷板） 化學(xué)清洗法 （ 除油+微蝕+酸洗）,未經(jīng)任何處理的銅表面，對(duì)干膜不能提供足夠的粘 附，因此必須清除其上一切的氧化物、污漬，同時(shí)要求表面微觀粗糙，以增大干膜與基材表面的接觸面積。,4.1 ：板面前處理,四、工藝制程原理,處理后板銅面與再氧化之關(guān)系,基材經(jīng)過前處理后表面已無氧化物、油痕等，但如滯留時(shí)間過長(zhǎng)，則表面會(huì)與空氣中的氧

6、發(fā)生氧化反應(yīng)，前處理好的板應(yīng)在較短時(shí)間內(nèi)處理完。,機(jī) 械 刷 磨 板,化 學(xué) 處 理 法,快,慢,處理后銅面要求,經(jīng)處理后的板面是否清潔可進(jìn)行水膜破裂實(shí)驗(yàn)方法。所經(jīng)清潔處理的板面，流水浸濕，垂直放置，整個(gè)板面上的連續(xù)水膜應(yīng)能至少保持30秒不破裂。,4.1 ：板面前處理,四、工藝制程原理,4.1 ：板面前處理,四、工藝制程原理,清潔處理方法比較,4.2 ：板面貼膜,四、工藝制程原理,貼膜時(shí)，先從干膜上剝下聚乙烯保護(hù)膜，然后在加熱加壓條件下將干膜抗蝕劑粘膜在覆銅箔板上。,貼膜示意圖,4.2 ：板面貼膜,四、工藝制程原理,壓力， 溫度，傳送速度,貼膜過程注意三要素：,貼膜應(yīng)是表面平整、無皺折、無氣泡

7、、無灰塵顆粒等夾雜，同時(shí)為保存工藝的穩(wěn)定性，貼膜后應(yīng)停置15分鐘后再進(jìn)行曝光。,貼膜后要求：,4.2 ：板面貼膜,四、工藝制程原理,停留時(shí)間的設(shè)定及影響：,貼膜后板子須停留時(shí)間15分鐘以上，24小時(shí)以內(nèi)。如果停留時(shí)間不夠： 干膜中所加入的附著力促進(jìn)劑沒有與銅完全發(fā)生作用而黏結(jié)不牢，造成菲林松。 若停留時(shí)間太久： 就會(huì)造成反應(yīng)過度附著力太強(qiáng)而顯影剝膜困難。,6.1干膜結(jié)構(gòu) PE 聚乙烯保護(hù)膜 （25m）干膜（光阻膠層） PET COVER FILM （25m） 其中：聚乙烯保護(hù)膜是覆蓋在感光膠層上的保護(hù)膜，防止灰塵等污物 粘污干膜 阻止干膜膠層粘附在下層PET上； 聚脂類透明覆片（PET）作用：

8、 1、避免干膜阻劑層在未曝光前遭刮傷； 2、在曝光時(shí)阻止氧氣侵入光阻膠層，破壞游離基，引起感光度 下降,4.2.1 干膜結(jié)構(gòu)（光致抗蝕劑干膜） ：,四、工藝制程原理,4.2.2 干膜的主要成分及作用 ：,四、工藝制程原理,四、工藝制程原理,4.2.3 干感光層主體樹脂組成：,四、工藝制程原理,4.2.4 成像圖形轉(zhuǎn)移使用的光成像材料：,按物理狀態(tài)分為: 干膜抗蝕劑 及 液體抗蝕劑,光致抗蝕劑：是指用化學(xué)方法獲得的能抵抗某種蝕刻液或電鍍?nèi)芤航g的感光材料。感光材料主要是由主體樹脂和光引發(fā)劑或光交聯(lián)劑組成。,四、工藝制程原理,4.2.5 干膜/濕膜性能比較：,四、工藝制程原理,解像度附著力 蓋孔能

9、力 除油劑溶解測(cè)試 光譜特性 顯影性及耐顯影性 耐蝕刻性和耐電鍍性 去膜性能,注：以上亦是測(cè)試新干膜的幾種基本項(xiàng)目,4.2.6 干膜使用的主要品質(zhì)要求：,紫外光能量 光引發(fā)劑 R 單體 聚合物 自由基傳遞 聚合交聯(lián)反應(yīng),4.3 曝光原理（感光原理）：,四、工藝制程原理,被曝光部分： 菲林透光的區(qū)域在紫外光照射下，光引發(fā)劑吸收光能分解成自由基，自由基再引發(fā)光聚合單體進(jìn)行聚合交聯(lián)反應(yīng)，形成不溶于稀溶液的體型大分子結(jié)構(gòu)。 未被曝光部分： 菲林遮光的區(qū)域保持貼膜后的附著狀態(tài)，將被顯影液沖掉。,四、工藝制程原理,曝光機(jī)光源 曝光時(shí)間（曝光能量控制） 菲林的質(zhì)量,四、工藝制程原理,影響曝光成像質(zhì)量和生產(chǎn)效

10、率因素： （除光致抗蝕劑性能）,曝光光源的選擇 光源的特性直接影響曝光質(zhì)量和效率，光源所發(fā)射出的光譜應(yīng)與感光材料吸收光譜相匹配，能獲得較好的曝光效果。目前干膜的吸收光波長(zhǎng)為325-365nm,較短波長(zhǎng)的光，曝光后成像圖形的邊緣整齊清晰。,四、工藝制程原理,光能量與光波長(zhǎng)關(guān)系如下： =h r=h c / 式中: 光能量(單位:爾格) h 布郎克常數(shù)(6.625 10-2爾格.秒) r 光的頻率(單位:秒-1(HZ)） c 真空中光速(單位:CM) 波長(zhǎng)(值為:2.289103cm/S),四、工藝制程原理,從式中可以看出光的波長(zhǎng)越短其能量越大，由于300nm以下波長(zhǎng)易被玻璃和底片的聚酯片基所吸收，

11、所以在曝光機(jī)中選用的光源其波長(zhǎng)一般為320-400nm之間。而高壓泵燈及鹵化物燈在310-440nm波長(zhǎng)范圍均有較大的相對(duì)輻射強(qiáng)度,故為干膜曝光較理想光源。,四、工藝制程原理,曝光光源形式分為散射光、平行光：,干 膜,基 材,四、工藝制程原理,事實(shí)上，完全的理想平行光曝光機(jī)是不存在的，但我們經(jīng)常會(huì)用曝光機(jī)光源的入射角c(Declination Angle)和散射角/2(Collimation Angle)來決定曝光機(jī)的性能。,一般平行光曝光機(jī)的定義: c、 /230,曝光光源形式分為散射光、平行光：,散射光、平行光，兩者優(yōu)缺點(diǎn)比較：,四、工藝制程原理,在曝光過程中，干膜的聚合反應(yīng)并非“一引而發(fā)

12、”，而是大體經(jīng)過三個(gè)階段：,故正確控制曝光時(shí)間是得到優(yōu)良的干膜抗蝕圖像的主要因素之一,曝光時(shí)間（曝光量）的控制：,四、工藝制程原理,曝光時(shí)間的確定： 采用Ristor 17格或SST21格曝光尺做曝光顯像檢查，確定曝光時(shí)間。用光密度尺進(jìn)行曝光時(shí)，光密度小的（即較透明的）等級(jí)，干膜接受紫外光能量多，聚合較完全，而光密度大的（即透明程度差的）等級(jí)，干膜接受的紫外光能量少，不發(fā)生聚合反應(yīng)或聚合不完全，這樣選擇不同時(shí)間進(jìn)行曝光，可得到不同成像級(jí)數(shù)，在顯影時(shí)被顯影掉或只剩下一部分。,四、工藝制程原理,曝光能量的確定： 嚴(yán)格講，以時(shí)間來計(jì)量曝光是不科學(xué)的。 曝光光能量公式：E=It 式中： E - 總的曝

13、光能量，mj/cm2 I - 燈光強(qiáng)度， mw/cm2 t - 曝光時(shí)間，s 從上述可知,總曝光能量E隨燈光強(qiáng)度I和時(shí)間t而變化。若t恒定，光強(qiáng)I 發(fā)生變化，總曝光能量E也隨之改變。而燈光強(qiáng)度隨著電源壓力的波動(dòng)及燈的老化而發(fā)生變化，于是曝光量發(fā)生改變，導(dǎo)致干膜在每次曝光時(shí)所接受的總曝光量并不一定相同，即聚合程度亦不相同。為使每次干膜的聚合程度相同應(yīng)采用曝光能量控制曝光。即采用具有曝光光能量控制的曝光機(jī)。,四、工藝制程原理,菲林底片 以干膜作為線路板影像轉(zhuǎn)移制板時(shí)，需以偶氮棕片(DIA20 FILM)或黑白片作為曝光工具，在曝光時(shí)充當(dāng) “底片”的角色。 * 偶氮棕片之影像是翻照自黑白之母片（Ma

14、ster Artwork) 的。,四、工藝制程原理,影響菲林底片質(zhì)量主要因素：光密度，尺寸穩(wěn)定性,光密度要求： 最大光密度D max大于4.5； 最小光密度D min小于0.2 * 最大光密度是指底版在紫外光中，其表面擋光膜的擋光下 限，即底版不透明區(qū)擋光密度D max超過4.5時(shí)，才能達(dá)到良 好的擋光目的。 * 最小光密度是指底版在紫外光中，其擋光膜以外透明片 基 所呈現(xiàn)的擋光上限,即底版透明區(qū)之光密度Dmin小 于0.2時(shí)， 才能達(dá)到良好的透光目的。,四、工藝制程原理,尺寸穩(wěn)定性影響： 底片的尺寸穩(wěn)定性將直接影響印制板的尺寸精度和 圖像重合度，受溫、濕度及儲(chǔ)存時(shí)間的變化。,下表以D1A20

15、為例的尺寸變化（由膨脹系數(shù)據(jù)決定）,四、工藝制程原理,從上表可看出，在0-50與 10-90RH之間以7mil D1A20為例，平均每%RH變化為0.710-5,而每個(gè)T 則約變化2 10-5,這種變化如不超過極限,當(dāng)溫、溫度恢復(fù)原來狀態(tài)時(shí)， D1A20 Film的尺寸會(huì)恢復(fù)原來的尺寸。 為能使D1A20底片與工作現(xiàn)場(chǎng)的溫、濕度達(dá)到平衡，在進(jìn)行曝光前，D1A20至少應(yīng)靜置于制造場(chǎng)所超過8小時(shí)以上。,尺寸穩(wěn)定性影響：,四、工藝制程原理,制造高水準(zhǔn)的P.C.B板，創(chuàng)造一個(gè)優(yōu)良的工作環(huán)境是十分必要的，而圖形轉(zhuǎn)移室需建立潔凈室。 潔凈室：是以每尺3的空氣中所含大于0.5微米的塵粒之?dāng)?shù)目(PPOF)作為

16、等級(jí)的，可分為三級(jí)，即： Class 大于或等于0.5/PPOF 100 100 10,000 10,000 100,000 100,000,曝光室環(huán)境控制,注:以美國(guó)聯(lián)邦標(biāo)準(zhǔn) Fed STD 209B作為分級(jí)的規(guī)范。,四、工藝制程原理,四、工藝制程原理,曝光室操作環(huán)境環(huán)境控制： 1、溫、濕度要求： 溫度：20 2， 濕度：50 10RH% 2、“潔凈室”建立： 凈化等級(jí)達(dá)到10K-100K級(jí) 3、照明光源要求： 因濕膜屬于感光性材料，工作區(qū)應(yīng)采用黃光。,4.4 顯影原理：,四、工藝制程原理,1. 蝕刻的作用： 是將未曝光部分的銅層蝕刻掉。,4.5 線路蝕刻原理：,四、工藝制程原理,Mn+：L

17、i+，Na+，k+，Ca+ Ki：擴(kuò)散速度常數(shù) （KaKb干膜碎片小） （KaKb干膜碎片大） 擴(kuò)散速度：K+Na+,4.6 褪膜原理：,四、工藝制程原理,五、各工序主要測(cè)試項(xiàng)目,水破測(cè)試（前處理工序-化學(xué)微蝕）：,磨痕測(cè)試（前處理工序-機(jī)器磨法）：,一般控制范圍：10+/-2mm,通過磨痕的情況來檢驗(yàn)?zāi)ズ筱~面各位置的平均程度。,通過經(jīng)化學(xué)微蝕處理的銅板，用清水淋濕2銅面后，板面垂直靜候，水膜須維持在30秒以上。作為檢驗(yàn)前處理后的銅面指標(biāo)。,轆痕壓力平均度測(cè)試（轆膜工序）：,五、各工序主要項(xiàng)目測(cè)試,一般控制要求：810mm,方法一：通過轆痕的程度來檢驗(yàn)轆膜后銅面各位置的平均程度。,方法二：通過

18、感壓紙的轆痕顏色深淺來判斷轆膜后銅面各位置的平均程度。,能量平均度測(cè)試（曝光工序）：,菲林透光度測(cè)試（曝光工序）：,五、各工序主要測(cè)試項(xiàng)目,最大光密度D max大于4.5（不透光區(qū)域） 最小光密度D min小于0.2（透光區(qū)域）,測(cè)試點(diǎn),注：E.U 一般要求少于10%,計(jì)算方式：E.U=（max-min)/man+min)*100%,使用能量?jī)x表，對(duì)曝光玻璃區(qū)域的不同位置的能量分布進(jìn)行檢測(cè)，以檢驗(yàn)其曝光均勻性。,露銅點(diǎn)測(cè)試（顯影工序）：,五、各工序主要測(cè)試項(xiàng)目,解像度/附著力測(cè)試（顯影工序）：,使用已轆膜的銅板，在正常使用的顯影速度與噴壓下，檢驗(yàn)其在缸內(nèi)完全退膜與未退膜的位置。 當(dāng)該板中間行至

19、顯影缸50%時(shí)關(guān)噴壓，若從顯影缸入口處到板上被顯影干凈的長(zhǎng)度為顯影缸全長(zhǎng)的5060%，則為最佳顯影速度（露銅點(diǎn)速度）。,是檢驗(yàn)曝光/顯影工序的綜合能力，一般通過TEST PATTERN的不同Step的分布及實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)來判斷其解像度/附著力狀態(tài)。,蝕刻平均度測(cè)試（蝕刻工序）：,五、各工序主要測(cè)試項(xiàng)目,利用底銅為2oz（或1oz)的板料，應(yīng)用1oz(或0.5oz）的蝕刻速度/噴壓完成蝕刻流程，通過銅厚測(cè)量?jī)x測(cè)量銅面的厚度分布情況。是檢驗(yàn)蝕刻品質(zhì)的一種方法。,注：E.U 一般要求少于10%,計(jì)算方式：E.U=（max-min)/man+min)*100%,五、各工序主要測(cè)試項(xiàng)目,蝕刻因子測(cè)試（蝕刻工序

20、）：,Etch Factor: r=2H(D-A) r=H/(B-),蝕銅除了要做正面向下的溶蝕（Downcut)之外，蝕液也會(huì)攻擊線路兩側(cè)無保護(hù)的腰面，稱之為側(cè)蝕，經(jīng)常造成如蘑菇般的蝕刻缺陷，即為蝕刻品質(zhì)的一種指標(biāo)（Etch Factor)。,注：R一般要求大于3,露銅點(diǎn)測(cè)試（褪膜工序）：,五、各工序主要測(cè)試項(xiàng)目,使用已轆膜/已曝光的銅板，在正常使用的褪膜速度與噴壓下，檢驗(yàn)其在缸內(nèi)完全褪膜與未褪膜的位置。 當(dāng)該板中間行至褪膜缸50%時(shí)關(guān)噴壓，若從褪膜缸入口處到板上被褪膜干凈的長(zhǎng)度為褪膜缸全長(zhǎng)的5060%，則為最佳褪膜速度（露銅點(diǎn)速度）。,內(nèi)層Open/Short的主要問題種類:,內(nèi)層開路 (

21、I/L Open),1.,內(nèi)層短路 (I/L Short),類型 (Type),1.,2.,3.,6.,4.,5.,7.,9.,8.,10.,11.,2.,3.,4.,5.,板料凹痕 (Dents on laminate),曝光垃圾 (Exposure dirt),板料擦花 (Scratch on laminate),干膜下垃圾 (Dirt under dry film),曝光走光 (Over exposure）,擦花菲林 (Scratch on GII),起保護(hù)膜 (Mylar peel off),蝕刻過度 (Over-etching),擦花銅面(Poor handling after et

22、ching),銅面氧化 (Cu surface oxide),干膜起皺 (Folded dry film),板料污漬 (Resin dust),干膜起皺 (Folded dry film),干膜蓋板邊 (Dry film over-lamination),干膜膠渣 (Dry film scum),風(fēng)刀/壓水轆垃圾 (Dirt air knife/roller),類型 (Type),擦花干膜(Scratch on dry film),6.,顯影不凈（Under-developing),7.,六、常見問題種類及特征,內(nèi)層Open/Short圖例特征：,類型 (Type),誘發(fā)因素 (Problem

23、 Causes),圖例 (Appearance),1.,顯影/蝕刻膠渣,描述 （Description）,2.,3.,顯影不凈,擦花干膜/銅面,前處理水洗/干膜露板邊 顯影水洗/噴咀/干板 過濾網(wǎng)失效/規(guī)格/方法 顯影及蝕刻線保養(yǎng) 菲林的設(shè)計(jì),轆膜/曝光后擦花 顯影后擦花 蝕刻/啤孔期間擦花 運(yùn)輸/放取板的方法，工具,顯影段濃度不穩(wěn)定 加換藥的方法 水洗壓力/噴咀 壓水轆的保養(yǎng),六、常見問題種類及特征,內(nèi)層Open/Short圖例特征：,類型 (Type),誘發(fā)因素 (Problem Causes),圖例 (Appearance),4.,描述 （Description）,5.,6.,曝光走光,

24、曝光垃圾,板料凹痕,抽氣氣壓不足 菲林局部變形 曝光能量過高 曝光能量不均勻,板邊纖維/樹脂粉 板邊銅碎/清潔方法 轆膜切刀/干膜碎/清潔機(jī)效能 設(shè)備油污 頭發(fā)絲/指贓物,來料問題（抽查方法） 搬運(yùn)方法/工具 放取板料的方法 日常檢查方法,-,六、常見問題種類及特征,外層Open/Short的主要問題種類:,類型 (Type),外層開路 (I/L Open),1.,外層短路 (I/L Short),1.,2.,3.,6.,4.,5.,7.,9.,8.,2.,3.,4.,5.,擦花底銅 (Scratch on base Cu),干膜下垃圾 (Dirt under dry film),曝光走光 (

25、Over exposure）,擦花菲林 (Scratch on GII),干膜蓋板邊 (Dry film over-lamination),轆擦干膜 (Scratch on dry film),干膜起皺 (Folded dry film),板面凹痕 (Dents),干膜起皺 (Folded dry film),褪膜不凈(Incomplete dry film stripping),風(fēng)刀/壓水轆垃圾 (Dirt air knife/roller),顯影膠渣（Scum in developing),板面垃圾 (Dirt on board surface),蓋孔膜穿 (Broken tenting hole),保護(hù)膜碎DF chip during mylar removing),擦花底銅 (Scratch on base Cu),電鍍銅粒 (Copper particles),電鍍過度 (Over plating Pattern plating),6.,7.,9.,8.,類型 (Type),顯影不凈（Under developing),10.,11.,蝕刻過度 (Over-etching),10.,曝光垃圾(Exposure dirt）,六、常見問題種類及特征,類型 (Type),誘發(fā)