干膜技术资料ppt课件

电路图案转印材料的发展，1、电路图案转印材料的发展，用于转印印刷电路图案的原材料，自印刷电路出现以来，从未突破原材料研究开发科学的难关。 从原始阶段开始，需要用抗蚀剂涂料和紫胶涂料手工描绘简单的布线图案转印技术。 但是，随着微电子技术的迅速发展，大规模集成电路和超大规模集成电路的广泛应用要求印刷电路板的制造技术，必须适应高密度、高精度、细导线、窄间距和小口径电路图形转移的需要。 几十年来，开发出了新的光致抗蚀剂和电路图案的转印技术，如光致抗蚀剂干膜、湿涂层技术、电泳光致抗蚀剂和直接成像技术，用于制造印刷电路板的行业，大大提高了电路图案的转印质量。 为了简化说明，对印刷电路板制造过程中采用的电路图案转印材料依次进行简要论述： 2，1，液体光致抗蚀剂：液体光致抗蚀剂是印刷电路板的初步生产，被众多厂家所采用。 其具有极其明显的优点，调制简单，涂层薄，分辨率高，成本低等。 这些液体感光性橡胶本身的树脂，最初以骨胶、聚乙烯醇胶为主。 前者的主要缺点是质量不稳定，难以控制厚度，与基材铜箔的表面复盖程度不太理想；后者涂布程度好，但难以均匀控制该涂布层的厚度。 分辨率非常高，导线的宽度和间隔可达0.15-0.05mm。 但是，其涂布方法(挥手、涂布离心分离机)和涂布的不均匀性受到限制，另外，其抗蚀剂能力受室内环境湿度的很大影响，不适合大量印刷电路板的生产。 3，2，光致抗蚀剂干膜：光致抗蚀剂干膜是60年代后期开发的光学图像素材。 由主体树脂和光引发剂或光交联剂构成. 另外，根据感光材料的种类，也可以添加触变剂、流平剂、填料等。 该材料的最大特点是分辨率高，抗蚀能力强，涂布均匀，感光层厚度可达25m，分辨率达到界限值0.10mm。 工艺操作简单，自动生产方便，适合大量印刷电路板生产。 但是，随着组装密度要求的提高，印刷布线图案的微细和间距进一步变窄。 在这样光致抗蚀剂干膜中，制作0.10-0.076mm的布线宽度更困难。 进而，制作更薄的光致抗蚀剂的干膜从加工手段来分析是不可能的。 因此，很难进一步提高基干膜自身的厚度和涂布尺寸的收缩限制，4、3、湿式涂膜技术：从成本分析来看，采用干膜法进行图案转印，生产采用该方法的时间最长，采用湿式涂膜技术是近年来的事情。 利用干膜的水溶性特征，排除以膜面部分液体形式残留在基板表面缺陷中的气泡，充分填充粘接，通过湿影确保细布线图案的完整性和整合性。 其本质是为了防止微细的引线产生品质缺陷(缺陷、针孔、断线等)，要排除基板面上与干膜之间残留的微小气泡。 其分辨率可达0.08mm。 然而，这种过程方法不能进一步提高分辨率。 5、4、阳极法电沉积光致抗蚀剂：印刷电路图案布线变细，孔径变小，孔环变窄的趋势始终不变，芯片间距从1.27mm下降到0.75-0.625mm。 实际上，焊盘尺寸比孔径大0.05mm，孔中心距离为1.25mm的中间布线为0.10mm时，焊盘比孔径大0.12mm。 因此，垫片的一边比孔径大0.06mm。 该规格所要求的印刷基板是双面、多层或SMT用印刷基板与作为BGA基板的球栅阵列的组装结构技术。 对于BGA用的多层印刷基板(外层引线宽度为0.10-0.12mm、内层引线宽度为0.10mm、间距为0.075mm )，6、其电路图案的转印在上述任何材料中都无法达到技术指标。因此，更新的光致抗蚀剂阳极法电沉积光致抗蚀剂(ED法)的开发和开发的基本原理是，将水溶性的有机酸化合物等溶解在槽液中，形成具有正、负荷的有机树脂团，将基板铜箔作为一个极性(如电镀)进行电镀即电泳，在铜的表面进行5-30m的光致抗蚀剂其分辨率达到0.05-0.03mm。 这种电路图案转印材料是一种有前途的工艺方法。 当然，任何新型的图形转印材料都是有限的，随着高科技的发展，将会开发出更好的材料。 7、干膜光致抗蚀剂的种类、8、干膜光致抗蚀剂的种类、概述：干膜光致抗蚀剂产生于1968年，但是，1968年代初发展起来的I种感光材料，在我国，从1968年代中期开始了干膜的研究开发和应用。 迄今为止有几种产品被用于印刷电路板的生产，干膜具有良好的工艺性能、优良的成像性和耐化学性，因此在图形电镀技术中，在微细布线的制造、生产率的提高、工序的简化、产品质量的改善等方面发挥了其他光致抗蚀剂所不能发挥的作用。 使用干膜制造印刷基板的特征在于，1 .具有高分辨率，一般的线宽为0.1mm.在干膜的图案电镀工序中，以电镀厚度高且垂直的夹层进行，在电镀厚度比抗蚀剂厚度薄的情况下，电镀的露出3 .干膜厚度和组成一致，避免图像形成时的不连续性，应用可靠性高的4 .干膜，大幅度简化印刷电路板的制造工序，有利于机械化、自动化。 9、通过显影和膜去除的方法，干膜为1 .溶剂型干膜或作为显影剂和膜去除剂使用有机溶剂，例如用1.1.1三氯乙烷进行显影，用二氯甲烷去除膜，这两种溶剂即使暴露在火中也不燃烧。 醋酸丁酯等有机溶剂也可以用于显影和脱膜，但容易燃烧不安全。 溶剂型干膜是最早在美国开发、大量生产的干膜，在我国也是最早开发的。 其优点是技术成熟，技术稳定，耐酸耐碱，应用范围广。 但是，使用该干膜需要消耗大量的有机溶剂，需要昂贵的显影、脱膜设备和辅助装置，生产成本高，溶剂有毒污染环境，因此被置换成水溶性干膜，仅在有特殊要求的情况下使用。 2 .含有水溶性干膜半水溶性和全水溶性两种。 半水溶性干膜显影剂和脱膜剂以水为主，加入215%的有机溶剂。 全水溶性干膜显影剂和脱膜剂为碱性水溶液。 半水溶性干膜的成本低，但全水溶性干膜的成本最低，毒性也小。 10， 3 .干式显影或剥离型干式膜这样干式膜，不使用显影溶剂，利用干式膜的感光部与未感光部对聚酯膜表面及加工对象物表面的附着力之差，从曝光板剥离聚酯膜时，未曝光的不需要的干式膜为聚酯膜根据干膜的用途，可以将干膜分为抗蚀剂干膜、掩膜干膜、阻焊剂干膜，将抗蚀剂干膜和掩膜干膜用作印刷电路板的制造图像。 阻焊干膜涂布在印刷电路板的完成基板表面，在焊接部件时，为了防止引线和焊接讯问的短路桥，有选择地保护印刷电路板的表面，也是印刷电路板表面的永久性保护层，可发挥防湿及防止盐雾等作用。 阻焊剂的干膜成本高，应用需要昂贵的真空涂层设备，取代了近年来迅速发展的液体感光性阻焊剂。 11、干膜光致抗蚀剂结构、光致抗蚀剂层的主要成分及作用12、干膜光致抗蚀剂的结构、光致抗蚀剂层的主要成分及作用、干膜光致抗蚀剂的结构干膜光致抗蚀剂为聚酯膜、光致抗蚀剂膜及聚乙烯聚酯薄膜是支撑感光性粘接剂层的载体，涂布成膜，厚度通常为25m左右。 聚酯膜在曝光后显影前除去，防止曝光时氧扩散到抗蚀剂层，自由基被破坏，灵敏度降低。 聚乙烯薄膜是被感光性粘接剂层复盖的保护膜，灰尘等污垢不污染干膜，缠绕薄膜时抗蚀剂薄膜之间不粘在一起。 聚乙烯薄膜的一般厚度为25m左右。 光致抗蚀剂膜是干膜的主体，负型感光材料多，其厚度根据用途有一些规格，最薄的为十几微米，最厚的为100m。 干膜光致抗蚀剂的制作是将预先制备的光致抗蚀剂在高纯度的条件下，在高精度的涂布机上涂布聚酯膜，用干燥机干燥冷却后，涂布聚乙烯保护膜，卷绕在一个卷芯上。 光致抗蚀剂膜层的主要成分和作用：我国大量生产使用的是全水溶性干膜，本文介绍的是全水溶性干膜感光层的组成。 13、1 )粘结剂(成膜树脂)作为光致抗蚀剂的成膜剂，使光致抗蚀剂的各成分粘结成膜，作为抗蚀剂的模拟骨架发挥作用，在光聚合过程中与化学反应无关。 粘接剂具有与要求良好成膜性的光致抗蚀剂的各成分的相容性良好，能够从与加工金属表面的密合性高的金属表面用碱溶液容易地除去的良好的抗蚀剂、电镀、耐冷流、耐热等性能。 粘合剂通常为酯化或酰胺化的聚苯乙烯马来酸酐树脂(聚苯乙烯树脂)。 2 )光聚合单体是光致抗蚀剂膜的主要成分，在光引发剂的存在下，通过紫外光照射发生聚合反应，生成体型聚合物，感光部分不溶于显影液，未曝光部分通过显影被除去，形成抗蚀剂图像。 多元醇酸酯和甲基丙烯酸酯是广泛使用的聚合单体，例如季戊四醇三丙烯酸酯是比较好的光聚合单体。 3 )光引发剂是紫外光的照射，光引发剂吸收紫外光的能量而产生自由基，自由基进一步开始光聚合单体的交联。 干膜光致抗蚀剂通常使用苯偶姻醚、叔丁基苯醌等作为光引发剂。14、4 )增塑剂提高干膜抗蚀剂的均匀性和柔软性。 三甘醇双乙酸酯可用作增塑剂。 5 )增粘剂可以提高干膜光致抗蚀剂与铜表面的化学结合力，防止粘接不充分引起的胶膜浮起、渗出等弊端。 常用增粘剂，如苯并三唑。 6 )热阻聚合剂在干膜的生产和应用过程中，需要在很多工序中承受热能，为了阻止热能引起的干膜聚合而加入热阻聚合剂。 例如甲氧基苯酚、对苯二酚等可以作为热聚合防止剂使用。 7 )色材使干膜变得鲜艳，为了使修订和检查变得容易而添加色材。 加入孔雀石绿、苏丹三等色料，使干膜呈现出鲜艳的绿色、蓝色等。 8 )溶剂必须使用溶剂来溶解上述各成分。 通常使用丙酮、醇作为溶剂。 另外，也有在某种干膜中添加光致变色剂，使曝光后增色或减色来判别有无曝光的干膜变色为膜。 15、图像转移是16、图像转移是制造印刷基板的过程之一，是将照片原版上的电路图像转印到独家铜箔层叠板上，形成抗蚀剂或抗蚀剂的掩模图像。 抗蚀剂图像用于“印刷蚀刻工艺”，保护性的抗蚀剂材料在绝缘铜箔层叠板上形成正相图像，未被抗蚀剂保护的不需要的铜箔在之后的化学蚀刻工序中被除去，蚀刻后抗蚀剂层被除去，得到必要的裸铜电路图像。 抗蚀剂图像被用于“图案镀敷工艺”，用保护性的抗蚀剂材料在铜层叠板上形成负图像，使必要的图像成为铜表面，实施清洁、粗糙化等处理后，在其上镀敷铜或金属保护层(锡、锡镍、锡、金等)，除去抗蚀剂层进行蚀刻，镀敷的金属保护层以上两个工艺如下： 17、印刷蚀刻工艺流程：下料板面清洗处理涂膜曝光显影(干膜贴附曝光显影)蚀刻去膜进入下工序的镀箔工艺：下料钻孔金属化预镀铜板面清洗涂膜曝光显影(钻孔) 底片图像形成图案镀铜图案镀金属抗蚀剂层去膜蚀刻进入下工序图像转印、丝网印刷图像转印、光化学丝网印刷图像转移比光化学图像转移成本低，在生产批量大的情况下更为如此，通常， 丝网印刷光刻胶只能制造o.25mm以上的印刷布线，与此相对，光化学图像转移中使用的光刻胶朗制造分辨率高的鲜明的图像。 本章论述的内容是后者的方法。 光化学图像转移需要光致抗蚀剂，下面介绍光致抗蚀剂的基本知识。 18，1 )光致抗蚀剂：用光化学法得到的能够抵抗某种蚀刻液或镀液侵蚀的感光材料。 2 )正型光致抗蚀剂：光照射部分分解(或软化)，曝光显影后，可以从板面除去生产用照片原版上的透明部分。 3 )负型光致抗蚀剂：光部分聚合(或交联)，曝光显影后，生产用照片原版上的透明部分可以留在板面上。 4 )光致抗蚀剂的分类：按用途分为耐蚀刻抗蚀剂和耐电镀抗蚀剂。 根据显影类型分为全水溶性抗蚀剂、半水溶性抗蚀剂和溶剂性抗蚀剂。 以物理状态分为液体光刻胶和干膜光刻胶，以感光类型分为正光刻胶和负光刻胶。 19、液体光致抗蚀剂(湿润膜)、20、液体光致抗蚀剂(湿润膜)、液体光致抗蚀剂(简称湿润膜)是国外90年代初发展起来的新型感光材料。 随着表面安装技术(SMT )和芯片安装技术(CMT )的发展，对印刷电路板布线微细度的要求越来越高，使用传统干膜的图像转印存在两个问题。 一个是干膜感光层上层相对较厚(约25m )的聚酯膜降低了分辨率，限制了微细布线的制作。 第二个是铜箔板的表面，例如针孔、凹陷、伤痕、玻璃纤维造成的凹凸不平等的微小缺陷，在粘贴膜时干膜与铜箔不能密合，形成界面性气泡，进而在蚀刻时蚀刻液从干膜的底部浸入，图像的断线、缺陷、镀敷时干膜影响了产品的合格率。 为了解决上述问题，开发了液体光致抗蚀剂。 液体光致抗蚀剂主要由高感光性树脂、感光剂、色料、填料及少量溶剂组成. 采用丝网印刷方式涂布，可以用稀碱水溶液显影，可以用酸性及弱碱蚀刻液蚀刻，可以用酸性镀铜、硼氟化锡镀铅、酸性镀镍、氰酸酯性镀金等溶液镀复。 其应用工艺流程中，基板前处理涂布烘烤曝光显影干燥蚀刻或电镀膜除去、21、基板前处理、干膜项所述的基板前处理的方法可以适用于液体光致抗蚀剂，但侧重点与干膜不同。 基板预处理主要解决表面清洁度和表面粗糙度问题。 液体光致抗蚀剂的粘结主要通过化学键反应进行。 通常，液体抗蚀剂是以丙烯酸盐为基本成分的聚合物，它有可能通过可以自由移动的未聚合的丙烯酸基团与铜结合，为了保证这种结合合作用，铜表面必须是新鲜的、没有氧化的、未结合的自由状态，通过适度粗糙化可以增大表面积，得到优异的粘附力。 干膜具有较高的粘度和较大的交联性，用于可移动化学键的自由基较少，主要通过机械连接完成粘结过程。 因此，液体抗蚀剂重视铜箔表面的清洁度，干膜抗蚀剂重视铜箔表面的微观粗糙度。22、涂布，根据用途选择不同数量的丝网印版进行涂布，得到不同厚度的抗蚀剂层。 实践中，在蚀刻工艺(例如，制作多层板的内层图像)中使用的网板为200目，丝网印刷后的膜的厚度为12土壤2Mm。 图案电镀技术选择150网眼120网眼屏，丝网印刷后的膜厚为25土2m，使电镀厚度不超过膜厚，电镀溢出，按压图像端部的抗蚀剂层，除去膜时不脱落，防止图像端部不一致。 优选在比印刷电路板的有效面积向一侧宽57mm的范围内进行复盖。 不是全面复盖，有利于曝光时原版位置的牢固性。 原版的对位胶带粘贴在薄膜层上后，多次使用后粘合力大幅度降低，曝光