印制线路板图形转移技术探索

张曦燕 王梓祥

摘要：随着电子产品小型化的要求印制板线路板向高密度、高精度、细导线、细间距、小孔径、轻量、薄型方向发展，对线路质量控制要求越来越严格。本文通过图形转移技术的探索，以提高线路质量满足发展的要求。

关键词：印制板；线路；图形转移

1.前言

印制线路板是重要的电子器件，电子零件的支撑体。印制线路板从单层发展到多层、挠性板、刚挠结合板等；并不断向高密度、高精度、小孔径、细导线、小间距、高可靠、多层化、高速传输、轻量、薄型方向发展；这就要求印制线路板制造工艺和生产环节严格控制并不断改进，对线路质量控制要求也逐步提高。

本文通过探讨加强图形转移工艺控制与改善、优化工艺以提高其工序质量。

2.背景技术

印制线路板通常是在覆铜板铜箔面上采用光化学方式曝光、显影，在铜箔表面形成抗蚀或抗电镀保护层后，直接采用化学蚀刻（酸性）或电镀金属抗蚀层后再进行化学蚀刻（碱性），清除掉多余铜箔，以得到设计要求的导线线路图形。常用工艺流程如下

图形转移是影响高质量线路的重要工序，因此加强图形转移工艺控制、改善优化工艺是高质量线路线的保障。

3.研究内容

图形转移工序流程：前处理→贴膜→对位→曝光→显影等五个工步。现对此五个工步进行分析。

3.1前处理

为保证干膜与铜箔表面牢固的粘贴，要求氧化、油污、指印、钻孔毛刺等多余物，为增大干膜与铜箔接触面积要求铜箔有一定粗糙度。为达到上述要求，需对铜表面进行必要处理，常用机械清洁和化学清洗两类，一般情况主要采用机械清洁即刷板。刷辊是由含有碳化硅磨料的尼龙制作而成，240目和320目刷辊用于钻孔除毛刺处理，500目用于贴膜前处理。采用在刷板前进微蚀处理以得到微粗糙度，在刷板前进行磨痕测试和水膜破裂试验，水膜破裂应>12秒等措施保障工步质量。

3.2贴膜

贴膜时干膜在热压辊的压力和温度作用下，其中的有机涂层受热后变形并产生流动现象与粘结剂共同作用紧密粘附在铜箔表面。此工步质量的关键有三个要素：压力、温度、速度。

压力：一般压力控制在45±10Psi

温度：控制在110℃±10℃范围内，温度过高，干膜易脆，耐镀抗蚀能力差，温度过低，结合不牢，膜易起翘甚至脱落。

速度：控制在0.9～1.8m/min，其选择与温度有密切关系，温度高速度可稍快，温度低则慢些。

对于精细导线的印制板，可采用湿法贴膜工艺，利用专用贴膜机在铜箔表面形成一层均匀细致水膜，提高干膜的流动性，驱除划痕、砂眼、凹坑等部分滞留气泡，并改善干膜与铜箔的贴附性。此方法可提高细导线合格率3～9%。

3.3对位

由于基材在前处理过程中会发生一定的胀缩，通过二次元测量仪对其进行测量后，按得到数据对Gerber数据做相应调整，以保障对位精度。在输出Gerber数据前，应考虑钻孔数据和Gerber数据的精度的匹配，为减少数据转换中可能产生的误差，两种数据应采用相同的数据单位和格式。

对位有两种方式，一种由CCD全自动对位，另一种采用孔中心与底片上的靶标人工对位。

CCD全自动对位曝光机适用于大批量印制线路板的生产，一般使用整张银盐底片（24inch×30inch），其设备使用、维护费用以及生产费用较高，不适用于多品种小批量印制线路板的生产。

采用人工对位适应小批量多品种产品，人眼的不考虑任何眼疾，以明视距离（物体距双目20cm）不借助工具来说，一般人可以看到300微米左右，就是0.3毫米的物体，人为因素较多质量控制较难，效率较低。为保障人工对位的工作效率和质量采用Pin钉定位是较好的改善方法，其采用底片打靶机对底片进行打孔，在孔内插入对应孔径的Pin钉，通过Pin钉与覆铜板上的定位孔的配合达到精准对位的目的。提高工作效率，避免人工操作的不确定性。

3.4曝光

曝光是通光线照射，引发有机高分子材料，分解成游离基，游离基再引发光聚合单体进行聚合交联反应，形成不易溶于稀碱液的大分子结构，一般在曝光机内双面进行。

曝光后线条边缘是否平直，直接影响阻抗值的精度，对于细线路、细间距，往往受制于曝光设备、干膜抗蚀剂的解像力。为保障曝光质量需要对光源、曝光时间进行严格控制。干膜光谱吸收区为310～410nm波长范围，选择光源时就考虑这一重要参数。选择热光源时应选择功率较大的，因为光照强度大，分辨率高，曝光时间短，底片受热变形程度小。现市场新型曝光机多采用LED冷光源，其有入射均匀性好，平行度高，发热量低，能耗低等优点。

曝光时间是得到高质量干膜图像的重要因素。曝光不足时，由于单体聚合不彻底，在显影过程中胶膜容易溶涨、线条边缘模糊，易起翘、渗镀、脱落。曝光过度会造成显影困难、发脆、残胶等问题。使用过程中，定期使用光能量仪對曝光机光照能量进行测试，并根据测量数据对曝光时间、功率进行必要调整以保障曝光质量。

3.5显影

显影时间通过显影点来确定，通常显像点控制在显影段总长度的50%～70%之间。显像点过晚出现，不能充分显影，抗蚀剂会残留在铜箔上。过早，已聚合的干膜与显影液长时间接触，易被浸蚀发毛。显影后检查铜箔上是否有残胶，可将印制板浸入5%氯化铜溶液中，若铜箔表面保持光亮铜色，则表面有残胶，应及时调整工艺参数。

4.结束语

本文通过对印制板制作过程中图形转移各个环节工艺进行分析改进，通过严格控制工艺参数，加强过程控制；采用二次元测量数量调整Gerber数据、匹配Gerber与钻孔数据单位和格式、Pin钉定位等方法措施改进对位精度，采用湿法贴膜工艺清除滞留气泡提高线路质量，根据光能量仪测试数量调整工作参数等措施。可在一定程度上提高细线路、细间距的高密度、高精度印制板图形转移的工序质量，从而保障印制板成品线路的质量。