線路板濕膜工藝技術(shù)

一 前言

最早PCB生產(chǎn)過程的圖形轉(zhuǎn)移材料采用濕膜，隨著濕膜的不斷使用和PCB的技術(shù)要求提高，濕膜的缺點也顯露出來了，主要聚中在生產(chǎn)周期長、涂膜厚度不均、涂膜后板面針眼和雜物太多、孔中顯影困難。導(dǎo)致了濕膜的后續(xù)生產(chǎn)問題較多，過程控制起來困難，最終濕膜被干膜取代了。

隨著PCB裝配技術(shù)發(fā)展，以及PCB的線條和線間距愈來愈小、精度和密度要求也提高了，傳統(tǒng)干膜在這樣的PCB圖形轉(zhuǎn)移過程中問題出現(xiàn)，主要體現(xiàn)在干膜的分辨率不能再提高（主要是干膜的聚酯覆蓋膜造成的），已不能滿足特殊PCB生產(chǎn)的需要，而基材的針眼、凹坑、劃傷影響了貼膜的效果，從而造成成品的沙眼、缺口、斷線等。先進的濕膜為這些問題的解決提供了一種途徑。

二 問題的出現(xiàn)

在圖形轉(zhuǎn)移（也含有內(nèi)層的圖形轉(zhuǎn)移）過程中一直使用的是干膜，效果也不錯，沒出現(xiàn)什么問題。但在今年的四、五月，我們生產(chǎn)的線路板內(nèi)外層線條和線間距均達到了0.15mm，在使用干膜圖形轉(zhuǎn)移時造成內(nèi)層大批量的報廢、外層在顯影后多次出現(xiàn)沙眼、缺口、斷線造成返工，內(nèi)層在黑化后更嚴(yán)重；接著又出現(xiàn)了單面板焊盤嚴(yán)重脫落，報廢也很多，這嚴(yán)重影響了生產(chǎn)。針對這些問題我和同事作了相應(yīng)的試驗查找原因，對清洗、刷板的效果進行了跟蹤，最后貼膜前的板子都達到了最佳效果；我們又改變了貼膜的方法，對貼膜機的參數(shù)進行了優(yōu)化，改變顯影液的參數(shù)，針對單面板我們又對打磨效果進行了跟蹤。最后，單面板的問題解決了，但要求較高的內(nèi)外層的問題沒有解決。根據(jù)市場的需要，為提高我公司的技術(shù)水平，為解決這個問題，我們采用了先進的濕膜來進行圖形轉(zhuǎn)移。

三 濕膜的特點

1. 附著力、覆蓋性好

濕膜本身是由感光性樹脂合成，添加了感光劑、色料、填料及溶劑的一種藍色粘稠狀液體?；纳系陌伎?、劃傷部分與濕膜的接觸良好，且濕膜主要是通過化學(xué)鍵的作用與基材來粘合的，從而濕膜與基材銅箔間有優(yōu)良好的附著力，使用絲網(wǎng)印刷能得到很好的覆蓋性，這為高密度的精細線條PCB的加工提供條件。通過表一可以說明濕膜的附著力：

濕膜與基材的接觸性、覆蓋性好，又采用底片接觸式曝光，縮短了光程，減少了光的能損失、光散射引起的誤差。這使?jié)衲さ姆直媛实囊话阍?5μm以下，提高了圖形制作的精密度，而實際生產(chǎn)中干膜的分辨率很難達到50μm。

3．成本低廉

濕膜的厚度可控，一般來說比干膜較薄，包裝費用也低，相對來講濕膜成本要低點。濕膜在精細線條的內(nèi)層制作過程中合格率大大提高，同干膜相比節(jié)約20%的材料成本。顯影濕的速度要快30%，蝕刻速度也可提高10—20%，褪膜的速度也可增加，從而節(jié)約了能源、提高設(shè)備的利用率，最終成本降低了。

4．消除板邊發(fā)毛

貼干膜板邊易發(fā)毛、易產(chǎn)生膜碎，在生產(chǎn)過程中會影響板子的合格率，印濕膜的板子邊緣沒有膜碎和發(fā)毛現(xiàn)象。

四 濕膜的工藝流程

根據(jù)自身條件，使用了多種濕膜，最后選用了北京力拓達的濕膜。其內(nèi)層工藝操作流程如下：

刷板（基板前處理）→絲網(wǎng)印刷→烘干→曝光→顯影→蝕刻→去膜　

一般的雙面板工藝流程：

刷板（基板前處理）→絲網(wǎng)印刷→烘干→曝光→顯影→電鍍→去膜→蝕刻

五 濕膜應(yīng)用時的操作要點

1．刷板

對前工序提供的材料（即生產(chǎn)板）要求板面無嚴(yán)重的的氧化、油污、折皺。我們采用酸洗（5%硫酸）噴淋，除去有機雜質(zhì)和無機污物，然后使用500目的尼龍刷輥磨刷。刷板后要達到：銅表面無氧化、銅表面被均勻粗化、銅表面具有嚴(yán)格的平整性，還要銅表面無水跡。這種效果增強了濕膜與銅箔表面的結(jié)合力，以滿足后續(xù)工序工藝的要求。刷板后的銅箔表面狀態(tài)直接影響PCB的成品率。

2．絲網(wǎng)印刷

為達到需要厚度的濕膜，絲印前要選絲網(wǎng)，要注意絲網(wǎng)的厚度、目數(shù)（即單位長度上的線數(shù)）。膜厚同絲網(wǎng)的透墨量有關(guān)，油墨的理論透墨量（Uth）為：

Uth=Dw2 （w+d）2 ×1000
（ D ─ 網(wǎng)沙厚度 d ─ 線徑 w ─ 開口寬）

實際透墨量還與濕膜粘度、刮膠壓力、刮膠移動速度有關(guān)，為達到均勻覆蓋，刮刀口要軔磨好。印后板面膜厚度要控制在15-25μm之間，膜過厚容易產(chǎn)生曝光不足、顯影不好，預(yù)烘難控制，易造成戰(zhàn)地片，操作困難。膜過薄易產(chǎn)生曝光過度，耐蝕性好，電鍍時的絕緣性差，去膜也困難。制造0.15μm以下的精細線條，膜后應(yīng)小于20μm.

濕膜在用前要調(diào)好粘度，并充分攪拌均勻，靜止十五分鐘，絲印房間的環(huán)境要保持潔凈，以免外來雜物落在面上影響板子的合格率，溫度要控制在20℃左右，相對濕度要在50%上下。

3．預(yù)烘

預(yù)烘參數(shù)使用第一面在80-100℃烘7-10分鐘，第二面也在80-100℃烘10-20分鐘。預(yù)烘主要是蒸發(fā)油墨中的溶劑，預(yù)烘關(guān)系到濕膜應(yīng)用的成敗。預(yù)烘不足，在貯存、搬運過程中易粘板，曝光時易粘底片，最終造成斷線或短路；預(yù)烘過度，易顯影不凈，線條邊緣由鋸齒狀。預(yù)烘直接影響到PCB的質(zhì)量，所以在平時的操作重要經(jīng)常測試濕膜厚度，并根據(jù)環(huán)境溫度的變化調(diào)節(jié)烘箱的參數(shù)，經(jīng)常檢查烘箱的鼓風(fēng)和循環(huán)系統(tǒng)是否良好。烘干后的板子要盡快曝光，最好不要超過12小時。

4．曝光

曝光是在紫外線的作用下，濕膜中的單體分子在吸收光能量后產(chǎn)生的光聚合反應(yīng)過程。選用功率大的曝光機，以減少曝光時間和熱量的累積，保證曝光圖形的穩(wěn)定性和減少粘底片。每班要保持曝光間潔凈，以免雜物附著在版面造成沙眼、缺口、斷線，做曝光尺來調(diào)整曝光時間，避免造成曝光量過大或曝光量不足，最后曝光級數(shù)要控制在6-8級之間。曝光時同一種印制單板盡量在同一位置曝光，盡量保證同一種板子棘手的能量相同。曝光量過大，抗蝕刻、抗電鍍的效果較好，但存在去膜效果不理想及圖形線路縮小（使用正片）或擴大（使用負片），曝光不足，造成顯影不良，耐蝕性差，線條邊緣發(fā)毛，線間距增大或減小，在蝕刻時易造成短路或斷線。

5．顯影

顯影是將沒有曝光的濕膜層部分除去得到所需電路圖形的過程。嚴(yán)格控制顯影液的濃度（10-12g/l）、溫度(30-34℃)，顯影液濃度太高或太低都易造成顯影不凈。優(yōu)化顯影速度使其與曝光量匹配，經(jīng)常清洗噴嘴，讓噴嘴的壓力及分布一致。顯影時間過長或顯影溫度過高，會對濕膜表面造成劣化，在電鍍或酸性蝕刻時出現(xiàn)嚴(yán)重的滲度或側(cè)蝕，降低了圖形制作的精度要求。

6．蝕刻和去膜

蝕刻最終得到我們需要的電路圖形，蝕刻液可以選用堿性三氯化鐵、酸性氯化銅和氨水。蝕刻時不同銅箔厚度要使用不同的蝕刻速度，蝕刻速度還要與蝕刻液的溫度、濃度匹配，經(jīng)常維護蝕刻機的噴嘴，保持壓力和噴液分布均勻，不然最后造成蝕可不均和邊緣起銅絲,影響PCB的品質(zhì)。去膜我公司采用4-7%的氫氧化鈉溶液在50-60℃進行，主要是氫氧化鈉使膜層膨脹再細分的過程，控制好參數(shù)孔內(nèi)的濕膜也能褪掉。我們在特殊的雙面板使用濕膜做圖形轉(zhuǎn)移達到了很好的效果。

六 問題得到解決

選用適當(dāng)?shù)臐衲?，調(diào)整了大量的參數(shù)，根據(jù)不同的需要調(diào)整板面濕膜的厚度，使半成品的合格率達到99%，基本上解決了出現(xiàn)的問題。我們繼續(xù)跟蹤了三個月，沒有什么大的波動，有時會因環(huán)境溫、濕度的變化起一點變化，經(jīng)我們調(diào)整參數(shù)，問題很輕松就解決了。由于濕膜能節(jié)約材料成本、設(shè)備成本、能源成本，給公司帶來了經(jīng)濟利益，我公司在內(nèi)層及單面板中使用濕膜。