PCB之微影工程（影像转移）

2022年12月01日23:31:02 资讯 1503

1.前处理流程(Preclean or Pretreatment):一般使用微蚀处理，也有使用磨刷+微蚀处理，其主要作用是：适度物理或者化学粗化铜面，以增加铜面与湿膜间的附着力。在铜面粗化效果监控和管理中，日常使用微蚀速率及量测铜面粗糙度Ra，Rz来满足品质要求。

2.湿膜涂布及烘干：在此介绍流程之前，需要先对湿膜成份进行说明。

2.1感光湿膜的化学组成与功用：感光湿膜只宜在无孔的内层大铜面上涂布作为抗蚀阻剂。因为内层板使用的使用的湿膜涂布很薄无盖膜，故光能要强感光且快才能避免氧气干扰，另湿膜需自动化其环境需求也比干膜更严。

2.2Binder（塑黏剂）之分类与含酸协助水溶解像：塑黏剂为成膜之骨干，可区分为(1)非感光型与(2)可感光型两类骨干，未聚合部份可被显像的弱碱钠盐所冲洗水解而溶走。

2.3Acrylates(可感光之丙烯酸单体)其用量多少之影响：单体用量多其感光虽快但聚合后却硬度不足，用量少则硬度高脆性大又导致解像与剥膜的困难，必须与用户密切配合调整配方。

感光湿膜的附着力来源有二，其一是铜面微蚀粗化的机械连锁，其二是Binder的某些官能基可与铜面形成错合反应(Complexing，需足够的静置时间)之附着力。

以上部分是对于湿膜成份及功用相关内容的介绍，接下来主要讲解湿膜涂布制程。

湿膜涂布：感光湿膜的涂布以滚涂法为主.

失效分析：Roller Coater部分影响因素之一为滚轮表面橡皮沟带墨量异常，如下左图所示，带墨量异常时易造成板面油墨不足 , 导致空气于涂刮时进入墨体内。对于滚轮带墨量的管控 , 可透过 Dial的调整及油墨添加时机进行改善。

湿膜干燥

湿膜热烘干燥后其大部分溶剂均将逸走膜厚将明显减薄.

3.湿膜曝光

曝光区膜材中之光敏剂首先吸收能量产生自由基，并迅速转给光启剂，而PI本身也会吸收光能亦可裂解成自由基。此等活化的PI会促使单体或寡体发生光聚合与交联反应而呈现固化性皮膜。曝光量以Stouffer 21 Step曝光阶段表之NO.5-8半残格见铜者为宜。

补充说明:光启剂(Photo-Initiator)与光敏剂(Photosensitiser)

由于现行UV光源其光谱之有效能峰多半集中在365nm，因而需借助光敏剂的特长最早吸收光能并首先形成自由基，然后再转给PI ，而PI本身,也可吸收光能使成为活性的PI进而再推动单体之聚合。日本业界宣称405nm的光阻对细线的解像要比365nm更好，但由于现行曝光机与产线的配合不易，目前仍未流行。

负型(Negative-Working)光阻(Photo-Resist)感光聚合之过程

感光聚合反应之机理

•光阻膜中之光敏剂首先吸收UV能量分裂为自由基并传给光启剂

•光启剂(PI)自己也会吸收UV能量进而分裂成自由基(Free Radical)

•具活性的PI会攻击单体与寡体而产生聚合反应，但需要时间去完成，故曝光后的停置时间（Hold Time）须在15分钟以上，但不可超过12小时，以减少阻剂残足。

•反应中未感光区的单体会往感光区扩散，因而容易发生阻剂残足的烦恼。

感光后发生之聚合反应尽量减少氧气的干扰捣乱

为了产线容易分辨是否已曝光起见，刻意设计「感光褪色」(Photofugitive)与「感光增色」(Phototropic)两种颜色变化，做为防呆与避错的功用。

内层湿膜之密接式曝光应采平行光机种

通常湿膜之曝光厚度约10-15μm，所需能量高达80-120mj/cm2比厚度25-35μm干膜的45-60mj/cm2要高出一倍。为了减少微尘对平行光所造成的各种脏点起见，内层的湿膜环境必须要洁净到1000级以减少细线的缺失。

补充说明：小孔照相机原理

4.显像（Development）

显像的动作是针对未发生聚合反应的皮膜，利用弱碱而将之冲洗掉，而只在铜面上留下已聚合固化的皮膜当成阻剂（Resist) 。

5.酸性蚀刻

由于所形成的阻剂不溶于酸，故可采氯化铜或氯化铁之酸性蚀刻以成线。氯化铜槽液容易自动化管理且只要提供盐酸即可自给自足，但蚀刻因子却较差，至于氯化铁则自动化管理（Aqua）设备较贵且槽液还需外购。

常规无通孔的大型内层板，在水平喷蚀中顶面会先产生水池效应，当密线区半蚀后又出现更讨厌的水沟效应。也可利用间歇喷打(Impact)出现法去改善

氧化还原电位ORP:不管光阻是湿膜或干膜，其直接蚀刻(Print and Etch)只能采用酸性槽液以避免阻剂遭到碱溶。酸性蚀铜只有FeCl3与CuCl2两种，前者蚀刻因子虽好但却不能回收再利用且蚀铜量也不高，故业者多采CuCl2进行直接蚀刻。槽液中蓝色的Cu++扮演氧化剂，在Cl --协助下可将板面的Cu0氧化成Cu+并再到Cu++而溶入液中。然而此种可逆反应中Cu0也会把Cu++还原成Cu+而妨碍蚀刻，故需控制Cu++/Cu+之氧化还原电位(Oxidation Reduction Potential , ORP)，且须超过500mv(550±50mv)，其蚀刻速率才能符合量产的要求。凡ORP高时其Cu++浓度也会高，ORP太低不但蚀刻慢而且还可能产生有毒的氯气Cl2。