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光化学图像转移技术:干膜光致抗蚀剂的技术条件

放大字体  缩小字体发布日期:2012-05-03  浏览次数:1042

   在印制板生产过程中,为稳定生产,保证印制板质量,提高经济效益,应注意选用性能良好的干膜。

   (1)干膜的外观技术要求(见表1)

表1 干膜的外观技术要求

指标名称

指标等级

一 级

二 级

透明度

无浑浊,透明度良好

允许有不明显的浑浊

色泽

浅色,不允许有明显的色不匀现象

浅色,不允许有悬殊的色差现象出现

气泡和针孔

不允许有大于0.1mm的气泡和针孔

不允许有大于0.2mm的气泡及针孔,0.1~0.9mm的气泡及针孔应≤20个/m2

凝胶粒子

不允许有大于0.1mm的凝胶粒子

不允许有大于0.2mm的凝胶粒子,0.1~0.9mm的凝胶粒子应≤l5个/m2

机械杂质

不允许有明显的机械杂质

允许有少量的机械杂质

划伤

不允许

允许有不明显的划伤

流胶

不允许

允许有不明显的流胶

折痕

不允许

允许有轻微折痕

   干膜在使用前首先应进行必要的外观检查。如果干膜存在有气泡、颗粒、杂质,以及抗蚀膜厚度均匀性差、颜色不匀、有胶层流痕等缺陷,图像转移后修版工作量就会加大,严重时造成无法使用。

   膜卷应该整齐、紧密,层问对准误差应小于lmm,这主要是以防在贴膜时因卷绕误差使热压辊弄脏,也不会因卷绕不紧而出现贴膜故障。

   聚酯薄膜应尽可能薄而透明,如果聚酯膜太厚,在曝光时会造成光线散射,使图像变形失真。另外,聚酯膜太厚还会影响干膜分辨率。聚酯薄膜透明度应良好,否则曝光时间会延长。

   聚乙烯保护膜厚度不均匀会使光致抗蚀层胶层流动,而影响干膜质量。

   (2)干膜的厚度及尺寸公差(见表2)

表2千膜的厚度及尺寸公差

规格名称

标称尺寸

公 差

一级

二级

厚度μm

聚酪片基

光致抗蚀层

聚乙烯保护膜

总厚度

25~30

25,38,50

25~30

75~110

±3

±2.5

±5

±0.5

±3

±3.5

±10

±6.5

宽度/mm

485,300

+5

长度/m

≥100

 

 

   不同的用途选用不同厚度的干膜,用于图形电镀工艺可选光致抗蚀层厚度为38μm的干膜,印制蚀刻工艺可选光致抗蚀层厚度为25μm的干膜,光致抗蚀层厚度为50μm的干膜可用于掩孔。

   (3)聚乙烯保护膜的剥离性

在揭去聚乙烯保护膜时不应粘连抗蚀层。

(4)贴膜性

   在贴膜机热压辊的温度为105℃±l0℃、传递速度为0.9~1.8m/min、线压力为0.54kgf/cm2(52.96kPa)的条件下将干膜贴于覆铜箔板面上,应牢固可靠。

   (5)感光性

   干膜的感光性见表3。

   ①最小曝光时间tmin。干膜经曝光一段时间显影后,光致抗蚀层全部或大部分

表3 干膜的感光性

   项   目

   一级

   =级

 

   抗蚀层厚度25ym

   ≤10

   ≤Z0

   最小曝光时间/s

   抗蚀层厚度38/-m

   ≤10

   ≤20

   抗蚀层厚度50/-m

   ≤12

   ≤24

   曝光时间宽容度警

   ‘mIn

   ≥2

 

 >1.58

 

   深度曝光性/s

 ≤0.25

 ≤0.5

 

已聚合,形成的图像可用于生产,该时间则称为最小曝光时间。

   ②最大曝光时间tmin;

   要使光致抗蚀剂彻底完全聚合,则加长曝光时间直至经显影所得的图像尺寸似与底版图像尺寸相符,该时间则称为最大曝光时间。干膜的最佳曝光时间可在最小曝光时间和最大曝光时间之内选择。

   ③曝光时间宽容度

   最大曝光时间与最小曝光时间之比称为曝光时间宽容度。

  ④感光速度

   感光速度是指光致抗蚀剂在紫外线照射下,光聚合单体产生聚合反应形成具有一定抗蚀能力的聚合物所需光能量的多少。在光源强度和灯距固定的条件下,曝光时间的长短反映感光速度的快慢,从印制板制作精度和提高生产率来说,应该选感光速度快即曝光时间短的干膜。

  ⑤深度曝光性

  干膜曝光时,光能量因通过抗蚀层和散射效应而降低。如果抗蚀层对光的透过率不好,在抗蚀层较厚的情况下,上层的曝光量合适,下层有可能不产生反应,显影后抗蚀层出现边缘不整齐的现象,这样会影响图像的精度;严重时光致抗蚀层将发生起翘和脱落现象。加大曝光量,可以使抗蚀层下层反应聚合,但上层就可能曝光过度。所以,深度曝光性的好坏是衡量干膜质量的一项重要指标。

   (6)显影性能

   印制电路板的质量与干膜的显影性能关系很大。在图形电镀工艺中,显影不良会产生镀层结合力差或镀不上等缺陷,严重时会产生电镀液渗透或干膜脱落现象,导致印制板报废。曝光显影后所获得的电路图像应是清晰的,而未曝光部分应能去净不留残胶。留在板面上的抗蚀层应光滑、坚实。这就是干膜显影性的最佳状态。当然,要获得以上最佳状态,贴膜、曝光、显影等工作都是很重要的。

   干膜的耐显影性一般不低于5min。在显影过程中干膜有溶解现象,或抗蚀剂膜层变软溶胀,甚至脱落,这就证明此干膜耐显影性能太差,不能使用。干膜的显影性和耐显影性的要求见表4。

表4 干膜的显影性和耐显影性

项   目

一级

二级

溶液温度/℃

40±2

40±2

1%无水碳酸钠溶液显影时间/s

抗蚀层厚度

25μm

≤60

≤90

38μm

≤80

≤100

50μm

≤100

≤120

1%无水碳酸钠溶液耐显影时间/min

≥5

≥3

 

   (7)分辨率

   技术要求规定,能分辨的最小平行线条宽度为一级指标≤0.1mm,二级指标≤0.15mm。

   分辨率即指在lmm的距离内,干膜光致抗蚀剂所能形成的线条的条数,也可以用线条宽度的绝对尺寸大小来表示。

干膜的分辨率与抗蚀剂膜及聚酯薄膜两者的厚度有关。抗蚀剂膜厚,分辨率就低;聚酯薄膜越厚,光线侧射多于直射,分辨率就越低。如果把聚酯薄膜去掉,直接将照相底版与干膜抗蚀剂接触曝光,则干膜的分辨率成倍提高。

干膜抗蚀剂可整体聚合性能好,则光聚合后的干膜图像具有陡直的侧壁形状,这对于制造高密度精细导线印制板尤为重要。

   (8)耐蚀刻性与耐电镀性

   技术要求规定:光聚合后的干膜抗蚀层,应能耐三氯化铁蚀刻液、过硫酸铵蚀刻液、酸性氯化铜蚀刻液、硫酸一过氧化氢蚀刻液的蚀刻。在上述各种蚀刻液中,当温度在50~55℃时,干膜经蚀刻后其表面应光滑、无渗漏、无起翘、无脱落现象。同样,在印制板电镀过程中以及电镀前处理过程中,聚合后的干膜也不能出现表面发毛、渗镀、起翘、脱落等缺陷。

   (9)去膜性能   

   干膜经曝光、蚀刻、电镀之后,一般采用3%~5%的氢氧化钠溶液,在60℃条件下经喷淋或浸泡即可除去。为提高生产效率,去膜速度越快越好。去除膜层形式最好呈片

状脱离,这方便碎片通过过滤网去除,也能提高去膜溶液的寿命。

   去膜技术指标:在3%~5%(质量分数)的氢氧化钠溶液中,,温度60℃±10℃条件下,一级指标去膜时间为30~75s,二级指标去膜时间为60~150s,去膜后应不留残胶。    (10)储存期

   储存技术要求规定,干膜应储存在阴凉而洁净的室内,防止与化学物质和放射性物质存放在一起。储存条件为:黄光区,温度控制在5~21℃,相对湿度50%左右,储存期以出厂日算起应不少于六个月,超过储存期按技术要求检验合格方能使用。

   溶剂的挥发会使干膜在存储过程中变脆,环境温度可能使干膜产生热聚合,或因抗蚀剂产生局部流动造成厚度不均匀,这些都将影响干膜的使用。所以,干膜的储存应按技术要求严格执行。另外,干膜在储存及运输过程中应注意防潮、防热、防止受到机械损伤和日光直照。

   (11)干膜的变色与掩蔽性能

   干膜在曝光前后颜色有明显的改变,利用该性能可以防止在生产操作中出现漏曝光或重复曝光。

   干膜作为掩孔蚀刻使用,则要求干膜的柔韧性要强,防止在显影、蚀刻过程中受到液体的压力冲击而产生破裂现象,这就是掩蔽性能。

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