干膜之迷思正稿

《干膜之迷思正稿》由会员分享，可在线阅读，更多相关《干膜之迷思正稿（45页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、報告人姚濤 干膜 之迷思1報告目的1.了解干膜的作業原理和未來趨勢2.分享干膜的實際應用知識3.探討今后改善方向2報告大綱干膜基礎技術干膜應用流程研討1040和7738的差異干膜的未來方向3第一部份:乾膜基礎篇4乾膜的起源及發展 能夠作為感光成像媒介物的乾膜,是自 1950 年起在精密印刷工業上展開用途。 且直到 1968 年杜邦才以專利 U.S.Pat. 3,469,982 (by J.R.Celest) 發展商品,而引進到電子及電路板的工業領域中。 之後的十餘年之間,在專利的保護下,一向以高科技高價位的美商產品在全世界業界中行銷。 一直到了 1984 年末,專利到期之後,才首先逐漸有美商以

2、外的日立 (Hitachi) 等公司推出產品在亞洲市場上。 在線路板市場上,從五十年代初期用於收音機的線路寬度為 1.5-3mm,到半導體的出現而令線寬要求降至 10-12 mil,直到現要求線寬及線距達 1.0/1.0 mil 的精密線路製作來看,乾膜無論在附著力、抗化學攻擊能力及解像度等性能上,有著顯著的改善5乾膜光阻成份蓋膜層(PET)感光層(photopolymer)隔膜層(PE)約 17 19 微米厚0.8 4.0 條厚約 25 微米厚6各層功能蓋膜層(PET)一、支持保護感光層二、隔絕氧氣三、防止或抑制光 聚合作用7各層功能感光層產生光聚合作用8隔離感光性高分子沾黏至其他聚酯層又稱

3、隔離層(separatorSheet )各層功能隔膜層(PE)9感光層（Photo resist）主要組成感光啟始劑及光敏劑 (photo-initiator & senstizer)聚合體 (Polymer)單體或中體/寡聚物 (monomer or oligonm)染料(dye)塑化劑及附著力促進劑(plasticizer & adhesion promoter)功能感光速度的引發1.方便檢查、貼膜時對位2.感光後褪色(Photofugitive) 或感光後增色 (Phototropic) 影響感光聚合過程、貼膜能力、解像度、抗化學能力等調節附着力、減低機械性磨損、物理力性強度及乾膜壁的平

4、直等1.乾膜層的物理性強度 (Flexibility)2.影響貼膜、顯影時間、退膜時間及抗化學藥物能力等10乾膜的製作 乾膜製造流程圖： 客戶印刷電路板廠流程連結劑聚合印刷電路板完成線路製作裁切成品冷藏塗佈光阻劑調配成品包裝PET發送(線路影像轉移)PE發送塗佈貼合烘乾卷取銅箔基層板(CCL)乾膜光阻(一)(二)(三)(四)(五)(六)11評估項目評估方式1.乾膜本身外觀品質 1.膜的粘性:太粘影響撕保護膜 (Mylar),不粘影響密著性2.流膠情形3.裁切捲取張力是否太鬆或太緊.太鬆會有重叠/起皺,太緊易流膠4.是否有“魚眼”或橘子皮5.是否有髒點或氣泡是否有其他製程上之缺點 2.附著力測試

5、 1.瞬間附著力:壓膜後五分鐘內欲將膜撕去時,以感覺來量測其附著性之比較性品質。因為是憑感覺之相對性比較,故此結果只能供參考。2.顯影後附著力:(常用之兩種方法如下)(1)ASTM D-3359法:作成一種網狀之線路,然後用3M膠帶來試撕其附著性 (2)使用已設計好之測試底片,顯影後及蝕刻後直接判讀密著性.至少要通過 2mil 線路 3.解析度測試 1.正片解析度:使用已設計好之測試底片,顯影後直接判讀解析度.至少要通過2.5mil線路2.負片解析度:使用已設計好之測試底片,顯影後直接判讀解析度.至少要通過2.5mil線路(以上測試結果須符合量產需求)4.曝光能力 1.作出曝光量與線寬之關係,

6、比較1:1線路複製所需曝光能量2.曝光速度快者,有利於提高生產速度及減低曝光檯面之發熱乾膜評估項目12評估項目評估方式5.成像(曝光後對比色)1.感光增色型 (Phototropic) 及感光褪色型(Photofugitive)兩種.2.一般人喜歡曝光前的乾膜顏色較淡些,以利對位; 曝光前後顏色的對比若清楚能辨時,可方便線路檢查及對位準確3.而乾膜與銅的顏色對比鮮明者,有利於修補線上之作業 6.顯影 1.顯影速度影響生產速度很大,以較快者為優.可由測顯影點來判斷2.對顯影液之溫度、濃度、速度之容許範圍要寬一點才有利3.觀查顯影後乾膜側壁輪廓 (sidewall),以SEM照片瞭解其性質 7.停

7、留時間1.壓膜/曝光/顯影,各階段在未作15分鐘停置時,是否影響其耐蝕刻性及耐電鍍性, 可直接利用線上條件作比較測試2.黃光下長期老化試驗: (i)壓膜後將試驗板置於距40W黃光燈三呎距離處,一半曝於此黃光源,另一半用黑布 (或不透光物)遮蓋著,放置一、二、三星期,然後依正常製程進行製作,觀察其耐蝕 刻性及耐電鍍性有否不同 (ii)先行曝光後再進行此黃光老化試驗,觀其結果3.白光下長期老化試驗: (i)顯影後將試驗板置於距40W白光燈三呎距離處,一半曝於此光源,另一半用黑布遮 蓋,接著同上述黃光試驗之作法,觀其結果 (ii)電鍍後進行白光老化試驗,觀察其對去膜之影響 乾膜評估項目13乾膜評估項

8、目評估項目評估方式8.耐蝕刻性 1.以生產線上現有酸、鹼性蝕刻液,故意走一遍、二遍、三遍,試驗其抵抗性之差別2.量測蝕刻因子,來判定側蝕情形 9.耐電鍍性 1.前處理性:比較所需銅面微蝕(microetch)之深度,有的乾膜僅需5-10microetch之微蝕 即可,有些則要求在30 microetch以上才行2.對鍍銅、鍍錫鉛(或鍍純錫)、鍍鎳、鍍金的相容性,試驗其是否能與各種電鍍槽液有良好之 相容性3.對鍍液污染性(Leaching):故意將乾膜樣品浸泡於鍍液中24小時,然後比較其 Hull Cell 試鍍片,是否與原鍍液有所不同10.去膜性 比較不同濃度 (2-5%) 的氫氧化鈉 NaO

9、H 及不同溫度下的去膜速度以及所剝下之膜片大小,以碎小者為佳(一般要求約1cm2之大小)11.蓋孔性(Tenting) 1.於鑽有數組 2-8mm 不同孔徑之特定板材上壓貼乾膜,經曝光、顯影到蝕銅後比較及統計其破孔率2.一般6mm-4mil ring之孔徑應該不能破孔3.另亦有設計不同大小之槽形孔及八字孔作蓋孔性測試12.覆蓋性(Conformation): 故意於基板上微蝕出不同深度之溝線(4-6 m深,100 m寬),將此板材壓膜後,再利用與此溝線垂直之線路底片進行曝光,然後顯影/蝕刻,觀察其正交處是否有斷路情形。斷路比率愈高表示覆蓋性愈差14第二部份:乾膜應用篇15乾膜應用流程n線路板主

10、要兩類製作流程n1. 酸性蝕刻 或 鹼性蝕刻n2. 圖形電鍍n電鍍銅n電鍍錫n電鍍鉛/錫n電鍍鎳金n化學鎳金16表面處理(Surface Preparation)板面污染物來源板面污染物來源板面污染物來源: : :- -油脂油脂油脂、機油機油機油- -手印手印手印- -板面氣化物板面氣化物板面氣化物- -殘留化學藥品殘留化學藥品殘留化學藥品- -灰塵灰塵灰塵- -不適當處理不適當處理不適當處理表面處理表面處理表面處理 ( ( (Surface Preparation)Surface Preparation)Surface Preparation)板面不平整原因板面不平整原因板面不平整原因: :

11、 :1. 1.1.擦花擦花擦花- - - 處理不當處理不當處理不當- - - 機械擦花機械擦花機械擦花2. 2.2.凹痕凹痕凹痕- - - 處理不當處理不當處理不當- - - 壓板不當壓板不當壓板不當3. 3.3.板面分佈不平板面分佈不平板面分佈不平- - - 壓板不當壓板不當壓板不當板板面面擦擦花花板板面面壓壓傷傷17表面處理 (Surface Preparation)目的: 優良的板面處理,能增強乾膜與銅箔之間的附着 力,及改善乾膜對其之填充性板面處理方式: 1.化學清洗 + 微蝕2.機械式研磨板3.火山灰或氧化鋁研磨板 18表面處理(Surface Preparation)化學處理1.

12、1.1.化學清洗化學清洗化學清洗- -SURFACE SURFACE SURFACE kleen kleen kleen 112;112;112;15-20% v/v15-20% v/v15-20% v/v- -水洗水洗水洗 (2-3 (2-3 (2-3x)x)x)- -3% 3% 3% 硫酸硫酸硫酸- -水洗水洗水洗 (2-3 (2-3 (2-3x)x)x)- -風乾風乾風乾2. 2.2.化學清洗化學清洗化學清洗 + + + 微蝕微蝕微蝕- -SURFACE SURFACE SURFACE kleenkleenkleen 112; 112; 112;10-15% v/v10-15% v/v1

13、0-15% v/v- -水洗水洗水洗 (2-3 (2-3 (2-3x)x)x)- -SURFACEprep SURFACEprep SURFACEprep 120, 4% v/v120, 4% v/v120, 4% v/v- -水洗水洗水洗 (2-3 (2-3 (2-3x)x)x)- -3% 3% 3% 硫酸硫酸硫酸- -水洗水洗水洗 (2-3 (2-3 (2-3x)x)x)- -風乾風乾風乾19表面處理(Surface Preparation)機械式研磨板火山灰研磨板火山灰研磨板 / / 氧化鋁研磨板氧化鋁研磨板噴砂研磨尼龍磨轆20表面處理(Surface Preparation)銅箔銅箔

14、(未處理未處理)500 號機械磨板號機械磨板320 號機械磨板號機械磨板化學清洗化學清洗 + 微蝕微蝕化學性處理化學性處理 + 機械機械式磨板式磨板火山灰磨板火山灰磨板21壓膜(Lamination)滾輪之形狀應微微凸出，可得到一致的壓膜壓力v光阻及基板附著力是藉由光阻膜順著銅表面流動達成v加熱可降低光阻之黏度並增加流動性，壓力可將流動狀態之 光阻擠入銅表面產生附著力自動貼膜機22壓膜(Lamination)貼膜壓力貼膜壓力貼膜壓力 (Pressure) (Pressure) (Pressure)- -以物理原理將乾膜貼服以物理原理將乾膜貼服以物理原理將乾膜貼服於板面上於板面上於板面上- -壓

15、力過高壓力過高壓力過高: :起皺起皺起皺、乾膜部份位置變乾膜部份位置變乾膜部份位置變薄薄薄- -壓力過低壓力過低壓力過低: :低附着力低附着力低附着力、低填充能力低填充能力低填充能力貼膜速度貼膜速度貼膜速度 (Lamination (Lamination (Lamination Speed)Speed)Speed)- -影響出板溫度及乾膜的流影響出板溫度及乾膜的流影響出板溫度及乾膜的流動程況動程況動程況- -壓力過高壓力過高壓力過高: :低附着力低附着力低附着力、低填充能力低填充能力低填充能力- -壓力過低壓力過低壓力過低: :起皺起皺起皺、乾膜部份位置變薄乾膜部份位置變薄乾膜部份位置變薄、因

16、乾透而減低附着力因乾透而減低附着力因乾透而減低附着力壓瞙溫度壓瞙溫度壓瞙溫度(Temperature)(Temperature)(Temperature)- -乾膜在高溫之下會有所流乾膜在高溫之下會有所流乾膜在高溫之下會有所流動動動- -溫度過高溫度過高溫度過高: :起皺起皺起皺、出現氣泡出現氣泡出現氣泡、乾膜部乾膜部乾膜部份位置變薄份位置變薄份位置變薄、因乾透而減因乾透而減因乾透而減低附着力低附着力低附着力- -溫度過低溫度過低溫度過低: :低附着力低附着力低附着力、低填充能力低填充能力低填充能力壓瞙參數23曝光(Exposure)光罩或壓克力框 菲林層 線路層 CCLPI乾膜(光阻)Myl

17、ar(聚酯膜)底片保護膜 (感光保護膜)乾膜(X軸)能量理想的能量分佈實際的能量分佈乾膜中的UV能量分佈我廠用Mylar原理簡介手動曝光機自動曝光機24曝光(Exposure)底片乾膜聚酯 (PET)非曝光底片乾膜聚酯 (PET)銅箔曝光非曝光曝光非平衡光曝光曝光非曝光銅箔平衡光25影響曝光之因素能量:能量之大小影響成像品質(解析度及密合度)曝光時間:由shutter控制紫外光波長:波長範圍250520(主波長:365、405、436nm)燈源:計有平行光(parallel light)、準平行光(almost parallel) 、散射光(scattered light)26顯像(Devel

18、opment)D/FCCLPI+AD完成光聚合反應之乾膜形成線路顯影液主要成份CO32-乾膜主要成份Resist-COOH27D/FCCLPI+AD完成顯影過程之線路CO32-Resist-COOH + CO32- CO3- + Resist-COO - 反應官能基反應官能基由顯影液Na2CO3或K2CO3提供本反應實際為一種皂化作用，故於製程中會產生類似肥皂狀的泡沫顯像(Development)28影響参數:- 顯影點 (Break-point)- 顯影液溫度 (Temperature)- 乾膜負荷量 (Resist Loading)- 乾膜類型及厚度 (Dry Film Type and

19、Thickness)- 碳酸鹽濃度 (Carbonate Concentration)- 酸鹼值 (pH Value)- 消泡劑含量 (Antifoam)- 噴射壓力及形狀 (Spray Pressure and Pattern)- 水洗及風乾情況 (Rinsing and Drying顯像(Development)29剝膜(Stripping)目的目的用化學及物理原理來清除線路板上乾膜用化學及物理原理來清除線路板上乾膜, ,從而顯露所要求的金屬從而顯露所要求的金屬影響退膜速度的因素影響退膜速度的因素- -退膜液濃度及成份退膜液濃度及成份- -退膜液溫度退膜液溫度- -曝光程度曝光程度- -乾

20、膜特質及厚度乾膜特質及厚度- -退膜添加劑退膜添加劑- -水洗水洗30干膜其它流程n板面處理n圖形轉移n電鍍銅 / 錫n退膜n蝕刻n退錫電鍍流程31第三部份:乾膜改善篇32最大不良-凹陷雙面板不良現象中,凹陷占1/22/3之多 2001年52週雙面板品質狀況柏拉圖33凹陷的產生由于銅箔有凹凸點,造成干膜添覆不好若恰好在線路邊易被蝕刻液咬蝕而形成凹陷341040和7738性能對比測試內容測試方法結果對比SHIPLEY長春抗顯影能力過4次顯影機后觀察干膜檢的線路無明顯問題,線路有輕微的測蝕抗蝕刻能力過4次蝕刻機后觀察蝕刻后的線路無明顯問題,線路有輕微的咬蝕掉最小顯影能力用標准底片曝光,再顯影最小達

21、1MIL最小可以到達2MIL351040和7738實物對比36量產驗証綠色為長春1040干膜（1/19-1/27)黃色為SHIPLEY7738干膜(4/16-4/30)37第四部份:乾膜未來篇38乾膜發展趨勢發展趨勢 特性及用途 1.乾膜朝更薄的方向增加壓合之吻合性流動性較佳改善曝光解析度折射率減低2.較寬操作範圍大部份乾膜以朝向低曝光能量,高感度來發展,且易於顯影不影響乾膜壁 (sidewall)此特性可獲得較寬之操作範圍 (operating window)3.适應更細的線路線路板趨向更小更薄4高品質、低價位及全線自動化1.改良配方,減少Hold time朝連線自動化作業.前處理壓膜曝光D

22、ES2.由於PCB廠家削價競爭,加上乾膜製造廠商相繼投入台灣市場,儼然形成價格戰.39鐳射成像技術(Laser Direct Imaging) 鐳射成像技術鐳射成像技術鐳射成像技術 ( LDI) ( LDI) ( LDI) 已經超過已經超過已經超過 25 25 25 年發展歷史年發展歷史年發展歷史, , , 但到但到但到199619961996年多間設備及乾膜生產商開始投放大量資源於此年多間設備及乾膜生產商開始投放大量資源於此年多間設備及乾膜生產商開始投放大量資源於此技術發展技術發展技術發展, ,在在在 1998 1999 1998 1999 1998 1999 年間才開始有較為突破性及年間才

23、開始有較為突破性及年間才開始有較為突破性及普及性的表現普及性的表現普及性的表現。在現在現在現 PCB PCB PCB 的線路要求越來越幼細之下的線路要求越來越幼細之下的線路要求越來越幼細之下, LDI , LDI , LDI 技術能令技術能令技術能令 PCB PCB PCB 生產商達到更精密的要求及獲得較高的合格率生產商達到更精密的要求及獲得較高的合格率生產商達到更精密的要求及獲得較高的合格率。所以所以所以, LDI , LDI , LDI 現設備的要求亦預期會已快速直線的增長現設備的要求亦預期會已快速直線的增長現設備的要求亦預期會已快速直線的增長。單面曝光Orbotech雙面曝光Automa

24、-Tech 40鐳射成像技術和一般成像技術的對比鐳射成像技術鐳射成像技術鐳射成像技術1. 1.1.優點優點優點- - 能生產出能生產出能生產出較為幼細較為幼細較為幼細 (50-100 (50-100 (50-100 m)m)m)及精密的及精密的及精密的 線路線路線路( (較高的解像度及合格率較高的解像度及合格率較高的解像度及合格率) )- - - 不需曝光底片不需曝光底片不需曝光底片,因而刪減底片工序上的出因而刪減底片工序上的出因而刪減底片工序上的出 錯及其底片預備的時間和金錢錯及其底片預備的時間和金錢錯及其底片預備的時間和金錢- - - 因部份工序的刪除因部份工序的刪除因部份工序的刪除,令生

25、產成本為之下降令生產成本為之下降令生產成本為之下降- - - 生產的靈活性較大生產的靈活性較大生產的靈活性較大- - - 較為準確的板面對位較為準確的板面對位較為準確的板面對位2. 2.2.缺點缺點缺點- - - 需要專用乾膜作生產之用需要專用乾膜作生產之用需要專用乾膜作生產之用- - - 設備投資成本比較高設備投資成本比較高設備投資成本比較高- - - 設備保養費用比較高設備保養費用比較高設備保養費用比較高- - - 如生產如生產如生產 125 125 125 m m m 或以上的線路或以上的線路或以上的線路,其成本比其成本比其成本比 較一般成像技術製程為高較一般成像技術製程為高較一般成像技

26、術製程為高一般成像技術一般成像技術一般成像技術1. 1.1.優點優點優點- - - 此技術較為成熟此技術較為成熟此技術較為成熟- - - 市場上有大量相關的供應商市場上有大量相關的供應商市場上有大量相關的供應商- - - 設備成本相對為低設備成本相對為低設備成本相對為低- - - 生產的周期可以縮短生產的周期可以縮短生產的周期可以縮短- - - 如生產如生產如生產 125 125 125 m m m 或以上的線路或以上的線路或以上的線路,其成本比其成本比其成本比 較鐳射成像技術製程為低較鐳射成像技術製程為低較鐳射成像技術製程為低2. 2.2.缺點缺點缺點- - - 如生產較精密線路時如生產較精

27、密線路時如生產較精密線路時,其合格率偏低其合格率偏低其合格率偏低- - - 較為低的板面對位準確度較為低的板面對位準確度較為低的板面對位準確度- - - 線路的解像度較低線路的解像度較低線路的解像度較低- - - 製作底片的工序及使用底片時製作底片的工序及使用底片時製作底片的工序及使用底片時,較易產生較易產生較易產生 問題問題問題50m 線闊/線距25m 線闊/線距41感光油應用n n感光油厚度較薄感光油厚度較薄、亦亦有較有較好覆蓋性及附著力好覆蓋性及附著力, ,因而在生產一因而在生產一些幼細線路的線路板時有較佳的表現些幼細線路的線路板時有較佳的表現n n相對乾膜來說相對乾膜來說, ,感光油有

28、較佳的蝕刻因素感光油有較佳的蝕刻因素( (Etch Factor),Etch Factor),有利有利於幼線路的生產於幼線路的生產n n在非平衡光的曝光設備下在非平衡光的曝光設備下, ,感光油的成像效果及其合格率較感光油的成像效果及其合格率較一般性乾膜為高一般性乾膜為高n n感光油成本較乾膜為低感光油成本較乾膜為低n n感光油在幼線路的生產過程中感光油在幼線路的生產過程中, ,有較好的合格率有較好的合格率n n不需要保護膜不需要保護膜 ( (MaylorMaylor) )n n其顯影缸及退膜缸的壽命較用乾膜的缸為長其顯影缸及退膜缸的壽命較用乾膜的缸為長42感光油與乾膜的對比感光油 SN35R一般乾膜Depth=12.5um Gap=75um Depth=16um Gap=75um Depth=5um Gap=200umDepth=12um Gap=75um Depth=32.5um Gap=75um Depth=10um Gap=200um43結束語:改善永無止境!363更上一層樓44谢谢观赏！谢谢观赏！