印制电路工业中的光化学反应

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最佳。
正确控制曝光时间是得到优良的干膜抗蚀图像非常重要的因素。 当曝光不足时, 于单体聚合的不彻底, 由 在显影过程中. 胶膜溶涨变软, 线条不清晰,色泽暗淡, 甚至脱胶, 在电镀前处理或电 镀过程中, 膜起翘、 渗镀、甚至脱落. 当曝光过头时, 会造成难于显影,胶膜发脆、留下残胶等弊病. 更为严重的是不正确的曝光
C Z O -C H-C O H一 C Z H CC 2H4+ H 一 H0 0 a+ C 2 ) C 2 C 20 N (H0 01 ( 显影机功
( 碳酸钠不断的 由于 被消耗, 故应间隔的补充新鲜的 碳酸钠)
四、 湿菲林( 湿膜)
液体光致抗蚀剂( 也称湿膜) 外九十年代初发展的 是国 一种新型感光材料. 随着表面 技术和芯片组装技术的 发展, 对印制板导线精细程度的 要求越来越高, 仍使用传统的干膜进行图 像转移存在两个问 题。 一是干膜感 光层上面的 那层相对较厚的聚醋膜( 一般为 2 a 低了 5 ) m降 分辨率, 使精细导线的制作受到限制。 二是筱铜箔 板表面, 诸如针孔、 凹陷、 划伤及玻璃纤维造成的凹凸不平等微小缺陷, 使贴膜时千膜与铜箔无法紧密结合, 形成界面 性气泡, 进而蚀刻时蚀刻液会从干膜底部渗人造成图 断线、 像的 缺口,电 镀时电 镀溶液从干膜底部 浸人造成渗镀。 影响了产品的合格率。 为解决上述问题, 开发了液体光致抗蚀剂。 液体光致抗蚀剂主要由 高感光性树脂、 感光剂、 色料、 填料及少量溶液组成。 可用网印、 帘涂或静电 喷 涂的方式涂搜, 用稀碱水溶液显影, 可抗酸性及弱碱性蚀刻液蚀刻, 可抗酸 性被铜、 氟硼酸镀锡铅、 酸性镀 镍、 微抓酸性镀金等溶液的电 镀。 为了 大幅度提高布线密度、 就要缩小焊盘, 这就要求有高解像能力的高敏感度感光性树脂,目 较常 前, 用的 碱溶性光固化树脂有以下数种:
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印制电路工业中的光化学反应
南京依利安达电子有限公司 朱争鸣
【 述】 在印制电 概 路工业的生产中, 有较多 的光化学 反应, 其机理各不相同.本文特将其进行综述 与比 较,以助业内 人士能更好的了 解其本质与生产中的注意 要点
[ 关键词]光化学 反应 光引发 曝光
( 丙烯酸环氧树脂与酸醉、 3 ) 烷基双烯酮反应的混合生成物。 此类树脂因 赦基数量较少. 显影速度较慢。 但
由 O HC 基团的 于C O ZO 存在, 此树脂与 铜箔的 结合强 度相当高, 适合于 合强 对结 度有特殊要求的 合。 场
液体光致抗蚀剂感光的有效波长为 31 - 0 n 此对干膜和液体光致阻焊剂进行曝光的设备亦可适 0-4 m ,因 1 0
膜进人孔内, 需延长显影时间。 因为显影液温度和浓度高会破坏胶膜的 表面硬度和耐化学性,因 此浓度和温 度不宜过度。 从涂覆到显影间隔时间不宜超过4 小时。 8 去除抗蚀剂使用 4 % - 的氢氧化钠溶液, 8 温度 3- 0 ,为提高去除速度, 0 ' 6 C 提高温度比提高浓度有效应 用液体光致抗蚀剂不仅提高了制作精细导线印制板的 合格率, 而且降低了生产成本, 无需对原有设备进行更 新和改造, 操作工艺也易于掌握. 但液体光致抗蚀剂固 体份只 7% 有 0 左右, 其余大部为助剂、 溶剂、 引发剂等, 这些溶液的挥发在一定程度上对环保带来麻烦, 对操作者也是一种威胁。 操作需在有通风的 条件下进行。 其反应方程式为:
用于 膜曝光, 光量1 - 0m/2 因为 湿 曝 0 30J 。 烘烤后膜 硬度还不是 I, 此曝光对 需特别 0 m 层的 n因 位时 小心, 以
防划伤。 虽对湿膜适用的曝光量范围 较宽, 但为了 增加膜层的抗蚀和抗电 镀能力,以 取高限曝光为宜。 其感
第七屁 S T S 。技术研讨会 M . M 29 1
其反应方程式为:
R- NCI =N
h V

R + C 十 N2 " 1 t
R + C- + N 32 I I H H0

NH C R O , I十 - H
第七局 习 , 加 加 、敏乳化剂的塑料制成的, 这种乳化剂靠在明 胶溶液中 悬浮稀薄而分散的 澳化银做成。
乳化剂涂在聚酷薄膜( 厚度一般为 7 i ml ) 上进行干燥,因而这一面被称为药膜面。 故在下面的 操作中 应特别注 意: 不要划伤底片药膜; 而澳化银对红色光不敏感, 其使用与保存必须在红光或避光下进行。 澳化银光敏乳化 剂可以 通过加人各种化合物, 来获得特殊的光敏性或者说特殊的光谱特性。 然而基本的光化学过程仍然是 A B 的光化学反应。 gr 黑菲 林在接受激光的照射曝光后, 形成肉 眼看不见的银的 潜像。 接着显影, 将软片用对苯二酚或草酸 即 亚铁一类还原剂进行处理, 还原剂进一步将澳化银转化成银, 潜像起了还原催化剂的 作用, 此在有潜像的 因 地方生成银, 显影从而起了一种放大作用。 显影的 时间 影响生产底版的 光密度( 4称黑度) 和反差。 时间短, 光密度和反差均不够; 时间过长, 灰雾加重; 如果显影时间 太长, 所有的澳化银都会转化, 像因 图 此将会消
AB — gr A十 r t g B2
F+ gr— e AB e F + g r e A 1 3 + B
二、红菲林
红菲林的 制作与黑菲林类似, 它是将内 含重氮盐光敏物质的 乳化剂涂在聚酷薄膜( 厚度一般也是7 上 ml i ) 进行干 重氮 燥. 盐在紫外光( 一般在30 5n 波长 5- 0 4 m之间 的 ) 照射下分 未曝 部分在与 气接触 解, 光的 热氨 后被中 和掉. 重氮盐光敏物质对黄色光不敏感, 故其生产与 操作都必须在黄光下进行。
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第七居 昌 , M “ 、S D技术研讨会
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以 季戊四 醇三丙烯酸醋单体为例, 反应方程式如下:
C Z O -C - H -C O H C Z H
I h V
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三、干膜光致抗蚀剂
干膜光致抗蚀剂由聚醋薄膜,光致抗蚀剂膜及聚乙烯保护膜三部分组成. 聚醋薄膜是支撑感光胶层的载
体, 使之涂布成膜, 厚度通常为2 u 5 m左右。 酷薄膜在曝光之后显影之前除去。 聚 防止曝光时氧 气向 抗蚀剂 层扩散, 破坏游离基, 起感光度下降。 引 聚乙烯膜是复盖在感光胶层上的保护膜, 防止灰尘等污物粘污干 膜, 避免在卷膜时, 层抗蚀剂膜之间相互粘连。 烯膜一般厚度为2 u 每 聚乙 5 m左右。 光致抗蚀剂膜为干 膜的主体, 其厚度视其用途不同, 有若干种规格, 薄的可能十几个微米, 最厚的可达 1 u 。 0 m 干膜光致抗蚀剂的制作 0 是先把预先配制好的 感光胶在高清洁度的条件下, 在高精度的 涂布机上涂覆于聚醋薄膜上, 经烘道干 燥并冷 却后, 覆上聚乙烯保护膜, 卷绕在一个辊芯上。 我国 大量用于生产的 是全水溶性干膜, 所以 这里介绍的是全水溶性干膜感光胶层的组成。 多元醇烯酸醋 类及甲 基丙烯酸醋类是广泛应用的聚合单体, 常用的 有季戊四醇三丙烯酸醋、 三轻基甲 基丙烯酸醋、 新戊二 醇二丙烯酸醋等, 还可用甲 基丙烯酸经乙醋、 丙烯酸异冰片醋等低粘度单体。 光引发剂常用安息香又甲 醚、 硫杂蕙酮类, 取代蕙酿和97 光引发剂吸收紫外光的能量产生游离基, 0 等. 而游离基进一步引发光聚 合单体交 联生成体型聚合物, 感光部分不溶于显影液, 而未曝光部分通过显影除去, 从而形成抗蚀图 像。 在紫外光线 照射下, 任何一种干膜都有其自 身特有的光谱吸收曲线, 而任何一种光 源也都有其自 发射光谱曲 身的 线。 如 果某种干膜的光谱吸收主峰能与 某种光源的光谱发射主峰相重叠或大部分重叠, 则两者匹配良 曝光效果 好。
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光速度与干膜相比 要慢得多, 所以 要使用高功率曝光机。当 曝光过度时, 相导线图 正 形易形成散光侧蚀, 造 成线宽减少,反之负相导线图形形成散光扩大,线宽增加。当曝光不足时, 膜层上出现针孔、砂眼等缺陷。
显 使 .1% 水 酸 溶 温 82 , 淋 力1- g 2 -2无 碳 钠 液, 度23C 喷 压 . .km. 点 制 /2 处。 影 用。 . 8 -' 0 0 显出 控 在3-3 湿 2 / 4/
( 1 )酚醛缩合型丙烯酸环氧树脂与酸酥的反应生成物, 此类树脂的主要特点是制作方便, 价格低廉, 热膨胀 系数小, 尺寸稳定.目 前使用最普遍。
(丙 2 烯酸环氧 ) 树酷与酸o、 f 不饱和 氛酸醋反 混合生 异 应的 成物.( 比, 看出 不饱和 与1 湘 可以 它的 烯烃官 能团
个数较多,因而它具有光固化速度块的特点。
HO- H2 - C -C-C -X0 HZ 0-C H-C 跳

体状高分子
( 聚合机理)
C Z -0 -C 一 C Z H- 0 - H C H
C Z - O-C 一 C Z H -CO H H
H -C Z -C Z 0 -C - H O -H-C H- 0 H C C Z+ N 2几 十 H O一 a C 2
将产生图 像线宽的偏差, 干膜的光谱吸收区为 30 4m 。 1 40 n 从几种光源的光谱能量分布可看出, - 摘灯、 高压 汞灯、 碘稼灯在30 4 m 波长范围均有较大的 140 - n 相对辐射强度, 膜曝光较理想的光源。 是干 氮灯不适应于干
膜的曝光。
水溶性干膜的显影液为 0 -2 的无水碳酸钠溶液, .1% 8. 液温 2- 0, 8 2 显影机理是感光膜中 3C 未曝光部分的 活性基团与 稀碱溶液反应生成可溶性物质而溶解下来, 显影时活性基团浚基一 O A与无水碳酸钠溶液中的 C O N+ a作用, 生成亲水性集团 O N 。 一C O a 从而把未曝 光的 部分溶解下来, 而曝光部分的干膜不被溶胀。 显影操 作一般在显影机中 进行, 控制好显影液的 温度, 传送速度,喷淋压力等显影参数, 能够得到好的 显影效果。 正确的显影时间通过显出 没有曝光的干膜从印制板上被显掉之点) 点( 来确定,显出 点必须保持在显影段总长 度的一个恒定百分比 上。 如果显出 点离显影段出口 太近, 未聚 合的抗蚀膜得不到充分的清洁显影, 抗蚀剂的 残余可能留在板面上。 如果显出点离显影段的 人口 太近,已聚 合的干膜由 于与显影液过长时间的接触, 可能 被浸蚀而变得发毛, 失去光泽。 通常显出 点控制在显影段总长度的49 - % 06 f 之内。 -0 i 使用显影机由于溶液不断地喷淋搅动, 会出现大量泡沫,因此必须加人适量的消泡剂。如正丁醇、 食品 及医药用的消泡剂、印 制板专用消泡剂 A -3 消泡剂起始的加人量为0 % F 等. . 左右, 1 随着显影液溶进干膜, 泡沫又会增加, 可继续分次补加. 显影后要确保板面上无余胶, 保证基体金属与电 以 镀金属之间有良 好的 结合 力。 显影后板面是否有余胶,肉眼很难看出,可用 1 甲 % 基紫酒精水溶液或 1 % 硫化钠或硫化钾溶液检 -2 的 查, 染上甲基紫颜色和浸人硫化物后没有颜色改变说明有余胶。