线路板湿膜工艺技术

licheng521

一 前言
　　最早PCB生产过程的图形转移材料采用湿膜，随着湿膜的不断使用和PCB的技术要求提高，湿膜的缺点也显露出来了，主要聚中在生产周期长、涂膜厚度不均、涂膜后板面针眼和杂物太多、孔中显影困难。导致了湿膜的后续生产问题较多，过程控制起来困难，最终湿膜被干膜取代了。
　　随着PCB装配技术发展，以及PCB的线条和线间距愈来愈小、精度和密度要求也提高了，传统干膜在这样的PCB图形转移过程中问题出现，主要体现在干膜的分辨率不能再提高（主要是干膜的聚酯覆盖膜造成的），已不能满足特殊PCB生产的需要，而基材的针眼、凹坑、划伤影响了贴膜的效果，从而造成成品的沙眼、缺口、断线等。先进的湿膜为这些问题的解决提供了一种途径。
二 问题的出现
　　在图形转移（也含有内层的图形转移）过程中一直使用的是干膜，效果也不错，没出现什么问题。但在今年的四、五月，我们生产的线路板内外层线条和线间距均达到了0.15mm，在使用干膜图形转移时造成内层大批量的报废、外层在显影后多次出现沙眼、缺口、断线造成返工，内层在黑化后更严重；接着又出现了单面板焊盘严重脱落，报废也很多，这严重影响了生产。针对这些问题我和同事作了相应的试验查找原因，对清洗、刷板的效果进行了跟踪，最后贴膜前的板子都达到了最佳效果；我们又改变了贴膜的方法，对贴膜机的参数进行了优化，改变显影液的参数，针对单面板我们又对打磨效果进行了跟踪。最后，单面板的问题解决了，但要求较高的内外层的问题没有解决。根据市场的需要，为提高我公司的技术水平，为解决这个问题，我们采用了先进的湿膜来进行图形转移。
三 湿膜的特点
1. 附着力、覆盖性好
　　湿膜本身是由感光性树脂合成，添加了感光剂、色料、填料及溶剂的一种蓝色粘稠状液体。基材上的凹坑、划伤部分与湿膜的接触良好，且湿膜主要是通过化学键的作用与基材来粘合的，从而湿膜与基材铜箔间有优良好的附着力，使用丝网印刷能得到很好的覆盖性，这为高密度的精细线条PCB的加工提供条件。通过表一可以说明湿膜的附着力：
　　湿膜与基材的接触性、覆盖性好，又采用底片接触式曝光，缩短了光程，减少了光的能损失、光散射引起的误差。这使湿膜的分辨率的一般在25μm以下，提高了图形制作的精密度，而实际生产中干膜的分辨率很难达到50μm。
3．成本低廉
　　湿膜的厚度可控，一般来说比干膜较薄，包装费用也低，相对来讲湿膜成本要低点。湿膜在精细线条的内层制作过程中合格率大大提高，同干膜相比节约20%的材料成本。显影湿的速度要快30%，蚀刻速度也可提高10—20%，褪膜的速度也可增加，从而节约了能源、提高设备的利用率，最终成本降低了。
4．消除板边发毛
　　贴干膜板边易发毛、易产生膜碎，在生产过程中会影响板子的合格率，印湿膜的板子边缘没有膜碎和发毛现象。
四 湿膜的工艺流程
　　根据自身条件，使用了多种湿膜，最后选用了北京力拓达的湿膜。其内层工艺操作流程如下： 　　刷板（基板前处理）→丝网印刷→烘干→曝光→显影→蚀刻→去膜　　　一般的双面板工艺流程： 　　刷板（基板前处理）→丝网印刷→烘干→曝光→显影→电镀→去膜→蚀刻　
五 湿膜应用时的操作要点
1．刷板
　　对前工序提供的材料（即生产板）要求板面无严重的的氧化、油污、折皱。我们采用酸洗（5%硫酸）喷淋，除去有机杂质和无机污物，然后使用500目的尼龙刷辊磨刷。刷板后要达到：铜表面无氧化、铜表面被均匀粗化、铜表面具有严格的平整性，还要铜表面无水迹。这种效果增强了湿膜与铜箔表面的结合力，以满足后续工序工艺的要求。刷板后的铜箔表面状态直接影响PCB的成品率。
2．丝网印刷
　　为达到需要厚度的湿膜，丝印前要选丝网，要注意丝网的厚度、目数（即单位长度上的线数）。膜厚同丝网的透墨量有关，油墨的理论透墨量（Uth）为： 　　Uth=Dw2 \（w+d）2 ×1000  　　（ D ─ 网沙厚度 d ─ 线径 w ─ 开口宽）
　　实际透墨量还与湿膜粘度、刮胶压力、刮胶移动速度有关，为达到均匀覆盖，刮刀口要轫磨好。印后板面膜厚度要控制在15-25μm之间，膜过厚容易产生曝光不足、显影不好，预烘难控制，易造成战地片，操作困难。膜过薄易产生曝光过度，耐蚀性好，电镀时的绝缘性差，去膜也困难。制造0.15μm以下的精细线条，膜后应小于20μm.
　　湿膜在用前要调好粘度，并充分搅拌均匀，静止十五分钟，丝印房间的环境要保持洁净，以免外来杂物落在面上影响板子的合格率，温度要控制在20℃左右，相对湿度要在50%上下。
3．预烘  
　　预烘参数使用第一面在80-100℃烘7-10分钟，第二面也在80-100℃烘10-20分钟。预烘主要是蒸发油墨中的溶剂，预烘关系到湿膜应用的成败。预烘不足，在贮存、搬运过程中易粘板，曝光时易粘底片，最终造成断线或短路；预烘过度，易显影不净，线条边缘由锯齿状。预烘直接影响到PCB的质量，所以在平时的操作重要经常测试湿膜厚度，并根据环境温度的变化调节烘箱的参数，经常检查烘箱的鼓风和循环系统是否良好。烘干后的板子要尽快曝光，最好不要超过12小时。
4．曝光
　　曝光是在紫外线的作用下，湿膜中的单体分子在吸收光能量后产生的光聚合反应过程。选用功率大的曝光机，以减少曝光时间和热量的累积，保证曝光图形的稳定性和减少粘底片。每班要保持曝光间洁净，以免杂物附着在版面造成沙眼、缺口、断线，做曝光尺来调整曝光时间，避免造成曝光量过大或曝光量不足，最后曝光级数要控制在6-8级之间。曝光时同一种印制单板尽量在同一位置曝光，尽量保证同一种板子棘手的能量相同。曝光量过大，抗蚀刻、抗电镀的效果较好，但存在去膜效果不理想及图形线路缩小（使用正片）或扩大（使用负片），曝光不足，造成显影不良，耐蚀性差，线条边缘发毛，线间距增大或减小，在蚀刻时易造成短路或断线。  
5．显影
　　显影是将没有曝光的湿膜层部分除去得到所需电路图形的过程。严格控制显影液的浓度（10-12g/l）、温度(30-34℃)，显影液浓度太高或太低都易造成显影不净。优化显影速度使其与曝光量匹配，经常清洗喷嘴，让喷嘴的压力及分布一致。显影时间过长或显影温度过高，会对湿膜表面造成劣化，在电镀或酸性蚀刻时出现严重的渗度或侧蚀，降低了图形制作的精度要求。
6．蚀刻和去膜
　　蚀刻最终得到我们需要的电路图形，蚀刻液可以选用碱性三氯化铁、酸性氯化铜和氨水。蚀刻时不同铜箔厚度要使用不同的蚀刻速度，蚀刻速度还要与蚀刻液的温度、浓度匹配，经常维护蚀刻机的喷嘴，保持压力和喷液分布均匀，不然最后造成蚀可不均和边缘起铜丝,影响PCB的品质。去膜我公司采用4-7%的氢氧化钠溶液在50-60℃进行，主要是氢氧化钠使膜层膨胀再细分的过程，控制好参数孔内的湿膜也能褪掉。我们在特殊的双面板使用湿膜做图形转移达到了很好的效果。
六 问题得到解决
　　选用适当的湿膜，调整了大量的参数，根据不同的需要调整板面湿膜的厚度，使半成品的合格率达到99%，基本上解决了出现的问题。我们继续跟踪了三个月，没有什么大的波动，有时会因环境温、湿度的变化起一点变化，经我们调整参数，问题很轻松就解决了。由于湿膜能节约材料成本、设备成本、能源成本，给公司带来了经济利益，我公司在内层及单面板中使用湿膜。
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