干膜技术及性能简介

Nov. 22, 2021   |   1545 views

印刷电路制造商希望选择性能良好的干膜,以确保印刷电路板的质量,稳定生产,提高效益。近年来,随着电子工业的快速发展,印刷电路板的精度密度不断提高。为了满足印制板生产的需要,推出了新的干膜产品,性能和质量得到了极大的提高。

在涂布干膜时,首先从干膜上剥离聚乙烯保护膜,然后在加热和加压的条件下将干膜抗蚀剂粘贴在覆铜箔上。干膜中的抗蚀剂层在加热后软化,流动性增加。薄膜是在热压辊的压力和抗蚀剂中粘合剂的作用下粘贴的。贴膜通常在贴膜机上完成。贴膜机的型号很多,但基本结构大致相同。一般来说,薄膜可以连续粘贴或单张粘贴。在连续涂膜过程中,装载干膜时注意对齐上下干膜进料辊。一般来说,薄膜的尺寸应略小于板材表面,以防止抗蚀剂粘附在热压辊上。连续涂膜生产效率高,适合批量生产。在薄膜粘贴过程中需要掌握的三个要素是压力、温度和传输速度。

压力:对于新安装的贴膜机,首先将上下热压辊调整为轴向平行,然后根据印刷板的厚度逐渐增加压力来调整压力,使干膜易于粘附、牢固、无皱纹。一般来说,在调整压力后可以固定。如果生产的电路板的厚度差太大,则需要调整。通常,管路压力为0.5-0.6kg/cm。

温度:根据干膜的类型、性能、环境温度和湿度略有不同。如果涂膜干燥,环境温度低,湿度小时涂膜温度应较高,否则可以较低。暗室中良好稳定的环境和完好的设备是胶片的良好保证。一般来说,如果涂层温度过高,干膜图像会变脆,导致耐镀性差,涂层温度过低,干膜与铜表面的附着力弱,在显影或电镀过程中容易翘曲甚至脱落。通常,薄膜温度控制在100℃左右。

传输速度:与薄膜温度有关。如果温度高,传输速度可以更快,如果温度低,传输速度会变慢。一般传动速度为0.9~1.8m/min。

为了适应细线印制板的生产,开发了一种湿膜粘贴工艺。该工艺使用特殊的贴膜机在铜箔表面形成一层水膜,然后再粘贴干膜。水膜的作用是提高干膜的流动性;清除划痕、砂眼、凹坑和织物凹陷处的气泡;在加热和压制薄膜的过程中,水会增加光致抗蚀剂的粘度,这可以大大提高干膜与基材之间的附着力,从而提高制作细线的合格率。细钢丝的合格率可提高1~9%。

感光性包括感光速度、曝光时间容忍度和深度曝光。光敏速度是指光致抗蚀剂在紫外线照射下聚合单体形成具有一定耐腐蚀性的聚合物所需的光能量。当光源强度和灯距离固定时,感光速度表示为曝光时间的长度。曝光时间短意味着感光速度快。考虑到提高生产效率和保证印制板的精度,应选择感光速度快的干膜。

在干膜曝光一段时间后,显影后,所有或大部分光致抗蚀剂层已经聚合。一般来说,可以使用形成的图像。这个时间被称为最小曝光时间。延长曝光时间以使光致抗蚀剂更彻底地聚合,显影后获得的图像尺寸仍然与基板的图像尺寸一致。这个时间被称为最大曝光时间。通常,干膜的最佳曝光时间在最小曝光时间和最大曝光时间之间。最大曝光时间与最小曝光时间的比值称为曝光时间容差。

干膜的深度曝光非常重要。在曝光过程中,光能通过抗蚀剂层和散射效应而减少。如果抗蚀层的透光率不好,当抗蚀层较厚时,如果上层的曝光适当,下层可能不会反应。显影后抗蚀剂层的不均匀边缘会影响图像的精度和分辨率。在严重的情况下,抗蚀剂层容易翘曲和脱落。为了使下层聚合,必须增加曝光,上层可能会过度曝光。

干膜显影是指干膜按照最佳工作状态粘贴、曝光和显影后获得的图像效果,即电路图像应清晰,未曝光部分应清除干净,无残留胶水。暴露后留在板面上的防腐层应光滑、牢固。干膜的显影阻力是指暴露的干膜的过度显影阻力的程度,即显影时间可以超过的程度。发育阻力反映了发育过程的耐受性。干膜的显影和显影阻力直接影响印制板的质量。干膜显影不良会给蚀刻带来困难。在图案电镀过程中,显影不良会产生镀层失效或镀层附着力差等缺陷。干膜的耐显影性较差。如果过度显影,会出现干膜脱落和电镀渗透等问题。当上述缺陷严重时,印刷电路板将被报废。

所谓分辨率是指干膜抗蚀剂在1mm距离内可以形成的线数或间距。分辨率也可以用线条或间距的绝对大小来表示。干膜的分辨率与抗蚀剂和聚酯膜的厚度有关。抗蚀剂膜越厚,分辨率越低。当光线通过感光板和聚酯薄膜照射到干胶片上时,由于聚酯薄膜对光线的散射作用,光侧会拍摄,从而降低干胶片的分辨率。聚酯薄膜越厚,光侧拍摄越严重,分辨率越低。通常可以区分的最小平行线宽,一次指标小于0.1mm,二次指标小于或等于0.15mm。

光聚合后的干膜抗蚀剂层应能抵抗氯化铁蚀刻溶液、过硫酸铵蚀刻溶液、酸性氯化铜蚀刻溶液和硫酸过氧化氢蚀刻溶液的蚀刻。在上述蚀刻溶液中,当温度为50-55℃时,干膜表面应无毛发、泄漏、翘曲和脱落。

 在酸性光亮镀铜、氟硼酸普通锡铅合金、氟硼酸光亮锡铅合金和上述电镀的各种预处理溶液中,聚合膜耐腐蚀层应无表面毛发、渗镀、翘曲和脱落。蚀刻和电镀后,暴露的干膜可以在强碱溶液中去除。通常使用3~5%的氢氧化钠溶液,加热至约60℃,通过机械喷涂或浸渍去除。除膜速度越快,越有利于提高生产效率。膜去除的最佳形式是片状剥离,剥离的碎片通过滤网去除,这不仅有利于膜去除溶液的使用寿命,而且减少了喷嘴的堵塞。一般来说,在3~5%(重量比)的氢氧化钠溶液中,液体温度为60~10℃,主要指标是薄膜去除时间为30~75秒,次要指标是薄膜移除时间为60~150秒,薄膜去除后没有残留胶水。

在储存过程中,干膜可能会因溶剂的挥发而变脆,可能会因环境温度的影响而产生热聚合,或者可能会因抗蚀剂的局部流动而导致厚度不均匀,即所谓的冷流,这严重影响了干膜的使用。因此,将干膜存放在良好的环境中非常重要。干膜应存放在阴凉洁净的房间内,防止与化学品和放射性物质存放在一起。储存条件为:黄光区域,温度低于27℃(5~21℃为最佳),相对湿度约为50%。储存期自交付之日起不得超过六个月。超过储存期通过检验的,仍可使用。储存和运输过程中应避免潮湿、高温、机械损伤和阳光直射。

为了避免生产操作过程中的漏曝光和再次曝光,干膜的颜色在曝光前后应发生显著变化,这就是干膜的变色性能。当用于掩模蚀刻时,干膜需要具有足够的柔韧性,以承受显影过程和蚀刻过程中液体压力的冲击而不开裂,这就是干膜的掩模性能。