干膜光致抗蚀剂技术条件.docx
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干膜光致抗蚀剂技术条件
干膜光致抗蚀剂的技术条件
印制电路制造者都希望选用性能良好的干膜,以保证印制板质量,稳
定生产,提高效益。
生产干膜的厂家也需要有一个标准来衡量产品质
量。
为此在电子部、化工部的支持下,1983年在大连召开了光致抗
蚀干膜技术协调会议,制定了国产水溶性光致抗蚀干膜的总技术要
求。
近年来随着电子工业的迅速发展,印制板的精度密度不断提高,
为满足印制板生产的需要,不断推出新的干膜产品系列,性能和质量
有了很大的改进和提高,但至今国产干膜的技术要求还没有修订。
现将83年制定的技术要求的主要内容介绍如下,虽具体数字指标已
与现今干膜产品及应用工艺技术有差距,但作为评价干膜产品的技术
内容仍有参考价值。
外观使用干膜时,首先应进行外观检查。
质量好的干膜必须无气泡、颗粒、杂质;抗蚀膜厚度均匀;颜色均匀一致;无胶层流动。
如果干膜存在上述要求中的缺陷,就会增加图像转移后的修版量,严重者根本无法
使用。
膜卷必须卷绕紧密、整齐,层间对准误差应小于1mm,这是
为了防止在贴膜时因卷绕误差而弄脏热压辊,也不会因卷绕不紧而出现连续贴膜的故障。
聚酯薄膜应尽可能薄,聚酯膜太厚会造成曝光时光线严重散射,而使图像失真,降低干膜分辨率。
聚酯薄膜必须透明度高,否则会增加曝光时间。
聚乙烯保护膜厚度应均匀,如厚度不均匀将造成光致抗蚀层胶层流动,严重影响干膜的质量。
干膜外观具体技术指标如表7—1所述:
表7—1干膜外观的技术指标
指标名称
指标
一级
二级
透明度
透明度良好,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
色不均匀现象。
浅色,允许有色不均匀现象,但
不得相差悬殊。
气泡、针孔
不允许有大于0.1mm的
气泡及针孔
不允许有大于0.2mm的气泡及针孑L,0.1~0.2mm的气泡及针孔允许v20个平方米。
指标名称
指标
一级
二级
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,0.1~0.2mm的凝胶粒子允许
<1介/平方米
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。
◎光致抗蚀层厚度
一般在产品包装单或产品说明书上都标出光致抗蚀层的厚度,可根据
不同的用途选用不同厚度的干膜。
如印制蚀刻工艺可选光致抗蚀层厚度为25z的干膜,图形电镀工艺则需选光致抗蚀层厚度为38z的干膜。
如用于掩孔,光致抗蚀层厚度应达到50^m。
干膜厚度及尺
寸公差技术要求如表7—2。
表7—2干膜的厚度及尺寸公差
公差
规格名称
标称尺寸
一级
二级
25〜30
±3
±3
聚酯片基光致抗
厚度
25、38、50
±2.5
±30.5
蚀层聚乙烯保护
(um)
25〜30
±5
±10
膜总厚度
±0.5
±16.5
75〜110
宽度(mm)
485,300
巧
长度(m)
>100
◎聚乙烯保护膜的剥禺性
要求揭去聚乙烯保护膜时,保护膜不粘连抗蚀层。
◎贴膜性
当在加热加压条件下将干膜贴在覆铜箔板表面上时,贴膜机热压辊的温度105土10C,传送速度0.9〜1.8米/分,线压力0.54公斤/cm,干膜应能贴牢。
◎光谱特性
在紫外一一可见光自动记录分光光度计上制作光谱吸收曲线(揭去聚乙烯保护膜,以聚酯薄膜作参比,光谱波长为横坐标,吸收率即光密度D作纵坐标),确定光谱吸收区域波长及安全光区域。
技术要求规定,干膜光谱吸收区域波长为310〜440毫微米(nm),安全光区域波长为》460毫微米(nm)。
高压汞灯及卤化物灯在近紫外区附近辐射强度较大,均可作为干膜曝光的光源。
低压钠灯主要幅射能量在波长为589.0〜589.6nm的范围,且单色性好,所发出的黄光对人眼睛较敏感、明亮,便于操作。
故可选用低压钠灯作为干膜操作的安全光。
◎感光性感光性包括感光速度、曝光时间宽容度和深度曝光性等。
感光速度是指光致抗蚀剂在紫外光照射下,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。
在光源强度及灯距固定的情况下,感光速度表现为曝光时间的长短,曝光时间短即为感光速度快,从提高生产效率和保证印制板精度方面考虑,希望选用感光速度快的干膜。
干膜曝光一段时间后,经显影,光致抗蚀层已全部或大部分聚合,一般来说所形成的图像可以使用,该时间称为最小曝光时间。
将曝光
时间继续加长,使光致抗蚀剂聚合得更彻底,且经显影后得到的图像尺寸仍与底版图像尺寸相符,该时间称为最大曝光时间。
通常干膜的最佳曝光时间选择在最小曝光时间与最大曝光时间之间。
最大曝光时间与最小曝光时间之比称为曝光时间宽容度。
干膜的深度曝光性很重要。
曝光时,光能量因通过抗蚀层和散射效应而减少。
若抗蚀层对光的透过率不好,在抗蚀层较厚时,如上层的曝光量合适,下层就可能不发生反应,显影后抗蚀层的边缘不整齐,将影响图像的精度和分辨率,严重时抗蚀层容易发生起翘和脱落现象。
为使下层能聚合,必须加大曝光量,上层就可能曝光过度。
因此深度曝光性的好坏是衡量干膜质量的一项重要指标。
第一次响应时的光密度和饱和光密度的比值称为深度曝光系数。
此系数的测量方法是将干膜贴在透明的有机玻璃板上,采用透射密度计测量光密度,测试比较复杂,且干膜贴在有机玻璃板上与贴在覆铜
箔板上的情况也有所不同。
为简便测量及符合实际应用情况,以干膜的最小曝光时间为基准来衡量深度曝光性,其测量方法是将干膜贴在覆铜箔板上后,按最小曝光时间缩小一定倍数曝光并显影,再检查覆铜箔板表面上的干膜有无响应。
在使用5Kw高压汞灯,灯距650mm,曝光表面温度25土5C的条件下,干膜的感光性应符合如表7—3要求:
表7---3干膜的感光性
一级
二级
最小曝光
抗蚀层厚度25卩m
<10
<20
时间
抗蚀层厚度38卩m
<10
<20
tmin(秒)
抗蚀层厚度50卩m
<12
<24
曝光时间宽容度tmax/tmin
>2
>1.585
深度曝光性(秒)
<0.25tmin
<0.5tmin
◎显影性及耐显影性
干膜的显影性是指干膜按最佳工作状态贴膜、曝光及显影后所获得图像效果的好坏,即电路图像应是清晰的,未曝光部分应去除干净无残胶。
曝光后留在板面上的抗蚀层应光滑,坚实。
干膜的耐显影性是指曝光的干膜耐过显影的程度,即显影时间可以超
过的程度,耐显影性反映了显影工艺的宽容度。
干膜的显影性与耐显影性直接影响生产印制板的质量。
显影不良的干
膜会给蚀刻带来困难,在图形电镀工艺中,显影不良会产生镀不上
或镀层结合力差等缺陷。
干膜的耐显影性不良,在过度显影时,会
产生干膜脱落和电镀渗镀等毛病。
上述缺陷严重时会导致印制板报
废。
对干膜的显影性和耐显影性技术要求如表7—4。
表7—4干膜的显影性和耐显影性
溶液温度C
40i2
40±2
1%无水碳酸钠
抗蚀层厚度25am
<60
<90
溶液显影时间
抗蚀层厚度38am
<80
<100
(秒)
抗蚀层厚度50am
<100
<120
1%无水碳酸钠溶液耐显影时间(分)
>5
>3
◎分辨军
所谓分辨率是指在1mm的距离内,干膜抗蚀剂所能形成的线条(或间距)的条数,分辨率也可以用线条(或间距)绝对尺寸的大小来表示。
干膜的分辨率与抗蚀剂膜厚及聚酯薄膜厚度有关。
抗蚀剂膜层越厚,分辨率越低。
光线透过照相底版和聚酯薄膜对干膜曝光时,由于聚酯薄膜对光线的散射作用,使光线侧射,因而降低了干膜的分辨率,
聚酯薄膜越厚,光线侧射越严重,分辨率越低。
技术要求规定,能分辨的最小平行线条宽度,一级指标v0.1mm,二级指标<0.15mm
◎耐蚀刻性和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——过氧化氢蚀刻液的蚀刻。
在上述蚀刻液中,当温度为50一55C时,干膜表面应无发毛、渗漏、起翘和脱落现象。
在酸性光亮镀铜、氟硼酸盐普通锡铅合金、氟硼酸盐光亮镀锡铅合金以及上述电镀的各种镀前处理溶液中,聚合后的于膜抗蚀层应无表面发毛、渗镀、起翘和脱落现象。
◎去膜性能曝光后的干膜,经蚀刻和电镀之后,可以在强碱溶液中去除,一般采用3—5%的氢氧化钠溶液,加温至60C左右,以机械喷淋或浸泡方式去除,去膜速度越快越有利于提高生产效率。
去膜形式最好是呈片状剥离,剥离下来的碎片通过过滤网除去,这样既有利于去膜溶液的使用寿命,也可以减少对喷咀的堵塞。
技术要求规定,在3—5%(重量比)的氢氧化钠溶液中,液温60土10C,—级指标为去膜时间30—75秒,二级指标为去膜时间60一150秒,去膜后无残胶。
◎储存期干膜在储存过程中可能由于溶剂的挥发而变脆,也可能由于环境温度的影响而产生热聚•合,或因抗蚀剂产生局部流动而造成厚度不均匀(即所谓冷流),这些都严重影响干膜的使用。
因此在良好的环境里储存干膜是十分重要的。
技术要求规定,干膜应储存在阴凉而洁净的室内,防止与化学药品和放射性物质一起存放。
储存条件为:
黄光区,温度低于27C(5—21C为最佳),相对湿度50%左右。
储存期从出厂之日算起不小于六个月,超过储存期按技术要求检验合格者仍可使用。
在储存和运输过程中应避免受潮、受热、受机械损伤和受日光直接照射。
◎其它性能在生产操作过程中为避免漏曝光和重曝光,干膜在曝光前后颜色应有明显的变化,这就是干膜的变色性能。
当使用于膜作为掩孔蚀刻时,要求干膜具有足够的柔韧性,以能够承受显影过程、蚀刻过程液体压力的冲击而不破裂,这就是干膜的掩蔽性能