第四章光化学乾膜曝光及显影.docx

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第四章光化学乾膜曝光及显影

Absorption吸收，吸入－－

指被吸收物会进入主体的内部，是一种化学式的吸入动作。

如光化反应中的光能吸收，或板材与绿漆对溶剂的吸入等。

另有一近似词Adsorption则是指吸附而言，只附着在主体的表面，是一种物理式的亲和吸附。

ActinicLight（orIntensity，orRadiation）有效光－－指用以完成光化反应各种光线中，其最有效波长范围的光而言。

例如在360～420nm波长范围的光，对偶氮棕片、一般黑白底片及重铬酸盐感光膜等，其等反应均最快最彻底且功效最大，谓之有效光。

Acutance解像锐利度－－

是指各种由感光方式所得到的图像，其线条边缘的锐利情形（Sharpness），此与解像度Resolution不同。

后者是指在一定宽度距离中，可以清楚的显像（Develope）解出多少组“线对”而言（LinePair，系指一条线路及一个空间的组合），一般俗称只说解出机条“线”而已。

AdhesionPromotor附着力促进剂－－

多指干膜中所添加的某些化学品，能促使其与铜面产生“化学键”，而促进其与底材间之附着力者皆谓之。

Binder黏结剂－－

各种积层板中的接着树脂部份，或干膜之阻剂中，所添加用以“成形”而不致太“散”的接着及形成剂类。

BlurEdge（Circle）模糊边带，模糊边圈——

多层板各内层孔环与孔位之间在做对准度检查时，可利用X光透视法为之。

由于X光之光源与其机组均非平行光之结构，故所得圆垫（Pad）之放大影像，其边缘之解像并不明锐清晰，称为BlurEdge。

BreakPoint出像点，显像点——

指制程中已有干膜贴附的“在制板”，于自动输送线显像室上下喷液中进行显像时，到达其完成冲刷而显现出清楚图形的“旅程点”，谓之“BreakPoint”。

所经历过的冲刷路程，以占显像室长度的50~75%之间为宜，如此可使剩下旅途中的清水冲洗，更能加强清除残膜的效果。

CarbonArcLamp碳弧灯——

早期电路板底片的翻制或版膜的生产时，为其曝光所用的光源之一，是在两端逼近的碳精棒之间，施加高电压而产生弧光的装置。

CleanRoom无尘室、洁净室——

是一个受到仔细管理及良好控制的房间，其温度、湿度、压力都可加以调节，且空气中的灰尘及臭气已予以排除，为半导体及细线电路板生产制造必须的环境。

一般“洁净度”的表达，是以每“立方呎”的空气中，含有大于0.5μm以上的尘粒数目，做为分级的标准，又为节省成本起见，常只在工作台面上设置局部无尘的环境，以执行必须的工作，称CleanBenches。

CollimatedLight平行光——

以感光法进行影像转移时，为减少底片与板面间，在图案上的变形走样起见，应采用平行光进行曝光制程。

这种平行光是经由多次反射折射，而得到低热量且近似平行的光源，称为CollimatedLight，为细线路制作必须的设备。

由于垂直于板面的平行光，对板面或环境中的少许灰尘都非常敏感，常会忠实的表现在所晒出的影像上，造成许多额外的缺点，反不如一般散射或漫射光源能够自相互补而消弥，故采用平行光时，必须还要无尘室的配合才行。

此时底片与待曝光的板面之间，已无需再做抽真空的密接（CloseContact），而可直接使用较轻松的SoftContact或OffContact了。

Conformity吻合性，服贴性——

完成零件坏配的板子，为使整片板子外形受到仔细的保护起见，再以绝缘性的涂料予以封护涂装，使有更好的信赖性。

一般军用或较高层次的装配板，才会用到这种外形贴护层。

DeclinationAngle斜射角－－

由光源所直接射下的光线，或经各种折射反射过程后，再行射下的光线中，凡呈现不垂直射在受光面上，而与“垂直法线”呈某一斜角者（即图中之a角）该斜角即称DeclinationAngle。

当此斜光打在干膜阻剂边缘所形成的“小孔相机”并经Mylar折光下，会出现另一“平行光”之半角（CollimationHalfAngle，CHA）。

通常“细线路”曝光所讲究的“高平行度”的曝光机时，其所呈的“斜射角”应小于1.5度，其“平行半角”也须小于1.5度。

Definition边缘逼真度－－

在以感光法或印刷法进行图形或影像转移时，所得到的下一代图案，其线路或各导体的边缘，是否能出现齐直而又忠于原底片之外形，称为“边缘齐直性”或逼真度“Definition”。

Densitomer透光度计－－

是一种对黑白底片之透光度（Dmin）或遮光度（Dmax）进行测量之仪器，以检查该底片之劣化程度如何。

其常用的品牌如X-Rite369即是。

Developer显像液，显影液，显像机－－

用以冲洗掉未感光聚合的膜层，而留下已感光聚合的阻剂层图案，其所用的化学品溶液称为显像液,如干膜制程所用的碳酸钠（1％）溶液即是。

Developing显像，显影－－

是指感光影像转移过程中，由母片翻制子片时称为显影。

但对下一代像片或干膜图案的显现作业，则应称为“显像”。

既然是由底片上的“影”转移成为板面的“像”，当然就应该称为“显像”，而不宜再续称底片阶段的“显影”，这是浅而易见的道理。

然而业界积非成是习用已久，一时尚不易改正。

日文则称此为“现像”。

DiazoFilm偶氮棕片－－

是一种有棕色阻光膜的底片，为干膜影像转移时，在紫外光中专用的曝光用具（Phototool）。

这种偶氮片即使在棕色的遮光区,也能在“可见光”中透视到底片下的板面情形，比黑白底片要方便的多。

DryFilm干膜－－

是一种做为电路板影像转移用的干性感光薄膜阻剂,另有PE及PET两层皮膜将之夹心保护。

现场施工时可将PE的隔离层撕掉，让中间的感光阻剂膜压贴在板子的铜面上,在经过底片感光后即可再撕掉PET的表护膜，进行冲洗显像而形成线路图形的局部阻剂，进而可再执行蚀刻（内层）或电镀（外层）制程，最后在蚀铜及剥膜后，即得到有裸铜线路的板面。

EmulsionSide药膜面——

黑白底片或Diazo棕色底片，在Mylar透明片基（常用者有4mil与7mil两种）的一个表面上涂有极薄的感光乳胶（Emulsion）层，做为影像转移的媒介工具。

当从已有图案的母片要翻照出“光极性”相反的子片时，必须谨遵“药面贴药面”（EmulsiontoEmulsion）的基本原则，以消除因片基厚度而出现的折光，减少新生画面的变形走样。

Exposure曝光——

利用紫外线（UV）的能量，使干膜或印墨中的光敏物质进行光化学反应，以达到选择性局部架桥硬化的效果，完成影像转移的目的称为曝光。

Foot残足——

指干膜在显像之后部份刻意留下阻剂，其根部与铜面接触的死角处，在显像时不易冲洗干净而残留的余角（Fillet），称为Foot或Cove。

当干膜太厚或曝光能量不足时，常会出现残足，将对线宽造成影响。

Halation环晕——

指曝光制程中接受光照之图案表面，其外缘常形成明暗之间的环晕。

成因是光线穿过半透明之被照体而到达另一面，受反射折光回到正面来，即出现混沌不清的边缘地带。

HalfAngle半角－－

此词的正式名称是CollimationHalfAngle“平行光半角”。

是指曝光机所射下的“斜光”，到达底片上影像图案的边缘，由此“边缘”所

产生“小孔照像机”效应，而将“斜光”扩展成“发散光”其扩张角度的一半，谓之“平行光半角”（CHA），简称“半角”。

HoldingTime停置时间－－

当干膜在板子铜面上完成压膜动作后，需停置15～30分钟，使膜层与铜面之间产生更强的附着力；而经曝光后也要再停置15～30分钟，让已感光的部份膜体，继续进行完整的架桥聚合反应，以便耐得住显像液的冲洗，此二者皆谓之“停置时间”。

Illuminance照度－－

指照射到物体表面的总体“光能量”而言。

ImageTransfer影像转移，图像转移－－

在电路板工业中是指将底片上的线路图形，以“直接光阻”的方式或“间接印刷”的方式转移到板面上，使板子成为零件的互连配线及组装的载体，而得以发挥功能。

影像转移是电路板制程中重要的一站。

Laminator压膜机－－

当阻剂干膜或防焊干膜以热压方式贴附在板子铜面上时，所使用的加热辗压式压膜机，称之Laminator。

LightIntegrator光能累积器、光能积分器－－

是在某一时段内，对物体表面计算其总共所得到光能量的一种仪器。

此仪器中含滤光器，可用以除去一般待测波长以外的光线。

当此仪另与定时器配合后，可计算物体表面在定时中所接受到的总能量。

一般干膜曝光机中都加装有这种“积分器”，使曝光作业更为准确。

LightIntensity光强度－－

单位时间内（秒）到达物体表面的光能量谓之“光强度”。

其单位为Watt/cm2,连续一时段中所累计者即为总计光能量，其单位为Joule（Watt‧Sec）。

Luminance发光强度，耀度－－

指由发光物体表面所发出或某些物体所反射出的光通量而言。

类似的字词尚有“光能量”LuminousEnergy。

Negative-ActingResist负性作用之阻剂，负型阻剂——

是指感光后能产生聚合反应的化学物质，以其所配制的湿膜或干膜，经曝光、显像后，可将未感光未聚合的皮膜洗掉，而只在板面上留下已聚合的阻剂图形，的原始图案相反，这种感光阻剂称之为“负性作用阻剂”，也称为NegativeWorkingResist。

反之，能产生感光分解反应，板面的阻剂图案与底片完全相同者，则称为PositiveActingResis。

电路板因解像度（Resolution，大陆用语为“分辨率”）的要求不高，通常采用“负性作用”的阻剂即可，且也较便宜。

至于半导体IC、混成电路（Hybrid）、液晶线路（LCD）等则采解像度较好的“正型”阻剂，相对的其价格也非常贵。

MercuryVaperLamp汞气灯－－

是一种不连续光谱的光源，其主要的四五个强峰位置,是集中在波长365～560nm之间。

其当光源强度之展现与能量的施加,在时间上会稍有落后。

且光源熄灭后若需再开启时，还需要经过一段冷却的时间。

因而这种光源一旦启动后就要连续使用，不宜开开关关。

在不用时可采“光栅”的方式做为阻断控制，避免开关次数太多而损及光源的寿命。

NewtonRing牛顿环——

当光线通过不同密度的介质，而其间的间隔（Gap，例如空气）又极薄时，则入射光会与此极薄的空气间隙发生作用，而出现五彩状同心圆的环状现象，因为是牛顿所发现的故称为“牛顿环”。

干膜之曝光因系在“不完全平行”或散射光源下进行的，为减少母片与子片间因光线斜射而造成失真或不忠实现象，故必须将二者之间的间距尽可能予以缩小，即在抽真空下密接（CloseContact），使完成药面接药面（ImulsionSidetoImulsionSide）之紧贴，以达到最好的影像转移。

凡当二者之间尚有残存空气时，即表示抽真空程度不足。

此种未密接之影像，必定会发生曝光不良而引起的解像劣化，甚至无法解像的情形。

而此残存空气所显示的牛顿环，若用手指去压挤时还会出现移动现象，成为一种真空程度是否良好的指标。

为了更方便检查牛顿环是否仍能移动之情形，最好在曝光台面上方装设一支黄色的灯光，以便于随时检查是否仍有牛顿环的存在。

上法可让传统非平行光型的曝光机，也能展现出最良好曝光的能力。

Oligomer寡聚物——

原来意思是指介于已完成聚合的高分子，与原单体之间的“半成品”，电路板所用的干膜中即充满了这种寡聚物。

底片“明区”部份所“占领”的干膜，一经曝光后即展开聚合硬化，而耐得住碳酸钠溶液（1%）的显像冲刷，至于未感光的寡聚物则会被冲掉，而出现选择性“阻剂”图案，以便能再继续进行蚀刻或电镀。

OpticalDensity光密度——

在电路板制程中，是指棕色底片上“暗区”之阻光程度，或“明区”的透光程度而言，一般以D示之。

另外相对于此词的是透光度（Transmittance，T）。

此二种与“光”有关的性质，可用入射光（IncidentLight，Ii）及透出光（TransmittedlightI）两参数表达如下，即：

T=I／Ii--------------------

（1）

D=－logT------------------

（2）

将

（1）式代入

（2）中可得：

D=－log（I／Ii）-----------（3）

现将“光密度”（D），与“透光度”（T），及棕色底片“品质”三者之关系，列表整理于下：

（上表中Dmim表示棕片明区的光密度；Dmax表示暗区的光密度）生产在线所使用的棕色片（Diazo），需定时以“光密度检测仪”（见附图）去进行检查。

一旦发现品质不良时，应即行更换棕片，以保证曝光应有的水准。

此点对于防焊干膜的解像精度尤其重要。

光密度DT%透光度棕片品质

---------------------------

0.00100.0棕色片明区

0.1079.4的光密度Dmim

0.1570.8应低于0.15

1.0010.0

2.001.0

3.000.1

3.500.03

4.000.01棕色片暗区

4.500.0065的光密度Dmax

5.000.001应高于3.50

OxygenInhibitor氧气抑制现象——

曝光时干膜会吸取紫外线中能量，引起本身配方中敏化剂（Sensitizer）的分裂，而成为活性极高的“自由基”（FreeRadicals）。

此等自由基将再促使与其它单体、不含饱和树脂、及已部份架桥的树脂等进行全面的“聚合反应”。

此反应须而无氧在状态下才能进行，一旦接触氧气后其聚合反应将受到抑制或干扰而无法完成，这种氧气所扮演的角色，即称为“OxygenInhibitor”。

这就是为什么当板子在进行其干膜曝光，以及曝光后的停置时间（HoldingTime）内，都不能撕掉表面透明护膜（Mylar）的原因了。

然而在实施干膜之“正片式盖孔法”（Tening）时，其镀通孔中当然也存在有氧气，为了减少上述Indibitor现象对该孔区干膜背面（与通孔中空气之接触面）的影响起见，可采用下述补救办法：

1.在强曝光之光源强度下，使瞬间产生更多的自由基，以消耗吸收掉镀孔中有限的氧气。

且形成一层阻碍，以防氧气自背面的继续渗入。

2.增加盖孔干膜的厚度，使孔口“蒙皮”软膜的正面部份，仍可在Mylar保护下继续执行无氧之聚合反应。

即使背面较为软弱，在正面已充份聚合而达到厚度下，仍耐得住短时间的酸性喷蚀，而完成正片法的外层板（见附图）。

不过盖孔法对“无孔环”（Landless）的高密度电路板，则只好“无法度”了。

这种先进高品级（HighEng）电路板，似乎仅剩“塞孔法”一途可行了。

Photofugitive感光褪色——

软膜阻剂的色料中，有一种特殊的添加物，会使已感光部份的颜色变浅，以便与未感光部份的原色有所区别，使在生产在线容易分辨是否已做过曝光，而不致弄错再多曝光一次。

与此词对应的另有感光后颜色加深者，称者“Phototropic”。

Photoinitiator感光启始剂——

又称为敏化剂Sensitizer，如昆类（Quinones）等染料，是干膜接受感光能量后首先展开行动者。

当此剂接受到UV的刺激后，即迅速分解成为自由基（Radicals），进而激发各式连锁聚合反应，是干膜配方中之重要成份。

PhotoresistChemicalMachinning（Milling）光阻式化学（铣刻）加工——

用感光成像的方式，在薄片金属上形成选择性的两面感光阻剂，再进行双面铣刻（镂空式的蚀刻）以完成所需精细复杂的花样，如集成电路之脚架、果菜机的主体滤心滤网等，皆可采PCM方式制作。

Photoresist光阻——

是指在电路板铜面上所附着感光成像的阻剂图案，使能进一步执行选择性的蚀刻或电镀之工作。

常用者有干膜光阻及液态光阻。

除电路板外，其它如微电子工业或PCM等也都需用到光阻剂。

PointSourceLight点状光源——

当光源远比被照体要小，而且小到极小；或光源与被照体相距极远，则从光源到被照体表面上任何一点，其各光线之间几乎成为平行时，则该光源称为“点状光源“

PositiveActingResist正性型光阻剂——

有指有光阻的板面，在底片明区涵盖下的阻层，受到紫外光能的刺激而发生“分解反应”，并经显像液之冲刷而被“除去”，只在板上刻意留下“未感光”未分解之部份阻剂。

这种因感光而分解的阻剂称为“正性光阻剂”，亦称为PositiveWorkingResist。

通常这种“正性光阻”的原料要比负性光阻原料贵的很多，因其解像力很好，故一般多用于半导体方面的“晶圆”制造。

最近由于电路板外层的细线路形成，逐渐有采取“正片法”的直接蚀刻（PrintandEtch）流程，以节省工序及减少锡铅的污染。

因而干膜盖孔及油墨塞孔皆被试用过，前者对“无环”（Landless）或孔环太窄的板类，将受到限制而良品率降低，后者油墨不但手续麻烦，且失败率也很高。

因而“正性的电着光阻”（PositiveED），就将应运而生。

目前此法已在日本NEC公司上线量产，因可在孔壁上形成保护膜，故能直接进行线路蚀刻，是极为先进的做法。

PrimaryImage线路成像——

此术语原用于网版印刷制程中，现亦用于干膜制程上，是指内外层板之线路图形，由底片上经由干膜而转移于板子铜面上，这种专做线路转移的工作，则称为“初级成像”或“主成像”，以示与防焊干膜的区别。

Radiometer辐射计，光度计——

是一种可检测板面上所受照的UV光或射线（Radiation）能量强度的仪器，可测知每平方公分面积中所得到光能量的焦耳数。

此仪并可在高温输送带上使用，对电路板之UV曝光机及UV硬化机都可加以检测，以保证作业之品质。

Refraction折射——

光线在不同密度的介质（Media）中，其行进速度会不一样，因而在不同介质的交界面处，其行进方向将会改变，也就是发生了“折射”。

电路板之影像转移工程不管是采网印法、感光成像的干膜法，或槽液式ED法等，其各种透明载片、感光乳胶层、网布、版膜（Stencil）等皆以不同的厚度配合成为转移工具，故所得成像与真正设计者多少会有些差异，原因之一就是来自光线的折射。

RefractiveIndex折射率——

光在真空中进行速度，除以光在某一介质中的速度，其所得之比值即为该介质的“折射率”。

不过此数值会因入射光的波长、环境温度而有所不同。

最常用的光源是以20℃时“钠灯”中之D线做为标准入射光，表示方法是20/D。

Resist阻剂，阻膜——

指欲进行板面湿制程之选择性局部蚀铜或电镀处理前，应在铜面上先做局部遮盖之正片阻剂或负片阻剂，如网印油墨、干膜或电着光阻等，统称为阻剂。

Resolution解像，解像度，分辨率——

指各种感光膜或网版印刷术，在采用具有2mil“线对”（Line-Pair）的特殊底片，及在有效光曝光与正确显像（Developing）后，于其1mm的长度中所能清楚呈现最多的“线对”数，谓之“解像”或“解像力”。

此处所谓“线对”是指“一条线宽配合一个间距”，简单的说Resolution就是指影像转移后，在新翻制的子片上，其每公厘间所能得到良好的“线对数”（line-pairs/mm）。

大陆业界对此之译语为“分辨率”，一般俗称的“解像”均很少涉及定义，只是一种比较性的说法而已。

ResolvingPower解析力，解像力（分辨力）——

指感光底片在其每mm之间，所能得到等宽等距（2mil）解像良好的“线对”数目。

通常卤化银的黑白底片，在良好平行光及精确的母片下，约有300line-pair/mm的解析力，而分子级偶氮棕片的解像力，则数倍于此。

ReverseImage负片气像（阻剂）——

指外层板面镀二次铜（线路铜前，于铜面上所施加的负片干膜阻剂图像，或（网印）负片油墨阻剂图像而言。

使在阻剂以外，刻意空出的正片线路区域中，可进行镀铜及镀钖铅的操作。

Scum透明残膜——

是指干膜在显像后，其未感光硬化之区域应该被彻底冲洗干净，而露出清洁的铜面以便进行蚀刻或电镀。

若仍然残留有少许呈透明状的干膜残屑时，即称之为Scum。

此种缺点对蚀刻制程会造成各式的残铜，对电镀也将造成局部针孔、凹陷或附着力不良等缺陷。

检查法可用5％的氯化铜液（加入少许盐酸）当成试剂，将干膜显像后的板子浸于其中，在一分钟之内即可检测出Scum的存在与否。

因清洁的铜面会立即反应而变成暗灰色。

但留有透明残膜处，则将仍然呈现鲜红的铜色。

SideWall侧壁——

在PCB工业中有两种含意，其一是指显像后的干膜侧面，从微观上所看到是否直立的情形；其二是指蚀刻后线路两侧面的直立状态，或所发生的侧蚀情形如何，皆可由电子显微镜或微切片上得以清楚观察。

SoftContact轻触——

光阻膜于曝光时，须将底片紧密压贴在干膜或已硬化之湿膜表面，称为HardContact。

若改采平行光曝光设备时则可不必紧压，称为SoftContact。

此“轻触”有别于高度平行光自动联机之非接触（OffContact）式驾空曝光。

StaticEliminator静电消除器——

电路板系以有机树脂为基材。

常在制程中的某些磨刷工作时会产生静电。

故在清洗后，还须进行除静电的工作，才不致吸附灰尘及杂物。

一般生产在线均应设置有各种除静电装置。

StepTablet阶段式（光密度）曝光表——

是一种窄长条型的软性底片，按光密度（即遮旋光性）的不同，由浅到深做成阶段式曝光试验用的底片，每一“段格”中可透过不同的光量，然后，将之压覆在干膜上，只需经一次曝光即可让板边狭长形各段格的干膜，得到不同程度的感光聚合反应，找出曝光与后续显像（Developing）的各种对应条件。

是干膜制程的现场管理工具，又称为StepScale、StepWedge等。

常用者有Riston17、Stouffer21、Riston25、等各种“阶段表”。

Tenting盖孔法——

是指利用干膜在外层板上做为抗蚀铜阻剂，进行正片法流程，将可省去二次铜及镀钖铅的麻烦。

此种连通孔也遮盖的干膜施工法，称为盖孔法。

这种盖孔干膜如同大鼓之上下两片蒙皮一般，除可保护孔壁不致受药水攻击外，并也能护住上下两板面待形成的孔环（AnnularRing）。

本法是一种简化实用的正片法，但对无环（Landless）有孔壁的板子则力所不及也。

原文选词起初并未想到鼓的“蒙皮”，而只想到“帐棚”，故知原文本已不够传神，而部份外行人竟按其发音译为“天顶法”实在匪夷所思不知所云。

大陆业界之译名是“掩蔽法”及“孔掩蔽法”。

Transmittance透光率——

当入射光（IncidentLight）到达物体表面后，将出现反射与透射两种因应，其透光量与入射光量之比值称为“透光率”。

WetLamination湿压膜法——

是在内层板进行干膜压合的操作中，也同时在铜面上施加一层薄薄的水膜，让“感光膜”吸水后产生更好的“流动性”（Flow）。

对铜面上的各种凹陷，发挥更深入的填平能力，使感光阻剂具有更好的吻合性（Conformity），提升对细线路蚀刻的品质。

而所出现多余的水膜在热滚轮挤压的瞬间，也迅速被挤走。

此种对无通孔全平铜面的新式加水压膜法，称为WetLamination。

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