感光干膜的技术要求

感光干膜的技术要求
印制电路制造者都希望选用性能良好的,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。
泽浅,不允许有明显的不均匀现象。浅,允许有不均匀现象,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
孔,0.1~0.2mm的气泡及针孔允许<20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≤15个/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25μm的干膜,图形电镀工艺则需选光致抗蚀层厚度为38μm的干膜。如用于掩孔,光致抗蚀层厚度应达到50μm。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
规格名称标称尺寸公差
一级二级
荧光灯电子镇流器厚度(um)聚酯片基光致抗蚀层聚乙烯保护膜总厚度25~30
25、38、50
25~30
75~110 ±3
±2.5
±5
±10.5 ±3
±30.5
±10
±16.5
宽度(mm) 485,300±5
长度(m) ≥100
◎聚乙烯保护膜的剥离性
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10℃,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——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)。
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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。
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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
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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5℃的条件下,干膜的感光性应符合如表7—
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3要求:
表7---3干膜的感光性
一级二级
最小曝光时间tmin(秒)抗蚀层厚度25μm ≤10≤20
抗蚀层厚度38μm ≤10≤20
抗蚀层厚度50μm ≤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
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
模杯溶液温度℃ 40±240±2
1%无水碳酸钠溶液显影时间(秒) 抗蚀层厚度25μm ≤60≤90
抗蚀层厚度38μm ≤80≤100
抗蚀层厚度50μm ≤100≤120
1%无水碳酸钠溶液耐显影时间(分) ≥5≥3
◎分辨率
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。
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<0.1mm,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50一55℃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60℃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10℃,一级
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
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

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