DES技術(shù)介紹第一頁，共三十二頁。講議大綱流程介紹製程原理品質(zhì)控制異常及對(duì)策細(xì)線路製程發(fā)展方向結(jié)語第二頁，共三十二頁。

前言“減成法”（Tenting&Etching）即保留需要的而去除不需要的加工方法;而與之對(duì)應(yīng)“加成法”（additiveprocess）即將為將需要的部分添加上去的加工方法.目前葉界(包括PCB與FPC)絕大多數(shù)的生產(chǎn)仍以傳統(tǒng)的“減成法”為生產(chǎn)方式.在“減成”的製程中,DES作為線路形成(“減成”)的關(guān)鍵製程,一直是製程中的瓶頸.DES的製程能力直接決定了全製程的製程能力。因此，改善和提昇DES的製程能力，亦是改善和提昇全製程製程能力的前提。第三頁，共三十二頁。

第一部份-流程介紹(一)DES全流程干膜來料顯影水洗蝕刻水洗剝膜水洗化學(xué)洗水洗烘乾轉(zhuǎn)CVL第四頁，共三十二頁。第一部份-流程介紹(一)顯影：顯影前段顯影後段水洗１水洗２吸干冷風(fēng)吹干熱風(fēng)烘干顯影前段：未感光干膜在此產(chǎn)生溶漲。顯影後段：未感光干膜在此被顯影液溶解帶走。二次水洗：防止顯影液及干膜污染板面。吸干：主要吸干板面水分和孔內(nèi)部分水分。冷風(fēng)吹干：主要吹脫板面水分和孔內(nèi)部分水分。熱風(fēng)烘干：烘乾板面水分和孔內(nèi)水分。第五頁，共三十二頁。第一部份-流程介紹(二)蝕刻：蝕刻水洗蝕刻：形成線路。水洗:防止蝕刻液殘留板面造成污染。第六頁，共三十二頁。第一部份-流程介紹(三)剝膜：剝膜水洗酸洗水洗冷風(fēng)吹干熱風(fēng)烘干剝膜:剝?nèi)グ迕娓赡?。水?防止上流程藥液殘留板面造成污染。酸洗:中和剝膜鹼液。第七頁，共三十二頁。第二部分-制程原理（顯影）D/FCCLPI+ADA/WorMASKUVLIGHTD/FCCLPI+ADPI+ADCCLD/F顯影流程示意圖第八頁，共三十二頁。曝光顯影蝕刻剝暯基材 乾膜 曝光之乾膜 銅箔DES流程示意圖第九頁，共三十二頁。第二部分-制程原理（顯影）

在前面干膜製程的介紹里我們已經(jīng)了解干膜係由一種負(fù)型自由基式的聚合物組成.未經(jīng)過曝光光線照射並發(fā)生聚合反應(yīng)之干膜之主要成分:Resist-COOH與顯影液的主要成分CO32－發(fā)生如下的反應(yīng):

Resist-COOH+CO32－HCO3－+Resist-COO-本反應(yīng)實(shí)際為一種皂化作用，故於程中會(huì)產(chǎn)生類似肥皂狀的泡沫,未聚合之干膜中負(fù)型自由基式的聚合物溶入溶液H20+CO32-HCO3-+OH–反應(yīng)的平衡式為:K=[HCO3-][OH-]/[CO32-

]PH=14+log｛K．[CO32-

]/[HCO3-]｝

第十頁，共三十二頁。第二部分:製程原理(顯影)

為掌握顯影之品質(zhì)，製程中需嚴(yán)格控制[CO32-]/[HCO3-]的濃度比值(PH值控制)，以得最佳之線路顯影效果,亦即可以通過控制PH值進(jìn)而控制顯影之效果.生產(chǎn)中所需的CO32-通常由Na2CO3來提供,並通過更換槽液來維持顯影液中的[CO32-]/[HCO3-]濃度比值——這也是我們生產(chǎn)中保持每生產(chǎn)固定量產(chǎn)品需換槽的原因.當(dāng)然,隨著工藝的更新,以的K2CO3代替

Na2CO3用于顯影也逐步為行業(yè)所接受.K2CO3顯影相對(duì)於

Na2CO3有著許多優(yōu)點(diǎn),在顯影品質(zhì)上和操作上均較Na2CO3容易控制,以K2CO3顯影容易完成顯影液的自動(dòng)添加.但是在生產(chǎn)成本上K2CO3顯影高于Na2CO3顯影.第十一頁，共三十二頁。第二部分:製程原理(顯影)

K2CO3與

Na2CO3比較如下：對(duì)照項(xiàng)目K2CO3自動(dòng)添加Na2CO3控制添加方式以PH值自動(dòng)控制依照生產(chǎn)板數(shù)換槽控制顯影點(diǎn)固定60~62%變動(dòng)48~60%配槽濃縮液體粉末主槽配槽頻率1次/5000m290次/1個(gè)月添加槽配槽頻率每月45次每月180次清槽頻率5000m21次每月多次停線管理每5000m22～4小時(shí)45小時(shí)以上每月槽液管理每周校正一次方便管理因配置當(dāng)槽次數(shù)多,變數(shù)大粘稠懸浮物及硬水污垢沒有許多軟水減少到1/3~1/4

廢液量54.6噸270噸產(chǎn)量增加20%

第十二頁，共三十二頁。第二部分:製程原理(蝕刻)蝕刻的原理是:利用氧化-還原反應(yīng)(主要酸性蝕刻)或者是絡(luò)合反應(yīng)(主要鹼性蝕刻)消耗無抗蝕刻層(Resist)之板面銅層,剩下所需線路銅層.反應(yīng)的方程式如下:酸性蝕刻:Cu°+Cu2+→2Cu+

-------------------(1)鹼性蝕刻:為何富葵不用鹼性蝕刻?第十三頁，共三十二頁。第二部分:製程原理(蝕刻)

在鹼性環(huán)境溶液中，銅離子非常容易形成氫氧化銅之沉澱，需加入足夠

的氨水使產(chǎn)生氨銅的錯(cuò)離子團(tuán)，則可抑制其沉澱的發(fā)生，同時(shí)使原有多

量的銅及繼續(xù)溶解的銅在液中形成非常安定的錯(cuò)氨銅離子，此種二價(jià)的

氨銅錯(cuò)離子又可當(dāng)成氧化劑使零價(jià)的金屬銅被氧化而溶解，不過氧化還

原反應(yīng)過程中會(huì)有一價(jià)亞銅離子)出現(xiàn);

鹼性蝕刻反應(yīng)之中間態(tài)亞銅離子之溶解度很差，必須輔助以氨水、氨離子及空氣中大量的氧使其繼續(xù)氧化成為可溶的二價(jià)銅離子，而又再成為蝕銅的氧化劑週而復(fù)始的繼續(xù)蝕銅直到銅量太多而減慢為止。故一般蝕刻機(jī)之抽風(fēng)除了排除氨臭外更可供給新鮮的空氣以加速蝕銅。

因?yàn)辂|性蝕刻主要用于以電鍍層(PLATEDRESIST)為抗蝕刻層的PCB外層線路的生產(chǎn),在這裡不做過多描述.第十四頁，共三十二頁。第二部分:製程原理(蝕刻)a.CuCl2酸性蝕刻反應(yīng)過程之分析銅可以三種氧化狀態(tài)存在，原子形成Cu°,藍(lán)色離子的Cu2+以及較不常見的亞銅離子Cu+。金屬銅可在銅溶液中被氧化而溶解，見下面反應(yīng)式（1）

Cu°+Cu2+→2Cu+

在酸性蝕刻的再生系統(tǒng)，就是將Cu+氧化成Cu2+,因此使蝕刻液能將更多的金屬銅咬蝕掉。

直覺的聯(lián)想，在氯化銅酸性蝕刻液中，Cu2+及Cu+應(yīng)是以CuCl2及CuCl存在才對(duì)，即離子方程式(1)可知:

Cu(銅箔)+CuCl2（二價(jià)銅）2CuCl(一價(jià)銅)(2)

但事實(shí)非完全正確，兩者事實(shí)上是以和HCl形成的一龐大錯(cuò)化物存在的:

Cu°+H2CuCl4+2HCl→2H2CuCl3------(3)金屬銅銅離子亞銅離子

其中H2CuCl4實(shí)際是CuCl2+2HCl2H2CuCl3實(shí)際是CuCl(不溶)+2HCl在反應(yīng)式(3)中可知HCl是消耗品。式中因產(chǎn)生CuCl沉澱，會(huì)阻止蝕刻反應(yīng)繼續(xù)發(fā)生，但因CL2的存在溶解CuCl，維持了蝕刻反應(yīng)的循環(huán)進(jìn)行。由此可看出HCl是氯化銅蝕刻中的消耗品，而且是蝕刻速度控制的重要化學(xué)品。雖然增加HCl的濃度往往可加快蝕刻速度，但亦可能發(fā)生下述的缺點(diǎn)。1.側(cè)蝕(undercut)增大，或者etchingfactor降低。

2.若補(bǔ)充藥液是使用氯化鈉或HCL過量，則有可能產(chǎn)生氯氣，對(duì)人體有害。

CL2是怎麼產(chǎn)生的???第十五頁，共三十二頁。第二部分:製程原理(剝膜)氯酸鈉再生反應(yīng)式:NaClO3+6HClNaCl+3Cl2+3H2O(4)Cl2+2CuCl2CuCl2(5)干膜曝光時(shí)的聚合是Resist-基團(tuán)內(nèi)的鏈狀(短鏈)斷開並在基團(tuán)間鏈接形成高分子化合物的反應(yīng).此反應(yīng)的生成物(即感光後干膜)是含-COOH的高聚物,該高聚物結(jié)構(gòu)相對(duì)比較穩(wěn)定,不溶于弱鹼[CO32-],但受-COOH基團(tuán)的作用,仍呈弱酸性,可溶解于強(qiáng)鹼(NaOH).根據(jù)干膜的這一特性,在蝕刻後可以使用強(qiáng)鹼NaOH剝除殘餘干膜,即剝膜(stripping).第十六頁，共三十二頁。第三部分:品質(zhì)控制(顯影)

根據(jù)顯影制程的原理,通過控制顯影液中的[CO32-]/[HCO3-]濃度比值保障顯影品質(zhì).銅箔D/F線路區(qū)CD

上圖是對(duì)顯影側(cè)蝕的圖例,與蝕刻類似,當(dāng)出現(xiàn)“水池效應(yīng)”時(shí)顯影出現(xiàn)顯影側(cè)蝕.造成顯影不潔或膜渣.以最快速度的讓欲顯影的干膜表面接觸愈多新鮮的顯影液是保障顯影品質(zhì)的方法。因?yàn)樽饔弥@影液溶解干膜濃度增高降低了溶解速度，須迅速補(bǔ)充新液以維持速度,否則則會(huì)出現(xiàn)水池效應(yīng)造成側(cè)蝕的速度成倍增長(zhǎng)并導(dǎo)致側(cè)蝕。

因此,顯影時(shí)要保證顯影液的噴淋壓力.

顯影噴淋壓力的控制可以避免出現(xiàn)顯影側(cè)蝕.第十七頁，共三十二頁。第三部分:品質(zhì)控制(藥水第十八頁，共三十二頁。第三部分:品質(zhì)控制(顯影)

顯像點(diǎn)Breakpoint(從設(shè)備透明外罩看到已經(jīng)完全顯現(xiàn)出圖樣的該點(diǎn)的距

離稱之)應(yīng)落於50~70%間，不及,銅面有scun殘留,太過,則線邊有膜屑或undercut(與C/D值有關(guān))過大.最好有自動(dòng)添加系統(tǒng)(auto-dosing).另外噴灑系統(tǒng)設(shè)計(jì)良否也會(huì)影響顯像點(diǎn).顯像良好的側(cè)壁應(yīng)為直壁式者，顯像不足時(shí)容易發(fā)生膜渣(Scum)造成蝕刻板的短路、銅碎、及鋸齒突出之線邊，顯像機(jī)噴液系統(tǒng)之過濾不良時(shí)也會(huì)

造成此種缺點(diǎn)。檢查Scum的方法可用５％之氯化銅溶液(CupricChlorideCuCl2)或氯化銨溶液浸泡，

若銅面上仍有鮮亮的銅色時(shí)，即可判斷有Scum殘留.

第十九頁，共三十二頁。第三部份:品質(zhì)控制(蝕刻)兩種Etchant對(duì)大部份的金屬都是具腐蝕性，所以蝕刻槽通常都用塑膠，如PVC(PolyVinylchloride)或PP(PolyPropylene)。唯一可使用之金屬是

鈦(Ti)。為了得到很好的蝕刻品質(zhì)－最筆直的線路側(cè)壁(衡量標(biāo)準(zhǔn)為蝕刻因子etchingfactor其定義見圖)

第二十頁，共三十二頁。第三部份:品質(zhì)控制(蝕刻)

不同的理論有不同的觀點(diǎn)，且可能相衝突。但有一點(diǎn)卻是不變的基本觀念，那就是以最快速度的讓欲蝕刻銅表面接觸愈多新鮮的蝕刻液。因?yàn)樽饔弥g刻液Cu+濃度增高降低了蝕刻速度，須迅速補(bǔ)充新液以維持速度。

同樣,這也是蝕刻必須保證壓力的原因.同樣,生產(chǎn)中的品質(zhì)控制主要是通過調(diào)整蝕刻時(shí)間——即調(diào)整蝕刻速度製作初件來尋找達(dá)到最佳蝕刻效果的蝕刻條件.根據(jù)各料號(hào)所用干膜不同,且不同的時(shí)刻人、機(jī)、物、法、環(huán)的差異,蝕刻的品質(zhì)會(huì)有一定的變化,在批良生產(chǎn)前,必須做初件進(jìn)行確認(rèn),以保證蝕刻的質(zhì)量.第二十一頁，共三十二頁。第三部份:品質(zhì)控制(蝕刻)自動(dòng)監(jiān)控添加系統(tǒng)的使用,使蝕刻液各成分濃度維持在系統(tǒng)要求範(fàn)圍內(nèi),以保證蝕刻品質(zhì).目前使用CuCl2酸性蝕銅水平設(shè)備者,大半都裝置Autodosing設(shè)備,以維持蝕銅速率,控制因子有五:

1.比重

2.HCl

3.H2O2

4.溫度

5.蝕刻速度

第二十二頁，共三十二頁。第三部份:品質(zhì)控制(剝膜)

A.硬化後之乾膜在此溶液下部份溶解，部份剝成片狀，為維持藥液的效果及後水洗能徹底，過濾系統(tǒng)的效能非常重要.

B.有些設(shè)備設(shè)計(jì)了輕刷或超音波攪拌來確保膜的徹底，尤其是在外層蝕刻後的剝膜,線路邊被二次銅微微卡住的乾膜必須被徹底剝下，以免影響線路品質(zhì)。也有在溶液中加入BCS幫助溶解，但有違環(huán)保，且對(duì)人體有害。

C.有文獻(xiàn)指K(鉀)會(huì)攻擊錫，因此外層線路蝕刻前之剝膜液之選擇須謹(jǐn)

慎評(píng)估。剝膜液為鹼性，因此水洗的徹底與否，非常重要，內(nèi)層之剝膜

後有加酸洗中和，也有防銅面氧化而做氧化處理者。

剝膜注意事項(xiàng)第二十三頁，共三十二頁。第四部分:異常及對(duì)策第二十四頁，共三十二頁。第四部分:異常及對(duì)策第二十五頁，共三十二頁。第四部分:異常及對(duì)策第二十六頁，共三十二頁。第四部分:異常及對(duì)策第二十七頁，共三十二頁。第五部分:結(jié)語高密度細(xì)線路之無DES技桁

電路板的密度以往主要受限於鑽孔的尺寸，因此似乎線路密度成長(zhǎng)的迫切性也就沒有那麼高。細(xì)線路由於鑽孔技術(shù)的進(jìn)步及MCM-L技術(shù)的需求，近來備受重視。而運(yùn)用傳統(tǒng)的Tenting&Etching(

“減成法”)技術(shù)，想作到小於1OOμm的線路走十分困難的。Additiveprocess(“加成法”)能降低甚至避免蝕刻的問題，只是必須使用特定的物料與流程，因此在電子封裝領(lǐng)域較少被運(yùn)用。

A.AdditiveProcess其銅線路是用電鍍光阻定義出線路區(qū)，以電鍍方式填入銅來達(dá)形成線路。此類製程分為SemiAdditive與FullyAdditive兩類，SemiAdditive利用壓合薄銅於各類樹脂上，再以電鍍及蝕刻達(dá)到形成線路的目的。FullyAdditive則是利用樹脂表面粗化，其後塗布加強(qiáng)黏合層以改善無電銅與板面連結(jié)強(qiáng)度，之後以無電解銅長(zhǎng)出線路。(問題點(diǎn):製程複雜,設(shè)備成本高,在部分COF上應(yīng)用)典型的線形式Subtractive/SemiAdditive/FullyAdditive示意如下圖:

相對(duì)於“減成法”來說,“加成法”的方法在業(yè)界使用尚少,介紹給大家以提供一種製程的思路.第二十八頁，共三十二頁。第五部分:結(jié)語高密度細(xì)線路之無DES技桁

B.無電解銅在Additive製程方面是極為重要的尤其是高品質(zhì)高選擇性的無電解銅，是高密度高信賴度板使用該製程的必要條件。然而一般無電解銅析出速率約為2~2.5μm/Hr其析鍍時(shí)間相對(duì)可縮短為2~4分之一。目前問題點(diǎn):對(duì)無電解銅而言，抗鍍光阻(鍍孔銅的shelter-mask干膜)的剝離是最嚴(yán)苛的問題，由於光阻會(huì)操作在70℃的鹼性化學(xué)銅液中，介面間的應(yīng)力及光阻膨鬆是被認(rèn)為剝離的主要?jiǎng)恿??；瘜W(xué)銅反應(yīng)產(chǎn)生的氫氣，原有的薄氧化銅表層因還原反應(yīng)而失去鍵結(jié)力，都是剝離的可能原因。

第二十九頁，共三十二頁。第五部分:結(jié)語高密度細(xì)線路之無DES技桁

改善方法:1.較有效的防止剝離方式可以考慮對(duì)表面施以不同的金屬處理。底銅的化學(xué)電位相對(duì)於氫為-600mV，氧化銅相對(duì)於氫的還原位為-355mV，由於還原電位高於電化反應(yīng)因此還原反應(yīng)極易產(chǎn)生剝離。若要保持良好的鍵結(jié)力就必須找一個(gè)更低電位的金屬覆於其上以防止反應(yīng)。Zn/Sn/Ni都是有機(jī)會(huì)的金屬，以鋅而言經(jīng)實(shí)驗(yàn)證明適當(dāng)?shù)母采w厚度可得到承受浸泡化學(xué)銅40Hr仍不會(huì)剝離的結(jié)合效果，其經(jīng)驗(yàn)厚度約為0.5±0.1mg/cm2，金也是可選擇加強(qiáng)結(jié)合力的金屬。

2.傳統(tǒng)的光阻(D/F)是以溶劑型為主，但因環(huán)保問題而使業(yè)界對(duì)配方有所調(diào)整，加入親水性物質(zhì)，光阻可使用水溶液顯影。但一般水溶性光阻由於是鹼性顯影系統(tǒng)，用化學(xué)銅抗電鍍將因親水分子過多而產(chǎn)生膨鬆問題。因此有新系統(tǒng)發(fā)展出來，親水分子調(diào)整至最佳狀況後以低鹼性鹽及高揮發(fā)點(diǎn)溶劑組合成顯影液，顯影液之最大成份仍為水，如此不會(huì)有燃燒的危險(xiǎn)。而此光阻劑可承受約40小時(shí)化學(xué)銅浸泡不致有問題，只是光阻難免有溶出物會(huì)影響鍍液析出速度及鍍出品質(zhì)，因此其配方是必須考慮以減少影響為目標(biāo)。一般負(fù)型光阻其本身會(huì)吸收光源能量，因此改善光阻透光性以獲得良好筆直的壁面，是光阻改善的方向。有部份光阻已可作到光阻厚度76μm厚度以下,30μm線寬間距的解析度。第三十頁，共三十二頁。第五部分:結(jié)語高密度細(xì)線路之無DES技桁其它問題: