1、,Multilayer PCB Image Transfer Technology I,11/50,11/50,課程綱要,多層板製程 曝光製程 光阻曝光原理 曝光光源系統(tǒng) 曝光量測(cè),多層板製程,11/50,11/50,多層板Multilayer PCB 結(jié)構(gòu),通孔Through Hole,孔徑,孔環(huán)Annular Ring,絕緣介質(zhì)層Dielectric,線路,線距,線寬,內(nèi)層2,內(nèi)層1,傳統(tǒng)多層板,增層法多層板,11/50,結(jié)構(gòu)術(shù)語及尺寸單位,導(dǎo)通孔Via Hole 目的: 連接各層電路 孔徑 Ex. 機(jī)鑽通孔 0.35 mm Ex. 雷射盲孔 6 mil 孔環(huán) Annular Ring E

2、x. 單邊 + 5 mil 縱橫比 Aspect Ratio 板厚/孔徑 鑽孔, 電鍍能力 孔間距 100 mil = 2.54 mm 50 mil = 1.27 mm,線路 Power/Ground層 信號(hào)層 Signal layer 線路 Conductor 焊墊 Pad 線寬/線距 (L/S) Line Width / Line Space 6/6 = 150/150 m 5/5 = 125/125 m 4/4 = 100/100 m 孔間(100 mil)過幾條導(dǎo)線 8/8 過 2 條 6/6 過 3 條 5/5 過 4 條,11/50,外形術(shù)語及尺寸單位,多層板 Multi-laye

3、r 層數(shù) layer count: Cu層數(shù) 內(nèi)層 inner layer Ex. L2/L3, L4/L5 外層 outer layer 零件面 Component side Ex. L1 銲錫面 Solder side Ex. L6 外尺寸 長度寬度 Ex. 20 x 16 板厚 Ex. 63 mil (條) = 1.6 mm,尺寸單位 英吋 inch 1 inch = 1000 mil = 25.4 mm 英絲 mil 1 mil = 0.001 inch = 0.0254 mm= 25.4 m 5 mil = 0.005 inch = 0.125 mm= 125 m 1 mm = 39

4、.37 mil,11/50,疊板結(jié)構(gòu),例：4L 疊板 L1 - 1 oz: 1.4 mil 1080: 2.5 mil 7628: 7.0 mil L2/L3-1.0mm, 1/1: 40 mil 7628: 7.0 mil 1080: 2.5 mil L4 - 1 oz, 1.4 mil Total = 61.8 mil = 1.569 mm,例：6L 疊板 L1 - 1/2 oz: 0.7 mil 1080: 2.5 mil 7628: 7.0 mil L2/L3 - 0.38mm, 1/1: 17.8 mil 2116: 4.0 mil 2116: 4.0 mil L4/L5 - 0.3

5、8mm, 1/1: 17.8 mil 7628: 7.0 mil 1080: 2.5 mil L6 - 1/2 oz, 0.7 mil Total = 64 mil = 1.6 mm,11/50,多層板製程示意,11/50,典型多層板製程Multi-Layer Process,基板處理 內(nèi)層製程 壓合鑽孔鍍銅 外層製程 防焊製程 表面處理 檢驗(yàn)成型,11/50,曝光製程,11/50,印刷電路板影像移轉(zhuǎn)製程,影像移轉(zhuǎn) Image Transfer 將PCB設(shè)計(jì)圖像(Pattern)的工程資料由CAD/CAM上轉(zhuǎn)移至網(wǎng)板或底片上 使用印刷或曝光方式將底片上影像移轉(zhuǎn)至阻劑上 再經(jīng)由蝕刻、電鍍或單純顯

6、像方式製作線路或遮蓋部分板面 曝光製程 內(nèi)層 Inner Layer Primary Image 外層 Outer Layer Primary Image 防焊 Solder Mask 選擇性鍍金 Secondary Image Transfer,11/50,曝光製程 - 內(nèi)層,內(nèi)層 Print and Etch 光阻在線路製作製程 中使用，蝕刻完成後除去 內(nèi)層曝光 光阻抗酸性蝕刻 光阻塗佈 壓膜 Dry Film Lamination 滾塗 Roller Coating 乾膜：壓膜曝光顯像蝕刻剝膜膜厚 1.0,1.3 mil，能量 4560 mj/cm2 濕膜：塗佈預(yù)烘曝光顯像蝕刻剝膜liq

7、uid film 1015m厚，需80120 mj/cm2因無Mylar層可做較細(xì)線路,11/50,曝光製程 - 外層,外層 Pattern Plate 光阻在線路製作製程 中使用，電鍍完成後除去 外層曝光 (負(fù)片流程) 光阻抗電鍍，抗鹼性蝕刻 光阻塗佈 壓膜 Dry Film Lamination 乾膜：壓膜曝光顯像電鍍剝膜蝕刻膜厚 1.3, 1.5 mil,11/50,外層正片 / 負(fù)片流程,內(nèi)層曝光 正片 Print and Etch 流程 曝光聚合部分保護(hù)線路 曝光顯像蝕刻 外層曝光 負(fù)片流程 Pattern Plate 曝光聚合部分非線路 曝光顯像電鍍蝕刻 正片Tenting 流程

8、Tent and Etch 曝光聚合部分保護(hù)線路 曝光顯像蝕刻,11/50,內(nèi)層與外層製作比較,內(nèi)層流程,外層負(fù)片電鍍流程,外層正片Tenting流程,11/50,曝光製程 - 防焊,防焊 LPSM 保護(hù)銅面 PCB上永久性保護(hù)層 防焊曝光 光阻塗佈 網(wǎng)印 Flood Screen Printing 簾塗 Curtain Coating 噴塗 Spray Coating 塗佈預(yù)烤曝光顯像後烘烤UV硬化約0.8 mil厚，能量 400600 mj/cm2 曝光時(shí)需抽真空使底片密貼板材並隔絕氧氣使聚合反應(yīng)加速完成,11/50,光阻曝光原理,11/50,365nm,光阻聚合 製程 光阻(乾膜/濕膜)

9、曝光聚合(UV)顯像(碳酸鈉),曝光原理及製程,G-line: 436 nm H-line: 405 nm I-line: 365 nm,11/50,光阻反應(yīng)機(jī)構(gòu),Sensitizer 光敏劑 接受初始能量, 啟動(dòng)反應(yīng) (搖旗吶喊) Photoinitiator 感光起始劑 接受, 產(chǎn)生自由基, 抓Monomer, 連鎖反應(yīng)形成聚合物 對(duì) 320380 nm 波長敏感 Monomer 單體 Crosslink, Migrate Inhibitor 遮蔽劑 在未曝光時(shí)維持不反應(yīng) (警察), Migrate Binder 塑化劑 強(qiáng)度,11/50,負(fù)型光組基本組成,Polymer Acrylate

10、 type, Epoxy type Cross Linker Tri-, Tetra-, Penta-functional Sensitizer Accept energy, then transfer to photoinitiator Photoinitiator Accept energy transferred from sensitizer Solvent Control viscosity, and film thickness Other additives Leveling agent, Inhibitor, Surfactant, Antioxidant,11/50,光阻感光

11、聚合過程,自由基轉(zhuǎn)移 Transfer Free Radical,聚合/交聯(lián) Polymerization / Cross Linking,PI + h PI* ITX + h ITX* ITX* + PI ITX + PI* Monomer 1.52.5 DA: 12 點(diǎn)光源 DA: 512 散射光 DA: 1025,11/50,如何產(chǎn)生平行光,平行光產(chǎn)生方式 增加光源至照射面距離 利用拋物體燈罩反射點(diǎn)光源 利用拋物面鏡反射點(diǎn)光源光柱 利用鏡組折射點(diǎn)光源光柱,汞氙短弧燈,11/50,平行光曝光系統(tǒng),平行光源: 5KW汞氙短弧燈 平行半角(CHA): 1.5 斜射角(DA) 1,11/50,I

12、ntegrator (Flyeye) 積光器作用,11/50,平行半角與斜射角,平行半角 Collimation half angle 光柱擴(kuò)散角度 斜射角 Declination angle 光柱與法線夾角,11/50,平行半角與斜射角量測(cè),平行半角與斜射角測(cè)量 量測(cè)規(guī)目測(cè) 熱感紙測(cè)量,UV光,11/50,曝光量測(cè),11/50,UV曝光測(cè)量單位,UV強(qiáng)度(照度)單位 Intensity (Irradiance): watt/cm2, milli-watt/cm2 單位面積上的功率 UV能量(劑量)單位 Energy (Dose): joule/cm2, milli-joule/cm2 單位面

13、積上所接受的能量，與時(shí)間有關(guān) 在 1 mw/cm2 下照射 1 秒 = 1 mj/cm2 是強(qiáng)度對(duì)時(shí)間曲線下的總面積 是一般常給的操作參數(shù) UV Range (definition of EIT) UVA: 365 nm, UVB:300nm, UVC: 254 nm UVV: 420 nm,11/50,常用UV曝光量表,IL 1400 UVA 單一波段 測(cè)量強(qiáng)度 測(cè)量能量 ORC 351 UVA 單一波段 測(cè)量強(qiáng)度 測(cè)量能量,EIT UVIRad UVA 波段 測(cè)量能量 EIT UV Power Puck UVA/B/C/V 四波段 測(cè)量強(qiáng)度 測(cè)量能量,11/50,曝光格數(shù)片 Step Ta

14、blets,格數(shù)片原理 檢驗(yàn)曝光能量多少，了解光阻聚合程度 格數(shù)片上每一格的光密度(Optical Density)不同，曝光時(shí)透光量每格不同，第一格光密度最低透光量最多使光阻感光最足，每增一格，固定增加一定比例的光密度 以Stouffer 21格為例每格增加 41%光密度 常用格數(shù)片 OD = 0.15, 41% 21格 Stouffer, Kodak (No.2), Hitachi Photec 21格 OD = 0.05, 12% Dupont Riston 25格 Stouffer 41格,11/50,光密度Optical Density,OD = log10(入射光強(qiáng)度 I / 穿透光強(qiáng)度 T) = log10(I) log10(T) 21格數(shù)片- 每格差OD=0.15, 41%透光率 第一格: OD = 0.05 第六格: OD = 0.80, T = 0.158 * I 第七格: OD = 0.95, T = 0.112 * I 第八格: OD = 1.10 第十二格: OD = 1.70 第二十一格: OD = 3.05 100.15 = 1.41,11/50,UV量表與格數(shù)片比較,UV能量/強(qiáng)度量表 誤差 5% 直接測(cè)光強(qiáng)度能量 直接讀出數(shù)值 不同廠牌差異讀值差異 量均勻度