第四章 光化学、乾膜、曝光及显影.doc

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1、I:wenkufile12019-590ff34afb-9387-4619-8069-08f32b99bfb685212d1462f931e5fc6e5afdb4445670.pdf I:wenkufile12019-590ff34afb-9387-4619-8069-08f32b99bfb685212d1462f931e5fc6e5afdb4445670.pdf 1999.9.2. 第 1 页,共 18 页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,

2、只附着在主体的表面,是一种物理式的亲和吸附。Actinic Light(or Intensity,or Radiation) 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 360420 nm 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(Line Pair,系指一条线路及一个空间的组合),

3、一般俗称只说解出机条“线”而已。Adhesion Promotor 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。I:wenkufile12019-590ff34afb-9387-4619-8069-08f32b99bfb685212d1462f931e5fc6e5afdb4445670.pdf I:wenkufile12019-590ff34afb-9387-4619-8069-08f32b99bfb685212d14

4、62f931e5fc6e5afdb4445670.pdf 1999.9.2. 第 2 页,共 18 页Blur Edge(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 Blur Edge。Break Point 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“Break Point”。所经历过的冲刷路程,以占显像室长度的 5075% 之间

5、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。Carbon Arc Lamp 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。Clean Room 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 0.5m 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 Clean Benches。Coll

6、imated Light 平行光I:wenkufile12019-590ff34afb-9387-4619-8069-08f32b99bfb685212d1462f931e5fc6e5afdb4445670.pdf I:wenkufile12019-590ff34afb-9387-4619-8069-08f32b99bfb685212d1462f931e5fc6e5afdb4445670.pdf 1999.9.2. 第 3 页,共 18 页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

7、为 Collimated Light,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(Close Contact),而可直接使用较轻松的 Soft Contact 或 Off Contact 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

8、这种外形贴护层。Declination Angle 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 Declination Angle。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(Collimation HalfAngle,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。I:wenkufile12019-590ff34afb-9387-4619-

9、8069-08f32b99bfb685212d1462f931e5fc6e5afdb4445670.pdf I:wenkufile12019-590ff34afb-9387-4619-8069-08f32b99bfb685212d1462f931e5fc6e5afdb4445670.pdf 1999.9.2. 第 4 页,共 18 页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(Dm

10、in)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-Rite 369 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

11、为“现像” 。Diazo Film 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。I:wenkufile12019-590ff34afb-9387-4619-8069-08f32b99bfb685212d1462f931e5fc6e5afdb4445670.pdf I:wenkufile12019-590ff34afb-9387-4619-8069-08f32b99bfb685212d1462f931e5fc6e5afdb4445670.pdf 1

12、999.9.2. 第 5 页,共 18 页Dry Film 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。Emulsion Side 药膜面黑白底片或 Diazo 棕色底片,在 Mylar 透明片基 ( 常用者有 4 mil 与7 mil 两种)的一个表面上涂有极薄的感光乳胶(Emulsion) 层,

13、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” ( Emulsion to Emulsion ) 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

14、I:wenkufile12019-590ff34afb-9387-4619-8069-08f32b99bfb685212d1462f931e5fc6e5afdb4445670.pdf I:wenkufile12019-590ff34afb-9387-4619-8069-08f32b99bfb685212d1462f931e5fc6e5afdb4445670.pdf 1999.9.2. 第 6 页,共 18 页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。Half Angle 半角此词的正式名

15、称是 Collimation Half Angle“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” 。Holding Time 停置时间当干膜在板子铜面上完成压膜动作后,需停置 1530 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 1530 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。Image T

16、ransfer 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I:wenkufile12019-590ff34afb-9387-4619-8069-08f32b99bfb685212d1462f931e5fc6e5afdb4445670.pdf I:wenkufile12019-590ff34afb-9387-4619-8069-08f32b99bfb685212d1462f931e5fc6e5afdb4445670.

17、pdf 1999.9.2. 第 7 页,共 18 页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。Light Integrator 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。Light Intensity 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

18、能量,其单位为 Joule(WattSec)。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”Luminous Energy。Negative-Acting Resist 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 Negative Working Resist。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 Positive Acti

19、ng Resis 。电路板因解像度(Resolution,大陆用语为“分辨率”) 的要求不高,通常采I:wenkufile12019-590ff34afb-9387-4619-8069-08f32b99bfb685212d1462f931e5fc6e5afdb4445670.pdf I:wenkufile12019-590ff34afb-9387-4619-8069-08f32b99bfb685212d1462f931e5fc6e5afdb4445670.pdf 1999.9.2. 第 8 页,共 18 页用“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

20、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。Mercury Vaper Lamp 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 365560nm 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。Newton Ring 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

21、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(Close Contact),使完成药面接药面(Imulsion Side to Imulsion Side)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I:wenkufile12019-590ff34afb-9387-4619-8069-08f32b99bfb685212d1462f931

22、e5fc6e5afdb4445670.pdf I:wenkufile12019-590ff34afb-9387-4619-8069-08f32b99bfb685212d1462f931e5fc6e5afdb4445670.pdf 1999.9.2. 第 9 页,共 18 页气所显示的牛顿环,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

23、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。Optical Density 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(Incident Light ,Ii)及透出光(Transmitted light I) 两参数表达如下,即:T=IIi-(

24、1) D=log T-(2)I:wenkufile12019-590ff34afb-9387-4619-8069-08f32b99bfb685212d1462f931e5fc6e5afdb4445670.pdf I:wenkufile12019-590ff34afb-9387-4619-8069-08f32b99bfb685212d1462f931e5fc6e5afdb4445670.pdf 1999.9.2. 第 10 页,共 18 页将(1) 式代入 (2)中可得:D=log (IIi )-(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

25、 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 D T%透光度 棕片品质- - -0.00 100.0 棕色片明区0.10 79.4 的光密度 Dmim0.15 70.8 应低于 0.151.00 10.02.00 1.03.00 0.13.50 0.034.00 0.01 棕色片暗区4.50 0.0065 的光密度 Dmax5.00 0.001 应高于 3.50Oxygen Inhibitor 氧气抑制现象

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