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线路板细线生产的实际问题

更新时间:2015-11-05 11:52:39  点击次数:823次 打印

随着电子工业的发展,电子元器件的集成度越来越高,而体积越来越小,并且普遍采用BGA类型的封装。因此,PCB的线路将越来越小,层数越来越多。减少线宽和线距是尽量利用有限的面积,增加层数是利用空间。将来的线路板的线路主流时2-3mil,或更小。

通常认为,生产线路板每增加或上升一个档次,就必须投资一次,而且投资的资金较大。换句话说,高档的线路板是由高档的设备生产出来的。然而,大规模的投资并非每个企业都负担得起,而且投资以后再做试验收集工艺资料,试产都花费大量的时间和资金。如根据本企业现有的情况先做试验和试产,然后根据实际情况及市场情况再决定是否投资,似乎是一种更好的方法。本文细述了在通常的设备情况下,可生产细线宽度的极限,及细线路生产的条件与方法。

一般的生产流程可分为盖孔酸蚀法和图形电镀法,两者各有优缺点。酸蚀法得到的线路很均匀,有利于阻抗控制,环境污染少,但有个孔破则造成报废;碱蚀生产控制较为容易,但线路不均匀,环境污染也大。

首先,线路制作的首要是干膜,不同的干膜分辨率不同但一般都可以在曝光后显示出2mil/2mil的线宽线距,普通的曝光机的分辨率都可以达到2mil,一般在此范围内的线宽线距都不会产生问题。在4mil/4mil的线宽线距或以上显影机的喷嘴,压力,药水浓度关系不是很大,在3mil/3mil线宽线距以下,喷嘴是影响分辨率的关键,一般应用扇形喷嘴,压力在3BAR左右才能显影。

虽然曝光能量对线路有十分大的影响,但一般目前市面上使用的大部分干膜曝光范围相当广。在12-18 级(25级曝光尺〕或7-9 级(21级曝光尺)都能分辨,一般来说曝光能量低一点有利于分辨率但能量太低时空气中的灰尘及各种杂物对其影响很大,在后面的工序会造成开路(酸蚀)或短路(碱蚀)。因此,实际生产时要与暗房的洁净度相结合,这样根据实际情况选择可生产的线路板线路最小线宽和线距。

显影条件对分辨率的影响当线路越小时影响越明显。当线路在4.0mil/4.0mil以上时显影条件(速度,药水浓度,压力等)影响不明显;线路为2.0mil/2.0/mil 时,喷嘴的形状,压力对于能否正常显影出线路起到关键的作用,这时的显影速度可能明显下降,同时药水的浓度对线路外观有影响,其可能的原因是扇形喷嘴的压力大,在线路间距很小的情况下,冲力仍可达到干膜底部,因此可以显影;锥形喷嘴压力较小,故显影细线路有困难。另放板的方向对分辨率及干膜侧壁有明显的影响。

不同的曝光机分辨率不同。目前使用的曝光机一种是风冷,面光源,另一种是水冷,点光源。其标称分辨率都是4mil。但实验表明,不必做特别的调整或操作,都可以做到3.0mil/3.0mil;甚至可以做到0.2mil/0.2/mil;能量降低时1.5mil/1.5mil也可以分辨,不过这时操作要仔细,且灰尘和杂物的影响很大。此外,实验中Mylar面和玻璃面的分辨率没有明显的区别。

对于碱蚀而言,电镀之后总是存在蘑菇效应,一般只是明显与不明显的区分。如线路较大大于4.0mil/4.0mil,蘑菇效应较小。

而当线路为2.0mil/2.0mil时影响就非常大,干膜由于电镀时铅锡溢出形成蘑菇状,干膜被夹在里面导致退膜十分困难。解决的方法有;1.用脉冲电镀使镀层均匀;2.使用较厚的一种干膜,一般的干膜为35-38 微米较厚的干膜为50-55微米,成本较高一些,此种干膜在酸蚀中使用效果较好;3.用低电流电镀。但这些方法不彻底。实际上很难有十分完全的方法。

因为蘑菇效应,细线路的退膜十分麻烦。由于氢氧化钠对铅锡的腐蚀在2.0mil/2.0mil时会十分明显所以可以电镀时加厚铅锡及降低氢氧化钠的浓度来解决。

在碱蚀时不同的线宽速度不同,线路形状不同速度也不同,如果线路板在制作的线的厚度方面没有特殊的要求,采用0.25oz的铜箔厚度的线路板制作或将0.5oz的基铜蚀去一部分,电镀铜薄一些,铅锡加厚等都对用碱蚀做细线路有作用,另喷嘴需用扇形。锥形喷嘴一般只能做到4.0mil/4.0mil。

在酸蚀时与碱蚀相同的是不同的线宽和线路形状速度不同,但一般用酸蚀时干膜容易在传送和前面的工序中将掩孔的膜和表面的膜弄破或划伤,所以生产时需小心,用酸蚀其线路效果较碱蚀要好,不存在蘑菇效应侧蚀较碱蚀少,另用扇形喷嘴效果明显好于锥形喷嘴。酸蚀后线的阻抗变化小一些。

在生产过程中,贴膜的速度温度,板面的清洁度,重氮片的清洁度对合格率影响较大,对酸蚀贴膜的参数及板面的平整尤为重要;对碱蚀,曝光的清洁度很重要。

所以认为:普通的设备不做特别调整,可以实现生产3.0mil/3.0mil(指菲林线宽、间距)的板;但合格率受环境和人员操作的熟练程度和操作水平的影响,碱蚀适合生产3.0mil/3.0mil以下的线路板,除非基铜小到一定的程度,扇形喷嘴效果明显好于锥形喷嘴。

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