高精度印制板关键加工工艺改进(一)

  

  随着电子产品向小型化、多功能化发展,印制电路板的设计密度更高、导线更细、孔径更小,加工难度不断增大。如果按照传统工艺来加工,生产出的印制板不仅质量差,而且报废多。要保证加工出满足设计要求的高品质、高精度的印制板,降低报废,应对印制板的图形制作、蚀刻过程等关键环节的工艺进行有效控制。

  在印制板加工中,一般来说,报废产生最多的环节就是蚀刻过程。出现报废的最主要原因:(1)蚀刻过程参数控制不良,出现图形部分线条变细、蚀刻不干净造成短路;(2)图形转移不良,造成断线、线条缺口、粗细不一致等。

  1印制板图形制作环节控制

  印制板的加工流程是根据用户的电路设计图进行光绘,制作出照相底版后,再经过丝印感光膜、图形曝光转移,完成印制板的图形转移。图形转移品质的好坏直接影响印制板质量,尤其是精细线条的印制板。在图形转移中需要控制底版质量、丝印湿膜、曝光及显影等环节。

  1.1 控制底版质量是图形转移质量的前提

  在印制电路板的图形转移加工工艺控制中,底版的质量是保证电路板图形转移质量的关键环节之一。照相底版的品质直接影响电路板的图形质量。

  底版是由电路设计的原图,通过激光光绘机制版后制作而成的。底版的片基材料一般是175um厚的PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯),片基的要求是平整、无划伤、无折痕,并在保质期内。

  经激光光绘后的底版,技术质量要求为:(1)符合设计原图的技术要求;(2)电路图形准确;(3)黑白强度比大即黑白反差大;(4)导线齐整、无变形:(5)经过拼版的底版图形无变形或失真现象;(6)黑度均匀一致,黑的部分无针孔、缺口、毛边、划伤等缺陷;(7)透明部分无黑点及其它杂质。

  以上任意一个要求不符,在进行图形转移时将会产生印制板图形制作不良,造成印制板加工的不良品甚至报废。

  为保证图形制作质量,特别是高精度、高品质的印制板,首先对光绘底版的制作、存放环境进行改进,保证环境的温湿度,减少底版因温湿度变化造成的变形。其次在光绘工段设有专职底版检验员,严格控制底版的品质,并且要求对图形转移使用的菲林底版,操作者在曝光前、中、后均需检查所使用的底版是否有划伤、杂质。全面控制底版质量。

  1.2 丝印环节对图形转移质量的影响

  图形转移前覆铜板表面必须经过前处理,保证油墨丝印层与铜箔有良好的结合力。通常使用机械/化学联合处理的磨板生产线,去除板面的氧化层及杂物。丝印感光膜的印刷厚度、预烘时间控制是本环节的控制关键。

  一般液态抗蚀感光油墨(俗称湿膜)丝印的厚度,由所选用的丝网的目数来决定。根据加工经验,选用丝印目数为120目一160目,刮板的硬度选用700—750来进行丝印,效果比较好。丝印后预烘的过程控制,严格按工艺参数操作。丝印环境要求无尘,防止灰尘、杂物落入丝印的板面,影响精细图形的质量。

  由于丝印板面脏、油墨进孔、预烘过度或不足的板子均作退洗板处理。对刚丝印预烘完的板子,应静置10min-15min后再转到下道工序。

  1.3 曝光、显影环节对图形转移质量的影响

  印制板的图形转移真正实现是通过曝光和显影工序。

  曝光工序首先控制环境清洁度、曝光机清洁、工作台的清洁(按规定的清洁频率)。在曝光过程中定时检查清洁菲林底版、曝光机、台面。对检查过程中发现的问题及时改正、修补。

  图形转移还须对曝光参数、对位的准确度严格控制。曝光的能量、时间等参数控制,依据工艺参数严格执行。对丝印转来的板子须冷却至室温后再进行曝光,并注意在印制板曝光后,静置15min以上再进行显影。同时注意显影药水、温度、效果等环节对图形转移的影响。

  图形转移的最后是修板检查,即全面检查图形的正确性、完整性,对不足地方进行修板。重点检查图形线路上有无可能造成断线缺口的潜在缺陷;检查湿膜层是否有露铜、针孔;是否有偏孔、掉膜;检查图形线路的显影质量,线条是否有断线、线细等问题,不合格板返洗,重新做。

  2蚀刻过程的质量控制

  印制板图形蚀刻后,图形线宽等的精度控制对印制板的质量至关重要。故在蚀刻过程中,如何控制影响蚀刻品质的各参数、蚀刻溶液等对印制板图形精度质量影响比较关键。

  2.1 蚀刻参数对印制板图形精度的影响

  印制板的蚀刻工艺所用的蚀刻液种类较多,针对我们使用的碱性蚀刻液来说,影响其蚀刻效果的因素有铜离子浓度、pH值、氯离子浓度及温度等。蚀刻液中Cu:+浓度、pH值、NH4Cl浓度和蚀刻液的温度,都影响着蚀刻速率。要保证良好的蚀刻质量,需控制好上述各因素。

  2.1.1铜离子浓度

  蚀刻液中Cuz+起着氧化剂作用,其浓度的高低是影响蚀刻速率的主要因素。在印制板蚀刻过程中,随着铜的不断溶解,溶液的比重将不断升高。经实践证实:随着铜离子浓度增加,蚀刻速率逐渐加快,但溶液中铜离子增加到一定程度时蚀刻速率反而下降。通过控制比重,来保证蚀刻液中铜离子的浓度。最佳的铜量浓度为90g/l-125g/I之间。

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