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文獻資料
【濕膜和滾涂技術】

大規模內層生產中,濕膜取代干膜,勢不可擋
濕膜又稱液態光致抗蝕劑(Liquid photo resist),簡稱LPR。在60年代中期,由于在線路圖形制造過程中存在缺限,使濕膜第一次有機會取代絲網印刷工藝,后來,由于人們存在濕膜工序缺乏足夠理想的、與之相配套的設備的想法,并且由于濕膜在通孔板的制作時有一定困難,以及不能控制形成足夠的抗蝕層厚度來滿足圖像的顯影,在這場競爭中,最終干膜取勝,并贏得了廣大市場。

很奇怪,先是干膜取代濕膜,并宣稱濕膜過時了,而現在我又在這里呼吁濕膜的生產工藝,到底是怎么回事呢?
其實,在外層生產中干膜一直保持著優勢,直到干膜用于內層板的生產,情況才有所逆轉。因為濕膜能做到很薄很薄,這種"特異功能"成為其竟爭優勢,無論從效益方面還是功能方面考慮,都使濕膜能成功的替代干膜。

由于濕膜在制造時使用廉價的材料、化學藥劑以及配置,使成本大大的節約了,這更加刺激了濕膜的應用。

與干膜相比:
1.濕膜的涂布厚度較薄(一般0.3mil 0.5mil,而干膜厚一般為1.2 mil至1.5mil ), 使用濕膜每平方米成本減少了35%-50%
2.濕膜成品包裝費用減少了75%
3.使用濕膜時,顯影和退膜劑成本減少了70%
4.污水、廢物處理費用減少了30%
5.使用濕膜在曝光時,底片與膜層直接貼合,縮短了光程,減少了光能損耗,提高了圖形轉移精度;而使用干膜,光必須透過厚厚的膜層 ,所需的能量成本相當高,而且容易產生側蝕,影響圖形轉移精度.
6.作為抗蝕刻圖形,由于濕膜是液體,具有流平性,可消除劃痕和凹坑引起的斷路, 并且濕膜的附著性也提高了,而且能避免滲鍍,減小缺口等現象。
7.可采用滾涂或其它涂敷方式,操作簡單, 自動化程度提高了,產量也隨之提高.
8.更重要的是濕膜分辨率也很高,再加之濕膜抗蝕性能也好,可耐鍍金工藝,這些特異功能干膜是無法問其項背的。

正是由于投資與生產成本的節約,自動化程度和產量的提高,使全球范圍內使用濕膜和滾涂技術的興趣越來越高。

如今主要使用負性光致抗蝕劑,使用設備為雙面滾涂帶烘干一體的設備。.雖然,能夠采用高質量的噴涂技術,但由于光致抗蝕劑比噴漆要貴得多,加之噴涂技術也不成熟,如果算上重復噴涂的損失,那么成本也很高;而且噴涂時,有大量的溶劑被蒸發,對操作者的身體影響極大,更別說對環境的污染了。

有些廠家為了減小成本,避免昂貴的設備投入,從而采用浸涂,雖然它效率極高,但是它有一個致命的缺陷就是浸涂物上與下\頂面與底面的涂層不均勻,易產生流掛現象。

采用幕簾涂布(淋涂),其設備實在是太昂貴了,話又說回來,它每次也只能單面涂布,效率也不是很高。絲網印刷,作為一種較為傳統和原始的涂敷技術,它存在自動化程度低、人力、物力浪費又大;而且效率又不高等缺陷。

至于電泳法,足夠的涂布厚度對它來說,簡直是一種奢望,加之設備復雜,投資高,耗電多,污染大等局限,使它無法用于內層制作。此種原因,便把滾涂技術推上了議程。
濕膜的組分及配方

濕膜作為一種抗蝕劑,其主要組分如下表:

主要成分 材料舉例 簡單配方舉例
聚合單體 丙烯酸不飽和聚脂  
光引發劑 安息香二甲醚  
填充劑 鈦白粉 滑石粉 立德粉 鈦白份:20g 滑石粉:20g
增粘/稠劑 烴丙基甲基纖維素 松香:(成膜)30g 順丁烯酸酐樹脂:5g
阻聚劑 烴丙烯酸甲脂  
流平劑 聚丙烯酸脂  
色料 鈦青綠 鈦青藍:0.2g
溶劑 苯偶酰二甲基縮酮 松醇油:10ml 松節油:20ml

簡易配方及步驟:
先將順丁烯酸酐樹脂和松醇油混合,在水浴上加熱,使樹脂溶解以后,用部分松節油依次加入鈦白粉、 滑石粉、松香、鈦青藍等原料,充分攪拌或碾磨,如果粘度太大,再依次加入剩下的松節油以調節粘度,最后用200目的網紗擠壓過濾。這樣一來,一種簡易的油墨便形成了。
油墨在曝光時聚合反應的機理:
1. 曝光時引發劑在紫外光線的激化下(吸收光能),成為自由基
2. 油墨組分中的單體在自由基的加成作用下,產生交聯反應,形成聚合物。

濕膜的各項性能測試方法和要求
性能 測試方法及條件 要求
鉛筆硬度 7.5N力,平推1/4英寸 曝光前:>1H 曝光后:>2H
疊板性能 涂布或曝光后,隔上膠片疊板 曝光前疊30片標準板(約1.0mm/2.5sqft)曝光后喋50-100片板無粘板和掉油現象。
分辨率/解像度 解像尺 顯影后線分辨率<3mil,園/方>4mil,無減縮和放寬現象
耐顯影性能 百倍放大鏡檢查(露銅點) 涂膜無發脹、脫落、溶融、針孔現象。
蝕刻性能/因子F 側蝕性能 百倍放大鏡檢查 W=銅箔厚度 d=單邊側蝕量
F=W/d 側蝕總量:2d=2W/F
F>4為較佳,線路、園、方的縮減<20%以內
變色性和觸變性 目檢 曝前后變化不大,并且能分辨出3mil以下線路。
褪膜情況 氯化銅試驗(30~70秒) 無殘膠
成膜情況 目檢 無針孔
膜流平情況 目檢 無明顯涂膜不均勻性
膜附著情況 3M膠帶試驗 曝光后無掉油現象

滾涂原理和參數
1.攪好的油墨加入貯油槽,并調節好粘度
2.油墨在離心泵的作用下進入過濾器過濾
3.過濾后的油墨被打入上/下計量輥
4.PCB板歸位后進入上/下涂布輥完成涂布后進入烘干段
5.完成涂布后的油墨流入回油槽進入貯油槽,形成閉合回路。
參數:
1.涂布房環境控制:溫度:22 ±3℃ 濕度:55 ±10%RH
燈光:波長大于430nm的黃燈區
凈化級:空氣中直徑大于0.5um的顆粒小于1萬個,維持正壓
2.油墨粘度:一般來說,要求50 ±20S(ZWHN.3.CUP,25℃)
3.過濾芯:最好采用25u以下過濾芯
4.濕重/油墨厚度/涂布量:30-45g/sqm(雙面),厚度:0.3-0.5 mil(或按要求)
涂布量是通過兩涂布輥之間的寬度、計量輥與涂布輥的寬度、涂布輥的刻輪數或粗糙度、涂布速度、油墨粘度等幾個因素來控制的。
一般來說,涂布輥的刻輪數越多,則涂布量越小。
5.烘干溫度及速度:應該根據涂布板的厚度來設定,總之要求烘干后板面油墨不粘手.
6.曝光:沖影后要求6-10級蓋膜(Stouffer 21 step曝光尺),具體情況根據不同油墨而定.
7.顯影:Na2co3濃度1 ±0.2% 溫度:30±2℃(根據不同油墨而定) 露銅點:45-55%
顯影時間:30-60S(根據不同油墨而定) 噴淋壓力:2-2.5kg/cm2
8.蝕刻:蝕刻速度應該根據銅厚設定.
9.褪膜:NaoH濃度:4-8% 時間:30-60S 溫度30-60℃
工序中潛在問題及分析

問題分析及解決
問題類型 所在工序 原因分析
針孔、開路、缺口 前處理 板面有雜物或處理不干凈
油墨問題 有油脂或雜質
過濾問題 過濾芯目數太大
涂布問題 涂布輥有異物或有雜質或有問題,輥之間的距離不當
環境問題 凈化不好
運輸問題 傳輸或齒輪對板面產生影響,或人為擦傷
預烘問題 預烘段有雜質污染,或溫度、通風、時間有問題
曝光問題 曝光不良,底片有問題
顯影問題 顯影液(溫度、濃度、時間、噴淋壓力問題),或設備擦傷板面
蝕刻問題 蝕刻液問題,或設備擦傷板面
銅點(殘銅) 前處理 銅面處理不量
油墨問題 有雜質或變質
涂布問題 涂布輥有異物
運輸問題 傳送或運輸中受污染
預烘問題 預烘段有雜質污染,或溫度、通風、時間有問題
曝光問題 曝光不良,底片有問題
顯影問題 顯影液(溫度、濃度、時間、噴淋壓力問題),或設備擦傷板面
蝕刻問題 蝕刻液問題,或設備擦傷板面
顯影不清及蝕刻后線寬變窄 油墨問題 變質
曝光問題 曝光過渡、曝光溫度過高、板間由于真空問題導致底片與板面解除不好
顯影問題 時間短、藥液濃度不高、溫度低、噴淋壓力小或噴嘴堵塞


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