一、前言
????隨著電子工業(yè)的飛速發(fā)展，一些電子產(chǎn)品迅速向微型化發(fā)展，對(duì)精度和組裝密度的要求越來(lái)越高。相應(yīng)的對(duì)印制板的加工精度和密度的要求也越來(lái)越高。這種含有超細(xì)導(dǎo)線和間距的印制板的生產(chǎn)，用常規(guī)的印制板生產(chǎn)方法是無(wú)法完成的，必須對(duì)生產(chǎn)中的關(guān)鍵工序進(jìn)行改造或改良才能滿足超細(xì)導(dǎo)線的生產(chǎn)制造。本文就以一醫(yī)療設(shè)備上所使用的一種印制板的生產(chǎn)為例，簡(jiǎn)述含有超精細(xì)導(dǎo)線的印制板在生產(chǎn)制造中應(yīng)該注意的問(wèn)題。該印制板圖形比較簡(jiǎn)單，但導(dǎo)線寬度為20μm，導(dǎo)線間距為0．1mm，銅箔厚度不做要求。
二、生產(chǎn)工藝的選擇??
????2．1 制做方法
????由于側(cè)腐蝕現(xiàn)象的存在，蝕刻出的導(dǎo)線開頭如圖1所示。本方法采用的是過(guò)蝕刻的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)的。也就是說(shuō)，在光繪時(shí)所繪導(dǎo)線寬度大于要求的導(dǎo)線寬度，在達(dá)到蝕刻終點(diǎn)時(shí)繼續(xù)蝕刻，一直到達(dá)到所要求的導(dǎo)線寬度。通過(guò)金相照片可以看到導(dǎo)線截面的形狀，過(guò)蝕刻的導(dǎo)線陡直度比常規(guī)蝕刻的導(dǎo)線要好。這是因?yàn)檫^(guò)蝕刻過(guò)程導(dǎo)線底端的蝕刻速度比導(dǎo)線頂端快(如圖2所示)。值得一提的是，在過(guò)蝕刻過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)抗蝕層懸空現(xiàn)象，在噴淋壓力或機(jī)械外力的作用下容易發(fā)生抗蝕層斷現(xiàn)象，從而會(huì)形成斷線。因此要根據(jù)具體的蝕刻機(jī)狀態(tài)選擇合適的過(guò)蝕刻尺寸。

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圖 1 蝕刻終點(diǎn)時(shí)導(dǎo)線側(cè)壁形狀250X
??圖 2 過(guò)蝕刻后的導(dǎo)線形狀300X
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????2．2 照像底版
????光繪時(shí)要選用分辨率高的光繪機(jī)，否則會(huì)使斜導(dǎo)線呈鋸齒狀，而鋸齒形的導(dǎo)線將會(huì)使超精細(xì)導(dǎo)線的生產(chǎn)成為不可能。常規(guī)的照像底版是由銀鹽底版翻版而成的重氮底版。對(duì)于這種超細(xì)導(dǎo)線的制做就不適合。這是因?yàn)樵诜孢^(guò)程中由于曝光能量的不同，翻版后的導(dǎo)線寬度會(huì)有所變化；另外翻版過(guò)程中會(huì)由于曝光區(qū)的不清潔或人為因素造成斷線或短路現(xiàn)象，而象20μm這樣細(xì)的導(dǎo)線是無(wú)法人工修復(fù)的。因此本方法采用銀鹽底版直接成像。曝光能量的選擇原則是使得曝光后的導(dǎo)線寬度與照相底版的寬度保持一致。
????2．3 銅箔的清潔處理
????在進(jìn)行抗蝕劑涂布前要對(duì)銅箔進(jìn)行嚴(yán)格的清潔處理，以保證抗蝕劑良好的粘附在銅箔表面。處理后的銅箔表面應(yīng)該具有下列特征：1．去除表面所有的污物和雜質(zhì)；2．表面要有嚴(yán)格的平整性；3．銅箔表面要有均勻的粗糙度。目前銅箔表面清潔的方法主要有以下幾種：
????A．磨料刷子清潔
????這種方法是通過(guò)旋轉(zhuǎn)磨料與板面之間相切運(yùn)動(dòng)的作用，機(jī)構(gòu)的刮切和粗化板面，同時(shí)也除去了表面的污物。這種方法處理后的板面會(huì)形成許多平行的凹痕。凹痕越密越細(xì)，板面與抗蝕劑的結(jié)合力就越好。但這些凹痕是后面蝕刻工序造成斷線的隱患。因?yàn)楫?dāng)采用干膜做抗蝕劑時(shí)，干膜會(huì)在這些凹痕處形成“橋”，在蝕刻過(guò)程中溶液就會(huì)滲入這些凹痕，從而造成斷線；采用液體感光抗蝕劑時(shí)，雖然不會(huì)因?yàn)榘己厶帥](méi)有抗蝕劑而造成斷線，但在制做精細(xì)導(dǎo)線時(shí)，由于導(dǎo)線極細(xì)，凹痕的存在也會(huì)造成抗蝕劑的斷裂而形成斷線。
????B．浮石粉刷板機(jī)
????使用浮石粉刷板機(jī)清潔板面是在70年代開始的。浮石粉是來(lái)自火山灰的一種復(fù)雜的天然硅化合物，它的顆粒大小不一，重量較輕，比重小于1。采用浮石粉和尼龍刷輥進(jìn)行刷板時(shí)，浮石粉對(duì)板面的沖擊形成了微觀上凹凸不平的粗化表面。這種粗化痕跡沒(méi)有方向性，不會(huì)形成明顯的凹痕，抗蝕劑能夠理想的附著在板面上。是目前比較理想的清潔方法之一。
????C．氧化鋁尼龍刷輥刷板
????氧化鋁是人工生產(chǎn)的，比重較大，顆粒比較均勻一致，無(wú)任何方向性，無(wú)刷痕等。可以根據(jù)不同類型的印制板和不同的表面處理要求來(lái)選擇適當(dāng)?shù)难趸X粒度，這種粒度可以在氧化鋁的生產(chǎn)中控制在一個(gè)非常小的范圍內(nèi)，刷板效果與浮石粉機(jī)相同。
????D．化學(xué)清洗
????化學(xué)清洗是首先用化學(xué)試劑除去表面的有機(jī)雜質(zhì)和無(wú)機(jī)污染物，然后用微蝕液對(duì)表面進(jìn)行粗化處理。經(jīng)過(guò)這種處理后的銅箔表面具有良好的粗糙度，而且不存在任何的機(jī)械劃痕或殘留的刷料微粒，因此是細(xì)線加工中理想的銅箔處理方法。但是，這種方法在進(jìn)行清除銅箔表面污物時(shí)一定要進(jìn)行徹底，必須保證在微蝕前將表面上所有的污物清洗干凈，這樣才能做到微蝕后具有均勻的粗糙表面。但在實(shí)際應(yīng)用中很難做到用一種或有限的幾種化學(xué)試劑將所有的有機(jī)和無(wú)機(jī)的污物清除干凈。另外這種方法具有高成本，水耗量大，廢水處理困難等問(wèn)題，因此在應(yīng)用中受到一定的限制。
????根據(jù)上述幾種清潔方法的比較，本次生產(chǎn)采用浮石粉尼龍輥刷板，在合理的壓力下，既保證清除表面污物，又能做到板面具有良好的粗糙度。
????2．4 抗蝕劑的選擇和涂布
????常用抗蝕劑主要有干膜、液體感光抗蝕劑、光刻膠等。液體感光抗蝕劑具有粘著力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，但是這種抗蝕劑在涂布時(shí)容易產(chǎn)生靜電吸附浮塵粘在印制板上。因此應(yīng)選擇防靜電絲網(wǎng)，避免由于靜電原因使得灰塵吸附到抗蝕層中，而任何的板面污物都可能造成斷線或?qū)Ь€缺口。由于含有精細(xì)導(dǎo)線的印制板在圖像轉(zhuǎn)移后很難修復(fù)斷線或缺口，因此一定要在前期工序中避免任何的缺陷。另外還要選擇好抗蝕劑的粘稠度，保證印制板的金屬化孔內(nèi)良好地覆蓋一層抗蝕劑。在抗蝕層熱固時(shí)，要選擇好適當(dāng)?shù)臏囟群蜁r(shí)間，以保證抗蝕劑與銅箔粘結(jié)力達(dá)到最大并保持干燥，以防止在圖像轉(zhuǎn)移時(shí)因真空度高而粘底版。
????2．5 圖像轉(zhuǎn)移
????圖像轉(zhuǎn)移工序的關(guān)鍵因素是：曝光區(qū)域的潔凈度、曝光能量的選擇、顯影速度的選擇等。一般情況下，曝光機(jī)很難做到整個(gè)曝光區(qū)域內(nèi)絕對(duì)的光能量一致，因此在制做精細(xì)導(dǎo)線印制板時(shí)盡量做到單塊印制板同一位置曝光。因?yàn)槲覀儾捎玫氖茄谀?孔)蝕刻法，圖像轉(zhuǎn)移時(shí)所用的底片是陰版，因此曝光能量越大導(dǎo)線越寬，反之導(dǎo)線就會(huì)變窄。本次實(shí)驗(yàn)掌握的原則是盡量保持曬像前后導(dǎo)線寬度的一致性，因?yàn)樽儗捇蜃冋紩?huì)給后面蝕刻工序造成麻煩。通過(guò)試驗(yàn)本次生產(chǎn)所采用的光能量為230mj／cm2。曝光后顯影速度選擇的原則是盡量保持稍慢的顯影速度，這樣做的目的是保證顯影完全，以使后面的蝕刻工序順利進(jìn)行。但是不能太慢，否則會(huì)造成抗蝕劑脫落。??
????2.6 蝕刻
????掩孔蝕刻采用的是酸性蝕刻液。蝕刻前首先要清洗蝕刻機(jī)，將傳動(dòng)輥上的結(jié)晶清除干凈以避免殘?jiān)湓谟≈瓢迳希俦粋鲃?dòng)輥擠壓而將抗蝕層劃斷造成斷線。蝕刻要一次完成而不能返工再次噴淋。因?yàn)槲覀儾捎玫氖沁^(guò)蝕刻法，有抗蝕層懸空現(xiàn)象，在經(jīng)過(guò)傳動(dòng)輥時(shí)會(huì)將其壓斷，再次噴淋會(huì)造成斷線。為掌握好噴淋時(shí)間，首先要做好噴淋時(shí)間與過(guò)蝕刻深度的曲線圖，然后根據(jù)所需要的過(guò)蝕刻量選擇噴淋時(shí)間，在相同的蝕刻條件下進(jìn)行生產(chǎn)。??
????2．7 去膜、圖形鍍金??
????蝕刻后的去膜采用浸泡法而不能用去膜機(jī)。這樣做的原因也是考慮到導(dǎo)線極細(xì)，如果用機(jī)器去膜可能會(huì)由于機(jī)械原因劃傷與斷線。去膜后為保護(hù)銅不被氧化，可以采用圖形鍍金的方法。鍍金時(shí)要保持細(xì)導(dǎo)線上金與銅的結(jié)合力，可以考慮采用較低的電流密度。??
三、試驗(yàn)
????為確保20μm導(dǎo)線的印制板生產(chǎn)的順利進(jìn)行，特做下列試驗(yàn)：
????3．1 過(guò)蝕刻量與蝕刻時(shí)間曲線??
????試驗(yàn)條件：蝕刻液組成????

30％HCL含量????????????????????50ml/l
CU2+ 含量??????????????????????164g/l
蝕刻溫度?????????????????????? 53℃
噴淋壓力?????? 上噴淋：????????0.15MPa
?????????????? 下噴淋：????????0.14Mpa
????表 1 過(guò)蝕刻量與過(guò)蝕刻時(shí)間

過(guò)蝕刻時(shí)間（S） 25 50 75 100 125 150 175??
過(guò)蝕刻深度（μm） 10 17 24 30 35 40 44??

????3．2 采用25μm、50μm、100μm三種不同導(dǎo)線寬度的底版過(guò)蝕刻后的蝕刻狀況

　 25μm 50μm 100μm??
斷線情況 無(wú) 無(wú) 0.1％??
抗蝕層斷裂情況 無(wú) 無(wú) 0.2％??
導(dǎo)線平直度 中 等 優(yōu) 良??

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????通過(guò)上面試驗(yàn)數(shù)據(jù)可以看到，采用25μm底版生產(chǎn)的印制板由于過(guò)蝕刻的尺寸太小，使得導(dǎo)線平直度不太好；采用100μm導(dǎo)線的印制板過(guò)蝕刻尺寸又太大，會(huì)有輕微抗蝕層斷裂現(xiàn)象，可能會(huì)造成斷線。
????3.3 不同厚度的銅箔對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量的影響
????將35μm銅箔進(jìn)行腐蝕減薄分別得到9μm、25μm兩種銅箔，再加上現(xiàn)有的18μm和35μm兩種銅箔，在相同的生產(chǎn)工藝條件下進(jìn)行生產(chǎn)。比較這四種板材做出的印制板的性能，然后選擇合適的板材。

　 9μm 18μm 25μm 35μm??
斷線情況 無(wú) 無(wú) 無(wú) 無(wú)??
抗蝕層斷裂情況 無(wú) 無(wú) 無(wú) 無(wú)??

四、總結(jié)
????含有微米級(jí)導(dǎo)線的印制板的生產(chǎn)可以說(shuō)是印制板生產(chǎn)中的極限產(chǎn)品。通過(guò)生產(chǎn)實(shí)踐我們可以看到，要想達(dá)到理想狀態(tài)的生產(chǎn)確實(shí)有很大困難，但只要選擇好正確的方法，對(duì)生產(chǎn)工序中的關(guān)鍵地方進(jìn)行細(xì)微化處理也是可以實(shí)現(xiàn)的。超細(xì)導(dǎo)線印制板生產(chǎn)的實(shí)現(xiàn)也為相關(guān)電子產(chǎn)品趕超世界先進(jìn)水平提供了保障。當(dāng)然上述方法還只適合于小批量生產(chǎn)，要實(shí)現(xiàn)大批量生產(chǎn)還要對(duì)相關(guān)工序進(jìn)行改造或改良。另外，在蝕刻液中添加適當(dāng)?shù)奶砑觿Ｗo(hù)導(dǎo)線側(cè)壁不被腐蝕，從而解決了側(cè)腐蝕問(wèn)題，就可以按照正常的工藝進(jìn)行生產(chǎn)而不必采用過(guò)蝕刻的方法。這樣就大大方便了生產(chǎn)。??