印制板模版制作工艺技术及品质控制方法

　　印制板模版的质量，将直接影响到印制板的制作质量。在制作加工某个品种印制板时，必须具有一套与之相应的模版，它包括印制板每层导电图形(信号层电路图形和地、电源层图形)和非导电图形(阻焊膜制作图形和字符制作图形)。
　　这里，让我们简单回顾一下多层印制板的制作工艺流程：
　　(1) 生产前工具准备
　　(2) 内层板制作
　　(3) 外层板制作
　　由上可见，印制板的模版使用，是贯穿于整个多层印制板的制作加工过程的。它包括生产工具中重氮片模版的翻制、内层图形的转移制作、外层图形的转移制作、阻焊膜图形制作和字符图形的制作。
　　2 印制模版制作工艺技术及要求
　　2.1 印制板模版的制作工艺流程如下：
　　2.2  质量要求：
　　(1)  模版的尺寸精度必须与印制板设计图纸所要求的精度相一致。考虑到各厂家印    制板制作能力的不同，有时需根据生产工艺造成的偏差进行补偿：
　　(2)  模版的图形应符合设计要求，图形、符号完整；
　　(3)  图形边缘应平直，不发虚；
　　(4)  模版的黑白反差要大，满足感光工艺之要求(用光密度仪测试，银盐片密度应≥    2.76)：
　　(5)  双面和多层印制板的模版，要求焊盘的重合精度要好；
　　(6)  模版各层应有明确的标志；
　　(7)  在图形边框线外，按工艺要求添加定位孔图形、电镀夹具带、电镀用图形面积、    流胶槽图形和附联板图形；
　　(8)  多层印制板之导电图形模版应尽量选择具有良好尺寸稳定性的材料。
　　2.3  光绘设备
　　采用的是RP312-NT(3000，6000andl2000dpi)(SWISSFirstEIESA)
　　3印制板模版的检验及品质控制
　　3.1模版的检验
　　印制板模版的检验，一般采用目检和自动光学检测(A01)等两种方法进行。目检模版的内容主要有以下几个方面：
　　(1)模版胶片的外观检验
　　模版胶片的外观检验一般不用放大，应定性检查模版的标记、外观、工艺质量和图形等方面。所谓目检，应为用肉眼在最有利的观察距离和合适的照明条件下，不用放大而进行的检验。检验合格的模版胶片，应是经过精细加工处理的、外观平整、无褶皱、破裂和划痕，且清洁无灰尘和指纹。
　　(2)细节和细节之尺寸检验
　　细节检验，一般通过使用线性放大约10倍的光学仪器，如光学投影仪进行。主要检察导线是否有缺陷、导线间是否有污点。其中，导线的缺陷包括针孔和边缘缺口等。
　　细节之尺寸检验，须使用带有测量刻度并可进行读数的线性放大约10倍或线性放大约100倍的专用光学仪器，如读数显微镜进行。仪器的测量误差不能大于5％。
　　(3)光密度检验
　　光密度检验，指透射光密度检验。检验时，可以使用光密度计测量模版之透明部分和不透明部分，测量面积为lmm直径。
　　3.2重氮底片(diazo film)的来料控制(IQC)
　　由前所述，在多层印制板的制作过程中，分内层板制作和外层板制作两部分。根据内层图形转移和外层图形转移各自的特点，加之银盐片模版和重氮片模版各自之优势，行业内普遍采用下列手段进行：
　　(1)多层印制板制作所需内层板之图形转移时，采用银盐片模版(silver film)进行。具体为，我们采用多层印制板前定位系统之四槽定位孔进行图形转移制作；
　　(2)对于多层印制板之外层或双面印制板之图形转移，采用重氮片模版(diazo film)进    行。
　　鉴于多层印制板加工过程中，经常发生之重氮片模版变形的问题，有时需对重氮片底片进行来料质量控制，具体做法如下：
　　①掌握库房之重氮底片送达时间，并注意需立即将其运至温湿度控制之存货区；
　　②待重氮底片尺寸稳定后，每盒(50张)取样一张，并做上记号；
　　③选取某一图号之印制板银盐片模版，并按工艺要求进行翻版制作；
　　④采用专用之印制板两维坐标测量仪，进行图形尺寸之度量；
　　⑤对照照相底图(artwork)或银盐片模版之相应坐标数据，进行重氮片模版之变形性检查。具体结果请参见下表1和2：
　　⑥视上述结果，决定该盒重氮底片之接受或退货。
　　此外，对于质量稳定且供应商资信度高之情况，可采取“STS”方式收货。
　　重氮底片之来料检查结果，由表1和表2中之数据可得出以下处理意见：
　　表1中，Diazo Film(1)之偏差超出要求值，故不予接受，作退货处理；Diazo Film(2)之偏差符合要求，可接收（略）
　　2中，Diazo Film(A)和（C）可接收，Diazo Film(B)作退货处理。（略）
　　对印制板模版的温湿度控制
　　在印制板制程中，环境条件之温度和湿度的变动，主要会对模版之照相底片的尺寸稳定性产生一定的影响。若采用玻璃基材，可解决照相底片这一先天性不足，但玻璃基材照相底版的其他特性又不合适于印制板的生产。
　　为了减少模版变形对印制板质量的影响，广大印制板制作厂家不得不花费高昂的代价来控制环境的变化，尽量减少环境对模版尺寸的影响。但随着现代印制板加工向高密度、高精度、高层数方向之发展，上述之努力仍不一定能满足其需求。
　　环境温度和相对湿度是影响印制板模版尺寸变化的两个主要因素。模版尺寸偏差的大部分是由环境温度和相对湿度所决定的，总偏差中受环境温度和相对湿度影响的偏差与底片的尺寸成正比，模版之尺寸越大，总偏差越大。
　　此外，在使用印制板模版时，应对底片的尺寸稳定性作测试，选择尺寸稳定性好的底片用于生产。其中，厚胶片(0.175mm-0.25mm)对环境变化的敏感程度要比薄胶片(0.1mm)小一些。
　　与模版使用有关的工序之温湿度控制要求，参见下表3(略）
　　温湿度要求进行控制外，还需注意下列几点：
　　(1)一般情况下，对于未开封的原装底片，应保持在相对湿度50％，温度20的条件下储存和运输。
　　(2)在底片使用前，应对底片作尺寸稳定处理(将底片开封并除去内包装，使其与环境空气接触24小时以上。)。
　　(3)在底片曝光、冲洗后，应对底片作尺寸稳定处理，使其尺寸恢复到偏差允许之范围内。
　　(4)在采用照相原版复制生产底片时，应先检查照相原版的尺寸，复制完成后再对复制的每一张底片进行检查，并在环境中搁置一段时间，以保证底片的尺寸稳定。
　　(5)针对印制板内、外层制作之图形转移中，反复曝光对印制板模版的温度影响，可能致使模版变形。因此，在选择高质量曝光机的基础上，尚需对每副印制板模版的曝光使用次数进行控制。一般情况下，对于内层图形转移所用之银盐片模版，控制曝光使用次数为300次；对于外层图形转移所用之重氮片模版，控制曝光使用次数为200次。
　　3.4模版使用对洁净度的控制
　　众所周知，印制板发展的总趋势是导线宽度、线间距越来越小。因而，生产场所空气中所传播的尘粒污染物，成为造成产品缺陷的主要原因之一。
　　(1)对模版制作的影响
　　若当模版制作间内之环境较脏时，会有灰尘降落或被静电吸附到片基上，往往造成底片上图形缺陷。如在正片模版上，线条间附有尘粒，会造成翻版所得底片图形产生间距缩小，甚至短路的缺陷；反之，负片模版上，线条上沾污有灰尘，会造成翻版所得底片之图形导线会有缺口、针孔甚至断路的缺陷。
　　(2)对干膜(或湿膜)和阻焊膜图形转移的影响
　　若当环境脏污出现在干膜(或湿膜)和阻焊膜图形转移之工序时，生产模版、曝光框架或基板上会有灰尘杂物附着，又会增加图形缺陷的产生几率。由于灰尘粒的影响，在显影出的图形上，将会有针孔、麻点、缺口、残余甚至短路和断路等缺陷的存在。
　　因此，需对与模版使用相关的工序，进行操作场所之净化程度的控制。参见下表4。
　　表4相关工序净化等级要求（略）
　　4模版使用中常见问题分析及对策
　　在印制板的制作过程中，由于多种原因的综合影响，会出现与模版有关的问题。其中，最多发生的是图形转移过程(干膜制板、湿膜制板和阻焊膜制作)中，出现模版与待加工板之一致性偏差。一旦发生此类问题，需视具体情况进行处理，以下将进行简单介绍。
　　4.1重氮片模版之变形性度量
　　鉴于多层印制板外层图形转移之特点，目前，采用后定位体系进行生产的广大印制板厂家，都采用通过由银盐片模版翻制重氮片模版，进行外层图形转移中曝光前之模版与待加工板的定位问题。
　　在生产过程中，一旦发生模版与待进行图形转移板存在位置偏差问题时，首先想到且可以立即实施的是，对正使用之重氮片模版进行其变形性度量。将度量结果与原始银盐片模版之数据进行比较，以断定其是否有问题。参见下表5。
　　(1)由上表可见，所度量之重氮片模版与其原始银盐片模版相较，其变形性超出了可接受值，说明在该模版之使用过程中，由于受环境之温湿度影响或该模版使用次数太多，造成了模版变形。解决办法很简单，可重新翻制该图号之重氮片模版，经检验合格后，直接用于生产。
　　(2)若所度量之重氮片模版与其原始银盐片模版相较，其变形性未超出可接受值，需进一步对所用之银盐片模版进行变形性度量，并与该图号之照相底图数据进行对比，以确定其是否发生了变形。
　　(3)综合上述两种情况，也可直接对需确定其变形状况之重氮片模版对照其照相底图数据，进行其变形性度量，且可省去对银盐片模版之度量。参见下表6。
　　(4) 若通过对有疑问之重氮片模版进行度量，并将度量结果与其照相底图数据对比后，其变形性符合质量控制的要求时，需对待进行图形转移之印制板，进行钻孔位置精度的度量，从而决定下一步之对策。
　　（5） 对于模版未发生超规定之变形或该图号生产板量较大时，可重新对该图号板按照实物板孔位进行光绘模版制作，并用于生产。
　　4.2银盐片模版之变形性度量
　　鉴于多层印制板内层图形转移之特点，目前，无论采用何种定位体系进行生产的广大印制板厂家，都采用银盐片模版直接进行多层印制板中内层图形转移之制作。
　　在生产过程中，一旦发生内层图形与数控钻孔板出现位置偏差问题时，首先想到且可以立即实施的是，对正使用之银盐片模版进行其变形性度量。将度量结果与其照相底图数据进行比较，以断定其是否有问题。参见下表7。
　　表7银盐片模版与其照相底图数据相比之变形性度量(单位：英寸)
　　(1) 由上表可见，所度量之银盐片模版与其照相底图数据相较，其变形性超出了可接受值，说明在该模版之使用过程中，由于受环境之温湿度影响或该模版使用次数太多，造成了模版变形。解决办法很简单，可重新光绘该图号之银盐片模版，经检验合格后，直接用于生产。
　　(2) 对于外层图形转移用之银盐片模版出现变形疑问时，也可通过上述相同之方法进行其变形性之度量，以确定相应之应对措施。
　　(3)若对银盐片模版进行其变形性之度量后，确认其未发生变形。可对数控钻孔板进行其钻孔位置精度之度量，查出问题之正在产生原因，避免此类问题的再次发生。
　　4.3待加工板之尺寸位置精度度量
　　当发生重氮片模版或银盐片模版使用过程中，与待加工板之尺寸位置精度不相一致时，一方面需对所使用之模版进行其变形性度量，同时还需对钻孔之生产板进行其钻孔位置精度之度量，参见下表8。
　　表8银盐片模版(重氮片模版)与其照相底图数据相比之变形性度量及生产板钻孔位置精度之度量(单位：英寸)
　　由上表可见，银盐片模版与其照相底图数据相比，未发生变形；而重氮片模版与其照相底图数据相比，则有轻微变形发生。此外，通过对钻孔后生产板的度量，未出现严重之钻孔位置偏差。
　　若经过对钻孔后生产板的钻孔位置精度之度量，出现较严重之偏差，可视生产板的数量、待加工板的性质(双面、多层印制版)、交货周期等因数进行处理。具体方法，前面已提及，在此不再重复。
　　5结论
　　印制板加工过程之模版制作过程及品质控制看似简单，实则较复杂，整个过程涉及到诸方面的知识和技术。若想得到质量好、效益高的多层印制板，必须做好下述几点：
　　(1)加强模版制作后的质量检查，有可能的情况下，采用AOI进行；
　　(2)严格模版使用中的版本之唯一性控制，杜绝同一图号不同版本之模版同时出现于生产场所；
　　(3)加强模版使用中表观质量控制，避免划伤所造成之缺陷的产生；
　　(4)加强模版使用次数的控制，严格记录，并及时报废；
　　(5)强化模版使用现场之温、湿度及净化程度控制；
　　(6)时刻关注模版使用中可能出现之模版变形，并及时采取措施，为生产部门提供质量合格的模版。