基板的清理的三种方法
时间:2010-03-22 09:04:02点击:次
采用干膜进行图像转移的工艺流程为:贴干膜前基板清洁处理→干燥→贴干膜→定位→ 曝光→显影→修版。
◎贴干膜前基板表面的清洁处理与干燥
贴干膜前板面包括覆铜箔板基板和孔金属化后预镀铜的基板。为保证干膜与基板表面牢 固的粘附,要求基板表面无氧化层、油污、指印及其它污物,无钻孔毛刺、无粗糙镀层。为增大干 膜与基板表面的接触面积,还要求基板有微观粗糙的表面。为达到上述两项要求,贴膜前要对 基板进行认真的处理。其处理方法可以概括为机械清洗和化学清洗两类。
1)机械清洗
机械清洗即用刷板机清洗。刷板机又分为磨料刷辊式刷板机和浮石粉刷板机两种。
①磨料刷辊式刷板机
磨料刷辊式刷板机装配的刷子通常有两种类型,压缩型刷子和硬毛型刷子。压缩型刷子是 将粒度很细的碳化硅或氧化铝磨料粘结在尼龙丝上,然后将这种尼龙丝制成纤维板或软垫,经 固化后切成圆片,装在一根辊芯上制成刷辊。硬毛型刷子的刷体是用含有碳化硅磨料的直径为 0.6mm的尼龙丝编绕而成的。磨料粒度不同,用途也不同,通常粒度为180目和240目的刷子 用于钻孔后去毛刺处理,粒度为320月和500目的刷子用于贴干膜前基板的处理。 两种刷子相比较各有其优缺点。压缩型刷子因含磨料粒度很细,并且刷辊对被刷板面的压 力较大,因此刷过的铜表面均匀一致,主要用于多层板内层基板的清洗。其缺点是由于尼龙丝较细容易撕裂,使用寿命短。硬毛型刷子的显著优点是尼龙丝耐磨性好,因而使用寿命长,大约 是压缩型刷子的十倍,但是这种刷子不宜用于处理多层板内层基板,因基板薄不仅处理效果不 理想,而且还会造成基板卷曲。在使用刷辊式刷板机的过程中,为防止尼龙丝过热而熔化,应不断向板面喷淋自来水进行 冷却和润湿。
②浮石粉刷板机
多年来国内外广泛使用的是磨料刷辊式刷板机。研究表明,用这类刷板机清洁处理板面有 些缺欠,如在表面上有定向的擦伤,有耕地式的沟槽,有时孔的边缘被撕破形成椭圆孔,由于 磨刷磨损刷子高度不一致而造成处理后的板面不均匀等。 随着电子工业的发展,现代的电路设计要求越来越细的线宽和间距,仍旧使用磨料刷辊式 刷板机处理板面,产品合格率低下,因此发展了浮石粉刷板机。 浮石粉刷板机是将浮石粉悬浊液喷到板面上用尼龙刷进行擦刷,其机器主要有以下几个 工段: a.尼龙刷与浮石粉浆液相结合进行擦刷; b.刷洗除去板面的浮石粉; c.高压水洗; d.水 洗; e.干燥。
浮石粉刷板机处理板面有如下优点:
a.磨料浮石粉粒子与尼龙刷相结合的作用与板面相切擦刷,能除去所有的污物,露出新 鲜的纯洁的铜;
b.能够形成完全砂粒化的、粗糙的、均匀的、多峰的表面,没有耕地式的沟槽;
c.由于尼龙刷的作用缓和,表面和孔之间的连接不会受到破坏;
d.由于相对软的尼龙刷的灵活性,可以弥补由于刷子磨损而造成的板面不均匀的问题;
e.由于板面均匀无沟槽,降低了曝光时光的散射,从而改进了成像的分辨率。 其不足是浮石粉对设备的机械部分易损伤。
2)化学清洗
化学清洗首先用碱溶液去除铜表面的油污、指印及其它有机污物。然后用酸性溶液去除氧 化层和原铜基材上为防止铜被氧化的保护涂层,最后再进行微蚀处理以得到与干膜具有优良 粘附性能的充分粗化的表面。
化学清洗的优点是去掉铜箔较少(1一1.5μm),基材本身不受机械应力的影响,对薄板材 的处理较其它方法易于操作。 但化学处理需监测化学溶液成分的变化并进行调整,对废旧溶液需进行处理,增加了废物 处理的费用。 从事干膜生产的人曾对贴抗蚀干膜最理想的表面进行测试和研究,用上述1)一3)种方法处理板面后,贴上干膜进行印制蚀刻和图形电镀的应用 对于较大的线宽与间距,无论使用哪种清洁处理方法,合格率均趋向于 100%,但当线宽为90Mm时,用浮石粉刷板机处理,合格率下降为90%,其它方法依次下跌, 最差的下降到60%。
3)电解清洗
贴干膜前基板表面清洁处理,一般采用上述1)一2)种处理方法,机械清洗及浮石粉刷板 对去除基板表面的含铬钝化膜(铜箔表面防氧化剂)效果不错,但易划伤表面,并可能造成磨料 颗粒(如,碳化硅、氧化铝、浮石粉)嵌入基体内,同时还可能使挠性基板、多层板内层薄板及薄 型印制板基板的尺寸变形。化学清洗去油污性较好,但去除含铬钝化膜的效果差。 电解清洗的优点不仅能较好地解决机械清洗、浮石粉刷板及化学清洗对基板表面清洁处 理中存在的问题,而且使基板产生一个微观的比较均匀的粗糙表面,大大提高比表面,增强干膜与基板表面的粘合力,这对生产高密度、细导线的导电图形是十分有利的。
电解清洗工艺过程如下: 进料→电解清洗→水洗→微蚀刻→水洗→钝化→水洗→干燥→出料
① 电解清洗主要作用是去掉基板铜箔表面的氧化物、指纹、其它有机沾污和含铬钝化物。
② 微蚀刻主要作用是使铜箔形成一个微观的粗糙表面,以增大比表面。 ⑧钝化的作用是保护已粗化的新鲜的铜表面,防止表面氧化。电解清洗主要用于贴干膜或涂覆液体光致抗蚀剂前的挠性基板、多层板内层薄板及薄型 印制板基板的表面清洁处理,它虽然具有诸多优点,但对铜箔表面环氧腻污点清洗无效,废水处理成本也较高。 据资料报导,美国Atotech Inc.(Chemcut)已于九十年代初推出CS一2000系列的水平式 阳极电解清洗设备,同时还出售Scherclean Ecs系列电解清洗剂。
处理后的板面是否清洁应进行检查,简单的检验方法是水膜破裂试验法。板面滑活处理 后,流水浸湿,垂直放置,整个板面上的连续水膜应能保持15秒钟不破裂。清洁处理后,最好立即贴膜,如放置时间超过四个小时,应重新进行清洁处理。
美国某公司用放射性酯酸测量清洁处理前后铜箔的表面积,发现处理后比处理前大三倍,正是由于存在大量的微观粗糙表面,在贴膜加热加压的情况下,使抗蚀剂流入基板表面的微观结构中,大大提高了干膜的粘附力。 贴膜前板面的干燥很重要。残存的潮气往往是造成砂眼或膜贴不牢的原因之一,因此必须去除板面及孔内的潮气,以确保贴膜时板子是干燥的。通常先物理排水,如用空气刀干燥,然后放入110土5℃的热烘箱中进行热蒸发10—15分钟。为避免交叉污染板面,烘箱应是专用设备。