一种小间距线路的预处理方法

一种小间距线路的预处理方法

孟跃东，张军

摘要：基于四种预处理加工工艺的分析，在小间距线路附着力的研究中发现，预处理方式中超粗化的处理方式最佳，可以很好地满足小间距导线制作中的附着力要求。

关键词：电子线路，覆铜板，干膜，预处理，附着力。

中图分类号：TN41  

文章编号：1000-0755(2019)01-0072-02

中文引用格式：孟跃东，张军.一种小间距线路的预处理方法`J`.电子技术, 2019, 48(01): 72-73.

Pretreatment of Small Distance Line in PCB 
MENG Yuedong, ZHANG Jun 

Abstract — Based on the analysis of four pretreatment processes, this paper finds that the super coarsening process is the best one in the study of adhesion of small spacing wires, which can meet the requirements of adhesion in the production of small spacing wires. 

Index Terms — electronic circuit, copper clad plate, dry film, pretreatment, adhesion. 

0  引言 

当今世界电子工业飞速发展，这也使作为电子工业的龙头行业：印制电路业，技术水平不断提高，布线密度越来越高；线条越来越细，最小可达2～3mil；多层板内层越来越薄，基材厚度0.05mm（不含铜）；板的层数越来越多。这些问题都给PCB制造商提出了严峻的挑战，小间距的附着力问题一直是困扰着所有PCB厂的难题，因为他直接影响PCB板的合格率，附着力不好直接导致大批量的报废，从而使成本上升很多。

1  技术指标

正常情况下我们在贴膜过程中的参数都是大致统一的，行业内贴膜压力4～6kg/cm2、出板温度≥55℃、压辘的工作温度在100～120℃左右。如果只单一从这些参数入手效果非常微观，如果在配合其他参数如：曝光能量、显影速度这势必对精细导线的解析效果有所影响。本文认为做好小间距需要从前处理突破，不论是正片还是负片工艺，唯有提升干膜或油墨与铜面的接触表面积才是真理。不同的铜面所形成的表面层主要为Cu、Cu+、Cu++，干膜或油墨与铜面结合的力可分为有两种：（1）物理结合力，通过改变干膜或油墨在铜面上的分子排序结构已达到良好结合的效果。（2）化学结合力，干膜或油墨中的羧酸成分与铜面发生反应，羧酸及单体和其他添加成分中的极性键与铜离子或铜原子之间相互作用已达到良好的结果效果。影响上述两种力的重要因素在于铜面与干膜或油墨结合的表面积大小，如果结合的表面积越大而且还是均匀的蜂窝状最佳。从贴膜这个次要的因素入手难有突破。

2  加工工艺

在印制印刷电路板国内发展的初期，前处理一直是被大家认为只起到铜面清洁的作用，但近年来随着产品精细程度愈来愈高，大家的意识开始有所转变，开始注重前处理粗化的效果。也在对不同的前处理方式的粗化效果进行探索研究，目的只是想合理利用前处理处理方式来改变或提升现有的工艺制作水平及制程能力。以满足日益变化的产品需求，由于各种前处理处理效果都不相同，对产品制作时产生的影响也不相同，如果能够合理应用一套适合于自身产品所需的制造工艺及设备，不但对我们的生产工艺能力有所提升外。还可以很大程度上降低成本上升问题，减少不良品产生。常见的前处理设备搭配应用：内层一般会使用微蚀前处理（Na2SO4+H2O），以防止物理方式带来的拉扯应力造成的尺寸涨缩隐患。外层目前较为常见的为物理方式的几种都有（磨刷、型喷砂、火山灰）。

  2.1 尼龙磨刷前处理

磨刷前处理属于典型的物理作业方式，行业内比较常见。磨刷前处理有两种材质的刷辘，分别是尼。龙刷与不织布刷。尼龙刷最为普遍，一般工厂都是选择尼龙磨刷作为外层线路前处理，由于尼龙刷在作业中回弹性较高、寿命较长 成本较低，300#+500#的磨刷削铜量在0.5～1μm左右以防止在作业过程中切削力过大造成孔口无铜。不织布磨刷切削力较高、寿命较短，对钻孔产生的孔口披风修整的作用，一般选择在沉铜或高分子导电膜前处理，两种磨刷 各有优劣，如尼龙磨刷回弹性较高导致其粗化效果较差（图1），附着力的能力只能局限在≥6mil。不织布磨刷切削力较高， 粗化效果较尼龙刷好（图2），附着力 在≥4mil。

上述的两磨刷前处理方式无论在内层还是外层小间距线路制作中均不合适，磨刷前处理属于物理方式作业，利用刷辘的高速旋转，在经调整达到磨刷与板面接触形成接触面，已达到基板铜面撕扯的现象，从而制造出附着力所需的最大接触面积。我们在小间距线路的研究中发现这不但对小间距线路的制作没有帮助反而对产品的尺寸稳定性有所影响导致对位的精准度偏移。

  2.2 喷砂前处理

喷砂前处理同样也属于物理处理方式的一种，行业基本都是以磨刷+喷砂的形式组合，这样达到相互弥补的作用。喷砂前处理的粗化效果与不织布相当（图3），附着力≥4mil，不过它没有了不织布磨刷前处理的高切削力喷砂主要使用金刚砂颗粒以15%～20%的浓度比例入水中对覆铜板铜面进行清洗，利用金刚砂的硬度金刚砂的硬度约为2 840～3 320 kg/mm2）在铜面上击出凹坑状已达到增大表面积在作用。由于金刚砂硬度过大在覆铜板铜面形成的凹坑深导致在图电后法将其填平整，在铜面上会留下无数细小的子弹坑，不适合于外层生产。还有一种叫白刚玉硬度在2 000～2 200kg/mm2，可以适合于外层图形转移制作，这也只能≥4mil导线的成品上使用。

  2.3 火山灰前处理

火山灰前处理同样属于物理处理方式的一，火山灰是以低压喷砂使流出铜面再以白色尼龙刷研磨其粗化效果与喷砂前处理类似，被粗化的铜面上有貌似悬空的情况，直接影响到面与干膜的结合致密性，还有铜面类似于空洞的凹坑，有可能造成≤5Mil导线在图电或显影生产时甩膜、掉膜、图电渗镀等问题。

  2.4 超粗化前处理

超粗化前处理是PCB覆铜板铜面粗化处理工艺发展中的新诞生品，属于化学处理方式的一种。从诞生起由于其卓越的粗化效果被业内广泛应用在阻焊工序，以防止化学浸锡板掉油问题（图4为粗化效果），超粗化前处理粗化过的覆铜板铜面与微蚀相比超粗化处理过的铜面显粗糙许多。超粗化是利用金属本身结构的特点，用覆铜板铜面、铜的晶格间隙进行咬蚀，使铜表面晶格间隙增大，原本在显微镜下看来较为平整的铜出现无数沟壑（蜂窝状）。这就有效增大了铜面与干膜或油墨的结合表面积，从而使附着力增大。近几年超粗化前处理已经不单单只在阻焊工序应用，已经有部分行业内人士将其用于外层图形转移制效果较为理想。在精小间距线路制作时附着力的测试结也出乎我们意料。超粗化的附着力在30μm甚至更强由于我所使用的干膜为40μm厚度的原因，也只可测到30μm。

3  结语

小间距线路附着力的研究中发现，目前在行业内的前处理方式中超粗化的处理方式最佳，可很好地满足小间距导线制作中的附着力要求。

参考文献

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