干膜的技术性能要求

干膜的技术性能要求
2008-9-23作者：来源:：
干膜光致抗蚀剂的技术条件
印制电路制造者都希望选用性能良好的干膜，以保证印制板质量，稳定生产，提高效益。生产干膜的厂家也需要有一个标准来衡量产品质量。为此在电子部、化工部的支持下，1983年在大连召开了光致抗蚀干膜技术协调会议，制定了国产水溶性光致抗蚀干膜的总技术要求。近年来随着电子工业的迅速发展，印制板的精度密度不断提高，为满足印制板生产的需要，不断推出新的干膜产品系列，性能和质量有了很大的改进和提高，但至今国产干膜的技术要求还没有修订。现将83年制定的技术要求的主要内容介绍如下，虽具体数字指标已与现今干膜产品及应用工艺技术有差距，但作为评价干膜产品的技术内容仍有参考价值。
表7—1干膜外观的技术指标
指标名称指标
一级二级
透明度透明度良好，无浑浊。透明度良好，允许有不明显的浑浊。
色泽浅色，不允许有明显的色不均匀现象。浅色，允许有色不均匀现象，但不得相差悬殊。
气泡、针孔不允许有大于0.1mm的气泡及针孔不允许有大于0.2mm的气泡及针孔，0.1～0.2mm的气泡及针孔允许＜20个平方米。
◎耐蚀刻性和耐电镀性
技术要求规定，光聚合后的干膜抗蚀层，应能耐三氯化铁蚀刻液、过硫酸铵蚀刻液、酸性氯化铜蚀刻液、硫酸——过氧化氢蚀刻液的蚀刻。在上述蚀刻液中，当温度为50一55℃时，干膜表面应无发毛、渗漏、起翘和脱落现象。
在酸性光亮镀铜、氟硼酸盐普通锡铅合金、氟硼酸盐光亮镀锡铅合金以及上述电镀的各种镀前处理溶液中，聚合后的于膜抗蚀层应无表面发毛、渗镀、起翘和脱落现象。
◎去膜性能
曝光后的干膜，经蚀刻和电镀之后，可以在强碱溶液中去除，一般采用3—5％的氢氧化钠溶液，加温至60℃左右，以机械喷淋或浸泡方式去除，去膜速度越快越有利于提高生产效率。去膜形式最好是呈片状剥离，剥离下来的碎片通过过滤网除去，这样既有利于去膜溶液的使用寿命，也可以减少对喷咀的堵塞。技术要求规定，在3—5％(重量比)的氢氧化钠溶液中，液温60土10℃，一级指标为去膜时间30—75秒，二级指标为去膜时间60一150秒，去膜后无残胶。
干膜的分辨率与抗蚀剂膜厚及聚酯薄膜厚度有关。抗蚀剂膜层越厚，分辨率越低。光线透过照相底版和聚酯薄膜对干膜曝光时，由于聚酯薄膜对光线的散射作用，使光线侧射，因而降低了干膜的分辨率，聚酯薄膜越厚，光线侧射越严重，分辨率越低。
技术要求规定，能分辨的最小平行线条宽度，一级指标＜0．1mm，二级指标≤0.15mm。
干膜曝光一段时间后，经显影，光致抗蚀层已全部或大部分聚合，一般来说所形成的图像可以使用，该时间称为最小曝光时间。将曝光时间继续加长，使光致抗蚀剂聚合得更彻底，且经显影后得到的图像尺寸仍与底版图像尺寸相符，该时间称为最大曝光时间。通常干膜的最佳曝光时间选择在最小曝光时间与最大曝光时间之间。最大曝光时间与最小曝光时间之比称为曝光时间宽容度。
干膜的深度曝光性很重要。曝光时，光能量因通过抗蚀层和散射效应而减少。若抗蚀层对光的透过率不好，在抗蚀层较厚时，如上层的曝光量合适，下层就可能不发生反应，显影后抗蚀层的边缘不整齐，将影响图像的精度和分辨率，严重时抗蚀层容易发生起翘和脱落现象。为使下层能聚合，必须加大曝光量，上层就可能曝光过度。因此深度曝光性的好坏是衡量干膜质量的一项重要指标。
◎其它性能
在生产操作过程中为避免漏曝光和重曝光，干膜在曝光前后颜色应有明显的变化，这就是干膜的变色性能。当使用于膜作为掩孔蚀刻时，要求干膜具有足够的柔韧性，以能够承受显影过程、蚀刻过程液体压力的冲击而不破裂，这就是干膜的掩蔽性能。
指标名称指标
一级二级
凝胶粒子不允许有大于0.1mm的凝胶粒子。不允许有大于0.2mm的凝胶粒子，0.1～0.2mm的凝胶粒子允许≤15个／平方米
机械杂质不允许有明显的机械杂质。允许有少量的机械杂质。
划伤不允许。允许有不明显的划伤。
流胶不允许。允许有不明显的流胶。
折痕不允许。允许有轻微折痕。
◎光致抗蚀层厚度
表7---3干膜的感光性
一级二级
最小曝光时间tmin(秒）抗蚀层厚度25μm ≤10≤20
抗蚀层厚度38μm ≤10≤20
抗蚀层厚度50μm ≤12≤24
曝光时间宽容度tmax/tmin≥2＞1.585
深度曝光性（秒）≤0.25tmin≤0.5tmin
◎显影性及耐显影性
干膜的显影性是指干膜按最佳工作状态贴膜、曝光及显影后所获得图像效果的好坏，即电路图像应是清晰的，未曝光部分应去除干净无残胶。曝光后留在板面上的抗蚀层应光滑，坚实。
第一次响应时的光密度和饱和光密度的比值称为深度曝光系数。此系数的测量方法是将干膜贴在透明的有机玻璃板上，采用透射密度计测量光密度，测试比较复杂，且干膜贴在有机玻璃板上与贴在覆铜箔板上的情况也有所不同。为简便测量及符合实际应用情况，以干膜的最小曝光时间为基准来衡量深度曝光性，其测量方法是将干膜贴在覆铜箔板上后，按最小曝光时间缩小一定倍数曝光并显影，再检查覆铜箔板表面上的干膜有无响应。在使用5Kw高压汞灯，灯距650mm，曝光表面温度25土5℃的条件下，干膜的感光性应符合如表7—3要求：
外观
使用干膜时，首先应进行外观检查。质量好的干膜必须无气泡、颗粒、杂质；抗蚀膜厚度均匀；颜色均匀一致；无胶层流动。如果干膜存在上述要求中的缺陷，就会增加图像转移后的修版量，严重者根本无法使用。膜卷必须卷绕紧密、整齐，层间对准误差应小于1mm，这是为了防止在贴膜时因卷绕误差而弄脏热压辊，也不会因卷绕不紧而出现连续贴膜的故障。聚酯薄膜应尽可能薄，聚酯膜太厚会造成曝光时光线严重散射，而使图像失真，降低干膜分辨率。聚酯薄膜必须透明度高，否则会增加曝光时间。聚乙烯保护膜厚度应均匀，如厚度不均匀将造成光致抗蚀层胶层流动，严重影响干膜的质量。干膜外观具体技术指标如表7—1所述:
干膜的耐显影性是指曝光的干膜耐过显影的程度，即显影时间可以超过的程度，耐显影性反映了显影工艺的宽容度。
干膜的显影性与耐显影性直接影响生产印制板的质量。显影不良的干膜会给蚀刻带来困难，在图形电镀工艺中，显影不良会产生镀不上或镀层结合力差等缺陷。干膜的耐显影性不良，在过度显影时，会产生干膜脱落和电镀渗镀等毛病。上述缺陷严重时会导致印制板报废。对干膜的显影性和耐显影性技术要求如表7—4。
表7—4干膜的显影性和耐显影性
溶液温度℃40±240±2
1％无水碳酸钠溶液显影时间(秒)抗蚀层厚度25μm ≤60≤90
抗蚀层厚度38μm ≤80≤100
抗蚀层厚度50μm ≤100≤120
1％无水碳酸钠溶液耐显影时间(分) ≥5≥3
◎分辨军
所谓分辨率是指在1mm的距离内，干膜抗蚀剂所能形成的线条(或间距)的条数，分辨率也可以用线条(或间距)绝对尺寸的大小来表示。
一级二级
厚度(um)聚酯片基光致抗蚀层聚乙烯保护膜总厚度25～30
25、38、50
25～30
75～110 ±3
±2．5
±5
±10．5 ±3
±30．5
±10
±16．5
宽度(mm) 485,300±
要求揭去聚乙烯保护膜时，保护膜不粘连抗蚀层。
◎贴膜性
当在加热加压条件下将干膜贴在覆铜箔板表面上时，贴膜机热压辊的温度105土10℃，传送速度0.9～1.8米／分，线压力0.54公斤/cm，干膜应能贴牢。
◎感光性
感光性包括感光速度、曝光时间宽容度和深度曝光性等。感光速度是指光致抗蚀剂在紫外光照射下，光聚合单体产生聚合反应形成具有一定抗蚀、能力的聚合物所需光能量的多少。在光源强度及灯距固定的情况下，感光速度表现为曝光时间的长短，曝光时间短即为感光速度快，从提高生产效率和保证印制板精度方面考虑，希望选用感光速度快的干膜。
◎储存期
干膜在储存过程中可能由于溶剂的挥发而变脆，也可能由于环境温度的影响而产生热聚·合，或因抗蚀剂产生局部流动而造成厚度不均匀(即所谓冷流)，这些都严重影响干膜的使用。因此在良好的环境里储存干膜是十分重要的。技术要求规定，干膜应储存在阴凉而洁净的室内，防止与化学药品和放射性物质一起存放。储存条件为：黄光区，温度低于27℃(5—21℃为最佳)，相对湿度50％左右。储存期从出厂之日算起不小于六个月，超过储存期按技术要求检验合格者仍可使用。在储存和运输过程中应避免受潮、受热、受机械损伤和受日光直接照射。
一般在产品包装单或产品说明书上都标出光致抗蚀层的厚度，可根据不同的用途选用不同厚度的干膜。如印制蚀刻工艺可选光致抗蚀层厚度为25μm的干膜，图形电镀工艺则需选光致抗蚀层厚度为38μm的干膜。如用于掩孔，光致抗蚀层厚度应达到50μm。干膜厚度及尺寸公差技术要求如表7—2。
表7—2干膜的厚度及尺寸公差
规格名称标称尺寸公差
◎光谱特性
在紫外——可见光自动记录分光光度计上制作光谱吸收曲线(揭去聚乙烯保护膜，以聚酯薄膜作参比，光谱波长为横坐标，吸收率即光密度D作纵坐标)，确定光谱吸收区域波长及安全光区域。技术要求规定，干膜光谱吸收区域波长为310～440毫微米(nm)，安全光区域波长为≥460毫微米(nm)。
高压汞灯及卤化物灯在近紫外区附近辐射强度较大，均可作为干膜曝光的光源。低压钠灯主要幅射能量在波长为589.0～589．6nm的范围，且单色性好，所发出的黄光对人眼睛较敏感、明亮，便于操作。故可选用低压钠灯作为干膜操作的安全光。