光化学、干膜、曝光及显影制程术语手册

发布者:admin 发布时间:2019-10-30 04:08 浏览次数:

  指被吸收物会进入主体的内部,是一种化学式的吸入动作。如光化反应中的光能吸收,或板材与绿漆对溶剂的吸入等。另有一近似词 Adsorption 则是指吸附而言,只附着在主体的表面,是一种物理式的亲和吸附。

  指用以完成光化反应各种光线中,其最有效波长范围的光而言。例如在360~420 nm 波长范围的光,对偶氮棕片、一般黑白底片及重铬酸盐感光膜等,其等反应均最快最彻底且功效最大,谓之有效光。

  是指各种由感光方式所得到的图像,其线条边缘的锐利情形 (Sharpness),此与解像度 Resolution 不同。后者是指在一定宽度距离中,可以清楚的显像(Develope)解出多少组“线对”而言(Line Pair,系指一条线路及一个空间的组合),一般俗称只说解出机条“线、Adhesion Promotor 附着力促进剂

  多指干膜中所添加的某些化学品,能促使其与铜面产生“化学键”,而促进其与底材间之附着力者皆谓之。

  各种积层板中的接着树脂部份,或干膜之阻剂中,所添加用以“成形”而不致太“散”的接着及形成剂类。

  多层板各内层孔环与孔位之间在做对准度检查时,可利用 X光透视法为之。由于X光之光源与其机组均非平行光之结构,故所得圆垫(Pad)之放大影像,其边缘之解像并不明锐清晰,称为 Blur Edge。

  指制程中已有干膜贴附的“在制板”,于自动输送线显像室上下喷液中进行显像时,到达其完成冲刷而显现出清楚图形的“旅程点”,谓之“Break Point”。所经历过的冲刷路程,以占显像室长度的 50~75% 之间为宜,如此可使剩下旅途中的清水冲洗,更能加强清除残膜的效果。

  早期电路板底片的翻制或版膜的生产时,为其曝光所用的光源之一,是在两端逼近的碳精棒之间,施加高电压而产生弧光的装置。

  是一个受到仔细管理及良好控制的房间,其温度、湿度、压力都可加以调节,且空气中的灰尘及臭气已予以排除,为半导体及细线电路板生产制造必须的环境。一般“洁净度”的表达,是以每“立方呎”的空气中,含有大于0.5μm以上的尘粒数目,做为分级的标准,又为节省成本起见,常只在工作台面上设置局部无尘的环境,以执行必须的工作,称 Clean Benches。

  以感光法进行影像转移时,为减少底片与板面间,在图案上的变形走样起见,应采用平行光进行曝光制程。这种平行光是经由多次反射折射,而得到低热量且近似平行的光源,称为Collimated Light,为细线路制作必须的设备。由于垂直于板面的平行光,对板面或环境中的少许灰尘都非常敏感,常会忠实的表现在所晒出的影像上,造成许多额外的缺点,反不如一般散射或漫射光源能够自相互补而消弥,故采用平行光时,必须还要无尘室的配合才行。此时底片与待曝光的板面之间,已无需再做抽真空的密接(Close Contact),而可直接使用较轻松的 Soft Contact或Off Contact了。

  完成零件坏配的板子, 为使整片板子外形受到仔细的保护起见,再以绝缘性的涂料予以封护涂装,使有更好的信赖性。一般军用或较高层次的装配板,才会用到这种外形贴护层。

  由光源所直接射下的光线,或经各种折射反射过程后,再行射下的光线中,凡呈现不垂直射在受光面上,而与“垂直法线”呈某一斜角者(即图中之 a角)该斜角即称 Declination Angle。当此斜光打在干膜阻剂边缘所形成的“小孔相机”并经 Mylar 折光下,会出现另一“平行光”之半角(Collimation HalfAngle,CHA)。通常“细线路”曝光所讲究的“高平行度”的曝光机时,其所呈的“斜射角”应小于 1.5 度,其“平行半角”也须小于 1.5 度。

  在以感光法或印刷法进行图形或影像转移时,所得到的下一代图案,其线路或各导体的边缘,是否能出现齐直而又忠于原底片之外形,称为“边缘齐直性”或逼真度“Definition”。

  是一种对黑白底片之透光度(Dmin)或遮光度(Dmax)进行测量之仪器,以检查该底片之劣化程度如何。其常用的品牌如 X-Rite 369 即是。

  用以冲洗掉未感光聚合的膜层,而留下已感光聚合的阻剂层图案,其所用的化学品溶液称为显像液,如干膜制程所用的碳酸钠(1%)溶液即是。

  是指感光影像转移过程中,由母片翻制子片时称为显影。但对下一代像片或干膜图案的显现作业,则应称为“显像”。既然是由底片上的“影”转移成为板面的“像”,当然就应该称为“显像”,而不宜再续称底片阶段的“显影”,这是浅而易见的道理。然而业界积非成是习用已久,一时尚不易改正。日文则称此为“现像”。

  是一种有棕色阻光膜的底片,为干膜影像转移时,在紫外光中专用的曝光用具(Phototool)。这种偶氮片即使在棕色的遮光区,也能在“可见光”中透视到底片下的板面情形,比黑白底片要方便的多。

  是一种做为电路板影像转移用的干性感光薄膜阻剂,另有 PE 及 PET 两层皮膜将之夹心保护。现场施工时可将 PE 的隔离层撕掉,让中间的感光阻剂膜压贴在板子的铜面上,在经过底片感光后即可再撕掉 PET 的表护膜,进行冲洗显像而形成线路图形的局部阻剂,进而可再执行蚀刻(内层)或电镀(外层)制程,最后在蚀铜及剥膜后,即得到有裸铜线、Emulsion Side药膜面

  黑白底片或 Diazo 棕色底片,在 Mylar 透明片基 ( 常用者有 4 mil 与7 mil 两种)的一个表面上涂有极薄的感光乳胶(Emulsion) 层,做为影像转移的媒介工具。当从已有图案的母片要翻照出“光极性”相反的子片时,必须谨遵“药面贴药面” ( Emulsion to Emulsion ) 的基本原则,以消除因片基厚度而出现的折光,减少新生画面的变形走样。

  利用紫外线(UV)的能量,使干膜或印墨中的光敏物质进行光化学反应,以达到选择性局部架桥硬化的效果,完成影像转移的目的称为曝光。

  指干膜在显像之后部份刻意留下阻剂,其根部与铜面接触的死角处,在显像时不易冲洗干净而残留的余角(Fillet),称为Foot或Cove。当干膜太厚或曝光能量不足时,常会出现残足,将对线、Halation环晕

  指曝光制程中接受光照之图案表面,其外缘常形成明暗之间的环晕。成因是光线穿过半透明之被照体而到达另一面,受反射折光回到正面来,即出现混沌不清的边缘地带。

  此词的正式名称是 Collimation Half Angle“平行光半角”。 是指曝光机所射下的“斜光”,到达底片上影像图案的边缘,由此“边缘”所产生“小孔照像机”效应,而将“斜光”扩展成“发散光”其扩张角度的一半,谓之“平行光半角”(CHA),简称“半角”。

  当干膜在板子铜面上完成压膜动作后,需停置 15~30 分钟,使膜层与铜面之间产生更强的附着力;而经曝光后也要再停置 15~30 分钟,让已感光的部份膜体,继续进行完整的架桥聚合反应,以便耐得住显像液的冲洗,此二者皆谓之“停置时间”。

  在电路板工业中是指将底片上的线路图形,以“直接光阻”的方式或“间接印刷”的方式转移到板面上,使板子成为零件的互连配线及组装的载体,而得以发挥功能。影像转移是电路板制程中重要的一站。

  当阻剂干膜或防焊干膜以热压方式贴附在板子铜面上时,所使用的加热辗压式压膜机,称之 Laminator。

  是在某一时段内,对物体表面计算其总共所得到光能量的一种仪器。此仪器中含滤光器,可用以除去一般待测波长以外的光线。当此仪另与计时器配合后,可计算物体表面在定时中所接受到的总能量。一般干膜曝光机中都加装有这种“积分器”,使曝光作业更为准确。

  单位时间内(秒)到达物体表面的光能量谓之“光强度”。其单位为 Watt/cm2,连续一时段中所累计者即为总计光能量,其单位为 Joule(Watt?Sec)。

  指由发光物体表面所发出或某些物体所反射出的光通量而言。类似的字词尚有“光能量”Luminous Energy。

  是指感光后能产生聚合反应的化学物质,以其所配制的湿膜或干膜,经曝光、显像后,可将未感光未聚合的皮膜洗掉,而只在板面上留下已聚合的阻剂图形,的原始图案相反,这种感光阻剂称之为“负性作用阻剂”,也称为Negative Working Resist。反之,能产生感光分解反应,板面的阻剂图案与底片完全相同者,则称为 Positive Acting Resis 。电路板因解像度(Resolution,大陆用语为“分辨率”)的要求不高,通常采用“负性作用”的阻剂即可,且也较便宜。至于半导体IC、混成电路(Hybrid)、液晶线路(LCD)等则采解像度较好的“正型”阻剂,相对的其价格也非常贵。

  是一种不连续光谱的光源,其主要的四五个强峰位置,是集中在波长 365~560nm 之间。其当光源强度之展现与能量的施加,在时间上会稍有落后。且光源熄灭后若需再开启时,还需要经过一段冷却的时间。因而这种光源一旦启动后就要连续使用,不宜开开关关。在不用时可采“光栅”的方式做为阻断控制,避免开关次数太多而损及光源的寿命。

  当光线通过不同密度的介质,而其间的间隔(Gap,例如空气)又极薄时,则入射光会与此极薄的空气间隙发生作用,而出现五彩状同心圆的环状现象,因为是牛顿所发现的故称为“牛顿环”。干膜之曝光因系在“不完全平行”或散射光源下进行的,为减少母片与子片间因光线斜射而造成失真或不忠实现象,故必须将二者之间的间距尽可能予以缩小,即在抽真空下密接(Close Contact),使完成药面接药面(Imulsion Side to Imulsion Side)之紧贴,以达到最好的影像转移。凡当二者之间尚有残存空气时,即表示抽真空程度不足。此种未密接之影像,必定会发生曝光不良而引起的解像劣化,甚至无法解像的情形。而此残存空气所显示的牛顿环,若用手指去压挤时还会出现移动现象,成为一种真空程度是否良好的指标。为了更方便检查牛顿环是否仍能移动之情形,最好在曝光台面上方装设一支黄色的灯光,以便于随时检查是否仍有牛顿环的存在。上法可让传统非平行光型的曝光机,也能展现出最良好曝光的能力。

  原来意思是指介于已完成聚合的高分子,与原单体之间的“半成品”,电路板所用的干膜中即充满了这种寡聚物。底片“明区”部份所“占领”的干膜,一经曝光后即展开聚合硬化,而耐得住碳酸钠溶液(1%)的显像冲刷,至于未感光的寡聚物则会被冲掉,而出现选择性“ 阻剂 ”图案,以便能再继续进行蚀刻或电镀。

  曝光时干膜会吸取紫外线中能量,引起本身配方中敏化剂(Sensitizer)的分裂,而成为活性极高的“自由基”(Free Radicals)。此等自由基将再促使与其他单体、不含饱和树脂、及已部份架桥的树脂等进行全面的“聚合反应”。此反应须而无氧在状态下才能进行,一旦接触氧气后其聚合反应将受到抑制或干扰而无法完成,这种氧气所扮演的角色,即称为“Oxygen Inhibitor”。这就是为什幺当板子在进行其干膜曝光,以及曝光后的停置时间(Holding Time)内,都不能撕掉表面透明护膜(Mylar)的原因了。然而在实施干膜之“正片式盖孔法”(Tening)时,其镀通孔中当然也存在有氧气,为了减少上述Indibitor现象对该孔区干膜背面(与通孔中空气之接触面)的影响起见,可采用下述补救办法:1.在强曝光之光源强度下,使瞬间产生更多的自由基,以消耗吸收掉镀孔中有限的氧气。且形成一层阻碍,以防氧气自背面的继续渗入。2.增加盖孔干膜的厚度,使孔口“蒙皮”软膜的正面部份,仍可在Mylar保护下继续执行无氧之聚合反应。即使背面较为软弱,在正面已充份聚合而达到厚度下,仍耐得住短时间的酸性喷蚀,而完成正片法的外层板(见附图)。不过盖孔法对“无孔环”(Landless)的高密度电路板,则只好“无法度”了。这种先进高品级(High Eng)电路板,似乎仅剩“塞孔法”一途可行了。

  软膜阻剂的色料中,有一种特殊的添加物,会使已感光部份的颜色变浅,以便与未感光部份的原色有所区别,使在生产线上容易分辨是否已做过曝光,而不致弄错再多曝光一次。与此词对应的另有感光后颜色加深者,称者“Phototropic”。

  又称为敏化剂Sensitizer,如昆类(Quinones)等染料,是干膜接受感光能量后首先展开行动者。当此剂接受到UV的刺激后,即迅速分解成为自由基(Radicals),进而激发各式连锁聚合反应,是干膜配方中之重要成份。

  用感光成像的方式,在薄片金属上形成选择性的两面感光阻剂,再进行双面铣刻(镂空式的蚀刻)以完成所需精细复杂的花样,如积体电路之脚架、果菜机的主体滤心滤网等,皆可采PCM方式制作。

  是指在电路板铜面上所附着感光成像的阻剂图案,使能进一步执行选择性的蚀刻或电镀之工作。常用者有干膜光阻及液态光阻。除电路板外,其他如微电子工业或PCM等也都需用到光阻剂。

  当光源远比被照体要小,而且小到极小;或光源与被照体相距极远,则从光源到被照体表面上任何一点,其各光线之间几乎成为平行时,则该光源称为“点状光源“

  有指有光阻的板面,在底片明区涵盖下的阻层,受到紫外光能的刺激而发生“分解反应”,并经显像液之冲刷而被“除去”,只在板上刻意留下“未感光”未分解之部份阻剂。这种因感光而分解的阻剂称为“正性光阻剂”,亦称为Positive Working Resist。通常这种“正性光阻”的原料要比负性光阻原料贵的很多,因其解像力很好,故一般多用于半导体方面的“晶圆”制造。最近由于电路板外层的细线路形成,逐渐有采取“正片法”的直接蚀刻(Print and Etch)流程,以节省工序及减少锡铅的污染。因而干膜盖孔及油墨塞孔皆被试用过,前者对“无环”(Landless)或孔环太窄的板类,将受到限制而良品率降低,后者油墨不但手续麻烦,且失败率也很高。因而“正性的电着光阻”(Positive ED),就将应运而生。目前此法已在日本NEC公司上线量产,因可在孔壁上形成保护膜,故能直接进行线路蚀刻,是极为先进的做法。

  此术语原用于网版印刷制程中,现亦用于干膜制程上,是指内外层板之线路图形,由底片上经由干膜而转移于板子铜面上,这种专做线路转移的工作,则称为“初级成像”或“主成像”,以示与防焊干膜的区别。

  是一种可检测板面上所受照的UV光或射线(Radiation)能量强度的仪器,可测知每平方公分面积中所得到光能量的焦耳数。此仪并可在高温输送带上使用,对电路板之UV曝光机及UV硬化机都可加以检测,以保证作业之品质。

  光线在不同密度的介质 (Media)中,其行进速度会不一样,因而在不同介质的交界面处,其行进方向将会改变,也就是发生了“折射”。电路板之影像转移工程不管是采网印法、感光成像的干膜法,或槽液式ED法等,其各种透明载片、感光乳胶层、网布、版膜 (Stencil)等皆以不同的厚度配合成为转移工具,故所得成像与真正设计者多少会有些差异,原因之一就是来自光线、Refractive Index折射率

  光在真空中进行速度,除以光在某一介质中的速度,其所得之比值即为该介质的“折射率”。不过此数值会因入射光的波长、环境温度而有所不同。最常用的光源是以 20℃时“钠灯”中之D线做为标准入射光,表示方法是 20/D。

  指欲进行板面湿制程之选择性局部蚀铜或电镀处理前,应在铜面上先做局部遮盖之正片阻剂或负片阻剂,如网印油墨、干膜或电着光阻等,统称为阻剂。

  指各种感光膜或网版印刷术,在采用具有2 mil“线对”(Line-Pair)的特殊底片,及在有效光曝光与正确显像 (Developing) 后,于其1 mm的长度中所能清楚呈现最多的“线对”数,谓之“解像”或“解像力”。此处所谓“线对”是指“一条线宽配合一个间距”,简单的说 Resolution 就是指影像转移后,在新翻制的子片上,其每公厘间所能得到良好的“线对数” (line-pairs/mm) 。大陆业界对此之译语为“分辨率”,一般俗称的“解像”均很少涉及定义,只是一种比较性的说法而已。

  指感光底片在其每mm之间,所能得到等宽等距(2 mil)解像良好的“线对”数目。通常卤化银的黑白底片,在良好平行光及精确的母片下,约有 300 line-pair/mm 的解析力,而分子级偶氮棕片的解像力,则数倍于此。

  指外层板面镀二次铜(线路铜前,于铜面上所施加的负片干膜阻剂图像,或(网印)负片油墨阻剂图像而言。使在阻剂以外,刻意空出的正片线路区域中,可进行镀铜及镀锡铅的操作。

  是指干膜在显像后,其未感光硬化之区域应该被彻底冲洗干净,而露出清洁的铜面以便进行蚀刻或电镀。若仍然残留有少许呈透明状的干膜残屑时,即称之为Scum。此种缺点对蚀刻制程会造成各式的残铜,对电镀也将造成局部针孔、凹陷或附着力不良等缺陷。检查法可用 5% 的氯化铜液(加入少许盐酸)当成试剂,将干膜显像后的板子浸于其中,在一分钟之内即可检测出 Scum 的存在与否。因清洁的铜面会立即反应而变成暗灰色。但留有透明残膜处,则将仍然呈现鲜红的铜色。

  在PCB工业中有两种含意,其一是指显像后的干膜侧面,从微观上所看到是否直立的情形;其二是指蚀刻后线路两侧面的直立状态,或所发生的侧蚀情形如何,皆可由电子显微镜或微切片上得以清楚观察。

  光阻膜于曝光时,须将底片紧密压贴在干膜或已硬化之湿膜表面,称为 Hard Contact。若改采平行光曝光设备时则可不必紧压,称为 Soft Contact。此“轻触” 有别于高度平行光自动连线之非接触(Off Contact)式驾空曝光。

  电路板系以有机树脂为基材。常在制程中的某些磨刷工作时会产生静电。故在清洗后,还须进行除静电的工作,才不致吸附灰尘及杂物。一般生产线上均应设置有各种除静电装置。

  是一种窄长条型的软性底片,按光密度(即遮光性)的不同,由浅到深做成阶段式曝光试验用的底片,每一“段格”中可透过不同的光量,然后,将之压覆在干膜上,只需经一次曝光即可让板边狭长形各段格的干膜,得到不同程度的感光聚合反应,找出曝光与后续显像(Developing)的各种对应条件。是干膜制程的现场管理工具,又称为 Step Scale、 Step Wedge 等。常用者有 Riston 17、Stouffer 21、 Riston 25、等各种“阶段表”。

  是指利用干膜在外层板上做为抗蚀铜阻剂,进行正片法流程,将可省去二次铜及镀锡铅的麻烦。此种连通孔也遮盖的干膜施工法,称为盖孔法。这种盖孔干膜如同大鼓之上下两片蒙皮一般,除可保护孔壁不致受药水攻击外,并也能护住上下两板面待形成的孔环(Annular Ring)。本法是一种简化实用的正片法,但对无环(Landless)有孔壁的板子则力所不及也。原文选词起初并未想到鼓的“蒙皮”,而只想到“帐棚”,故知原文本已不够传神,而部份外行人竟按其发音译为“天顶法”实在匪夷所思不知所云。大陆业界之译名是“掩蔽法”及“孔掩蔽法”。

  当入射光(Incident Light)到达物体表面后,将出现反射与透射两种因应,其透光量与入射光量之比值称为“透光率”。

  是在内层板进行干膜压合的操作中,也同时在铜面上施加一层薄薄的水膜,让“感光膜”吸水后产生更好的“流动性”(Flow)。对铜面上的各种凹陷,发挥更深入的填平能力,使感光阻剂具有更好的吻合性(Conformity),提升对细线路蚀刻的品质。而所出现多余的水膜在热滚轮挤压的瞬间,也迅速被挤走。此种对无通孔全平铜面的新式加水压膜法,称为 Wet Lamination。PCM Photoresisted Chemical Machining; 光阻式化学加工(亦做Photoresist Chemical Milling光阻式化学铣镂)是在金属薄片(如不锈钢)两面施加光阻,再进行局部性精密蚀透镂空之技术。


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