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印制板模版制作工艺技术及品质控制方法

时间:2009-10-23 14:17:54点击:

  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。