掩孔蚀刻流程中贴膜参数的优化

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【摘 要】随着PCB制作中精细化线路发展的要求， 提高良率和线路质量越来越重要。在掩孔蚀刻流程中，线路板图形转移工序是影响最大的工序之一，而贴膜工艺则是重中之重。本文研究了掩孔蚀刻流程中贴膜参数的优化方法，并使用Minitab软件设计正交试验分析了各种影响因素对做板品质的影响，得出了最优的外层贴膜参数，以供同行参考。

【关键词】掩孔蚀刻；精细线路；参数优化

一、引言

作为电子设备的基本部件，印制电路板（PCB）广泛应用于电子通信、科学仪器、航空航天和消费电子产品等技术领域[1][2]。

在PCB制造工艺中，贴膜是一道重要工序，好的贴膜效果是得到好的图像转移质量的关键因素之一。贴膜是指在加热加压的条件下将干膜抗蚀剂粘贴在覆铜箔板上，干膜中的抗蚀剂层受热后变软，流动性增加，再借助于热压辘的压力和抗蚀剂中粘结剂的作用完成贴膜。贴膜技术不受基体大小、形状等的影响，但贴膜后的板面质量却受到许多因素的影响，如贴膜温度、贴膜压力、贴膜速度等，因此，要获得一个最佳的工艺条件并非易事。在掩孔蚀刻流程中，贴膜效果更是全流程的重中之重，贴膜效果的好坏直接决定着掩孔流程报废率的高低。本文讨论了掩孔蚀刻流程中贴膜参数对开路、缺口的影响，并着重探讨了掩孔蚀刻流程中贴膜参数的优化方法。

二、试验原理分析

在掩孔蚀刻流程中，影响开路、缺口的因素有多种，如垃圾、曝光条件、贴膜参数、前处理板面粗糙度等，本文主要针对贴膜参数进行讨论，讨论了不同前处理微蚀量、贴膜温度、贴膜压力、贴膜速度时的制板品质，从而提出较优的贴膜参数。

通过设计了四因素三水平的正交试验，研究不同参数的主效应和各种参数间的交互作用，确定影响掩孔蚀刻流程中开路、缺口的主要因素，并从多种参数组合中，找出最优的参数组合。同时以此为依据对贴膜参数进行了优化。

三、试验方法及过程

3.1 试验设计方案

设计试验分析掩孔蚀刻流程中贴膜温度、贴膜压力、贴膜速度对精细线路板面品质的影响；蚀刻后线路品质由开路、缺口等缺陷的点数来表征；用Minitab软件对所得缺陷点数的数据进行分析。具体方案如下：

3.1.1 流程

正常的前流程板电外层前处理贴膜曝光（外层图片图形）DES（外层负片蚀刻）统计缺陷用Minitab软件对数据进行分析得出结论

3.1.2 物料及工具

使用同一种干膜贴膜，采用的相同的图形资料（包含线宽为3mil和4mil的线路，图为完整资料的一部分）如图1。

3.1.3 参数

曝光参数和蚀刻参数固定；贴膜参数及前处理微蚀量使用四因素三水平的正交试验法设计。

3.2 试验确定各影响因素的影响趋势

按以上试验方案做板后用Minitab软件对所得数据进行分析，以确定各组参数对制板品质的影响。

3.2.1 数据分析

最佳子集回归分析和回归分析得出回归方程：

开路 = - 2.49 - 1.00 贴膜压力 - 1.31 贴膜速度 + 0.117 贴膜温度 - 2.50 前处理微蚀量

分析表明：影响因素主次关系为贴膜温度>贴膜压力>贴膜速度>前处理微蚀量。

3.2.2 确定贴膜参数

以上分析发现，前处理微蚀量对制板品质的影响最小，且考虑到在实际生产中保证做板品质的同时要保证生产效率，故再次通过正交试验对贴膜参数进行优化（使用Minitab设计试验方案），以贴膜温度、贴膜压力、贴膜速度做一个3个因素3水平正交试验，试验安排。

（1） 开路点数分析

最佳子集回归：开路与温度，速度，压力

响应为开路

回归分析：开路与温度，速度，压力

回归方程为：

开路 = 31.9 - 0.201 温度 + 9.6 速度 - 6.97 压力

开路点数与贴膜压力、贴膜速度、贴膜温度间关系如下图2～图3，图2中压力、温度、速度的主效应是图形中的低设置和高设置之间的差异。

以上分析可以看出，影响因素主次关系为贴膜温度>贴膜压力>贴膜速度；尽管贴膜温度对开路点数的影响似乎比压力和速度更大，但查看交互作用（如图3）是很重要的。因为交互作用可以放大或抵消主效应。

贴膜压力高有利于减少开路点数；

温度在一定的范围内时，减小贴膜速度有利于减少开路点数；

压力和温度在上述范围内时，升高贴膜温度有利于减少开路点数。

（2） 缺口点数分析

缺口点数分析方法与开路点数的分析方法相同，缺口点数与贴膜压力、贴膜速度、贴膜温度间关系如图4～图5，图中可以看出，对缺口点数的影响因素与开路点数的相同。可以得出如下贴膜参数为优：贴膜温度120℃时，贴膜压力4.0kg/cm2，贴膜速度2.0m/min。

四、结论

本文通过Minitab软件设计正交试验对掩孔蚀刻流程中，前处理微蚀量及贴膜温度、速度、压力及其对制板品质的影响进行了分析，同时从各种贴膜参数组合中得出了最优的贴膜参数。具体改善方案总结如下：（1） 提高贴膜压力高有利于减少开路/缺口点数；（2） 温度在一定的范围内时，减小贴膜速度有利于减少开路/缺口点数；（3） 压力和温度在上述范围内时，升高贴膜温度有利于减少开路/缺口点数。

参考文献：

[1] 何为等.用正交试验法优化挠性多层板层压工艺参数[J].印制电路信息，2005，（6）.

[2] Shan Xue Chuan， etal.Process Development of Negative Tone Dry film Photoresist for MEMS Applications[J].2004.