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PCB湿式贴膜法影响要素和控制
PCB湿式贴膜法影响要素和控制
随着表面安装技术的飞快进步，电路图形的精度与密度越来越高，同时基于铜箔表面由于生产、装运、剪切、前处理（如刷板、去毛剌）等作业过程中忽多忽少地被擦伤或者铜箔本身存在着针孔、麻点、凹坑、划痕以及玻离布造成铜箔表面凹凸不平等缺陷，传统所采用的干式贴膜法满足不了印制电路板图形转移质量的高求，于是出现湿式贴膜法。
湿法贴膜其基本要点就是在即将进行热压贴膜的PCB基板表面首先涂布一层薄低粘度的液体，此种类型的液体却是水。该种涂布的水的粘度比经热压而熔化的光致抗蚀剂粘度低100至1000倍。因此，它很容易取代不规则的表面内的空气而填入此种PCB基板的表面，然后光致抗蚀剂在正常的温度和压力的工艺条件下，被附压在PCB基板铜的表面。PCB基板表面的水膜起着很重要的作用，特别对水溶性光致抗蚀剂是个非常有效的可塑剂。因为水是不可压缩的?介质，将不会对凹陷的表面被压膜压力产生压缩力，而水会在光致抗蚀剂和铜表面之介面流出。
而留在PCB基板表面的水将完全扩散到亲水性的光致抗蚀剂，以降低光致抗蚀剂的粘度，有效的促使流入不规则的表面。当水扩散到光致蚀剂达到软化光致抗蚀剂时，使光致抗蚀剂完全填入较深的的不规则的PCB基板表面，有效的消除任何在蚀刻或电镀条件下所产生的缺口、断路或短路的空气泡。所以，适当的水含量，能促进光致抗蚀剂的快速流动，使PCB基板表面存在的缺陷，完全被水所填满并给均匀的扩散到整个PCB基板的表面，直到整个光致抗蚀剂区域获得均的水浓度及光致抗蚀剂。而水溶性光致抗蚀剂特别适用于湿法压膜，因为它含有许多有机亲水基，如醇、酯和羧基。这些有机亲水的宫能基都能提供氢键及离子位置，以促进水扩散到光致抗蚀。
湿式贴膜不仅能改善干膜的粘附性，还能有效的克服由于玻璃纤维粗糙所形成的起伏不平及铜箔表面存在的各种缺陷而提高多层板内层的合格率，特别是用来制作细导线，该工艺能有效的提高其图形转移的精度。当然湿式贴膜有它的局限性，它仅能适用于非钻孔的多层板内层的图形加工。但对于已钻孔的双面及多层板表面精细导线的制作，由于水膜的流动会进入孔内造成孔镀层严重氧化，直接影响后续工序的质量。同时在使用干膜时，也必须选择适用于此法的干膜种类，不是所有的干膜都可以用此种工艺方法。因为不是专用的干膜，经贴膜后，水渍处的干膜被锁定在铜的表面上，造成显影后导线部位出现残胶现象，特别当贴膜后到显影之间，如果干膜停滞时间越长，“锁定”就会更加严重，残胶会越多，导致图形精度变化，直接影响图像质量。
湿式贴膜目前主要应用在多层板内层导电图形的制作，其优势就是增加精细导线和所使用表面较粗糙的基材的合格率，大大地降低其制造成本。因为可以选择基材的范围就可以扩大，许多表面不良的低本的PCB基板材料获得应用，使湿式贴膜发挥更大的经济效益。
有的采用湿膜盖孔，它主要应用在无孔环及小孔环设计的印制电路板。采用湿式压膜法贴膜机能形成部分堵住盖孔。当贴膜完成后，光致抗蚀剂因吸收水而被可塑化，致使光致抗蚀剂因盖孔内部分真空的产生流入孔内。从使用的效果来看，有可能以湿膜盖孔工艺取代紫外线聚合的塞孔油墨工艺。所采用的盖孔干膜厚度为45微米，并具有高的解析度，再配合湿式贴膜机，按标准的工艺规范和条件进行贴膜，所采取的去离子水的流量约3－5毫升/分钟。就可达到高质量的盖孔目的。
经贴膜后，水渍处的干膜被“锁定”在铜的表面上，造成显影后电路图形的导线部位出现残胶现象，特别当贴膜后到显影之间，如果干膜停滞时间越长，“锁定”就会更加严重，残胶会越多，导致图形精度变化，直接影响图像质量。所以，在选择湿式贴膜工艺时，首先就要选择专用的光致抗蚀剂。其主要原因就是某些光致抗蚀剂再配合湿贴压膜时会很快发生阻止蚀刻或电镀。特别要提及到是阻止蚀刻的问题。这些现象是由于在铜的表面上形成某些来溶的显影残液、蚀刻液或电镀前的清洁液的放质。为什么会产生此种类型的质量问题呢？
1．扩散速率的影响
光致抗蚀剂中的有机亲水基与PCB基板上的铜箔形成络合物，而这些络合物有益于增加光致抗蚀剂与铜间的化学附着力。但是由于这些络合物在后续工序的溶液中有不同的化学稳定性和溶解能力。若络合物非常稳定，而不溶解在后续所使用的液体之中，它就会导至PCB基板铜在蚀刻过程中产生抑制蚀刻现象。从光致抗蚀剂结构析，因为光致抗蚀剂中有较高分子量会形成稳定的络合物。有些低分子量的螯合剂有能力与铜形成可溶性的络合物，而被添加在光致抗蚀剂中。这些低分子量物质较容易扩散至铜和光抗蚀剂之介面，并生成络合物以防止或减慢生成较稳定的和不溶性而阻止蚀刻的络合物。在湿压时，水会降低光致抗蚀剂的粘度，也增加所有的化学物的扩散速率，特别是高分子量的化学物质。若是高分子量的物质中快速扩散到铜的表面，易形成稳定的不溶性络合物，即是有螯合剂存在，在短时间内将会产生阻止蚀刻的作用。
2．水促进化学反应的影响：
按照化学反应原理通常在水溶液中较固态中来得快。因为化学反应在高分子有机物内进行是比较复杂的，有许多因素的直接影响，其快速扩散的速率（即在高能量下较多的碰撞）和反应物质的相互混合，是非常重要的因素。在湿式贴膜中使用水提供溶媒，以达到加速光致抗蚀剂中各种不同的反应物质的任何可能的反应。此外，铜的表面在化学反应中起着催化剂的作用，这些化学反应（氧化还原反应等），将会导致在铜的表面上生成阻止蚀刻进行的不溶物。
3．离子交联的影响
光致抗蚀剂包含有各种有机亲水性宫能基。特别是水溶性光致抗蚀剂通常具有羧基，这类羧基通常是高分子结合剂的一部分。湿式贴膜中的常用水含有相当浓度的二价阳离子即钙镁离子会和结合剂离子交联产生高分子量结构的羧盐，因此会降低此类物质的在工艺程序所使用的溶液中的溶解度。若光致抗蚀剂溶解度大大降低，必然会产生阻止蚀刻进行的晃影后留下的残留物。
因此，要克服和解决阻止产生不溶物，就必须严格的控制湿式贴膜中，对膜种类的选择和工艺条件中水纯度的控制。湿式贴膜法，必须具有良好的设备系统相匹配。但有时控制失灵，特别是水被滚轮赶出PCB基板表面，有些水将有湿压膜滚轮而转移到下一块PCB基板表面的聚脂薄膜的表面上，由于这些多余的水含有一定量的光致抗蚀剂（如染料、单体）而会产生一些问题。这些问题会影响PCB基板表面状态。
（1）被污染的压膜滚轮若村板在曝光前叠压在一起时，残留在聚脂薄膜表面上的水会导致PCB基板粘在一起，直接影响到作业的顺利进行。
（2）如果将被污染的PCB基板拿去曝光，不但会沾污所使用的底片，还会将底片粘隹，直接影响到曝光质量。
（3）当水滴在聚脂薄膜表面上干燥，因水滴含有少量的光致抗蚀剂，而留下圆环状图样，该圆环图形在曝光时由于紫外光散射，造成细导线的晕环状的缺陷。
（4）在湿式贴膜时，多余的水也与干膜起皱问题有关连。
总之，在湿式贴膜过程中，要控制PCB基板良好的润湿过程、润湿时间和准确的位置调整将会有效的控制问题的发生。
湿式贴膜的关键是水的质量。从理论上讲，使用在湿式贴膜的液体不一定是水，但从实践证明水是唯一能有效地代替光致抗蚀剂与铜之间空气，以增加贴膜质量的可靠性。所以选择蒸馏水较为有利，因为它不但不含有害成份，而且也不含有过饱和状态的空气。同样采用逆渗透水系统处理过的水也可使用于湿式贴膜工艺中，但处理理系统比较复杂。软水也可接受，不过由于含有氯含量、PH的变化等因素的影响，使用时会产生一些问题。硬水的使用也会受到一定的限制，因为高硬度的含量的水与光致抗蚀剂可能会引起不可预知的化学反应和逐渐积累的水垢在水的运输系统中，长期积累会直接影响到工艺规定的供水流量，就无法确保湿式贴膜的高质量。
理论上采用去离子水也是一种选择，但从去离子水处理系统的实际分析，因为去离子水的通常采用离子交换树脂进行处理。采用此类水进行湿压膜，常会发现PCB基板表面有残留的树脂或使用在离子交换树脂再生的化学物，导致PCB基板铜箔表面与膜的表面附着力差。所以，用于湿式贴膜的水最好使用蒸馏水。
随着表面安装技术的飞快进步，电路图形的精度与密度越来越高，同时基于铜箔表面由于生产、装运、剪切、前处理（如刷板、去毛剌）等作业过程中忽多忽少地被擦伤或者铜箔本身存在着针孔、麻点、凹坑、划痕以及玻离布造成铜箔表面凹凸不平等缺陷，传统所采用的干式贴膜法满足不了印制电路板图形转移质量的高求，于是出现湿式贴膜法。
湿法贴膜其基本要点就是在即将进行热压贴膜的PCB基板表面首先涂布一层薄低粘度的液体，此种类型的液体却是水。该种涂布的水的粘度比经热压而熔化的光致抗蚀剂粘度低100至1000倍。因此，它很容易取代不规则的表面内的空气而填入此种PCB基板的表面，然后光致抗蚀剂在正常的温度和压力的工艺条件下，被附压在PCB基板铜的表面。PCB基板表面的水膜起着很重要的作用，特别对水溶性光致抗蚀剂是个非常有效的可塑剂。因为水是不可压缩的?介质，将不会对凹陷的表面被压膜压力产生压缩力，而水会在光致抗蚀剂和铜表面之介面流出。
而留在PCB基板表面的水将完全扩散到亲水性的光致抗蚀剂，以降低光致抗蚀剂的粘度，有效的促使流入不规则的表面。当水扩散到光致蚀剂达到软化光致抗蚀剂时，使光致抗蚀剂完全填入较深的的不规则的PCB基板表面，有效的消除任何在蚀刻或电镀条件下所产生的缺口、断路或短路的空气泡。所以，适当的水含量，能促进光致抗蚀剂的快速流动，使PCB基板表面存在的缺陷，完全被水所填满并给均匀的扩散到整个PCB基板的表面，直到整个光致抗蚀剂区域获得均的水浓度及光致抗蚀剂。而水溶性光致抗蚀剂特别适用于湿法压膜，因为它含有许多有机亲水基，如醇、酯和羧基。这些有机亲水的宫能基都能提供氢键及离子位置，以促进水扩散到光致抗蚀。
湿式贴膜不仅能改善干膜的粘附性，还能有效的克服由于玻璃纤维粗糙所形成的起伏不平及铜箔表面存在的各种缺陷而提高多层板内层的合格率，特别是用来制作细导线，该工艺能有效的提高其图形转移的精度。当然湿式贴膜有它的局限性，它仅能适用于非钻孔的多层板内层的图形加工。但对于已钻孔的双面及多层板表面精细导线的制作，由于水膜的流动会进入孔内造成孔镀层严重氧化，直接影响后续工序的质量。同时在使用干膜时，也必须选择适用于此法的干膜种类，不是所有的干膜都可以用此种工艺方法。因为不是专用的干膜，经贴膜后，水渍处的干膜被锁定在铜的表面上，造成显影后导线部位出现残胶现象，特别当贴膜后到显影之间，如果干膜停滞时间越长，“锁定”就会更加严重，残胶会越多，导致图形精度变化，直接影响图像质量。
湿式贴膜目前主要应用在多层板内层导电图形的制作，其优势就是增加精细导线和所使用表面较粗糙的基材的合格率，大大地降低其制造成本。因为可以选择基材的范围就可以扩大，许多表面不良的低本的PCB基板材料获得应用，使湿式贴膜发挥更大的经济效益。
有的采用湿膜盖孔，它主要应用在无孔环及小孔环设计的印制电路板。采用湿式压膜法贴膜机能形成部分堵住盖孔。当贴膜完成后，光致抗蚀剂因吸收水而被可塑化，致使光致抗蚀剂因盖孔内部分真空的产生流入孔内。从使用的效果来看，有可能以湿膜盖孔工艺取代紫外线聚合的塞孔油墨工艺。所采用的盖孔干膜厚度为45微米，并具有高的解析度，再配合湿式贴膜机，按标准的工艺规范和条件进行贴膜，所采取的去离子水的流量约3－5毫升/分钟。就可达到高质量的盖孔目的。
经贴膜后，水渍处的干膜被“锁定”在铜的表面上，造成显影后电路图形的导线部位出现残胶现象，特别当贴膜后到显影之间，如果干膜停滞时间越长，“锁定”就会更加严重，残胶会越多，导致图形精度变化，直接影响图像质量。所以，在选择湿式贴膜工艺时，首先就要选择专用的光致抗蚀剂。其主要原因就是某些光致抗蚀剂再配合湿贴压膜时会很快发生阻止蚀刻或电镀。特别要提及到是阻止蚀刻的问题。这些现象是由于在铜的表面上形成某些来溶的显影残液、蚀刻液或电镀前的清洁液的放质。为什么会产生此种类型的质量问题呢？
1．扩散速率的影响
光致抗蚀剂中的有机亲水基与PCB基板上的铜箔形成络合物，而这些络合物有益于增加光致抗蚀剂与铜间的化学附着力。但是由于这些络合物在后续工序的溶液中有不同的化学稳定性和溶解能力。若络合物非常稳定，而不溶解在后续所使用的液体之中，它就会导至PCB基板铜在蚀刻过程中产生抑制蚀刻现象。从光致抗蚀剂结构析，因为光致抗蚀剂中有较高分子量会形成稳定的络合物。有些低分子量的螯合剂有能力与铜形成可溶性的络合物，而被添加在光致抗蚀剂中。这些低分子量物质较容易扩散至铜和光抗蚀剂之介面，并生成络合物以防止或减慢生成较稳定的和不溶性而阻止蚀刻的络合物。在湿压时，水会降低光致抗蚀剂的粘度，也增加所有的化学物的扩散速率，特别是高分子量的化学物质。若是高分子量的物质中快速扩散到铜的表面，易形成稳定的不溶性络合物，即是有螯合剂存在，在短时间内将会产生阻止蚀刻的作用。
2．水促进化学反应的影响：
按照化学反应原理通常在水溶液中较固态中来得快。因为化学反应在高分子有机物内进行是比较复杂的，有许多因素的直接影响，其快速扩散的速率（即在高能量下较多的碰撞）和反应物质的相互混合，是非常重要的因素。在湿式贴膜中使用水提供溶媒，以达到加速光致抗蚀剂中各种不同的反应物质的任何可能的反应。此外，铜的表面在化学反应中起着催化剂的作用，这些化学反应（氧化还原反应等），将会导致在铜的表面上生成阻止蚀刻进行的不溶物。
3．离子交联的影响
光致抗蚀剂包含有各种有机亲水性宫能基。特别是水溶性光致抗蚀剂通常具有羧基，这类羧基通常是高分子结合剂的一部分。湿式贴膜中的常用水含有相当浓度的二价阳离子即钙镁离子会和结合剂离子交联产生高分子量结构的羧盐，因此会降低此类物质的在工艺程序所使用的溶液中的溶解度。若光致抗蚀剂溶解度大大降低，必然会产生阻止蚀刻进行的晃影后留下的残留物。
因此，要克服和解决阻止产生不溶物，就必须严格的控制湿式贴膜中，对膜种类的选择和工艺条件中水纯度的控制。湿式贴膜法，必须具有良好的设备系统相匹配。但有时控制失灵，特别是水被滚轮赶出PCB基板表面，有些水将有湿压膜滚轮而转移到下一块PCB基板表面的聚脂薄膜的表面上，由于这些多余的水含有一定量的光致抗蚀剂（如染料、单体）而会产生一些问题。这些问题会影响PCB基板表面状态。
（1）被污染的压膜滚轮若村板在曝光前叠压在一起时，残留在聚脂薄膜表面上的水会导致PCB基板粘在一起，直接影响到作业的顺利进行。
（2）如果将被污染的PCB基板拿去曝光，不但会沾污所使用的底片，还会将底片粘隹，直接影响到曝光质量。
（3）当水滴在聚脂薄膜表面上干燥，因水滴含有少量的光致抗蚀剂，而留下圆环状图样，该圆环图形在曝光时由于紫外光散射，造成细导线的晕环状的缺陷。
（4）在湿式贴膜时，多余的水也与干膜起皱问题有关连。
总之，在湿式贴膜过程中，要控制PCB基板良好的润湿过程、润湿时间和准确的位置调整将会有效的控制问题的发生。
湿式贴膜的关键是水的质量。从理论上讲，使用在湿式贴膜的液体不一定是水，但从实践证明水是唯一能有效地代替光致抗蚀剂与铜之间空气，以增加贴膜质量的可靠性。所以选择蒸馏水较为有利，因为它不但不含有害成份，而且也不含有过饱和状态的空气。同样采用逆渗透水系统处理过的水也可使用于湿式贴膜工艺中，但处理理系统比较复杂。软水也可接受，不过由于含有氯含量、PH的变化等因素的影响，使用时会产生一些问题。硬水的使用也会受到一定的限制，因为高硬度的含量的水与光致抗蚀剂可能会引起不可预知的化学反应和逐渐积累的水垢在水的运输系统中，长期积累会直接影响到工艺规定的供水流量，就无法确保湿式贴膜的高质量。
理论上采用去离子水也是一种选择，但从去离子水处理系统的实际分析，因为去离子水的通常采用离子交换树脂进行处理。采用此类水进行湿压膜，常会发现PCB基板表面有残留的树脂或使用在离子交换树脂再生的化学物，导致PCB基板铜箔表面与膜的表面附着力差。所以，用于湿式贴膜的水最好使用蒸馏水。
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