| 返回PCB资源网首页 | 注册 | 登陆 |
 |
 |
 |
阻焊剂的激光直接成像(HDI)技术
摘 要 概述了阻焊剂的激光直接成像(HDI)技术，可以提高高密度PCB制造中阻焊剂的位置重合精度。
Abstract This paper describes the development of solder resist for laser direct imaging(LDI)，can rises position alignment accuracy of solder resist in high density PCB manafacturing． 1 开发背景 近年来随着PCB的高密度化迅速发展，阻焊剂的激光直接成像(LDI，Laser Direct Imaging)技术引起PCB业界的广泛关注。实际上LDI技术早已有之，但是由于它的装置价格高，析像清晰度不充分等原因，只是部分采用。然而最近的激光描绘装置使用作业性良好的紫外光范围的光源，可以实现高析像清晰度、高生产性和节能。 LDI有许多优点，在以电路保护为目的的阻焊剂工程中，无须使用光致掩膜，对于电路形成基板的伸缩，可以进行数据修正，从而飞跃的提高了基板的位置重合精度。PCB制造商可以从光致掩膜的制造和管理中解放出来，降低了高精度PCB的不良率，可以在短期内完成和交货。 表1和表2分别表示了半导体封装的衔接(IC基板)板(Interposer)和积层板所要求的阻焊剂位置的重合精度。由表1和表2可以想像出传统的曝光方式是很难实现阻焊剂的位置重合精度要求的，唯一的解决方法就是采用LDI。然而LDI一边激光扫描，一边形成图形。传统阻焊剂的光敏度很低，需要非常长的曝光时间。鉴于上述状况，太阳油墨制造(株)开发了具有超高灵敏度和高精度图形形成的阻焊剂“LDI一1000”系列。本文就LDI用阻焊剂加以叙述。
2阻焊剂的LDI技术 2．1 阻焊剂的高灵敏度化 图1和图2分别表示了一次曝光方式和激光直接曝光方式的生产率和曝光量／基板尺寸之间的关系。总之，曝光时间随着曝光量／基板尺寸成比例的增大。一般阻焊剂的曝光量为200mJ／cm2。～400mJ／cm2。，LDI用阻焊剂的曝光量为30mJ／cm2。～60mJ／cm2。，生产效率不同，因此LDI用阻焊剂必须高灵敏度化。
为了实现阻焊剂的高灵敏度化，进行了感光树脂的开发和新规光聚合引发剂的开发，进行了阻焊剂组成物的光反应效率的调整，开发了适应30mJ／cm2～50mJ/cm2。的标准曝光量的阻焊剂制品。图3表示了一般阻焊剂和LDI用高灵敏度阻焊剂LDI一1000系列的曝光量和曝光时间的关系。
2．2 阻焊剂的析像清晰度 一般的阻焊剂是按照使用金属卤化物灯为光源的曝光机而设计的。金属卤化物灯可以在如图4所示的360nm～400nm的宽领域内照射紫外线，由图4可知，一般阻焊剂的感光域是按照吸收该领域的紫外线而设计的。
另一方面，激光直接曝光装置的光线是单一波长的光线，与传统的金属卤化物灯等的宽波长范围的光线不同。在阻焊剂的设计中差别非常人，必须采取最佳设计。阻焊剂的光聚合引发剂引起吸收光的反应，形成负型图形。在光源为单一波长的光线时，光聚合引发剂吸收从表层入射的光，引起光不能到达底部的现象(凹割或者底切，undercut)。然而在宽波范围光线情况下(传统曝光)，即使短波长的光线在表面层被大量吸收而不能到达底部，但是长波长的光线却可以到达底部而形成图形。因此，适应LDI的阻焊剂必须设计成不会发生底切那样的有效吸收激光直接曝光装置的单一波长的光线，而且光线可以充分的到达底部。 照片1表示了200μm节距的导线底部空间中形成100μm线幅的阻焊剂。这时铜线路设计成100μm，由于蚀刻而或多或少的变细，间距约为120μm～130μm这种间隙(clearance)15μm左右的空问足以容纳非常清晰的100μm堤堰(Dam)。这时的铜线路厚度和阻焊剂厚度虽然郜是50μm，但是可以按照设计值形成从表层到底部没有底切的阻焊剂。
照片2表示了QFP焊盘问的m焊剂的截面形状确认和线幅测量。使用355nm的激光照射，在QFP焊盘间形成阻焊剂的堤堰。如果测量堤堰(线形状)的截面，就会发现各种曝光量的形状有若干不同。曝光量从30mJ／cm2。变化到～70mJ／cm2时，随着曝光的增加，阻焊剂的表层部(上部)和底部(下部}的幅度差变小，消除了底切。但是，其中上部的线幅数据值大致相同，随着曝光量的增人，数值变化少。这种现象足单一光线特有的现象，采用宽波长范围的光线是难以获得的。这就是说，在宽波长范围的光线情况下，即使主波长的光线没有到达底部，但其它波长的光线到达底部而形成图形。当增人到底的光的曝光量时，表面层的光吸收也会同时增人，表层的线幅比设计值大些。最适合于LDI的阻焊剂一边由表层透射光，一边引起反应，阻焊剂厚度小取决于暴光量，可以成相当于设计值的正确形状的线路。
2．3表面的固化性 传统的阻焊剂采用接触式光致掩膜进行曝光的接触曝光方式。这种方式的日的在于获得高析像清晰度，但是更重要的目的在于防止由于氧产生的聚合障碍。另一方面，LDI是在氧存在下进行的。受到氧障碍的阻焊剂的表面反应不充分，没有光泽，耐药品性或者电性能小良。对于氧产生的游离基聚合障碍，正在致力于干膜化的研究，为了保持更好的通用性，设计成无须氧障碍防止膜的状态，且具有充分的表面固化性。
3高灵敏度阻焊剂LDI-1000系列 由于现在市售的LDI描绘装置存在2种不同的光源,开发了适合于各自波长的阻焊剂。适应355nm的阻焊剂足LDI一1000F，适应405nm的阻焊剂是“LDI一1000HR”。表3表示了LDI一1000系列的规格。表4表示了适应LDI的阻焊剂的特性。 LDI用阻焊剂虽然具有高灵敏度，但是采用与现有阻焊剂同样的处理却没有问题。例如在清洁室的黄光下完全不会感光。其它规格与传统制品也没有什么变化。 LDI一1000F系列和LDI一1000HR系列的差别只足感光域的不同，LDI用阻焊剂与传统市售阻焊剂的差别也只足感光域的不同，它们的光致聚合物完全相同，仅仅是光特性的不同，可以达到与传统阻焊剂相同的可靠性。 3．1 适应355nm光源的LD l-1 000F系列 如表4所示，适应355nm光源的LDI一1000F系列的特性值可以满足阻焊剂的基本特性。标准曝光量为：30mJ／cm2～50mJ／cm2的高灵敏度。照片3表示了QFP焊盘间形成高宽比(Aspect)高的线路形状(阻焊剂厚度50μm)即使CSP安装的电路上的微细导通孔形成也可以获得按照设计值形成的高析像清晰度。
如表4所示，适应405nm光源的LDI一1000HR系列的特性值同样也可以满足阻焊剂的特性。光特性具有40mJ／cm2．60mJ／cm2的高灵敏度。与其它短波长的紫外线比较，405nm的光线对有机成分的透射率最高。因此采用厚膜时的硬化性良好。如照片4所示，高电路厚度的QFP焊盘间容易形成阻焊剂线路。正在应用于高电路厚度基板、多层板、聚酰亚胺基材和BT基材等。 表5表示了具体的LDI用阻焊剂序列。迄今为止与顾客的交往中开发了顾客需要的许多制品，尤其是适合于便携电话用途的积层板用阻焊剂，它们涉及到强度、色泽(绿，青)和不同的涂布方法(丝网印刷、喷涂和帘涂)。
4传统曝光机和激光直接曝光机并用型阻焊剂 上述的LDI用阻焊剂是以采用激光曝光机进行曝光为前提而凋整的激光直接曝光专用制品。然而并不是所有的PCB都需要高精度的位置重合精度。PCB制造商导入LDI技术时需要比较大的设备投资，就阻焊剂而言，顾客认定的再取得或者基板的UL取得等方面需要花费时间。因此客观上存在着使用传统紫外线灯的一次曝光机和激光直接曝光机并用的顾客要求。特别是在FPC用途或者半导体封装的插入板用途中的要求甚多。本来这些用途中的阻焊剂，就重视特性的观点考虑，多数需要500mJ／cm2以上的曝光量。这些100mJ／cm2的高灵敏度阻焊剂即使采用现有的生产线，也可以提高生产效率。采用LDI可以完成一部分高精细的产品或者试制产品。太阳油墨制造(株)的FPC用阻焊剂中，开发了即使采用高灵敏度的激光直接曝光机也可以曝光的阻焊剂。表6表示了这种FPC用阻焊剂的特性。
由表6可知，相对于现有FPC用阻焊剂“PSR一9000 FLX50”为500mJ／cm2的曝光量，“PSR一9000LDI”在使用金属卤化物灯的曝光机，使用短弧灯型紫外线灯的曝光机(平行光曝光机)和355nm激光直接曝光机时的曝光量分别为100mJ／cm2、150mJ／cm2和100mJ／cm2的高灵敏度，具有同等的特性。 这些适应激光曝光要求的阻焊剂今后还会增加，太阳油墨制造(株)将会在现有技术的基础上提供顾客需要的阻焊剂制品。 5未来的LDI用阻焊剂 太阳油墨制造(株)在多位激光直接曝光机制造商的大力协助下，开发了具有高析像清晰度和高灵敏度的LDI用阻焊剂，具有与传统阻焊剂同等的可靠性，还开发了并用现有曝光装置的曝光和激光直接曝光的现有阻焊剂的改良性制品。所有这些阻焊剂都可以高效率的制造顾客所希望的高精细PCB。由于高精度制品的生产效率和成本的直接联系，特别需要20mJ／cm2以下的高灵敏度化。今后将会继续致力于适应顾客需要的低成本、高精细和高性能的阻焊剂的研究开发，为PCB业界的发展作出贡献。 本文地址：PCB资源网 - 阻焊剂的激光直接成像(HDI)技术 （阅读次数： ）
|
PCB视频教程
|
