干膜掩孔破裂影響因子試驗(yàn)分析

文章通過試驗(yàn)圖形轉(zhuǎn)移制程各工藝參數(shù)設(shè)置對(duì)干膜掩孔破裂的影響，并根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果調(diào)整相應(yīng)的工藝參數(shù)控制，保證掩孔干膜完好性。

干膜掩孔；工藝參數(shù)；干膜聚合程度

1 前言

印制板制造中影響干膜掩孔破裂的因素多種多樣，有干膜以及板件鉆孔本身特性的影響、有工藝參數(shù)設(shè)置的影響，還有生產(chǎn)中操作造成的影響。常常讓圖形轉(zhuǎn)移工程師不知從哪一方面開始著手改善。

現(xiàn)主要從圖形轉(zhuǎn)移制程工藝參數(shù)設(shè)置方面進(jìn)行試驗(yàn)分析，找到其影響干膜掩孔破孔最主要的因素，通過調(diào)整相關(guān)工藝參數(shù)，最終確保掩孔干膜完好。

2 試驗(yàn)過程

2.1 專用試板制作及變量選擇

由于不是所有板件和孔徑均會(huì)出現(xiàn)干膜掩孔破裂現(xiàn)象，為方便試驗(yàn)以及形成統(tǒng)一驗(yàn)證標(biāo)準(zhǔn)，首先要制作能體現(xiàn)在線板件干膜掩孔破裂特征的專用試板。根據(jù)歷史干膜掩孔破裂情況，出現(xiàn)破孔的均是大孔徑的槽孔和圓孔。因此專用試板設(shè)計(jì)孔徑為3.0 mm× 6.2 mm槽孔和6.0 mm圓孔的兩類掩孔，其中根據(jù)槽孔長(zhǎng)方向與貼膜方向關(guān)系，分別設(shè)計(jì)豎向槽孔和橫向槽孔。專用試板拼板尺寸為609.6 mm×457.2 mm（24 in× 18 in），孔與孔間距為6.35 mm（250 mil），全板共有1564個(gè)掩孔，整板曝光，無(wú)圖形，即不考慮孔環(huán)對(duì)偏影響，如圖1所示。

圖1 干膜掩孔試板圖形

本試驗(yàn)主要從工藝參數(shù)設(shè)置方面考慮，選擇影響因子：貼膜壓力、貼膜溫度、貼膜速度、曝光能量、貼膜后至顯影停留時(shí)間、顯影壓力、顯影點(diǎn)。由于影響因子數(shù)量較多，按照工藝流程分成三組因子進(jìn)行試驗(yàn)，將貼膜壓力、貼膜溫度和貼膜速度一并歸納為貼膜參數(shù)影響，將曝光能量和貼膜后至顯影停留時(shí)間一并歸納為干膜聚合程度影響，將顯影壓力和顯影速度（顯影點(diǎn)）一并歸納為顯影參數(shù)影響。三組因子分別進(jìn)行試驗(yàn)分析。

2.2 各因素試驗(yàn)過程

2.2.1 貼膜參數(shù)的影響試驗(yàn)

選取貼膜壓力、貼膜溫度、貼膜速度為試驗(yàn)因子，分別取上下限水平，設(shè)計(jì)一個(gè)3因子2水平DOE全因子試驗(yàn)。統(tǒng)一采用專用試板進(jìn)行試驗(yàn)，正常條件前處理磨板，貼膜前板面溫度44℃，正常能量曝光，停留24小時(shí)后再顯影，顯影點(diǎn)50%，每種條件試驗(yàn)4拼試板，顯影后檢查試板掩孔干膜破裂數(shù)量情況，重復(fù)2次，試驗(yàn)結(jié)果如表1。

表1 貼膜壓力、溫度、速度3因子2水平DOE試驗(yàn)情況

對(duì)表1數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，如圖2所示，影響干膜掩孔破裂效應(yīng)關(guān)系為：貼膜壓力＞貼膜溫度=貼膜速度，貼膜壓力為顯著影響因子，貼膜溫度和貼膜速度影響程度較小。

圖2 貼膜影響因子的帕累托圖

另外，顯影后檢查板件干膜掩孔破裂位置無(wú)明顯分布規(guī)律，但是出現(xiàn)破裂的均是槽孔長(zhǎng)向與貼膜方向垂直的豎向槽孔，如圖3所示，對(duì)于槽孔長(zhǎng)方向與貼膜方向垂直的豎向槽孔容易破裂現(xiàn)象，此前已有文獻(xiàn)試驗(yàn)研究：由于槽孔長(zhǎng)方向?qū)挾容^大，與壓輥接觸時(shí)間較長(zhǎng)，掩孔區(qū)域干膜變形較嚴(yán)重，以致孔緣位置干膜厚度變薄，容易出現(xiàn)干膜破裂情況。

圖3 槽孔長(zhǎng)向與壓輥垂直的豎向槽孔容易出現(xiàn)破裂

2.2.2 干膜聚合程度對(duì)干膜掩孔破裂的影響試驗(yàn)

專用試板正常條件貼膜，分別選取上下限曝光能量進(jìn)行曝光，曝光后停留24小時(shí)候正常條件顯影，顯影后檢查試板干膜掩孔破裂個(gè)數(shù)如表2。

表2 曝光能量對(duì)干膜掩孔破裂試驗(yàn)情況

對(duì)表2數(shù)據(jù)進(jìn)行雙比率驗(yàn)證分析：零假設(shè)H0：高、低曝光能量對(duì)干膜掩孔破裂沒有差異影響；備選假設(shè)H1：高、低曝光能量對(duì)干膜掩孔破裂有差異影響。設(shè)置顯著性水平α=0.05，作雙比率檢驗(yàn)分析結(jié)果如圖4。

圖4 高、低曝光能量對(duì)干膜掩孔破裂的雙比率檢驗(yàn)

因?yàn)镻值=0.006，小于=0.05，我們將否定零假設(shè)，接受備選假設(shè)，亦即曝光能量對(duì)干膜掩孔破裂有明顯差異影響，換言之，提高曝光能量有助于降低干膜掩孔破孔比例。

其影響機(jī)理為：由于干膜本身是半流體，若曝光聚合程度不高，仍具有一定的流動(dòng)性，特別是在掩孔區(qū)域流動(dòng)性較大，容易向孔內(nèi)凹陷產(chǎn)生變形，最終形成干膜掩孔破裂。提高曝光能量或延長(zhǎng)曝光后板件停留時(shí)間，能增加干膜聚合程度，降低干膜掩孔破裂比例。但若曝光能量的過高，干膜的脆性增加，也會(huì)增加干膜掩孔破裂比例。

2.2.3 顯影參數(shù)的影響試驗(yàn)

選取顯影壓力和顯影速度作為試驗(yàn)因子，分別取上下限水平，設(shè)計(jì)一個(gè)2因子2水平DOE全因子試驗(yàn)。專用試板正常條件貼膜、曝光，停留24小時(shí)后進(jìn)行顯影試驗(yàn)，每種條件4拼試板，顯影后檢查試板干膜破孔數(shù)量，重復(fù)2次，試驗(yàn)結(jié)果如表3。

表3 曝光能量對(duì)干膜掩孔破裂試驗(yàn)情況

對(duì)表3數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，曝光后試板停留24小時(shí)后，干膜掩孔破裂個(gè)數(shù)減少明顯，說明顯影壓力和顯影速度對(duì)干膜掩孔破裂影響程度均較小。另外試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，若延長(zhǎng)板件在顯影缸的停留時(shí)間，掩孔區(qū)域干膜被軟化出現(xiàn)起皺現(xiàn)象，嚴(yán)重時(shí)將導(dǎo)致掩孔干膜破裂。

3 試驗(yàn)結(jié)果小結(jié)

（1）貼膜參數(shù)對(duì)干膜掩孔破裂的影響。

貼膜各影響因子對(duì)干膜掩孔破裂的影響程度，只有貼膜壓力為顯著影響因子，貼膜溫度和貼膜速度影響程度較小，降低貼膜壓力有助于改善干膜掩孔破裂；槽孔長(zhǎng)方向與貼膜方向垂直的豎向槽孔更容易出現(xiàn)破裂情況。

（2）干膜聚合程度對(duì)干膜掩孔破裂的影響。

通過提高曝光能量或延長(zhǎng)曝光后停留時(shí)間，提升干膜聚合程度，能有效降低干膜掩孔破裂比例。

（3）顯影參數(shù)對(duì)干膜掩孔破裂的影響。

在干膜聚合程度較高情況下，顯影壓力和顯影速率對(duì)干膜掩孔破裂影響較??；板件在顯影缸停留時(shí)間較長(zhǎng)，顯影液會(huì)軟化干膜，嚴(yán)重時(shí)會(huì)出現(xiàn)掩孔干膜破裂。

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林秀鑫工藝工程師，主要負(fù)責(zé)外層圖形轉(zhuǎn)移、圖形電鍍和堿性蝕刻工藝工作。

陳海騰，工藝工程師，主要負(fù)責(zé)外層圖形轉(zhuǎn)移工藝工作。

Influence factor of the crack of dry film covering holes analysis

LIN Xiu-xin CHEN Hai-teng

Through the testing of impact on the crack of dry film covering holes with technical parameter setting in image transfer process and adjusting technical parameters, we can make sure dry film covering the holes perfectly.

Dry Film Covering Holes; Technical Parameter; Polymerization of Dry Film

TN41

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1009-0096（2015）02-0055-03