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铜箔表面清洁处理技术在印制板生产中的应用(一) 2008-11-24 14:28:12　资料来源:PCBcity　作者: 杨维生编译 　　1 前言　　近年以来，电子工业有了一个飞速的发展，以满足越来越高密度封装及小型化发展的需求。　　与之相应，印制线路工业界也必须面对，日益迫近的更为精细线路及线间距高密度印制电路板的制造任务。　　为了避免生产率的剧烈下滑，印制电路板制造商不得不再次对其整个生产工艺流程，从每个工步人手，从细节处进行逐次检查。　　众所周知，对于印制电路板制造来说，很关键的一步，是铜箔表面抗蚀材料（干膜、液态抗蚀剂、阻焊膜）的运用。　　对于印制电路板制造之抗蚀材料运用来说，未经任何处理的铜箔表面，是不能提供其所需的足够粘接点的。需要通过表面清洁及预处理，除去铜箔表面所有的污染物，并创建出一个适合粘接的粗糙表面。　　为此，对于更薄内层单片覆铜箔材料的使用，设计所需更精细线路及线间距制造的要求，以及随之而来的对高品质铜箔表面处理需求，极大的促进了这一领域的传统研究及新手段的探索。　　传统覆铜箔层压板材料的表面，需要对其外貌进行改变，通常是除去所有污染物和外来杂质元素，以实现清洁表面的目的。 　　2 铜箔表面　　传统的铜箔，大多采用电解的方式，于一个不断旋转的不锈钢滚筒阴极上获取，也即电解铜箔。　　随后，通常会经受进一步的化学处理，俗称防氧化处理。类似于采用铬酸盐来抵抗腐蚀，涂锌于铜箔面，用来保护铜箔经受住高温层压条件的严峻考验。　　此外，“防氧化”处理，还能保证覆铜箔层压板材料有较长的货架寿命。　　下图1展示的是扫描电子显微镜拍摄的铜箔表面结构形态示意。　　对于抗蚀材料（干膜，阻焊膜或其他）来说，粗糙的表面可以提供一个更好的粘接效果。这是因为，一个优良的表面，应当展示出一致性的锐利峰和谷的结构形态，在此结构形态的表面，方能实现涂覆层的机械性锚接。　　对于传统覆铜箔层压板材料的原始铜表面，不具备上述提及的一致性形态结构，因此，针对可利用的任何涂层，提供不出一个足够锚接力的表面形态。　　最后，无数经验证明，传统覆铜箔层压板材料的原始铜表面，对于抗蚀材料获得优异粘接来说，未经任何处理，显然是不适合的。　　至于有效粘接的必备条件，应该是一个拥有一个高低错落的形态结构，且必须具有较高的洁净程度。 图1原始铜箔表面结构形态示意 　　3 铜表面的清洁和预处理方法　　3.1 研磨刷清洁处理　　3.1.1概述　　作为最早和很常用的清洁方法，研磨刷清洁处理，已被使用许多年了。该方法是采用带有研磨颗粒的无纺尼龙纤维组成的紧密刷辊，　　通过专门设计制造的刷板设备，对需处理覆铜箔层压板铜表面进行处理。　　下面给出了两张研磨刷辊示意图。其中，图2展示的是浸渍研磨颗粒的硬毛刷，图3展示的则是Scotch抛光刷。 图2浸渍研磨颗粒的硬毛刷示意图3 Scotch抛光刷示意 　　该技术被广泛用以对覆铜箔层压板铜表面进行清洁处理。　　至于抛刷的目标，是借助研磨颗粒于材料表面的切线运动，通过机械摩擦和粗化铜箔表面，借此，在同一时间内，除去任何可能附着的污染物。 图4研磨刷清洁处理后铜表面形态结构示意 　　由上图4展示出，擦痕密度越高，抗蚀材料的粘接性能不一定越好。　　因为，当贴干膜操作时，铜箔表面的擦痕可能会造成桥状空隙，而且，在历经干膜曝光和显影处理后，此类沟道空隙依然存在。　　对于多层印制板的内层图形制作来说，在图形转移后，将进行酸性蚀刻操作。由于上述桥状空隙的存在，蚀刻溶液可能会蔓延渗入其中，从而造成线宽的不规则改变，严重时甚至会造成线断缺陷。此情况的结果，将会使线宽控制无规律，精细线路开路。 　　相似的问题还会出现在多层印制板的外层图形电镀制作：在此过程中，电镀溶液会潜入干膜下部，造成渗镀问题的出现，最终会导致线宽增宽，线间距无规则变化，严重时会导致精细间隙桥连短路。　　关于表面元素组成，我们能断定含研磨颗粒的辊刷的具有侵略性的作用，一定能除去大部分的铜箔表面污染物和外来元素。　　然而，现今的组成印制线路的导体部分和介质部分，大部分是相互平行布设的。而且，其线宽和线间距大小，几乎与前述提及的单向性擦痕数量级相当。因此，此种高密度印制电路制造需求，迅速导致研磨刷清洁方法的荒废，大大降低其运用普遍性。　　此外，硬研磨刷不能被用来对内层薄单片进行清洁处理，否则会使薄单片遭受不可接受的延长变形和可能导致板材损坏。 图5研磨刷处理和显影蚀刻或电镀制程的粗糙形态图 上图5展示的是，经过研磨刷处理和显影蚀刻或电镀制程的粗糙形态图示意。　　使用研磨刷处理的另外一个不足是，该表面清洁处理法，有可能破坏金属化孔的孔口部分。此问题的出现，是由于研磨刷本身的结构，加之金属化孔线路上部所经受的强机械作用所致。