挠性PI基材上镂空板用开窗口工艺研究-电子科技大学.doc

电子科技大学微电子与固体电子学院 标 准 实 验 报 告 （实验）课程名称 印制电路原理和工艺（实验） 电子科技大学教务处制表 电 子 科 技 大 学 实 验 报 告 学生姓名： 学 号： 指导教师： 实验地点：微固楼445 实验时间： 一、实验室名称：印制电路工艺实验室 二、实验项目名称：挠性PI基材上镂空板用开窗口工艺研究 三、实验学时：4学时 四、实验原理： 在电子设备轻、薄、多功能化发展趋势的促进下，印制电路板正向薄膜化、精细化、高密度互联和元件搭载的方向发展。挠性印制电路板Flex Print Circuit Board，FPCB）由于具有可自由弯曲广泛应用手机、数码相机、摄像机、笔记本电脑、航空电子设备等电子设备中。挠性印制电路板聚酰亚胺（polyimidePI）挠性印制电路板设计窗口单层的基础上实现双面导通的功能Surface Mounted Technology，SMT）结合，可以使印制板在焊接时具有好的耐高温性能。挠性印制电路板开窗口的方法机械加工和蚀刻两大类机械加工机械冲切数控铣机械冲切冲床该生产批量大先期投入成本低生产消耗成本低优点产品加工精度受冲模精度限制缺点，窗口尺寸越小，所需模具的成本就越高，生产就越困难。数控铣采用的设备是单轴或者多轴数控铣床，特点是：生产周期短批量大加工精度适中生产消耗成本低先期投入成本高。挠性印制板基材质地柔软刚性不足，加工之后往往在窗口的边缘产生大量的毛刺，甚至是撕裂扭曲的情况不适合对挠性板提出的小型化高密度的要求。 蚀刻等离子蚀刻激光烧蚀。等离子蚀刻采用专门的生产设备，针对不同的基材加入不同的反应气体进行。该工艺生产批量小，先期投入和维护成本高，加工精度高。激光烧蚀主要采用的是CO2红外激光或者是UV激光器等。该几乎适合所有的有机绝缘基材。所加工出来的窗口精度高，但是生产批量小，投入和维护成本高不适合一般的中小型挠性印制电路板企业。本文化学蚀刻在挠性聚酰亚胺基材上开窗口的新工艺取得理想效果。 蚀刻工艺聚酰亚胺无胶铜箔杜邦的FX940或FX9420干膜[7]设计的物质计量比配制不同PI刻蚀液，具体过程为： 称取106g KOH和6.0gNaOH固体，将其放入250cm3的聚四氟乙烯材质烧杯中，加入200 cm3去离子水，搅拌使KOH和NaOH固体溶解。由于碱溶于水是放热反应，当混合碱完全溶解之后溶液温度在100℃左右。 加入缓蚀剂1（苯并三唑，BTA）0.005～0.008g并搅拌溶解、缓蚀剂2（巯基苯并噻唑，MBT）0.002～0.007g、渗透剂（仲烷基磺酸钠SAS），充分搅拌，让添加剂溶解，即可获得实验所需要的PI刻蚀液。 由于在热碱的条件下，裸露的铜箔极易被溶液中的溶解氧氧化成Cu2O。所以，加入的BTA和MBT是作为复配缓蚀剂使用。 表1配方中的1除苯并三唑（BTA）苯并三唑衍生物4－羟基苯并三唑（4CBTA）、5羟基苯并三唑（5CBTA）、CBT－1（4CBTA和5CBTA的混合物）、1[(1’－咪唑)－甲基]苯并三唑( IMBTA)、六次甲基四氨等。 2除巯基苯并噻唑（MBT）其衍生物2-乙硫基苯并噻唑、2-苄基硫代苯并噻唑、2-辛烷基二硫代苯并噻唑等。 仲烷基磺酸钠（SAS）烷基酚聚氧乙烯磷酸酯钾盐、烷基磷酸酯、希利龙FR-SD）等。蚀刻工艺表1 蚀刻液配方及工艺条件 蚀刻液成分及工艺条件 配方1 配方2 配方3 配方4 KOHg/dm3 530－630 530－630 530－630 530－630 NaOHg/dm3） 30－45 30－45 30－45 35－45 mg/dm3 25－45 25－40 —— 25－40 2/mg/dm3 10－35 —— 10－35 10－35 mg dm3 2－6 2－6 2－6 —— 温度 110～120 110～120 110～120 110－120 时间min 3～5 3～5 3～5 3－5 无胶铜箔在无胶铜箔无胶铜箔杜邦公司的FX940或FX9420干膜蚀刻完之后，。FX940干膜或FX9420干膜 脱膜液配称取8g NaOH2500cm3的中，加NaOH溶液稀释到2000cm3液位刻度，搅拌。 挠性印制电路板在浓热强碱KOH的作用下发生水解反应，其反应机理如 图2 聚酰亚胺与浓热强碱KOH的反应图3是实验获得的挠性印制电路板使用配方1蚀刻处理时间在3分30秒使用配方2蚀刻，蚀刻时间3分配方3蚀刻蚀刻时间3分10秒使用配方4蚀刻蚀刻时间4分传统制造工艺采用的对最终产品质量有较大影响的是底包冲孔贴压底包流程