2021年铜箔表面清洁处理技术在印制板生产中的应用.docx

铜箔表面清洁处理技术在印制板生产中的应用

  一、序言
  多年来，电子工业飞速发展，越来越能满足高密度封装及小型化发展的需求。和之对应，印制电路工业界也必需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。
  为了避免生产率的猛烈下滑，印制电路板制造商不得不再次对其整个生产工艺步骤，从每个工步入手，对细节处进行逐次检验。
  众所周知，对于印制电路板制造来说，很关键的一步是：铜箔表面抗蚀材料的利用。
  对于印制电路板制造之抗蚀材料利用来说，未经任何处理的铜箔表面，是不能提供其所需的足够的粘接点的。需要经过表面清洁及预处理，除去铜箔表面全部的污染物，并创立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，和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需要对其外貌进行改变，通常是除去全部污染物和外来杂质元素，以实现清洁表面的目标。
  二、铜箔表面
  传统的铜箔大多采取电解的方法，在一个不停旋转的不锈钢滚筒阴极上获取，也即电解铜箔。
  随即，通常会经过深入的化学处理，俗称防氧化处理。类似于采取铬酸盐来抵御腐蚀，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。
  另外，“防氧化”处理，还能确保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。
  对于抗蚀材料来说，粗糙的表面能够提供一个更加好的粘接效果。这是因为，一个优良的表面，应该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。
  而传统覆铜箔层压板材料的原始铜表面，不具有上述提及的一致性形态结构，所以，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。
  最终，无数经验证实：传统覆铜箔层压板材料的原始铜表面，对于抗蚀材料取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，应该是拥有一个高低错落的形态结构，且必需含有较高的洁净程度。
  三、铜表面的清洁和预处理方法
  
  
  作为最早和很常见的清洁方法，研磨刷清洁处理已被使用很多年了。该方法是采取带有研磨颗粒的无纺尼龙纤维组成的紧密刷辊，经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。
  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，是借助研磨颗粒在材料表面的切线运动，经过机械摩擦和粗化铜箔表面，在同一时间内，除去任何可能附着的污染物。
  图4所表示，并不是擦痕密度越高，抗蚀材料的粘接性能越好。
  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，这类沟道空隙仍然存在。
  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。因为上述桥状空隙的存在，蚀刻溶液可能会蔓延渗透其中，从而造成线宽的不规则改变，严重时甚至会造成线断缺点。此情况的结果，将会使线宽控制无规律，精细线路开路。
  相同的问题还会出现在多层印制板的外层图形电镀制作中：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，最终会造成线宽增宽，线间距无规则改变，严重时会造成精细间隙桥连短路。
  有关表面元素组成，我们能断定含研磨颗粒的辊刷含有侵略性的作用，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，几乎和前述提及的单向性擦痕数量级相当。
  所以，此种高密度印制电路制造需求，快速造成研磨刷清洁方法的荒废，大大降低了其利用普遍性。
  另外，硬研磨刷不能被用来对内层薄单片进行清洁处理，不然会使薄单片遭受不可接收的延长变形和可能造成板材损坏。
  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。此问题的出现是因为研磨刷本身的结构，加之金属化孔线路上部所经受的强机械作用所致。
  另外，由图6可见，该不足问题的出现，会造成金属化孔的拐角裂缝，由此造成印制板成品的质量问题和可靠性降低。
  正如前面所述，研磨刷清洁处理所造成的铜箔表面擦划是单向性的，所以，对于印制线路图形制造、精细线路准确度的实现，将大大依靠于铜箔表面擦划的方向。