干膜曝光工藝學(xué)習(xí)資料

干膜曝光即在紫外光照射下，光引發(fā)劑吸收了光能分解成游離基，游離基再引發(fā)光聚合單體進(jìn)行聚合交聯(lián)反應(yīng)，反應(yīng)后形成不溶于稀堿溶液的體型大分子結(jié)構(gòu)。曝光一般在自動雙面曝光機(jī)內(nèi)進(jìn)行，現(xiàn)在曝光機(jī)根據(jù)光源的冷卻方式不同，可分風(fēng)冷和水冷式兩種，影響曝光成像質(zhì)量的因素除干膜光致抗蝕劑的性能外，光源的選擇、曝光時(shí)間(曝光量) 的控制、照相底版的質(zhì)量等都是影響曝光成像質(zhì)量的重要因素。

一。光源的選擇

任何一種干膜都有其自身特有的光譜吸收曲線，而任何一種光源也都有其自身的發(fā)射光譜曲線。如果某種干膜的光譜吸收主峰能與某種光源的光譜發(fā)射主峰相重疊或大部分重疊，則兩者匹配良好，曝光效果最佳。國產(chǎn)干膜的光譜吸收曲線表明，光譜吸收區(qū)為310—440nm(毫微米)。鎬燈、高壓汞燈、碘鎵燈在310—440nm波長范圍均有較大的相對輻射強(qiáng)度， 是干膜曝光較理想的光源。氙燈不適應(yīng)于干膜的曝光。同時(shí)還應(yīng)考慮選用功率大的光源，因?yàn)楣鈴?qiáng)度大，分辨率高，而且曝光時(shí)間短，照相底片受熱變形的程度也小，此外燈具設(shè)計(jì)也很重要，要盡量做到使入射光均勻性好，平行度高，以避免或減少圖形曝光不均勻。

二。曝光時(shí)間(曝光量)的控制

在曝光過程中，干膜的光聚合反應(yīng)并非“一引而發(fā)”或“一曝即成”，而是大體經(jīng)過三個(gè)階段。

干膜中由于存在氧或其它有害雜質(zhì)的阻礙，因而需要經(jīng)過一個(gè)誘導(dǎo)的過程，在該過程內(nèi)引發(fā)劑分解產(chǎn)生的游離基被氧和雜質(zhì)所消耗，單體的聚合甚微。但當(dāng)誘導(dǎo)期一過，單體的光聚合反應(yīng)很快進(jìn)行，膠膜的粘度迅速增加，接近于突變的程度，這就是光敏單體急驟消耗的階段，這個(gè)階段在曝光過程中所占的時(shí)間比例是很小的。當(dāng)光敏單體大部分消耗完時(shí)，就進(jìn)入了單體耗盡區(qū)，此時(shí)光聚合反應(yīng)已經(jīng)完成。該過程類似于原子彈爆炸的過程。

正確控制曝光時(shí)間是得到優(yōu)良的干膜抗蝕圖像非常重要的因素。當(dāng)曝光不足時(shí)，由于單體聚合的不徹底，在顯影過程中，膠膜溶漲變軟，線條不清晰，色澤暗淡，甚至脫膠，在電鍍前處理 或電鍍過程中，膜起翹、滲鍍、甚至脫落。當(dāng)曝光過頭時(shí)會造成難于顯影、膠膜發(fā)脆、留下殘膠等弊病。更為嚴(yán)重的是不正確的曝光將產(chǎn)生圖像線寬的偏差，過量的曝光會使圖形電鍍的線條變細(xì)，使印制蝕刻的線條變粗，反之，曝光不足使圖形電鍍的線條變粗，使印制蝕刻的線條變細(xì)。

如何正確確定曝光時(shí)間呢?

由于應(yīng)用于膜的各廠家所用的曝光機(jī)不同，即光源，燈的功率及燈距不同，因此干膜生產(chǎn)廠家很難推薦一個(gè)固定的曝光時(shí)間。國外生產(chǎn)干膜的公司都有自己專用的或推薦使用的某種光密度尺，干膜出廠時(shí)都標(biāo)出推薦的成像級數(shù)、國內(nèi)的干膜生產(chǎn)廠家沒有自己專用的光密度尺， 通常推薦使用瑞斯頓幟iston)17級或斯圖費(fèi)(stouffer)21級光密度尺。

瑞斯頓17級光密度尺第一級的光密度為0.5，以后每級以光密度差AD為0.05遞增，到第17級光密度為1.30。 斯圖費(fèi)2l級光密度尺第一級的光密度為0.05，以后每級以光密度差△D為0．15遞增，到第2l級光密度為3.05。 在用光密度尺進(jìn)行曝光時(shí)，光密度小的(即較透明的)等級，干膜接受的紫外光能量多，聚合的較完全，而光密度大的(即透明程度差的)等級，干膜接受的紫外光能量少，不發(fā)生聚合或 聚合的不完全，在顯影時(shí)被顯掉或只留下一部分。這樣選用不同的時(shí)間進(jìn)行曝光便可得到不同的成像級數(shù)?，F(xiàn)將瑞斯頓17級光密度尺的使用方法簡介如下：a．進(jìn)行曝光時(shí)藥膜向下；b．在覆銅箔板上貼膜后放15分鐘再曝光；c．曝光后放置30分鐘顯影。 任選一曝光時(shí)間作為參考曝光時(shí)間，用Tn表示，顯影后留下的最大級數(shù)叫參考級數(shù)，將推薦的使用級數(shù)與參考級數(shù)相比較，并按下面系數(shù)表進(jìn)行計(jì)算。

級數(shù)差　　　　　系數(shù)K　　　　　級數(shù)差　　　　　系數(shù)K
1　　　　　　　 1.122 　　　　　6 　　　　　　　2.000
2　　　　　　　 1.259 　　　　　7 　　　　　　　2.239
3　　　　　　　 1.413　　　　　 8 　　　　　　　2.512
4　　　　　　　 1.585 　　　　　9 　　　　　　　2.818
5 　　　　　　　1.778　　　　　 10 　　　　　　　3.162

當(dāng)使用級數(shù)與參考級數(shù)相比較需增加時(shí)，使用級數(shù)的曝光時(shí)間T＝KTR。當(dāng)使用級數(shù)與參考級數(shù)相比較需降低時(shí)，使用級數(shù)的曝光時(shí)間T＝TR/K。這樣只進(jìn)行一次試驗(yàn)便可確定最佳曝光時(shí)間。 在無光密度尺的情況下也可憑經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行觀察，用逐漸增加曝光時(shí)間的方法，根據(jù)顯影后干膜的光亮程度、圖像是否清晰、圖像線寬是否與原底片相符等來確定適當(dāng)?shù)钠毓鈺r(shí)間。

嚴(yán)格的講，以時(shí)間來計(jì)量曝光是不科學(xué)的，因?yàn)楣庠吹膹?qiáng)度往往隨著外界電壓的波動及燈的老化而改變。光能量定義的公式E＝IT，式中E表示總曝光量，單位為毫焦耳／平方厘米；I表示光的強(qiáng)度，單位為毫瓦／平方厘米；T為曝光時(shí)間，單位為秒。從上式可以看出，總曝光量E隨光強(qiáng)I 和曝光時(shí)間T而變化。當(dāng)曝光時(shí)間T恒定時(shí)，光強(qiáng)I改變，總曝光量也隨之改變，所以盡管嚴(yán)格控制了曝光時(shí)間，但實(shí)際上干膜在每次曝光時(shí)所接受的總曝光量并不一定相同，因而聚合程度也就不同。為使每次曝光能量相同，使用光能量積分儀來計(jì)量曝光。其原理是當(dāng)光強(qiáng)I發(fā)生變化時(shí)， 能自動調(diào)整曝光時(shí)間T，以保持總曝光量E不變。

三。照相底版的質(zhì)量

照相底版的質(zhì)量主要表現(xiàn)在光密度和尺寸穩(wěn)定性兩方面。

關(guān)于光密度，要求最大光密度Dmax大于4，最小光密度Dmin小于0．2。最大光密度是指底片在紫外光中，其表面擋光膜的擋光下限，也就是說，底片不透明區(qū)的擋光密度Dmax超過4時(shí)，才能達(dá)到良好的擋光目的。最小光密度是指底片在紫外光中，其擋光膜以外透明片基所呈現(xiàn)的擋光上限，也就是說，當(dāng)?shù)灼该鲄^(qū)之光密度Dmin小于0.2時(shí)，才能達(dá)到良好的透光目的。照相底片的尺寸穩(wěn)定性(指隨溫度、濕度和儲存時(shí)間的變化)將直接影響印制板的尺寸精度和圖像重合度，照相底片尺寸嚴(yán)重脹大或縮小都會使照相底版圖像與印制板的鉆孔發(fā)生偏離。國產(chǎn) 硬性軟片受溫度和濕度的影響，尺寸變化較大，其溫度系數(shù)和濕度系數(shù)大約在 (50—60)×10－6／℃及(50—60)×10－6／％，對于一張長度約400mm的底片，冬季和夏季 的尺寸變化可達(dá)0.5—1mm，在印制板上成像時(shí)可能偏半個(gè)孔到一個(gè)孔的距離。因此照相底版的生產(chǎn)、使用和儲存最好均在恒溫恒濕的環(huán)境中。另曝光機(jī)如冷卻系統(tǒng)有問題，機(jī)內(nèi)溫度過高會使底片產(chǎn)生脹縮影響定位精度。

采用厚聚酯片基的銀鹽片(例如0.18mm)和重氮片，可提高照相底版的尺寸穩(wěn)定性。 除上述三個(gè)主要因素外，曝光機(jī)的真空系統(tǒng)及真空框架材料的選擇等也會影響曝光成像的質(zhì)量。

四。曝光定位（適用于非自動曝光機(jī)）

1)目視定位通常適用于使用重氮底版的手動定位曝光，重氮底版呈棕色或桔紅色的半透明狀態(tài)；但不透紫外光，透過重氮圖像使底版的焊盤與印制板的孔重合對準(zhǔn)，用膠帶固定即可進(jìn)行曝光。

2)脫銷定位系統(tǒng)定位 脫銷定位系統(tǒng)包括照相軟片沖孔器和雙圓孔脫銷定位器。 定位方法是：首先將正面、反面兩張底版藥膜相對在顯微鏡下對準(zhǔn)；將對準(zhǔn)的兩張底版用 軟片沖孔器于底版有效圖像外任沖兩個(gè)定位孔，把沖好定位孔的底版任取一張去編鉆孔程序， 便能得到同時(shí)鉆出元件孔及定位孔的數(shù)據(jù)帶，一次性鉆出元件孔及定位孔，印制板金屬化孔及預(yù)鍍銅后，便可用雙圓孔脫銷定位器定位曝光。

3)固定銷釘定位，固定銷釘分兩套系統(tǒng)，一套固定照相底版，另一套固定印制板，通過調(diào)整兩銷釘?shù)奈恢?，?shí)現(xiàn)照相底版與印制板的重合對準(zhǔn)。

一般曝光后聚合反應(yīng)還要持續(xù)一段時(shí)間，為保證工藝的穩(wěn)定性，曝光后不要立即揭去聚酯膜，以使聚合反應(yīng)持續(xù)進(jìn)行。一般曝光以后需放置15分鐘－30分鐘以后才顯影，待顯影前再揭去聚酯膜。