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新型FPC用高效高良率有機顯影液
The new FPC with efficient indicates rate organic solution
(非碳酸鹽型)
(The carbonate type)
帥和平(深圳市瑞世興科技有限公司 新材料研發(fā)部 深圳 518104)
He Ping Shuai(Shen Zhen Runsun Chemical.Technology Co,Ltd. New material research and development department Shen Zhen 518104)
摘要：本文針對普通顯影液與RS-667型有機顯影液進行對比研究，研究結果表明采用RS-667型有機顯影液具有顯影效果好，滲透性強，顯影精準，板面無殘留物，可顯著提高一次良率，顯著減少報廢率，無需使用清槽劑，槽液無污染，無需保養(yǎng)，可減輕環(huán)保壓力，降低物料消耗成本等優(yōu)點。
Abstract: This article in view of the common solution compared with RS-667 type organic solution, the results show that the RS-667 type organic solution has the enhancement effect is good, permeability is strong, imaging accuracy, no of the plate surface residue, can significantly increase yield, significantly reduce scrap rate, without using clear trough agent, bath no pollution, no maintenance, can reduce the pressure of environmental protection, reduce material consumption cost, etc.
關鍵詞：普通顯影液；RS-667型有機顯影液；顯影
Key words: Ordinary developer; The RS-667 type organic solution; Developing
1引言
隨著集成電路 CD (Critical Dimension，關鍵尺寸，也稱特征尺寸或線寬)的不斷遞減，集成電路現已進入深亞微米階段，并且不斷向前發(fā)展。受手機、電腦、家電、汽車電子等行業(yè)的迅猛發(fā)展的帶動，國內FPC產業(yè)迎來了快速發(fā)展的黃金時期。隨著FPC行業(yè)的發(fā)展，客戶對FPC的外觀及各種導線間的阻抗要求越來越高，要求對導線的寬度控制更加嚴格。顯影是FPC板制作過程影響FPC外觀的重要工序，顯影質量直接影響到FPC板的品質，顯影工序是通過化學反應的方法將感光膜未曝光部分去掉，露出須蝕刻去除的銅面圖形線路。顯影控制著印制板的外觀，使印制板看上去更舒服并起到保護作用，從而保證印制線路板的質量。
光致成像是對涂覆在FPC基材上的光致抗蝕劑進行曝光，使其硬度、附著力、溶解性與物理性質發(fā)生變化，再經過顯影形成圖像的一種方法，它是現代印制電路業(yè)的基石，而光致抗蝕干膜則以其工藝流程簡單，對潔凈度要求不高和容易操作等特點，自問世以來，備受電路板制作商的青睞，幾經改進和發(fā)展，終成為FPC、HDI板、多層板、軟硬結合板行業(yè)圖形轉移的主流工藝之一。顯影是FPC制程的細節(jié)，不像蝕刻、曝光、貼膜等被廣泛談及、研究，但是顯影在精細線路制作中卻是不應且不能忽視的重要控制點。顯影條件對線路的影響隨著線路越小時影響越明顯。我司開發(fā)的一種新型FPC用高效高良率有機顯影液(代號RS-667)能彌補普通顯影液中存在的缺陷，在精細線路制作中具有提高一次良率，顯著減少報廢率的優(yōu)點。
2顯影原理
2.1顯影作用
將未曝光部分的干菲林去掉，留下感光的部分。在 PCB 板內層制作過程中顯影是極其關鍵的工序。
2.2顯影原理
顯影機理是感光膜中未曝光部分的活性基團與稀堿溶液反應生成可溶性物質-親水性基團-COONa，從而把未曝光的部分溶解下來，曝光的部分不與稀堿溶液反應而被保留下來，從而得到所需的線路圖形。顯影液：無機碳酸鹽型、有機顯影液，顯影點：顯示油墨顯影所需時間(顯影點范圍30-50%)，顯影溫度：30℃左右。
3 RS-667型有機顯影液的工藝條件參數
表1 RS-667型有機顯影液的工藝條件參數
開缸比例(%) | 1-3 |
藥水濃度控制 | 濃度：0.02-0.03N |
PH：大于11.5 | |
溫度(℃) | 30-40 |
RS-667消耗量(L/m2) | 12L /m2 |
更槽周期 | 幾乎不用換槽 |
保養(yǎng)周期 | 完全不需要保養(yǎng) |
顯影特點 | ①更槽頻率少 ②顯影速度快 ③可實現自動化添加生產 ④顯影精細線路效果優(yōu)異 ⑤大大減少了保養(yǎng)頻率 ⑥提高了生產效率 |
4 RS-667型有機顯影液與普通顯影液的對比
RS-667型有機顯影液能解決現階段普通顯影液遇到的瓶頸，滿足電路板的品質要求，其主要優(yōu)勢如表2所示。
表2 RS-667型有機顯影液與普通顯影液的優(yōu)勢對比
# | 名稱 | 普通顯影液(碳酸鹽型) | RS-667型有機顯影液 |
1 |
顯影效果 | 滲透性差，顯影不精準 | 滲透性強，顯影精準 |
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2 | 一次良率 | 低 | 可顯著提高一次良率，可顯著減少報廢率 |
3 | 清槽劑使用情況 | 需使用清槽劑，由于碳酸鈉顯影液里含有CO32-，會與水中的Ca2+、Mg2+離子及干膜混合物生成有機污垢附著在槽體上，污染槽體造成清槽頻繁。 | 無需使用清槽劑，RS-667屬于有機型顯影液，其主要成分是三乙醇胺和一乙醇胺，沒有CO32-，因此不會與水中的Ca2+、Mg2+反應生成CaCO3、MgCO3及干膜有機混合物形成結垢物附著在槽體上，所以不需要清槽。 |
4 |
槽液污染情況 |
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5 | 換槽情況 | 換槽頻率高，1次/天 | 無需換槽或1次/年 |
6 | 物料消耗成本 | 高 | 低 |
一般碳酸鈉顯影液里面含有CO32-，會與水中的Ca、Mg離子及干膜混合物生成有機污垢附著在槽體上，污染槽體造成清槽頻繁。因為而RS-667屬于有機型顯影液，其主要成分是三乙醇胺和一乙醇胺，沒有CO32-不會與水中的Ca2+、Mg2+反應生成CaCO3、MgCO3及干膜有機混合物，形成結垢物附著在槽體上，所以不無需清槽。
由于RS-667有機顯影液是全有機型顯影液，里面含有其主要成分是三乙醇胺和一乙醇胺，這兩種成分比較輕可以讓干膜絡合物漂浮在槽液上，從溢流口把干膜絡合物溢流走，保證了槽液的清潔度，所以無需換槽。
顯影液主要有碳酸鈉、碳酸鉀、RS-667，其鈉、鉀、有機胺與干膜中的羧基反應生成羧酸鈉、羧酸鉀、羧酸胺，這三種機體中的基團是這樣的：羧酸鈉﹥羧酸鉀﹥羧酸胺，羧酸胺的基團最小更容易滲透讓未曝光的干膜及膠掉下來，從而使顯影線路更加筆直，減少了顯影不凈所造成的短路及殘銅。
5 RS-667型有機顯影液優(yōu)點
RS-667型有機顯影液主要優(yōu)點：
1）具有優(yōu)良的解像度，可提高線路的質量。與一般的碳酸鹽相比，可使線路有更好的顯影效果。
2）以有機堿為主要成份，所以不會有碳酸鈣鎂的殘渣，優(yōu)化電路板，達到半導體所要求的特性。
3）藥液的壽命比碳酸鈉長3～5倍，更可大幅減少廢液量。
4）與碳酸鈉相比浮渣減少，降低了流程中的污染和不良影響，浮渣本身具有保水性，所以槽內的清潔作業(yè)亦可大幅減輕。
5）作業(yè)性良好，RS-667型有機顯影液為水溶性藥液，所以可節(jié)省原來碳酸鈉溶解作業(yè)的時間，使建浴作業(yè)可較快完成。
6）原有顯影設備，可以不必整改直接使用。在RS-667型有機顯影液按控制比例開缸及相同液溫的條件下，其顯像時間和碳酸鈉(1.0%)相同。
6 經濟效益分析
普通顯影液(碳酸鹽型)與RS-667有機顯影液(非碳酸鹽型)成本對比分析，如表3所示。
表3 普通顯影液與RS-667有機顯影液成本對比
普通顯影液與RS-667有機顯影液成本對比(以某軟板廠月生產量1萬m2計) | ||||
項目 | RS-667有機顯影液(非碳酸鹽型) | 普通顯影液(碳酸鹽型) | ||
月成本 | 月成本 | |||
單價 | 2.5元/m2 | 2.5*10,000=25,000元/月 | 0.7元/m2 | 0.7*10000=7,000元/月 |
更槽頻率 | 不用更槽 | 0元/月 | 10次/月 | 每次更槽保養(yǎng)補水2.5噸*25元/噸*10次/月=625元/月 |
大保養(yǎng)頻率 | 不用保養(yǎng) | 0元/月 | 2次/月 | 每次保養(yǎng)用水4噸*25元/噸*2次=200元/月 |
前處理藥水 | 搭配883前處理中粗化藥水，單價1.2元/m2 | 1.2*10,000=12,000元/月 | 搭配普通前處理藥水，單價0.5元/m2 | 0.5*10,000=5,000元/月 |
報廢率 | 1.70% | / | 3.0%，全廠開/短路報廢較使用RS-667有機顯影藥水的板子高出1.3% | 以該廠板子出貨單價800元/m2*10,000*1.3%=104,000萬元/月 |
綜合成本對比 | 12,000+25,000=37,000元/月 | 7,000+625+640+200+8,640+5,000+104,000=126,105元/月 | ||
月節(jié)約成本 | 126,105元-37,000元=89,105元 | |||
年節(jié)約成本 | 89,105元/月*12月=1,069,260元 | |||
備注 | 按某軟板廠月生產量1萬m2計算，成本分析包含中粗化前處理藥水成本。 | |||
與普通顯影液(碳酸鹽型)相比，新型RS-667有機顯影液(非碳酸鹽型)除了具備良好的顯影效果，還具有顯著的綜合成本優(yōu)勢。以某軟板廠月生產量1萬m2計算，每月可節(jié)約10次更槽保養(yǎng)的人力、工時和用水，以及2次大保養(yǎng)所需的藥劑和保養(yǎng)用水，使用新型RS-667有機顯影液能大幅提升產品良率，降低報廢率，從而提升利潤率；綜合來看，每月節(jié)約成本將近9萬元，在PCB企業(yè)各項生產成本持續(xù)上揚的當下，新型RS-667有機顯影液(非碳酸鹽型)不僅能達到生產效率與產品良率的雙提升，還可大幅降低企業(yè)綜合生產成本投入，為廣大PCB工廠節(jié)能降耗、環(huán)保清潔提供了一個更優(yōu)的選擇。
7總結
采用RS-667型有機顯影液具有優(yōu)良的解像度，可提高線路的質量，滲透性強，顯影精準，板面無殘留物，以有機堿為主要成份，所以不會有碳酸鈣鎂的殘渣，藥液的壽命比碳酸鈉長3～5倍，更可大幅減少廢液量，RS-667型有機顯影液為水溶性藥液，所以可節(jié)省原來碳酸鈉溶解作業(yè)的時間，可顯著提高一次良率，對線路開短路及殘銅的品質改善效果顯著，顯著減少報廢率，無需使用清槽劑，槽液無污染，無需保養(yǎng)，可減輕環(huán)保壓力，降低物料消耗成本等優(yōu)點。與普通顯影液(碳酸鹽型)相比，新型RS-667有機顯影液(非碳酸鹽型)除了具備良好的顯影效果，還具有顯著的綜合成本優(yōu)勢，新型RS-667有機顯影液(非碳酸鹽型)不僅能達到生產效率與產品良率的雙提升，還可大幅降低企業(yè)綜合生產成本投入。新型FPC用高效高良率有機顯影液(代號RS-667)能彌補普通顯影液中存在的缺陷，在精細線路制作中具有提高一次良率，顯著減少報廢率的優(yōu)點。
參考文獻
[1] M.Paturzo C.Deicore S.Grilli S.DeNicola P.Ferraro P.DeNatale G.CoppolaM.IodiceM.GiOffre. Photolithography by a tunable electro-optical lithium niobate phase array[J]. Opto-electronics Letters. 2007. Volume 4, 243-245
[2]Karl H.Dietz.Fine Lines in High Yield(Part LXXXIV)Trends and Observations in Aqueous Development Of Photoresists[J].CircuiTree，2002，9
[3]Banqiu Wu.Next-generation lithography for 22 and 16 nm technology nodes andbeyond[J].China.SCIENCE CHINA INFORMATION SCIENCES. 2011. Volume 54, Number 5, 959-979
[4] (韓)金東浩，安雄寬，樸濟應，李炳官.用于半導體器件制備的顯影設備及其控制方法[P].韓國：物理.CN97113629.7.三星電子株式會社，2007
[5]Takaharu Miura. Electron projection lithography tool development status[J].J.VacSci Technol, 2002, B20(6):2622-2633
[6]American Ceramic Society Bulletin Group. Princeton Engineers Develop Low-Cost Recipe for Patterning Microchips [J]. American Ceramic Society Bulletin. 2007. Volume 86, Number 10
[7]F. Perez-Cabello, A. Cerda, J. de la Riva, M.T. Echeverria, A. Garcia-Martin, P.Ibarra, T. Lasanta, R. Montorio, V. Palacios. Micro-scale post-fire surface cover changes monitored using high spatial resolution photography in a semiarid environment: A useful tool in the study of post-fire soil erosion processes [J].Journal of arid environments. 2012, Volume 76C
[8]Yongkyoo Choi, Munsik Kim, Sunghyun Oh, Oscar Han. CD measurement evaluation on periodic patterns between optic tools and CD-SEM [J]. Photomask Technology. 2006
作者簡介：
帥和平(1975-)，男，任深圳市瑞世興科技有限公司總經理，主管公司研發(fā)工作。
