前沿拓展：

PCB常用原材料介紹

干膜

1、概論

１）當時印制線路板線路形成主要采用液態保護膜，與其相比較，現今干膜具有更優良的作業性和生產效率性，因此需求得到了急速增長。

２）目前，由于作業性和生產效率性上的優點，干膜仍作為印制線路板線路形成用的必需品被采用。據本人所知曉的多層印制線路板的制造商中，無一不在使用感光性干膜。

３）印制線路板的線路形成的主流方法有蝕刻法、圖形電鍍法二種（后述）。在這二種工藝中，感光性干膜和銅的物理性、化學性的結合是非常重要的技術。沒有它將不可能形成線路。因此感光性干膜并不是消耗材料，而是生產材料。

2、感光性干膜的構成

包含卷芯、保護膜（壓膜時去除）、感光層 、基膜。

３、感光性干膜的使用方法

[用途] 用于印制線路板線路形成[使用感光性干膜形成印制線路板線路的方法]

蝕刻（蓋孔法(防止蝕刻液滲入孔部，保護貫穿孔部時))

3.1壓膜（熱壓感光性干膜）

將保護膜除去同時將干膜熱壓于銅面（和銅發生物理性、 化學性的粘著），以保證密著性的工序（請參照第7項）。根據壓膜條件，會引起貼膜氣泡、密著性降低，因此控制感光層的柔軟度、受熱軟化性方面尤為重要。

3.2曝光

設置底片并用紫外線進行照射。曝光部的感光層經過光聚合反應（化學反應），形成3次元網眼構造。凝膠體在后工序顯影液中不會溶解。另外，曝光后的感光層中的-COOH，在最后工序的剝離時起到保留必要官能鍵的作用。因此，如光聚合度的調整不恰當。在顯影工序中，干膜膨脹并被剝離、因此光聚合度的控制尤為重要。

另外，底片遮蔽的未曝光的那部分，仍然保持未反應狀態。

3.3顯影

除去底片和基膜后，弱堿性顯影液噴淋于基板，去除未曝光部分。去除時，有2個必須進行的工藝（1）未曝光部分和顯影液的中和反應（化學反應）（2）經中和反應的膠束形成技術，以去除未曝光部。另外，如沒有感光性干膜和銅之間的化學性、物理性的結合，在顯影工序中曝光部將被剝離。上述結合是非常重要的。

[中和反應]-COOH + 1/2Na2CO3 → -COONa + 1/2H2CO3

3.4蝕刻

噴淋藥液（蝕刻液）溶解銅箔，除去銅露出的部分（未受干膜保護的部分）。

常用蝕刻液如下例示3種。

氯化鐵(ＦｅＣｌ３+ＨＣｌ）強酸

氯化銅((ＣｕＣｌ２+ＨＣｌ）強酸

堿性蝕刻液(氨水/銅螯合劑)弱堿性

感光性干膜具有優良的耐酸堿性、特別對感光性干膜和銅線路間的密著性要求較高。如無顯影項目中所記載的結合力，蝕刻液滲入，就無法形成穩定均勻的線路。

3.5褪膜（剝離感光性干膜）

氫氧化鈉(ＮａOH)或氫氧化鉀(ＫＯＨ）等的強堿性溶液噴淋于基板上，以除去感光性干膜。和顯影工序同樣的中和反應（化學反應）使得感光性干膜發生膨脹后，和銅箔的粘著力降低，剝離感光性干膜。

對于感光性干膜來說，蝕刻工序中，要求密著性優良，且僅將所需部分蝕刻掉，褪膜工序中，則要求完全相反的特性，即快速、充分地剝離干膜。因此，對基板表面的控制、保護膜種類的選擇、保護膜的硬化控制，正成為控制保護膜和銅基材密著性的一項重要的技術。

3.6圖形電鍍法（顯影為止和蝕刻法工序相同）

3.6.1電解鍍銅-鉛錫（錫）

露出銅的部分實施鍍銅-鉛錫（錫）。電鍍時，如沒有感光性干膜和銅的物理性、化學性的結合，那么發生滲鍍后，在后工序蝕刻時就無法形成線路。因此即便在圖形電鍍工序中該結合力也是非常重要的技術。

3.6.2褪膜（剝離感光性干膜）

堿性剝離液噴淋，除去感光性干膜

3.6.3蝕刻

采用蝕刻液除去銅露出的部分。這時，由于采用酸性蝕刻劑會溶解鉛錫（錫），故必須使用不溶解鉛錫（錫），只溶解銅的堿性蝕刻液。

3.6.4褪鉛錫

4、感光層的組成

材料名稱及構造、特征

粘結劑聚合物：含有-COOH的丙烯酸樹脂類共聚合體(40-70wt%)

多官能雙鍵聚合單體：自由基引起凝膠化(35-55wt%)

光開始劑：紫外線照射產生自由基(1-10wt%)

發色劑：自由基引起變色(0.1-3.0wt%)

密著性催化劑：提高和銅的密著性，復素環化合物(0.01-1wt%)

禁止劑：賦予安定性，自由基限制劑(0.01-1wt%)

染料：賦予原色，遇堿褪色(0.001-0.5wt%)

?主要成分是粘結劑聚合物、多官能雙鍵聚合單體

?粘結劑聚合物只溶解于堿性水溶液中

5、曝光部的反應（著色消除）

hν A-A → 2A?(自由基）

光開始劑A? + nM → A-(M)n?雙鍵聚合單體 凝膠化(3次元化)

6、顯影液中的反應（未曝光部）

[中和反應]

-COOH + 1/2Na2CO3 → -COONa + 1/2H2CO3

膠束形成（顯影液中）

如膠束被破壞，則產生顯影浮渣、沉淀物

7、褪膜液中的反應

[中和反應]

-COOH + NaOH → -COONa + H2O

8、銅和感光性干膜間的密著

１）離子結合和固著效果

-C(=O)O - ------H+

Cu++----O - -銅（接觸空氣后，表面很快被氧化，并生成Cu2O,CuO。基本的反應相同，故下面僅例示CuO）

2)螯合

適合使用于提高感光性干膜和銅之間密著性的場合。除極少部分制品，均可添加。但是，如添加過剩，在剝離時會產生殘渣，因此要結合感光層的特性來調整配合量。

9、銅和感光性干膜的化學反應式

1)Cu--O + -COOH → -COO---Cu　離子結合H---O

2)CuO + N-R → Cu:N-R　　螯合O此外，作為結合力較弱，但存在范德華 （Fan Der Waals）力。

拓展知識：