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新型FPC用高效高良率有機(jī)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(jī)顯影液進(jìn)行對比研究，研究結(jié)果表明采用RS-667型有機(jī)顯影液具有顯影效果好，滲透性強(qiáng)，顯影精準(zhǔn)，板面無殘留物，可顯著提高一次良率，顯著減少報(bào)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(diǎn)。
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(guān)鍵詞：普通顯影液；RS-667型有機(jī)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(guān)鍵尺寸，也稱特征尺寸或線寬)的不斷遞減，集成電路現(xiàn)已進(jìn)入深亞微米階段，并且不斷向前發(fā)展。受手機(jī)、電腦、家電、汽車電子等行業(yè)的迅猛發(fā)展的帶動(dòng)，國內(nèi)FPC產(chǎn)業(yè)迎來了快速發(fā)展的黃金時(shí)期。隨著FPC行業(yè)的發(fā)展，客戶對FPC的外觀及各種導(dǎo)線間的阻抗要求越來越高，要求對導(dǎo)線的寬度控制更加嚴(yán)格。顯影是FPC板制作過程影響FPC外觀的重要工序，顯影質(zhì)量直接影響到FPC板的品質(zhì)，顯影工序是通過化學(xué)反應(yīng)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(hù)作用，從而保證印制線路板的質(zhì)量。
光致成像是對涂覆在FPC基材上的光致抗蝕劑進(jìn)行曝光，使其硬度、附著力、溶解性與物理性質(zhì)發(fā)生變化，再經(jīng)過顯影形成圖像的一種方法，它是現(xiàn)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(diǎn)，自問世以來，備受電路板制作商的青睞，幾經(jīng)改進(jìn)和發(fā)展，終成為FPC、HDI板、多層板、軟硬結(jié)合板行業(yè)圖形轉(zhuǎn)移的主流工藝之一。顯影是FPC制程的細(xì)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(xì)線路制作中卻是不應(yīng)且不能忽視的重要控制點(diǎn)。顯影條件對線路的影響隨著線路越小時(shí)影響越明顯。我司開發(fā)的一種新型FPC用高效高良率有機(jī)顯影液(代號RS-667)能彌補(bǔ)普通顯影液中存在的缺陷，在精細(xì)線路制作中具有提高一次良率，顯著減少報(bào)廢率的優(yōu)點(diǎn)。
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(nèi)層制作過程中顯影是極其關(guān)鍵的工序。
2.2顯影原理
顯影機(jī)理是感光膜中未曝光部分的活性基團(tuán)與稀堿溶液反應(yīng)生成可溶性物質(zhì)-親水性基團(tuán)-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(yīng)而被保留下來，從而得到所需的線路圖形。顯影液：無機(jī)碳酸鹽型、有機(jī)顯影液，顯影點(diǎn)：顯示油墨顯影所需時(shí)間(顯影點(diǎn)范圍30-50%)，顯影溫度：30℃左右。
3 RS-667型有機(jī)顯影液的工藝條件參數(shù)
表1 RS-667型有機(jī)顯影液的工藝條件參數(shù)
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(diǎn) | ①更槽頻率少 ②顯影速度快 ③可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化添加生產(chǎn) ④顯影精細(xì)線路效果優(yōu)異 ⑤大大減少了保養(yǎng)頻率 ⑥提高了生產(chǎn)效率 |
4 RS-667型有機(jī)顯影液與普通顯影液的對比
RS-667型有機(jī)顯影液能解決現(xiàn)階段普通顯影液遇到的瓶頸，滿足電路板的品質(zhì)要求，其主要優(yōu)勢如表2所示。
表2 RS-667型有機(jī)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(jī)顯影液 |
1 |
顯影效果 | 滲透性差，顯影不精準(zhǔn) | 滲透性強(qiáng)，顯影精準(zhǔn) |
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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(bào)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(jī)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(jī)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(yīng)生成CaCO3、MgCO3及干膜有機(jī)混合物形成結(jié)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(jī)污垢附著在槽體上，污染槽體造成清槽頻繁。因?yàn)槎?/span>RS-667屬于有機(jī)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(yīng)生成CaCO3、MgCO3及干膜有機(jī)混合物，形成結(jié)垢物附著在槽體上，所以不無需清槽。
由于RS-667有機(jī)顯影液是全有機(jī)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(luò)合物漂浮在槽液上，從溢流口把干膜絡(luò)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(jī)胺與干膜中的羧基反應(yīng)生成羧酸鈉、羧酸鉀、羧酸胺，這三種機(jī)體中的基團(tuán)是這樣的：羧酸鈉﹥羧酸鉀﹥羧酸胺，羧酸胺的基團(tuán)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(jī)顯影液優(yōu)點(diǎn)
RS-667型有機(jī)顯影液主要優(yōu)點(diǎn)：
1）具有優(yōu)良的解像度，可提高線路的質(zhì)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(jī)堿為主要成份，所以不會有碳酸鈣鎂的殘?jiān)?，?yōu)化電路板，達(dá)到半導(dǎo)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(nèi)的清潔作業(yè)亦可大幅減輕。
5）作業(yè)性良好，RS-667型有機(jī)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(shí)間，使建浴作業(yè)可較快完成。
6）原有顯影設(shè)備，可以不必整改直接使用。在RS-667型有機(jī)顯影液按控制比例開缸及相同液溫的條件下，其顯像時(shí)間和碳酸鈉(1.0%)相同。
6 經(jīng)濟(jì)效益分析
普通顯影液(碳酸鹽型)與RS-667有機(jī)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(jī)顯影液成本對比
普通顯影液與RS-667有機(jī)顯影液成本對比(以某軟板廠月生產(chǎn)量1萬m2計(jì)) | ||||
項(xiàng)目 | RS-667有機(jī)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(jià) | 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(bǔ)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(jià)1.2元/m2 | 1.2*10,000=12,000元/月 | 搭配普通前處理藥水，單價(jià)0.5元/m2 | 0.5*10,000=5,000元/月 |
報(bào)廢率 | 1.70% | / | 3.0%，全廠開/短路報(bào)廢較使用RS-667有機(jī)顯影藥水的板子高出1.3% | 以該廠板子出貨單價(jià)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(chǎn)量1萬m2計(jì)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(jī)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(chǎn)量1萬m2計(jì)算，每月可節(jié)約10次更槽保養(yǎng)的人力、工時(shí)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(jī)顯影液能大幅提升產(chǎn)品良率，降低報(bào)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(xiàng)生產(chǎn)成本持續(xù)上揚(yáng)的當(dāng)下，新型RS-667有機(jī)顯影液(非碳酸鹽型)不僅能達(dá)到生產(chǎn)效率與產(chǎn)品良率的雙提升，還可大幅降低企業(yè)綜合生產(chǎn)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(gè)更優(yōu)的選擇。
7總結(jié)
采用RS-667型有機(jī)顯影液具有優(yōu)良的解像度，可提高線路的質(zhì)量，滲透性強(qiáng)，顯影精準(zhǔn)，板面無殘留物，以有機(jī)堿為主要成份，所以不會有碳酸鈣鎂的殘?jiān)?，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(jī)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(shí)間，可顯著提高一次良率，對線路開短路及殘銅的品質(zhì)改善效果顯著，顯著減少報(bào)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(diǎn)。與普通顯影液(碳酸鹽型)相比，新型RS-667有機(jī)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(jī)顯影液(非碳酸鹽型)不僅能達(dá)到生產(chǎn)效率與產(chǎn)品良率的雙提升，還可大幅降低企業(yè)綜合生產(chǎn)成本投入。新型FPC用高效高良率有機(jī)顯影液(代號RS-667)能彌補(bǔ)普通顯影液中存在的缺陷，在精細(xì)線路制作中具有提高一次良率，顯著減少報(bào)廢率的優(yōu)點(diǎn)。
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作者簡介：
帥和平(1975-)，男，任深圳市瑞世興科技有限公司總經(jīng)理，主管公司研發(fā)工作。
