CN106376183B - 一种通过相移曝光和电化学修饰制备高频印制电路板的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种通过相移曝光和电化学修饰制备高频印制电路板的方法，相移曝光的参数为：transmit为8.175％，phase shift 180°，I:G:H＝0.5:0.25:0.25，NA为0.083，defocus为0，sigma为1.0；相移曝光条件为沉淀膜AI/Mo‑2600/800为0.1nm，涂胶厚度为1.5μm，照度为6000Mw.mm/cm2；电化学修饰过程中，施镀的电流为0.325A/dm2、电压为0.340V。相移曝光法是较合适细线量化使用的，它降低了曝光能量，提高了曝光速度。之外我们在传统蚀刻后，增加了电化学修饰，通过电化学修饰，线条边缘更加平直，表铜面和孔铜面的粗糙度小了几个数量级，且阻抗值分布更加均匀，变差很小，完全适合于超高频板的制作。

Description

一种通过相移曝光和电化学修饰制备高频印制电路板的方法
技术领域
本发明属于PCB技术领域，具体涉及一种通过相移曝光和电化学修饰制备高频印制电路板的方法。
背景技术
随着汽车电子、卫星导航系统、卫星定位系统、无线电通信、信息技术等快速发展，客户对电子产品的频率要求越来越高，阻抗变差要求也越来越严，这些要求无疑是对现有线路板设计、制作提出的一种挑战。
众所周知，曝光后线条边缘是否平直，直接影响到阻抗值的精度，要实现了高PPI(单位面积的像素个数)，需要更细的线宽和更窄的间距，这往往受制于曝光设备、干膜抗蚀剂解像力，这点可以如下公式：
看出【式中R为分辨率，DOF为焦深，λ为曝光波长，NA曝光系统数值孔径，K1、K2为与干膜与工艺相关的参数】：缩短波长可以提高分辨率，但减小了焦深，增大NA可以增大分辨率，但同样使焦深缩短，大家知道：焦深是曝光设备中的最重要技术参数之一，由于曝光基板面的不平度，干膜抗蚀剂的厚度不均匀以及系统的调焦、调平等限制，更何况用于线条曝光设备的焦深还有个最低限度，若小于此限度则难以实用，在这种情况下谈分辨率已毫无意义，而且波长和数值孔径都随着曝光设备的确定而确定，改变它们意味着设备升级，所需成本巨大，所以分辨率增强技术(以部分抵消限制光学系统分辨率的衍射效应的前波工程为代表)就成了线路板制造业中的香饽饽。
在目前许多现行的分辨率强化技术中，相移技术一直是用来提升分辨率的重要工具之一。一般说来，当曝光光源通过干膜聚乙烯保护层后，由于曝光光源发出的光的相位并没有被偏移，因此，部分光线达到抗蚀剂表面时产生了光的相长干涉，造成抗蚀剂表面上不应该被光线照射的图形由于干涉作用而有了曝光的现象，造成图形分辨率下降，相移技术就是针对上述的情况，在线条本身上选择性加了一相位移层，使得位移后的光源相位与先前入射的光源相位产生位相差，造成光线达到抗蚀剂表面时，产生了相消干涉，因相消干涉使暗区光强减弱，由能量守恒定律知，势必使线条亮区光强增强，而且相邻透光区之间的相位相反，这样就等于改变了线条的空间频谱分布，消去了直流分量，压窄了频带。换句话说。使用相同的曝光系统，PS技术可使线条的空间频率增加一倍时曝光系统仍能分辨，即分辨率提高了1倍，由于反相，产生振幅通过零点，使线条面光强度分布衬比度提高，改善了分辨率、边缘陡度和曝光容限。所谓曝光容限，就是干膜抗蚀剂能够按正比例关系记录线条反差的范围。由于线条反差可以用曝光量的对数差表示，所以干膜抗蚀剂的容限通常用特征曲线中直线部分对应的横坐标范围表示，令直线两端的横坐标是lgHC和lgHD(只取HC与HD)，则容限：
L＝lgHD-lgHC 2)
显然，当线条的光亮度在干膜上造成的曝光量超出容限的两端时，这部分光亮度就不能正确地记录下来。
一般来讲，干膜抗蚀剂的容限越大，按比例记录下来的层次越丰富。线条上最亮最暗部位的光亮度比达到10L时，必须用容限为L的干膜才能按比例地记录线条。干膜容限越大，使用越方便。例如，干膜容限为2，线条亮度比为100时，就只有一种曝光方案，即最暗部位在抗蚀剂上造成的曝光量自能与lgHC对应，否则最亮部分的曝光量就超出lgHD，如果换用容限超过2的干膜，曝光方案的选择就可以自由了。而曝光量H则定义为：光强度E和曝光时间t的乘积，即
H＝Et 3)
实测结果表明，抗蚀剂的光密度与曝光量都一定关系，在干膜特征曲线中，我们取曝光量的测量值为横坐标，光密度为纵坐标，这样，就可以根据两者的关系可把曲线分为五个部分：(1)AB为灰雾部，曝光量增大时，光密度不变，它与干膜抗蚀剂没有曝光时的光密度D0相同。D0称为雾度；(2)BC段称为趾部，是曝光不足的部分，光密度变化与曝光量呈非线性关系，如曝光量取在趾部时，影象的层次受到不成比例的压缩，从而造成层次上的失真；(3)CD段为线性部分，这是正常曝光的部分，曝光量增大时，光密度呈线性增加，显然，取这一段时，没有层次的失真，(4)DE段称为肩部，这是曝光过度的部分，它的摄影效果类似于趾部，有层次的失真，(5)E以后的部分称为反转部，与E点对应的底片的光密度最大，继续增大曝光量，线条面的光密度下降，显然，这段曝光过程出现层次失真的现象等。根据上述理论，我们采用相移曝光中自准直式法，解决了对位偏差造成边缘像位移宽度不能精确控制的问题，其制作的要点是在覆盖干膜抗蚀剂板子上实现自准直式边缘相移。
所以开发一种频率为10.0GHz，阻抗为20Ω±1‰Ω的PCB板具有重大经济意义和技术进步。
发明内容
本发明的目的是开发一种频率为10.0GHz，阻抗为20Ω±1‰Ω的PCB板。本发明是通过以下技术方案实现的，一种通过相移曝光和电化学修饰制备高频印制电路板的方法，相移曝光的参数为：transmit为8.175％，phase shift 180°，I:G:H＝0.5:0.25:0.25，NA为0.083，defocus为0，sigma为1.0；相移曝光条件为沉淀膜AI/Mo-2600/800为0.1nm，涂胶厚度为1.5μm，照度为6000Mw.mm/cm2；电化学修饰过程中，施镀的电流为0.325A/dm2、电压为0.340V。
通过相移曝光和电化学修饰(即本发明新工艺)制备高频印制电路板的方法与传统曝光和蚀刻相比，线宽和线距下底数据非常接近且靠近50μm；本发明工艺制备出线条表面粗糙度小，为0.05μm，传统工艺为2μm；采用新工艺后，孔铜粗糙度平均粗糙度为0.145μm，且变差很小；而采用传统工艺，孔铜粗糙度平均粗糙度高达0.68μm，且变差范围很大；采用新工艺后，平均阻抗值为20Ω，变差很小，完全符合客户的要求；而采用传统工艺，平均阻抗值为21Ω，且变差很大，超过20Ω×(±1‰)Ω＝0.02Ω，为不合格产品。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式，对本发明进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。
实施例1
通过相移曝光和电化学修饰制备高频印制电路板的方法，相移曝光的参数为：transmit为8.175％，phase shift 180°，I:G:H＝0.5:0.25:0.25，NA为0.083，defocus为0，sigma为1.0；相移曝光条件为沉淀膜AI/Mo-2600/800为0.1nm，涂胶厚度为1.5μm，照度为6000Mw.mm/cm2；电化学修饰过程中，施镀的电流为0.325A/dm2、电压为0.340V。
新工艺(包括相移曝光法和电化学修饰工艺)和传统工艺(传统曝光和蚀刻)对比
1)线宽和线距
在本次实验中，我们各取25pcs，用新工艺和传统工艺制作线条(线宽/线距＝50μm/50μm，基铜厚度20μm)，用新工艺生产的线条，上下底数据非常接近；而采用传统工艺，上下底数数据相差甚远，这就充分表明，使用新工艺制作的线条边缘更加陡直，且靠近50μm；而使用传统工艺则否。
2)线条表面粗糙度
在本次实验中我们各取25pcs，用新工艺和传统工艺制作线条(线宽/线距＝50μm/50μm，基铜厚度20μm)，本发明工艺制备出线条表面粗糙度小，为0.05μm，传统工艺为2μm。
3)孔铜表面粗糙度
在本次实验中我们各取25pcs，用新工艺和传统工艺制作线条(孔径为150μm，基铜厚度20μm)，测得孔铜表面粗糙度，采用新工艺后，孔铜粗糙度平均粗糙度为0.145μm，且变差很小；而采用传统工艺，孔铜粗糙度平均粗糙度高达0.68μm，且变差范围很大，这就充分表明，新工艺在减小孔铜粗糙度方面是优于传统工艺的。
4)阻抗值测试
在本次实验中我们各取75pcs，用新工艺和传统工艺制作线条(线宽/线距＝50μm/50μm，基铜厚度20μm)，采用新工艺后，平均阻抗值为20Ω，变差很小，完全符合要求；而采用传统工艺，平均阻抗值为21Ω，且变差很大，超过了客户的要求20Ω×(±1‰)Ω＝0.02Ω，为不合格产品。
尽管已经详细描述了本发明的实施方式，但是应该理解的是，在不偏离本发明的精神和范围的情况下，可以对本发明的实施方式做出各种改变、替换和变更。

Claims (1)

1.一种通过相移曝光和电化学修饰制备高频印制电路板的方法，相移曝光的参数为：transmit为8.175％，phase shift 180°，I:G:H＝0.5:0.25:0.25，NA为0.083，defocus为0，sigma为1.0；相移曝光条件为沉淀膜AI/Mo-2600/800为0.1nm，涂胶厚度为1.5μm，照度为6000Mw/cm2；电化学修饰过程中，施镀的电流为0.325A/dm2、电压为0.340V。
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