等離子體處理加工技術(shù)在印制電路板生產(chǎn)工藝中的應(yīng)用前面有講到,等離子體加工技術(shù)是個(gè)全新的領(lǐng)域,隨著各種類型的等離子體設(shè)備的上市,FPC廠家也逐步引用到其生產(chǎn)工藝中.最先進(jìn)入FPC制作的是等離子體清洗設(shè)備,如果還感覺(jué)有些陌生，在這里再作個(gè)簡(jiǎn)單介紹，借此也希望和FPC的同行們多多交流和探討。

一、等離子體應(yīng)用

  等離子體加工技術(shù)是在半導(dǎo)體制造中創(chuàng)立起來(lái)的一種新技術(shù)。它早在半導(dǎo)體制造中得到了廣泛應(yīng)用，是半導(dǎo)體制造不可缺少的工藝。所以，它在IC加工中是一種很長(zhǎng)久而成熟的技術(shù)。

  由于等離子體是一種具有很高能量和極高活性的物質(zhì)，它對(duì)于任何有機(jī)材料等都具有良好的蝕刻作用，因而在最近幾年也被引用到印制電路板制造中來(lái)。

  隨著等離子體加工技術(shù)運(yùn)用的日益普及，在FPC制程中目前主要有以下功用：

  (1)孔壁凹蝕/去除孔壁樹(shù)脂鉆污

  對(duì)于一般FR-4多層印制電路板制造來(lái)說(shuō)，其數(shù)控鉆孔后的去除孔壁樹(shù)脂鉆污和凹蝕處理，通常有濃硫酸處理法、鉻酸處理法、堿性高錳酸鉀溶液處理法和等離子體處理法。

  但對(duì)于撓性印制電路板和剛-撓性印制電路板去除鉆污的處理上，由于材料的特性不同，若采用上述化學(xué)處理法進(jìn)行，其效果是不理想的，而采用等離子體去鉆污和凹蝕，可獲得孔壁較好的粗糙度，有利于孔金屬化電鍍，并同時(shí)具有“三維”凹蝕的連接特性。

  (2) 聚四氟乙烯材料的活化處理

  但凡進(jìn)行過(guò)聚四氟乙烯材料孔金屬化制造的工程師，都有這樣的體會(huì)：采用一般FR-4多層印制電路板孔金屬化制造的方法，是無(wú)法得到孔金屬化成功的聚四氟乙烯印制電路板的。其最大的難點(diǎn)是化學(xué)沉銅前的聚四氟乙烯活化前處理，也是最為關(guān)鍵的一步。

  有多種方法可用于聚四氟乙烯材料化學(xué)沉銅前的活化處理，但總結(jié)起來(lái)，能達(dá)到保證產(chǎn)品質(zhì)量并適合于批生產(chǎn)的，主要有以下兩種方法：

  (A)化學(xué)處理法

  金屬鈉和萘，于非水溶劑如四氫呋喃或乙二醇二甲醚等溶液內(nèi)反應(yīng)，形成一種萘鈉絡(luò)合物。該鈉萘處理液，能使孔內(nèi)之聚四氟乙烯表層原子受到浸蝕，從而達(dá)到潤(rùn)濕孔壁的目的。此為經(jīng)典成功的方法，效果良好，質(zhì)量穩(wěn)定，目前應(yīng)用最廣。

  (B)等離子體處理法

  此處理方法為干法制程，操作簡(jiǎn)便、處理質(zhì)量穩(wěn)定且可靠，適合于批量化生產(chǎn)。而化學(xué)處理法的鈉萘處理液來(lái)講，其難于合成、毒性大，且保質(zhì)期較短，需根據(jù)生產(chǎn)情況進(jìn)行配制，對(duì)安全要求很高。

  因此，目前對(duì)于聚四氟乙烯表面的活化處理，大多采用等離子體處理法進(jìn)行，操作方便，還明顯減少了廢水處理。

  (3)碳化物去除

  等離子處理法，不但在各類板料的鉆污處理方面效果明顯，而且在復(fù)合樹(shù)脂材料和微小孔除鉆污方面更顯示出其優(yōu)越性。除此之外，隨著更高互連密度積層式多層印制電路板制造需求的不斷增加，大量運(yùn)用到激光技術(shù)進(jìn)行鉆盲孔制造，作為激光鉆盲孔應(yīng)用的付產(chǎn)物——碳而言，需于孔金屬化制作工藝前加以去除。此時(shí)，等離子體處理技術(shù)，毫不諱言地?fù)?dān)當(dāng)其了除去碳化物的重任。

  (4)內(nèi)層預(yù)處理

  隨著各類印制電路板制造需求的不斷增加，給相應(yīng)的加工技術(shù)提出了越來(lái)越高的要求。其中，對(duì)于撓性印制電路板和剛-撓性印制電路板的內(nèi)層前處理，可增加表面的粗糙度和活性，提高板內(nèi)層間的結(jié)合力，這對(duì)于成功制造也是很關(guān)鍵的。

  在此方面，等離子體處理技術(shù)又顯示出其獨(dú)特的魅力，且不乏各類成功的范例。另外，在阻焊膜涂覆前，用等離子體對(duì)印制電路板面處理一下，還可獲得一定的粗糙度和高活性的表面，從而提高阻焊膜層的附著力。

  (5)殘留物去除

  等離子體技術(shù)在殘留物的去除方面，主要有著下述三方面的作用：

  (A)在印制電路板制造，尤其在精細(xì)線條制作時(shí)，等離子體被用來(lái)蝕刻前去除干膜殘留物/余膠等，以獲得完善高質(zhì)量的導(dǎo)線圖形。如果，一旦于顯影后蝕刻前，出現(xiàn)抗蝕刻劑去除不凈，會(huì)導(dǎo)致短路缺陷的發(fā)生。

  (B)等離子體處理技術(shù)，還可用于去除阻焊膜剩余，提高可焊性。

  (C)針對(duì)某些特殊板材，采用圖形蝕刻后電鍍可焊性涂覆層時(shí)，由于線路邊緣蝕刻不凈的銅微粒的存在，會(huì)造成陰影電鍍現(xiàn)象，嚴(yán)重時(shí)將導(dǎo)致產(chǎn)品報(bào)廢。此時(shí)，可選用等離子體處理技術(shù)，通過(guò)燒蝕的方法將銅的細(xì)小微粒除去，最終實(shí)現(xiàn)合格產(chǎn)品的加工。

二、等離子體形成機(jī)理

  等離子體是指一種像紫色光、霓虹燈光一樣的光，也被稱為物質(zhì)的第四相態(tài)。等離子體相態(tài)是由于原子中激化的電子和分子無(wú)序運(yùn)動(dòng)的狀態(tài)，所以具有相當(dāng)高的能量，其對(duì)于任何有機(jī)材料都具有很好的蝕刻作用，因此被應(yīng)用到印制電路板的制造中來(lái)。

  形成或產(chǎn)生等離子體，基本上有電容耦合、電感耦合和波耦合等三種基本方法，以及電感耦合與電容耦合一起使用，來(lái)產(chǎn)生等離子體。

  對(duì)于印制電路板應(yīng)用來(lái)說(shuō)，一般采用以下方式：

  (1)根據(jù)待加工印制電路板的尺寸、生產(chǎn)數(shù)量及用途，制作一個(gè)一定體積的容器，并可形成真空(10-2乇~10-3乇)；

  (2)按等離子體處理目的的不同，向上述真空容器內(nèi)，通進(jìn)所選氣體(根據(jù)所需處理的印制電路板材料性質(zhì)來(lái)確定，主要有O2、CF4、H2、N2等)；

  (3)在保持一定真空度的前提下，由射頻電源向真空容器內(nèi)的正、負(fù)電極間施加高頻高壓電場(chǎng)，氣體在電場(chǎng)下的兩電極間電離，形成電子、離子、自由基、游離基團(tuán)和紫外線輻射粒子等組成的高能量和高活性的等離子體。

  這些等離子體對(duì)各種各樣有機(jī)材料組成的板材都能進(jìn)行反應(yīng)，如聚酰亞胺(PI)、環(huán)氧樹(shù)脂、BT樹(shù)脂、氰酸酯、聚丙烯，甚至是聚四氟乙烯(Teflon)等樹(shù)脂，都可以采用等離子處理技術(shù)。

  通過(guò)上述方法所產(chǎn)生的離子、自由基等高能量和高活性等離子體，被連續(xù)的沖撞和受電場(chǎng)作用力而加速，使其與材料表面碰撞，并破壞數(shù)微米范圍以內(nèi)的分子鍵，誘導(dǎo)削減一定厚度，生成凹凸表面，形成氣體成分的官能團(tuán)等表面的物理和化學(xué)變化，提高相應(yīng)的除污、表面活化、提高鍍銅粘結(jié)力等作用。

  三、選擇等離子處理是業(yè)界發(fā)展之必須

  各位也許要問(wèn)，印制電路板制造企業(yè)為何需要等離子處理設(shè)備？

  隨著現(xiàn)代通訊技術(shù)的不斷發(fā)展，一方面，聚四氟乙烯類基材在印制電路板設(shè)計(jì)中正得到較大的普及，通常應(yīng)用于微波電路板的制造之中。另一方面，隨著電子產(chǎn)品輕型化、小型化、薄型化、高密度化、多功能化(剛撓結(jié)合)發(fā)展的趨勢(shì)，撓性及剛撓性印制電路板的制造正得到前所未有的發(fā)展。

  眾所周知，由于聚四氟乙烯材料的憎水性(具有較低的表面能)，在聚四氟乙烯材料的表面，很難直接進(jìn)行金屬化孔的制作。對(duì)于撓性印制電路板制造所需的聚酰亞胺等材料的表面狀態(tài)也是如此。

  為了應(yīng)對(duì)上述發(fā)展趨勢(shì)，等離子處理技術(shù)將越來(lái)越顯示出其得天獨(dú)厚的優(yōu)勢(shì)。有了等離子處理設(shè)備，一方面可以使企業(yè)的產(chǎn)品市場(chǎng)得以拓寬，另一方面可以提升企業(yè)的產(chǎn)品檔次，使企業(yè)在應(yīng)對(duì)市場(chǎng)需求的不斷變化中，擁有通向成功之路的有力利器。

  為了有效實(shí)現(xiàn)印制電路板的制造，針對(duì)不同制程的印制電路板前處理來(lái)說(shuō)，其處理質(zhì)量的好壞，將直接關(guān)系到最終產(chǎn)品的質(zhì)量，這已日漸成為業(yè)界同仁的共識(shí)。

  通常，印制電路板的前處理方式，主要有以下幾種：

  (1)機(jī)械刷板前處理；

  (2)化學(xué)清潔前處理方式，主要通過(guò)除油、微蝕(硫酸+過(guò)氧化氫體系、硫酸+APS體系和硫酸+NPS體系)；

  (3)機(jī)械刷板結(jié)合化學(xué)清潔前處理方式；

  (4)火山灰刷板或噴射處理方式；

  (5)砂帶研磨處理方式；

  通過(guò)上述一種或多種方式結(jié)合的運(yùn)用，已使業(yè)界獲得了較為理想的結(jié)果，但主要針對(duì)的是傳統(tǒng)的FR-4基材、普通布線密度多層板的制造。

  隨著FR-4基材向高密度布線化趨勢(shì)的日益明顯，HDI板的制造需求日益迫切。另外，對(duì)于高頻微波板朝著FR-4多層化制造技術(shù)運(yùn)用的不斷迫近，撓性板設(shè)計(jì)及制造市場(chǎng)的不斷擴(kuò)大，上述傳統(tǒng)的前處理方式已難應(yīng)對(duì)。為此，等離子處理技術(shù)的出現(xiàn)，正是為其提供了一個(gè)展示和發(fā)揮的舞臺(tái)。