等離子體處理加工技術在印制電路板生產工藝中的應用前面有講到,等離子體加工技術是個全新的領域,隨著各種類型的等離子體設備的上市,FPC廠家也逐步引用到其生產工藝中.最先進入FPC制作的是等離子體清洗設備,如果還感覺有些陌生，在這里再作個簡單介紹，借此也希望和FPC的同行們多多交流和探討。

一、等離子體應用

  等離子體加工技術是在半導體制造中創立起來的一種新技術。它早在半導體制造中得到了廣泛應用，是半導體制造不可缺少的工藝。所以，它在IC加工中是一種很長久而成熟的技術。

  由于等離子體是一種具有很高能量和極高活性的物質，它對于任何有機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。

  隨著等離子體加工技術運用的日益普及，在FPC制程中目前主要有以下功用：

  (1)孔壁凹蝕/去除孔壁樹脂鉆污

  對于一般FR-4多層印制電路板制造來說，其數控鉆孔后的去除孔壁樹脂鉆污和凹蝕處理，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，若采用上述化學處理法進行，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

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

  有多種方法可用于聚四氟乙烯材料化學沉銅前的活化處理，但總結起來，能達到保證產品質量并適合于批生產的，主要有以下兩種方法：

  (A)化學處理法

  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反應，形成一種萘鈉絡合物。該鈉萘處理液，能使孔內之聚四氟乙烯表層原子受到浸蝕，從而達到潤濕孔壁的目的。此為經典成功的方法，效果良好，質量穩定，目前應用最廣。

  (B)等離子體處理法

  此處理方法為干法制程，操作簡便、處理質量穩定且可靠，適合于批量化生產。而化學處理法的鈉萘處理液來講，其難于合成、毒性大，且保質期較短，需根據生產情況進行配制，對安全要求很高。

  因此，目前對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，而且在復合樹脂材料和微小孔除鉆污方面更顯示出其優越性。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，大量運用到激光技術進行鉆盲孔制造，作為激光鉆盲孔應用的付產物——碳而言，需于孔金屬化制作工藝前加以去除。此時，等離子體處理技術，毫不諱言地擔當其了除去碳化物的重任。

  (4)內層預處理

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

  在此方面，等離子體處理技術又顯示出其獨特的魅力，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，尤其在精細線條制作時，等離子體被用來蝕刻前去除干膜殘留物/余膠等，以獲得完善高質量的導線圖形。如果，一旦于顯影后蝕刻前，出現抗蝕刻劑去除不凈，會導致短路缺陷的發生。

  (B)等離子體處理技術，還可用于去除阻焊膜剩余，提高可焊性。

  (C)針對某些特殊板材，采用圖形蝕刻后電鍍可焊性涂覆層時，由于線路邊緣蝕刻不凈的銅微粒的存在，會造成陰影電鍍現象，嚴重時將導致產品報廢。此時，可選用等離子體處理技術，通過燒蝕的方法將銅的細小微粒除去，最終實現合格產品的加工。

二、等離子體形成機理

  等離子體是指一種像紫色光、霓虹燈光一樣的光，也被稱為物質的第四相態。等離子體相態是由于原子中激化的電子和分子無序運動的狀態，所以具有相當高的能量，其對于任何有機材料都具有很好的蝕刻作用，因此被應用到印制電路板的制造中來。

  形成或產生等離子體，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，來產生等離子體。

  對于印制電路板應用來說，一般采用以下方式：

  (1)根據待加工印制電路板的尺寸、生產數量及用途，制作一個一定體積的容器，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，通進所選氣體(根據所需處理的印制電路板材料性質來確定，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的正、負電極間施加高頻高壓電場，氣體在電場下的兩電極間電離，形成電子、離子、自由基、游離基團和紫外線輻射粒子等組成的高能量和高活性的等離子體。

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

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

  三、選擇等離子處理是業界發展之必須

  各位也許要問，印制電路板制造企業為何需要等離子處理設備？

  隨著現代通訊技術的不斷發展，一方面，聚四氟乙烯類基材在印制電路板設計中正得到較大的普及，通常應用于微波電路板的制造之中。另一方面，隨著電子產品輕型化、小型化、薄型化、高密度化、多功能化(剛撓結合)發展的趨勢，撓性及剛撓性印制電路板的制造正得到前所未有的發展。

  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，很難直接進行金屬化孔的制作。對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也是如此。

  為了應對上述發展趨勢，等離子處理技術將越來越顯示出其得天獨厚的優勢。有了等離子處理設備，一方面可以使企業的產品市場得以拓寬，另一方面可以提升企業的產品檔次，使企業在應對市場需求的不斷變化中，擁有通向成功之路的有力利器。

  為了有效實現印制電路板的制造，針對不同制程的印制電路板前處理來說，其處理質量的好壞，將直接關系到最終產品的質量，這已日漸成為業界同仁的共識。

  通常，印制電路板的前處理方式，主要有以下幾種：

  (1)機械刷板前處理；

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

  (3)機械刷板結合化學清潔前處理方式；

  (4)火山灰刷板或噴射處理方式；

  (5)砂帶研磨處理方式；

  通過上述一種或多種方式結合的運用，已使業界獲得了較為理想的結果，但主要針對的是傳統的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的日益明顯，HDI板的制造需求日益迫切。另外，對于高頻微波板朝著FR-4多層化制造技術運用的不斷迫近，撓性板設計及制造市場的不斷擴大，上述傳統的前處理方式已難應對。為此，等離子處理技術的出現，正是為其提供了一個展示和發揮的舞臺。

ps:部分圖片來源于網絡，如有侵權，請聯系我們刪除