干膜掩孔破裂问题探讨.doc

干膜掩孔破裂问题探讨

广州市豪冠贸易有限公司 吴少凡
　　前言

　　线路板的制作流程复杂，问题多，常有“莫名其妙来，莫名其妙去”的说法。而干膜掩孔破裂问题也经常来无影，去无踪；问题来时，工程师和问题解决的参与者一般从以下几方面着手：

　　1． 降低贴膜温度、压力；
　　2． 改善钻孔披锋状况；
　　3． 提高暴光能量；
　　4． 降低显影压力，增大显影点；
　　5． 检查显影的喷淋效果并调整。

　　通常上述的方法是有效的；但有时上述或更多的方法都已试过，问题仍无大的改善；不知何时何故，又恢复了原来的低缺陷率。

　　笔者对曾跟进此“莫名其妙”的问题，发现有一个重要因素——张力太大，往往被忽略。本文从张力的角度作分析，有不当之处敬请提出宝贵意见。
张力对干膜掩孔的影响分析
图（一）为贴膜后暴光前孔的截面图，由于存在以下几种情况的作用：
　　1． 为防止贴膜起皱，给热辘与干膜卷之间的干膜一个张紧力；
　　2． 自动贴膜机的真空吸盘与干膜之间存在较大的摩擦力；
　　3． 贴膜瞬间热辘的铁氟龙材料在压力下变形而令干膜随之变形产生拉伸力；
　　4． 贴膜后被封在孔内的热空气的温度逐渐下降至环境温度，形成低压区；
　　5． 空气中含有大约1/4体积的O2，将与相对于它裸露的药膜反应而绝大部分被消耗掉，进一步形成低压区；

　　从而使干膜的保护膜在掩孔的范围内受到较大的“拉力”，这就是作用于干膜保护膜上的“张力”（δ1=δ2）。此时干膜保护膜本身有强烈的收缩倾向，但由于未暴光的的D/F为半流体，其延展性很好，几乎不存在“张力”。

　　图（二）所表示的是暴光后，显影前撕保护膜的瞬间，未被撕起的保护膜仍维持着原有的张力δ2，由于保护膜与干膜之间存在着静摩擦力，则干膜也存在着张力δ1'
δ1' =δ2
　　也就是说，干膜的保护膜撕掉后，原先保护膜上的张力转移到已光致固化的药膜上去。
　　如果干膜所承受的最大张力δb，安全系数为n，即
δ'1≤δb/n （1）
　　时，掩孔干膜将不会破裂。当
δb ≤δ1， （2）
　　则图（二）的A部分会马上破裂，也就是说，撕保护膜的瞬间，D/F即会破裂！当
δb/n≤δ1'≤δb （3）
　　时，掩孔的已暴光的干膜处于不稳定状态，仍会破裂。细心的生产和技术人员会发现有时显影前就会有掩孔干膜破裂的现象，就是这个道理。

　　分析到这儿，或许有人问：本来撕保护膜前干膜几乎是没有张力的，撕保护膜的过程中是由于保护膜的作用才会有张力，撕完保护膜了，其张力便自动消失，应该不会有什么影响。

　　事实上，由于暴光后的干膜已较大程度固化，张力不可能完全消失。如图（三）所示，由于张力δ1’的存在，使保护膜有一个向外的作用力F
F=（P0-P）*A （4）
　　其中P，P0为掩孔内外的气压，A为掩孔的截面积。

　　保护膜被撕掉后，若要维持平衡的状态，则干膜应朝图（四）所示的虚线方向变形，也就是说，干膜受到拉伸，即存在着张力 δ1’，δ1’会令干膜产生向外的合力F’，
F’= （P0-P’）*A （5）
　　 形成新的平衡。由前面的分析可知，张力δ仍然存在。

　　如图（五）所示，厚度为t掩孔的D/F变形为近似缺球面，虚线部分表示补全后的球体，P0，P分别为大气压和掩孔内的气压；D，d分别表示虚球径，孔径；a为掩孔干膜与孔壁之间的夹角，则干膜张力δ
δ=（P0-P）*D/4t （6） ------（*参1）
=（P0-P）*d/（4t* cosa） （7）
　　喷淋状态的应力计算较为复杂，简单化地考虑，假设作用在膜面的喷淋压强为PP，在干膜未被碱性溶液（NaCO3溶液）软化时有以下的关系：
δ≈△P * D/4t=（PP+P0-P）* d/（4t*cosa） （8）
　　由公式（8）可见，干膜厚度t，PP， d，a越大，或P越小，则δ越大，也就越容易造成掩孔破裂。