蚀刻补偿工艺在阶梯线路上的应用
引言
随着电子信息产业的发展,线路板上往往设计有精细阶梯线路。然而用传统的工艺制作精细阶梯线路存在以下问题:(1)由于板面铜厚的差异性,在两种不同厚度板面的交接处存在梯度差,导致干膜与板面贴合度差,在蚀刻时,蚀刻药水就会从干膜与板面的缝隙处渗入,造成板面线路开路、缺口;(2)由于蚀刻速率跟板面铜厚有关,因此在相同的蚀刻速率下难以保证不同铜厚区域蚀刻后线路宽度相同[1],而要想使阶梯线路板上的线路具有相同的宽度,需要两次蚀刻才能完成(见图1)。这种工艺增加了阶梯线路制作的难度和工艺的复杂性,同时造成了线路板成本的增加。为了解决这个问题,张军杰等[2]提出了一种阶梯线路板的制作方法(如图2):首先在板面蚀刻出图形线路,然后用干膜覆盖不需要加厚的线路,对需要加厚的线路图形进行图形电镀。但是这种方法存在明显的不足:在电镀阶段,由于线路很细,直接对线路进行电镀很难保证同一根线路铜厚的均匀性;另外,要保证阶梯处线路连接良好,对技术的要求非常高,并且成本很大,不适合大规模生产。
(1)The deep learning method is introduced to model the semantics of the radiotelephony communications in ATC,and a new semantic checking model of readback errors is proposed in this paper to verify whether the meanings of the SATC-Ppairs are consistent.
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图1 传统阶梯线路制作流程
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图2 阶梯线路制作流程
为了解决阶梯线路在制作过程中出现的问题,本文提出了一种蚀刻补偿工艺(见图3)。该工艺拟在自制的板面厚度为15 μm/30 μm的阶梯板[1]上制作线路宽度为75 μm的精细阶梯线路。通过探究蚀刻补偿值与线宽的关系得出蚀刻补偿值,并将该值应用到75 μm线宽阶梯线路的制作过程中,以期得到一种低成本,高质量的阶梯线路制造方法,同时也为生产实际提供一定的理论指导。
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图3 蚀刻补偿工艺阶梯线路制作流程
1 实验
1.1 实验仪器及材料
LEE250型铜厚测试仪(天津顺诺)、PT-I-I垂直电镀线(Facility)、VeriSmart LDI曝光机(Or⁃botech)、UH-DES 30M line水平显影+蚀刻+退膜线(宇宙)、CSL-A25E自动贴膜机(CSUN MFG)、GRC-7N自动涂布机(群翊)、VeriSmart自动曝光机(Orbotech)、XK22线宽量测仪(ASIDA)、JX23金相显微镜(广东正业)、XL30扫描电镜(Philips)
生益双面覆铜板(80 μm 1080PP+15 μm 铜箔)、HITACHI DG38干膜(膜厚28 μm)、深乐健液态感光抗蚀剂、CuSO4体系电镀液、Na2CO3体系显影液、酸性CuCl2_HCl体系蚀刻液、NaOH体系退膜液。
1.2 阶梯板的制作
在所制备的阶梯板30 μm铜厚区表面,随机选取15个点,用铜厚测量仪测量板面铜厚。结果表明,板面铜厚误差均不大于±3.5 μm,满足工业生产的要求。图7为15 μm/30 μm阶梯板在金相显微镜下的截面照片。
1.3 蚀刻补偿的设计
2.3.1 线宽的均匀性分析
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图4 补偿实验线路排版
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其中x(μm)代表蚀刻补偿值,a1和a2分别是经过反复试验得出的15 μm和30 μm铜厚度区域的原始补偿值,a1=3 μm,a2=8 μm;b是蚀刻补偿的步数,取值为3 μm;N是区域的标号。
1.6.3 线宽及线路形貌
1.4 阶梯线路的制作
将上述15 μm/30 μm阶梯板涂布液态感光油墨、曝光、显影、蚀刻、退膜。使用的工艺参数为:涂布温度95 ℃、速率2.5 m/min、厚度约为8 μm、显影速率2.5 m/min、显影上压力0.22 MPa、显影下压力0.19 MPa、蚀刻速率2.7 m/min、蚀刻上压力0.25 MPa、下压力0.22 MPa。
1.5 线宽75 μm阶梯线路的制作
取三块1.2节中制作的15 μm/30 μm阶梯板,每块阶梯板表面平均划分为20个区域(15 μm及30 μm铜厚区各十个),每个区域面积为234 mm×41.20 mm且每个区域均设计30条目标线宽为75 μm的孤立线路(见图5)。参照1.4节的制作流程制作线路。完成后,随机从每个区域的30条线路中抽取5条线路,进行检测。
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图5 线宽75 μm阶梯线路排版
1.6 结果检测
1.6.1 铜层厚度
汞的毒性很大,对人类健康造成极大危害。日本、加拿大、挪威、伊拉克和美国等国都曾发生过汞中毒事件,例如在1953—1960年期间,日本水俣市发生了汞中毒而引起的疾病——水俣病,从而引起了世人的关注[19]。
1.6.2 蚀刻因子
蚀刻因子是衡量精细线路品质好坏最重要的指标,其值越大表明侧蚀越小,线路的横截面越近似于矩形,线路的质量越好[3]。相反,蚀刻因子越小,表明侧蚀越大,线路的横截面越类似于梯形,这将影响线路的阻抗[4]。蚀刻因子按式(3)计算,其中各参数的含义示于图6。
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图6 蚀刻因子示意图
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工程测量实验室属于高校实验室中的一类,主要针对土木类、交通类、地质类等院校开置的一类实验室,而国内外具体对工程测量实验室安全管理方面的研究较少.通过对国内外研究现状的分析与学习,结合青岛理工大学某工程测量实验室的特点,建立了涵盖规章制度、安全教育、环境安全与管理、仪器操作安全、保障体系和其他6个方面的安全评价指标体系,通过建立基于COWA算子和灰色聚类的安全评价模型,对工程测量实验室的安全管理进行了科学评价,对工程测量实验室的管理具有一定的指导意义,也为同类院校加强工程测量实验室安全管理提供一定的借鉴.
采用铜厚测试仪对所制作的阶梯板30 μm铜厚区的表面进行测量,然后在所制的阶梯板上选取不同的位置打磨切片,用金相显微镜观察测量该位置的铜厚。
在纯电动车维修中,不到万不得已不会轻易拆开高压电池组。当确定故障部位在动力电池组内部时,应按维修手册及相关资料进行拆装,检修过程较复杂且危险,涉及到安全问题。
采用线宽量测仪测量线路宽度,利用扫描电子显微镜观察线路形貌。
2 结果与讨论
2.1 阶梯板厚度的检测
流程如下:(1)将铜厚为15 μm的双面覆铜板裁剪成为468 mm×412 mm的规格;(2)在温度130℃和压力0.5 MPa的条件下以1.7 m/min的速率在覆铜板表面热压干膜;(3)对上述覆铜板的234 mm×412 mm区域进行曝光,曝光能量为45 MJ/cm2;(4)用显影液喷淋覆铜板,露出待电镀区域,显影速率3.8 m/min、上压力0.20 MPa、下压力0.17 MPa;(5)以1.2 A/dm2的电流密度对显影区进行电镀60 min,使铜厚增加到30 μm;(6)用退膜液退去覆铜板表面干膜,所得线路板称为15 μm/30μm阶梯板。
积极做好国内外宣传促销工作。积极参加广西旅游交流推介、桂林国际旅游博览会以及国内外有影响的旅游博览会、旅游交易会等展会活动,展示推介涠洲岛旅游形象。创新旅游宣传方式。充分利用手机短信、微博、微信、微电影、旅游政务网站等平台和形式进行涠洲岛旅游推介。探索利用中国旅游新闻网、中国旅游新闻客户端、中国旅游报微博和微信公号等新媒体平台推介涠洲岛特色旅游景观和旅游项目。开展立体式宣传推广。重点在京广高铁、区内动车组及广州南高铁站、首都国际机场、南宁吴圩机场到达层播放发布涠洲岛旅游形象广告;组织“水火交融,情定涠洲岛”大型采风宣传推介活动。
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图7 阶梯板的金相截面照片
2.2 线宽与蚀刻补偿之间的关系
15 μm铜厚的区域补偿42.197 μm,30 μm铜厚的区域补偿26.93 μm后,能够使蚀刻之后的线宽达到75 μm。
2)意志力薄弱,缺乏刻苦钻研的精神。独立学院学生大多家庭物质条件较为优越,个性较为突出,自我约束力较差。学生容易受社会环境诱惑的影响,沉迷于网络游戏,上课逃课、考试作弊,厌学情况较多。同时,面对挫折,有些学生更容易自暴自弃。在每年的英语四、六级考试中,部分英语基础较差的学生,从报名开始就直接放弃,压根不会积极复习。
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图8 蚀刻补偿与线宽之间的关系图
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其中y代表线宽,μm;x代表蚀刻补偿,μm。
在蚀刻补偿的设计实验中,不同区域蚀刻补偿的设定值和该区域蚀刻后得到的线路宽度(ln)呈正比,相应的线性方程,如图8所示。阶梯板上15 μm和30 μm铜厚区域的蚀刻方程分别如式(4)和式(5)所示。
2.3 线宽75 μm阶梯线路的质量评价
将15 μm/30μm的阶梯板平均划分为30个区(234 mm×27.46 mm),其中包含15个15 μm厚区域,依次编号为1~15,以及15个30 μm厚区域,依次编号为16~30。每个区域均设计有30根目标线宽为75 μm的孤立线,每个区域的补偿值均不同,其补偿值的设计方法如下:编号为1~15的区域,蚀刻补偿值的设定见式(1)。例如:标号为6的区域,按式(1)的计算得其蚀刻补偿值为18 μm,即在蚀刻之前利用CAD(Computer Aided Design)设计的工程资料时,线宽设计值为93 μm(75 μm+18 μm)。同样的,对于编号为16~30的区域,按式(2)的方式设定补偿值。例如:标号为21的区域,按式(2)的计算得其蚀刻补偿值为23 μm,线宽设计值为98 μm。补偿实验线路排版见图4。其中,放大部分为编号6、编号21区域示意图。
2)随着含水率的增加,各部分之间的连接力先下降,当含水率小于13%之前,枝梗与粒柄之间的连接力下降最快,籽粒与粒柄之间的连接力下降的最慢[13];当含水率高于13%之后,枝梗与粒柄间连接力下降最快,其次是籽粒与粒柄间连接力,而主茎秆与枝梗间连接力开始缓慢上升;当含水率高于18%时,各部分之间的连接力都处于上升趋势。考虑到带柄率等问题,因此在收割垦鉴稻6号选择在含水率较低的时候是收获脱粒的最佳时期[14]。
印制电路企业一般要求线路宽度的误差不超过±7%,即要求75 μm的线路宽度控制在69.75~80.25 μm的范围内。图9为75 μm阶梯线路上不同区域线宽的平均值。由图可知,阶梯线路中15 μm厚度区域的线宽的最大平均值为77.89 μm,最小平均值为71.29 μm;30 μm区域的线宽的最大平均值为79.23 μm,最小平均值为72.18 μm。可见不同区域的线宽均在临界范围之内,符合制作要求。
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图9 阶梯板不同区域上75 μm阶梯线路的平均线宽
表1为三块阶梯板上的阶梯线路线宽的比较,可以看出,三块不同的阶梯板上15 μm铜厚区,最大线宽值为78.60 μm,最小线宽为70.10 μm,平均值在73.15~77.64 μm之间;30 μm铜厚区,最大线宽值为80.40 μm,最小线宽值为70.30 μm,平均值在73.48~78.75 μm之间。由此证明,本文所提出的工艺稳定性较好,可应用于大批量的工业生产。
表1 三块阶梯板上的阶梯线路线宽的比较
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铜厚/μm 阶梯板编线宽/μm 15 30号A B C A B C平均值75.42 77.64 73.15 75.73 78.75 73.48范围70.10~78.50 76.50~78.60 72.10~75.80 70.30~80.40 77.20~79.70 72.30~76.20
2.3.2 形貌分析
图10为75 μm线宽阶梯板的金相照片,可以看出,左侧为75 μm线宽阶梯板的15 μm铜厚的线路区,右侧为30 μm铜厚的线路区,两区域连接处没有出现断路现象。
2.人的全面发展目标符合当前中国实际。党的十八大对中国特色社会主义道路进行的界定是促进人的全面发展,而不是马克思恩格斯对未来共产主义的设想——每个人自由而全面的发展。当今中国仍处于并将长期处于社会主义初级阶段的基本国情没有变,人民日益增长的物质文化需要同落后的社会生产力之间的矛盾这一社会主要矛盾没有变,我国是世界最大发展中国家的国际地位没有变。实现“每个人自由而全面的发展”的条件还不成熟,但是提出“促进人的全面发展”的目标符合当今国情,符合人民对美好生活的新期待。
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图10 线宽75 μm阶梯板的金相照片
图11 为线宽75 μm阶梯板的扫描电镜照片,可以看出,不同区域的线路表面连接性好,没有出现断路,并且线路比较光滑,满足印制板的可接受性(IPC-A-600H-2010)的要求。
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图11 线宽75 μm阶梯板的电镜照片
2.3.3 蚀刻因子
图12为不同厚度线路金相截面图。根据公式(3)计算的15 μm和30 μm铜厚区域蚀刻因子分别为6.9和5.4,均在可接受的范围内。
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图12 不同厚度线路金相截面图
3 结论
本文采用蚀刻补偿工艺在15 μm/30 μm阶梯线路板上制作了75 μm宽的阶梯线路,并探讨了该阶梯板上不同厚度区域的线宽与蚀刻补偿量之间的关系。该方法简单、可靠,可广泛应用于阶梯线路制作,为大规模生产提供指导。
参考文献
[1] 李晓蔚,陈际达,张胜涛,等.一种阶梯线路板的制作方法[P].CN:201410089348.2.
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