低温等离子体工艺技术的特点在前面有介绍,等离子体技术在生产PCB线路板工艺中的应用及其发挥的作用在此做详细讲解,借此也希望和FPCB电路板的同行们多多交流和探讨。]

常见的等离子体加工设备

低温等离子体加工设备源技术,PCB板制作新技术。

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一、等离子体应用

等离子体加工技术是在半导体制造中创立起来的一种新技术。它早在半导体制造中得到了广泛应用，是半导体制造不可缺少的工艺。所以，它在IC加工中是一种很长久而成熟的技术。

由于等离子体是一种具有很高能量和极高活性的物质，它对于任何有机材料等都具有良好的蚀刻作用，因而在最近几年也被引用到印制电路板制造中来。

随着等离子体加工技术运用的日益普及，在PCB 制程中目前主要有以下功用：

(1) 孔壁凹蚀 / 去除孔壁树脂钻污

对于一般FR-4多层印制电路板制造来说，其数控钻孔后的去除孔壁树脂钻污和凹蚀处理，通常有浓硫酸处理法、铬酸处理法、碱性高锰酸钾溶液处理法和等离子体处理法。

但对于挠性印制电路板和刚-挠性印制电路板去除钻污的处理上，由于材料的特性不同，若采用上述化学处理法进行，其效果是不理想的，而采用等离子体去钻污和凹蚀，可获得孔壁较好的粗糙度，有利于孔金属化电镀，并同时具有“三维”凹蚀的连接特性。

(2) 聚四氟乙烯材料的活化处理

但凡进行过聚四氟乙烯材料孔金属化制造的工程师，都有这样的体会：采用一般FR-4多层印制电路板孔金属化制造的方法，是无法得到孔金属化成功的聚四氟乙烯印制电路板的。其最大的难点是化学沉铜前的聚四氟乙烯活化前处理，也是最为关键的一步。

有多种方法可用于聚四氟乙烯材料化学沉铜前的活化处理，但总结起来，能达到保证产品质量并适合于批生产的，主要有以下两种方法：

(A) 化学处理法

金属钠和萘，于非水溶剂如四氢呋喃或乙二醇二甲醚等溶液内反应，形成一种萘钠络合物。该钠萘处理液，能使孔内之聚四氟乙烯表层原子受到浸蚀，从而达到润湿孔壁的目的。此为经典成功的方法，效果良好，质量稳定，目前应用最广。

(B) 等离子体处理法

此处理方法为干法制程，操作简便、处理质量稳定且可靠，适合于批量化生产。而化学处理法的钠萘处理液来讲，其难于合成、毒性大，且保质期较短，需根据生产情况进行配制，对安全要求很高。

因此，目前对于聚四氟乙烯表面的活化处理，大多采用等离子体处理法进行，操作方便，还明显减少了废水处理。

(3) 碳化物去除

等离子处理法，不但在各类板料的钻污处理方面效果明显，而且在复合树脂材料和微小孔除钻污方面更显示出其优越性。除此之外，随着更高互连密度积层式多层印制电路板制造需求的不断增加，大量运用到激光技术进行钻盲孔制造，作为激光钻盲孔应用的付产物——碳而言，需于孔金属化制作工艺前加以去除。此时，等离子体处理技术，毫不讳言地担当其了除去碳化物的重任。

(4) 内层预处理

随着各类印制电路板制造需求的不断增加，给相应的加工技术提出了越来越高的要求。其中，对于挠性印制电路板和刚-挠性印制电路板的内层前处理，可增加表面的粗糙度和活性，提高板内层间的结合力，这对于成功制造也是很关键的。

在此方面，等离子体处理技术又显示出其独特的魅力，且不乏各类成功的范例。另外，在阻焊膜涂覆前，用等离子体对印制电路板面处理一下，还可获得一定的粗糙度和高活性的表面，从而提高阻焊膜层的附着力。

(5) 残留物去除

等离子体技术在残留物的去除方面，主要有着下述三方面的作用：

(A) 在印制电路板制造，尤其在精细线条制作时，等离子体被用来蚀刻前去除干膜残留物/余胶等，以获得完善高质量的导线图形。如果，一旦于显影后蚀刻前，出现抗蚀刻剂去除不净，会导致短路缺陷的发生。

(B) 等离子体处理技术，还可用于去除阻焊膜剩余，提高可焊性。

(C) 针对某些特殊板材，采用图形蚀刻后电镀可焊性涂覆层时，由于线路边缘蚀刻不净的铜微粒的存在，会造成阴影电镀现象，严重时将导致产品报废。此时，可选用等离子体处理技术，通过烧蚀的方法将铜的细小微粒除去，最终实现合格产品的加工。

二、等离子体形成机理

等离子体是指一种像紫色光、霓虹灯光一样的光，也被称为物质的第四相态。等离子体相态是由于原子中激化的电子和分子无序运动的状态，所以具有相当高的能量，其对于任何有机材料都具有很好的蚀刻作用，因此被应用到印制电路板的制造中来。

形成或产生等离子体，基本上有电容耦合、电感耦合和波耦合等三种基本方法，以及电感耦合与电容耦合一起使用，来产生等离子体。

对于印制电路板应用来说，一般采用以下方式：

(1) 根据待加工印制电路板的尺寸、生产数量及用途，制作一个一定体积的容器，并可形成真空(10-2乇~10-3乇)；

(2) 按等离子体处理目的的不同，向上述真空容器内，通进所选气体(根据所需处理的印制电路板材料性质来确定，主要有O2、CF4、H2、N2等)；

(3) 在保持一定真空度的前提下，由射频电源向真空容器内的正、负电极间施加高频高压电场，气体在电场下的两电极间电离，形成电子、离子、自由基、游离基团和紫外线辐射粒子等组成的高能量和高活性的等离子体。

这些等离子体对各种各样有机材料组成的板材都能进行反应，如聚酰亚胺(PI)、环氧树脂、BT树脂、氰酸酯、聚丙烯，甚至是聚四氟乙烯(Teflon)等树脂，都可以采用等离子处理技术。

通过上述方法所产生的离子、自由基等高能量和高活性等离子体，被连续的冲撞和受电场作用力而加速，使其与材料表面碰撞，并破坏数微米范围以内的分子键，诱导削减一定厚度，生成凹凸表面，形成气体成分的官能团等表面的物理和化学变化，提高相应的除污、表面活化、提高镀铜粘结力等作用。

三、选择等离子处理是业界发展之必须

各位也许要问，印制电路板制造企业为何需要等离子处理设备？

随着现代通讯技术的不断发展，一方面，聚四氟乙烯类基材在印制电路板设计中正得到较大的普及，通常应用于微波电路板的制造之中。另一方面，随着电子产品轻型化、小型化、薄型化、高密度化、多功能化(刚挠结合)发展的趋势，挠性及刚挠性印制电路板的制造正得到前所未有的发展。

众所周知，由于聚四氟乙烯材料的憎水性(具有较低的表面能)，在聚四氟乙烯材料的表面，很难直接进行金属化孔的制作。对于挠性印制电路板制造所需的聚酰亚胺等材料的表面状态也是如此。

为了应对上述发展趋势，等离子处理技术将越来越显示出其得天独厚的优势。有了等离子处理设备，一方面可以使企业的产品市场得以拓宽，另一方面可以提升企业的产品档次，使企业在应对市场需求的不断变化中，拥有通向成功之路的有力利器。

为了有效实现印制电路板的制造，针对不同制程的印制电路板前处理来说，其处理质量的好坏，将直接关系到最终产品的质量，这已日渐成为业界同仁的共识。

通常，印制电路板的前处理方式，主要有以下几种：

(1) 机械刷板前处理；

(2) 化学清洁前处理方式，主要通过除油、微蚀(硫酸+过氧化氢体系、硫酸+APS体系和硫酸+NPS体系)；

(3) 机械刷板结合化学清洁前处理方式；

(4) 火山灰刷板或喷射处理方式；

(5) 砂带研磨处理方式；

通过上述一种或多种方式结合的运用，已使业界获得了较为理想的结果，但主要针对的是传统的FR-4基材、普通布线密度多层板的制造。

随着FR-4基材向高密度布线化趋势的日益明显，HDI板的制造需求日益迫切。另外，对于高频微波板朝着FR-4多层化制造技术运用的不断迫近，挠性板设计及制造市场的不断扩大，上述传统的前处理方式已难应对。为此，等离子处理技术的出现，正是为其提供了一个展示和发挥的舞台。

   在上海浦东国际展览中心举办的线路板行业展会金五环展台上见到DWP-2007型低温等离子处理机，说明我国业内厂家已经在关注前途广阔的等离子体处理新工艺技术。

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