[发明专利]印刷线路板的图形抗蚀法

说明书

本申请涉及格兰蒙特（Grantmoht）和莱克（Lake）题为：多层电路板制造法”的共同未决申请，申请号为742，747，申请日为1985年6月10日（与本申请同一天），该申请已转让给本申请的受让人，并在这里加入参考资料。

本发明一般涉及电气元件用的印刷线路板的制造，更具体地说，本发明涉及印刷线路板用的光学处理技术。

过去二十年来，电子电路元件的前进中的集成化和小型化成为对印刷线路板技术极限的日益增长的挑战。印刷电路板或更确切地称为印刷线路板（PWB）在几个方面起着关键的作用。首先，如特殊封装的集成电路、电阻器等等电气元件被装在或载在扁平的坚固卡片状印刷板表面上。故印刷线路板起着支承元件的作用。其次，在印刷板的表面上使用化学刻蚀或涂覆的导体图形，使印刷线路板形成元件间的所需电气互连。此外，印刷线路板还包括起散热作用的金属区域。

导体图形一般是采用光刻蚀敷铜箔的环氧树脂纤维玻璃基板形成的。将一层光敏抗蚀层涂敷到铜箔上，并通过一掩膜（通常称为“原图”）用紫外（UV）光投射其上曝光以形成图形。曝过光的区域受到聚合作用。未起聚合作用的区域由化学溶液除去，留下铜的区域（即所需导体图形）位于剩余的聚合硬化的光抗蚀保护阻挡层之下。然后将暴露的铜刻蚀掉，并用化学方法除去剩下的光敏抗蚀层以露出所得的导体图形。另一种做法是作出光敏抗蚀层的图形以形成导体图形的化学镀用的通道。当然，这种方法有许多变化，但所有变化都需要光刻出该抗蚀层的图形。

由于集成电路的使用已经日愈增长，输入和输出（I/O）用的较高密度的互连端头就需用双面的印刷线路板，其附加的互连用导体图形做在板的另一面。

随着电路集成度的提高，表面安装技术（SMT）也加速了电子电路的密集化。将表面安装器件（SMD）直接安放到印刷线路板表面上，并用汽相、红外（IR）或其它技术焊接。表面安装技术彻底改革了电子制造工业，使装配成本下降约50%，元件密度增加超过40%，并增强了可靠性。表面安装器件上的端头排列比常用元件的端头排列有较高的密度或较密的间隔。因为各端头在电气上仍须正确地连到板上的有关导体，表面安装器件的对准要求印刷线路板导线有高的分辨率。事实上，表面安装器件电路已经变得密到双面板容纳不下所有需要电气的连接。因此，多层印刷电路板已经成为注意力的焦点，有几种竞争的技术正在展开。那些依赖于导体图案叠层的技术，除了在已知层中导体图形的线宽和间距要精确外，还需要各层间的对准。要在四或更多层的深度对准制作相当于3至5密耳的甚细线条是很困难的。

为了最充分利用正在表现出来的表面安装技术所可能提供的好处，必须在制造基板和印刷板方面开发新的制造工序。以往在制造印刷线路板中的一个有问题的地方曾经是发生和使用原图以作出光敏抗蚀层的图形。使用照相底片或玻璃板会出现稳定性、对准、输运和存储方面固有的困难。

从印刷板制造方法中消除原图长久以来就是一个工业目标，它助长了高速紫外激光绘图仪的发展。有几种设备目前虽然可以买到，但全部很昂贵而且是早期发展阶段的产物。这些设备不用原图，可以直接作出紫外光敏感的抗蚀层图形。导体图形采用计算机辅助设计（CAD）来设计，CAD将所有路径的坐标和尺寸数字化，并将它们转换为控制紫外激光X-Y绘图仪的信号。除了它们的价格极高外，这些系统还有一些局限性，这些局限性在细线条、高密度作业中变为值得注意。其中主要的局限性在于，紫外光敏感的抗蚀层是对比度低的材料，需用高能级的曝光能量。于是，线条边缘的分辨率受到限制。为了取得高的绘制速度，这些系统全都以光栅扫描的方式工作。光栅扫描产生的边缘不规则相当严重，在绘制拐角线时非常明显。在准确性和最小线条的局限性方面是这些光栅绘图系统的特点。现系统中另一个有问题的地方是激光源的工作期限短。再一个直接从CAD用紫外光绘制光可处理层的问题是在聚合作用之前不能作出检查。如果图中作出了误差，错误就自动地隐埋在紫外光敏感层中。在抗蚀层的情况下，只有在除去整个抗蚀层并对板作第二次的清洁和焙干到无湿气后，重新再开始，才能进行板的补救工作。在用紫外光绘制焊料掩模的情况下，图形制作中的笔尖失灵导致整块面板报废。

因此，本发明的总目的是消除分立的在印刷板的制造方法中必须加以控制的原图，以避免直接使用紫外光绘图仪而在边缘分辨率出问题。本发明的另一个目的是要用固有的更可靠的设备提供成本低速度高能作出极细线条而层间失准最小的图形。