反饋

幹膜

幹膜（Dry film）是相對濕膜（Wet film）而言的，幹膜是一種高分子材料，它通過紫外線的照射後能夠產生一種聚合反應，形成一種穩定的物質附着於板面，從而達到阻擋電鍍和蝕刻的功能^[3] 。幹膜是製作印刷電路板（PCB）的重要耗材，廣泛應用於微電子行業和電路板製造行業^[4] 。

中文名: 幹膜
外文名: Dry film
上市時間: 1968年

結構: 由聚酯薄膜、聚烯烴薄膜及感光膠膜組成的三層夾芯結構
用途: 印刷電路板原料
全球出貨量: 11.26億平方米(2020年)

幹膜研究簡史

1968年，美國杜邦（DuPont）公司首先報導了以Riston命名的溶劑顯影型的光致抗蝕幹膜（Dry film photoresist）^[6] ，並應用於印刷線路板（Printed Circuit Board，PCB），且從那時起在印刷線路板製作中起主導作用^[1-2] 。

1970年，戴娜化學（Dynachem）公司獲得杜邦公司轉讓的非排他性許可證，推出了以Laminar命名的類似產品並生產上市^[8] 。此後西德Hoechst公司也獲得在歐洲出售光致抗蝕幹膜的許可證。

1985年8月24日，由於Riston的專利保護期限到期，加上印刷電路板的微細化絲印法已不能滿足發展着的要求，日本有大約20個公司開發了幹膜抗蝕劑或液體抗蝕劑^[7] 。

中國在七十年代初就開始研究光致抗蝕幹膜，成都科技大學和無錫化工研究院先後研製成功並推廣生產，一開始研究的是溶劑型。

1975年，中國幹膜研究開始轉向水溶性幹膜^[8] ^[33] 。

1977年，無錫電影膠片二分廠採用無錫化工研究院的技術開發了SXM-Ⅰ型水溶性光致抗蝕幹膜（簡稱幹膜或貼膜）。

1979年6月下旬，由化工部和四機部在四川樂山召開有關生產、科研、使用三方面的技術協調會上，決定由無錫電影膠片廠和重慶東方紅試劑廠進行批量生產^[5] 。

九十年代，蘇南出現6~7家小廠生產幹膜，水平一般，規模不大，較世界水平差距較大，只能製作一般的印製電路板，此時中國幹膜總產量達100萬平方米，年用量約需1000萬平方米，大部分為進口。

1992年，化工部第二膠片廠聯合瀋陽感光院，北京化工大學共同開發新的先進光致抗蝕幹膜^[8] 。

早期不同公司生產的幹膜產品名稱
公司名稱	商品名
Dupont	Riston
Dynachem	Laminar
Hercules	Aquamer
Hoechst	Ozatec
日立化成工業	Photec
日本合成化學工業	Alpho
旭化成工業	Sunfort
富士膠片	Vanx
三菱人絲	Dialon
福助工業	Photolex
積水化學工業	Photowell
東京應化工業	Ordyl
室町化學工業	Müron^[8]
無錫電影膠片二分廠	SXM-Ⅰ^[5]
重慶東方紅試劑廠	G_1-1^[9]

幹膜結構

光敏抗蝕幹膜是一種由聚酯薄膜、聚烯烴薄膜及感光膠膜組成的三層夾芯結構：

幹膜聚酯薄膜

支持感光膠層的載體，使之塗布成膜，保護感光膜層不在操作過程中損壞或沾污，使用時該膜在曝光之後、顯影之前除去，^[10] 防止曝光時氧氣向抗蝕劑層擴散，破壞遊離基，引起感光度下降。厚度一般為25μm左右，為了提高幹膜的分辨率，更多使用更薄的16μm厚度的PET薄膜^[2] 。

幹膜聚烯烴膜

它是覆蓋在感光膠層上面的保護膜，防止灰塵等污物粘污幹膜，避免在卷膜時，每層抗蝕劑膜之間相互粘連。在壓膜前去掉該層薄膜。一般使用約25μm厚的聚乙烯膜^[3] 。

幹膜感光膠層

它是光敏抗蝕幹膜的主體，事先已經染色。多為負性感光膠，即光聚合交聯型的感光膠。根據材料的種類和用途不同，有多種規格，厚度為25~100μm，比一般液體感光膜厚幾倍。通常情況下，感光膠膜越薄，膜層的解像度越高，但膜層的抗化學藥品性能及物理性能降低^[38] 。顯影后的感光膜邊緣清晰，對比度好，特別適用於反鍍法，因為保護膜厚能長期耐電鍍溶液浸蝕^[10] 。正性膠即光分解型感光幹膜雖有研究報導，但尚未在印刷電路上得到工業應用^[9] 。

光致抗蝕幹膜結構圖

感光膠層成分

1.成膜樹脂

成膜樹脂也叫黏結劑或粘結聚合物，作為光致抗蝕劑的成膜劑，使感光膠黏結成膜，起抗蝕劑偽骨架作用，在光致聚合過程中不參加化學反應。需要具有較好的成膜性，也就是較好的撓曲性、韌性和抗強強度等物理機械性能^[8] ，與光致抗蝕劑的各組分有較好的互溶性，與加工金屬表面有較好的附着力，很容易從金屬表面用鹼溶液除去，有較好的抗蝕、耐鍍、抗冷流、耐熱等性能^[3] 。阻焊幹膜還需具備良好的耐高温和電氣性能。

早期的抗蝕幹膜用的粘合劑主要是一元高聚物，即聚甲基丙烯酸甲酯類。後來發展為二元、三元以至四元高聚物。大都是苯乙烯、馬來酸、丙烯酸酯等單體的共聚物。三元、四元高聚物較一元、二元高聚物物理機械性能更全面、更完美。所以好的抗蝕幹膜都採用三元或四元的高聚物做粘合劑^[8] 。

溶劑型幹膜主要使用甲基丙烯酸酯的聚合物及其共聚物、氯化橡膠、氯化聚乙烯、氯化聚丙烯等氯化聚烯烴，以及纖維素的衍生物等。使用這些粘結劑只能使用如三氯乙烯、醋酸丁酯之類的有機溶劑顯影與去膜。

水溶性光敏抗蝕幹膜，通常是在粘結聚合物的分子中引入親水的羧基，這樣方可在烯鹼水溶液中進行顯影。用得較多的有丙烯酸或甲基丙烯酸和其他單體的共聚物。共聚物中若含有羧基的單體組分佔10~30%（重量）就可作成用稀鹼水溶液顯影的幹膜。粘結劑分子中所含的羧基、羥基或氰基等極性基團可增加幹膜與銅箔或其他金屬材料的粘結性能，而引入苯乙烯鏈節則可提高抗蝕性。

聚苯乙烯——順丁烯二酸酐的衍生物（聚苯丁樹脂）是比較理想的粘結聚合物。如果將它與醇或仲胺反應得到相應的酯化物或酰胺化合物^[3] ，釋放出自由羧基，因而使共聚物能夠溶於稀鹼水溶液。聚苯乙烯——順丁烯二酸酐衍生物型的粘結劑，與感光膠中各組分的混溶性能良好並具有良好的成膜性，對銅箔表面有一定的粘附能力，具有良好的顯影與去膜性能。

此外，含羧基纖維素的衍生物也可作為水溶型幹膜的粘結劑。

上述粘結劑本身不含光敏基團，是屬光惰性物質，它是依靠光敏單體的聚合反應形成三維結構的。

如果在粘結劑分子中引入光敏基團，能在紫外光照射下自身發生交聯或與單體反應，使幹膜在固化後交聯度大、耐熱性好。阻焊幹膜要求耐熱性好，常常使用這類粘結劑。例如，用含有光敏基團的聚苯乙烯——順丁烯二酸酐衍生物作粘結劑，可以做成半水型或全水型的阻焊幹膜。由於光敏性粘結劑的合成工藝比較複雜、成本較高而在抗蝕耐鍍性方面又無突出的優點，故在一般的抗蝕幹膜中較少採用^[9] 。

2.光聚合單體

光聚合單體及低聚物是感光的重要組分。在光引發劑存在下，經紫外光照射，光聚合單體及低聚物發生聚合交聯反應，使幹膜的曝光部分變成不溶於顯影液的交聯網狀結構，使聚合物的性能有較大的變化，以喪失鹼溶性，而未曝光部分則可通過顯影除去，從而得到有較強抗蝕或耐鍍的圖形。同時，光聚合單體及低聚物還是感光膠的增塑劑，直接影響幹膜的韌性、抗冷流性及貼膜性等。

用於幹膜的光聚合單體主要是高沸點（>100℃），易混溶的多官能團的不飽和酯類^[8] ，廣泛使用多元醇稀酸酯類及甲基丙烯酸酯類聚合單體^[3] 。如果加入適量的單官能團或雙官能團的單體則有利於改善幹膜的柔韌性及可塑性，而加入像環氧丙烯酸樹脂、聚氨基甲基酸丙烯酸酯等光敏低聚物則可提高其耐燃性，在阻焊幹膜中往往使用這類組分。常用作抗蝕耐鍍幹膜的光敏單體有三羥甲基丙烷三丙烯酸酯、季戊四醇三丙烯酸酯及三乙二醇雙丙烯酸酯等^[9] 。在光敏層中佔25%~40%。因其基本上是液態化合物，在光敏層中可溶解基礎聚合物調整整個光敏層的黏度，從而提高層壓時與基板的附着性，此外還可提高曝光時活性基團的擴散性，使光聚合速度即靈敏度提高^[12] 。

3.光引發劑

光引發劑也叫光敏劑，它是光致抗蝕幹膜的關鍵成分，光引發劑一般是在紫外光照射下能分解成遊離基，引發聚合和交聯反應的物質。添加過多時穩定性差，過少時靈敏度低^[12] 。光引發劑的種類很多，在幹膜材料中常用的有安息香及其醚類^[3] 、安息香二醚類、烷基蒽醌類及二苯甲酮/胺類。其中烷基蒽醌，如叔丁基蒽醌、乙基蒽醌的光敏性最好，安息香乙醚較差，其光敏順序為：烷基蒽醌>二苯甲酮/胺>安息香二甲醚>安息香甲醚>安息香乙醚。

影響幹膜光敏性的因素較多，除光引發劑外，感光膠中所用的粘結劑、光聚合單體的種類用量及熱阻聚劑等都有不同程度的影響。另外加入增感劑或多種引發劑並用可提高幹膜的光敏性^[9] ，有效地吸收光能引發單體聚合，增加聚合總速率和有效感光度^[8] 。

4.增塑劑

為了增加幹膜抗蝕劑的均勻性^[3] 和柔韌性^[8] ，降低貼膜温度，有時加入適量的外增塑劑。如三縮乙二醇二醋酸酯^[9] 。

5.增黏劑

為了增加幹膜抗蝕劑與銅表面的化學結合力，調節粘附性^[8] ，克服幹膜固化之後與銅箔界面上產生應力而粘附不牢引起的膠膜起皮翹起、滲鍍等弊病，在感光膠中加入適量的含氮雜環化合物作增粘劑，如苯並三氮唑^[3] 、苯並咪唑、吲唑及其衍生物等。這些物質能與銅箔表面形成配價鍵結構而提高粘附力^[9] 。高分子粘合劑的極性和摩爾分子量同樣會影響與支撐物之間的粘附力。低粘度體系對錶面有較好的潤濕能力和物理吸附力，但是體系較強的流動性或蠕變會降低光致抗蝕膜捲筒時的穩定性而使得捲筒邊緣流邊^[2] 。

6.熱阻聚劑

在幹膜的生產及應用過程中，很多步驟需要接受熱量，為了減少幹膜在製造、運輸、貯存以及貼膜、曝光等過程中發生熱聚合，影響解象及顯影性能，有時需要加入少量的熱阻聚劑，如對苯二酚、對甲氧基酚等^[3] ^[9] 。

7.色料

空窗染料的使用

曝光後，光聚合體系中的染色劑可以呈現出視覺上的差異，因此可以通過顏色檢查顯影前後的影像，便於修理和檢查而添加色料。染色劑通常會吸收光或參與化學反應從而影響聚合反應的進行。然而，互補引發劑和化學惰性染料的發現使得在不降低曝光速度的情況下制定具有較高染色度的光聚合配方有了可行性。這些染料在引發劑吸收或者光源發射的區域內存在“空窗”或者吸收值最小，因此不會直接競爭吸收光化輻射^[2] ^[14] 。如蘇丹Ⅲ、孔雀石綠^[3] 、甲基紫、亞甲基藍等^[9] 。為了鑑別是否曝光或對位是否準確，有的加入適量的光致變色劑，做成在曝光時增色或減色的變色幹膜^[3] 。

8.阻燃劑

在阻焊幹膜中常常加入芳香族的鹵化物作為阻燃劑^[9] 。但是，含有鹵素的阻燃劑有可能對環境產生不良影響，因此有研究使用非鹵素系阻燃劑，例如氮系、磷系（磷酸酯、縮合磷酸酯、氧化膦、膦、膦腈化合物等）等。但是，氮系化合物如果考慮對樹脂的固化性的影響，則實用困難，而使用了磷系化合物時，樹脂組合物的吸濕性存在升高的傾向，存在耐濕性、電可靠性降低的問題^[37] 。

9.溶劑

為溶解上述各組分，必須使用溶劑。通常採用丙酮、酒精作溶劑^[3] 。

幹膜分類

幹膜按顯影方法

1.溶劑型幹膜

使用有機溶劑作顯影劑和去膜劑，例如用三氯乙烷顯影，二氯甲烷去膜，這兩種溶劑遇火不燃燒。醋酸丁酯等有機溶劑也可用作顯影去膜，但易燃燒，很不安全。溶劑型幹膜是美國最早研製並投入大量生產的一種幹膜^[3] ，七十年代初期投放市場的只有溶劑型的單一品種^[9] ，中國早期也研製過。它的優點是技術成熟，工藝穩定，耐酸耐鹼，應用範圍廣。但是，使用這種幹膜需要消耗大量的有機溶劑，需要價格昂貴的顯影和去膜設備及輔助裝置，生產成本高，溶劑有毒，污染環境，所以日趨被水溶性幹膜所取代，僅在特殊要求時才使用。

2.水溶性幹膜

它包括半水溶性和全水溶性兩種。半水溶性幹膜顯影劑和去膜劑以水為主，並加有2%~15%有機溶劑。全水溶性的幹膜顯影劑和去膜劑是鹼的水溶液，它的特點時顯影過程是個化學反應，鹼性水溶液和沒有感光的膠層起化學反應，生成溶解於水的物質。這不同於溶劑型顯影的物理作用。這種感光膠（膜）不耐鹼，pH>8.5的溶液有可能損害膜層。所以考慮以後的工藝流程時，要避免接觸鹼性溶液，如焦磷酸鹽電鍍液等^[10] 。半水溶性幹膜成本較低，而全水溶性幹膜的成本最低，毒性亦小^[3] 。全水型幹膜是1975年投放市場的。由於這種幹膜不用有機溶劑顯影和去膜，大大減輕了環境污染，降低了使用成本，因而受到普遍重視。

幹膜按用途

可把幹膜分為抗蝕幹膜、掩孔幹膜和阻焊幹膜三種。

抗蝕幹膜和掩孔幹膜用作製造印製板圖像，而阻焊幹膜是塗覆在印製板成品板的表面上，有選擇地保護印製板表面，以便在焊接元器件時，尤其是波峯焊中的阻焊，防止導線和焊盤間的短路、橋接，它也是印製板表面的永久性保護層，能起到防潮、防黴、防鹽霧等作用。為了適應印製插頭鹼性鍍金與氰化鍍金，還有所謂“光帶”的耐鍍金溶液的幹膜。初期生產的主要是耐蝕與耐鍍的產品，用於製作線路圖形的抗蝕幹膜。為了適應焊接與防護方面的需要，隨後又出現了阻焊幹膜^[9] 。由於阻焊幹膜的成本高，並且在應用中需要昂貴的真空貼膜設備，因此被飛速發展的液體感光阻焊劑所代替^[3] 。

幹膜按規格

就幹膜規格而言，在膠膜厚度、幅寬膜長等方面有不同規格。為了給曝光與檢驗定位提供方便，國內外都出現了變色幹膜^[9] 。

依據厚度的不同幹膜可以分為四類：0.8 mil、1.2 mil、1.5 mil、2.0 mil。

0.8mil厚度幹膜主要用於FPC精細線路製作。

1.2mil幹膜主要用於精度要求高的內層板作業.

1.5mil幹膜主要用於外層板作業，當然也可以用於內層板作業，但由於在較厚蝕刻的過程中容易造成側蝕而且成本相對較高，所以一般不使用其作內層。

2.0mil幹膜主要用於一些較特殊的要求的板，比如説較大的孔徑1.5mil幹膜無法達到要求時，才使用到^[3] ^[21] 。

幹膜按性質

依據光刻膠性質不同，可以將幹膜分為正性光刻膠和負性光刻膠兩種。其中正性光致抗蝕劑幹膜顯影時不存在薄膜溶脹的問題，因而分辨率相對較高，但是由於成本過高，應用受到限制，因此最常見的幹膜是負性的光刻膠^[21] 。

幹膜製備方法

幹膜溶劑型

三元共聚後導入丙烯酰基的齊聚物

溶劑型幹膜感光膠，是最早出現的幹膜感光膠，品種很多。最早出現的Riston 6幹膜^[10] 其構成如下：

Riston 6溶劑型幹膜感光膠配方
組成	原料名稱	用量（g）
成膜樹脂	聚（甲基丙烯酸甲酯/丙烯腈/丙烯化縮水甘油丙烯酸酯65/10/25）	1196.0
光聚合單體	聚（甲基丙烯酸甲酯/β-羥基丙烯酸90/10）	557.0
增塑劑	三乙二醇二醋酸酯	262.0
光引發劑	叔丁基蒽醌	34.5
穩定劑	α,α'-亞甲基-二-(4-乙基-6-叔丁基酚)	34.5
着色劑	乙基紫染料	2.5
溶劑^[7]	甲乙酮（丁酮）	加到11000^[10]

幹膜抗蝕劑生產工藝流程圖 ^[11]

把這個配方的組合物，經過專門的流延嘴，塗布到0.003mm厚的聚酯薄膜上，在71℃乾燥，製得厚度約為0.009mm的薄膜，接着把厚度為0.003mm的聚乙烯薄膜用橡膠加壓滾筒在16℃下層壓到上述乾燥的塗膜上。這樣得到的層壓材料，可用一般方法捲起來保存，留待以後使用。

一般採用三氯乙烯顯影，顯影温度在20℃左右。顯影用有機溶劑，會影響操作者的健康，因此對顯影設備的密閉性、吸風排氣性都有一定的要求。溶劑型沒有水溶液型的幹膜感光膠使用起來方便^[10] 。

幹膜水溶液型

水溶液型幹膜感光膠的組成配方很多，它主要是由成膜物質、光敏性單體、染料（或顏料）、光引發劑、溶劑配成。成膜物質為苯酐樹脂，實際是一種粘結劑，它把各組分粘結成膜，提供膜的韌性。

光敏性單體為季戊四醇三丙烯酸酯，它在光引發劑的作用下能進行聚合和交聯。光引發劑是安息香乙醚、二苯甲酮和苯駢三氮唑，它能吸收紫外光促使光敏單體聚合交聯。染料用孔雀石綠、甲基紫等，主要是着色，要求易溶於溶劑，並於其他組分不起作用，溶劑用丙酮。

苯乙烯與順丁烯二酸共聚物經醇類和仲胺改性的齊聚物

例如SXM-Ⅰ幹膜抗蝕劑主要是以苯乙烯與順丁二烯酸共聚物為導入母體，經由醇類和仲胺改性或導入感光基而製得成膜高分子或感光性高分子。再加入季戊四醇三丙烯酸酯或四丙烯酸酯等單體或齊聚物和光引發劑（二苯甲酮-米蚩酮）以及熱阻聚劑、酞菁藍（綠）等組成感光組成物^[7] 。

製作時可在感光樹脂的丙酮溶液中加入光敏引發劑、熱阻聚劑、染料及多種助劑，配成膠液，在一定温度下塗布於聚酯薄膜上，加熱乾燥得到抗蝕膜，再在上面覆塗一層聚乙烯膜，收捲成筒，即為產品^[12] 。

一般顯影採用2%（重量百分比）的碳酸鈉或磷酸三鈉的水溶液，因為這種感光膜不耐鹼，所以最後去膜用5-10%的NaOH的水溶液^[10] 。

幹膜性能參數

一種水溶型幹膜的產品規格
項目	指標	項目	指標
抗蝕劑厚度公差	±3 μm	感光度，25℃（1 kW汞燈，燈距45 cm）	<50 s
寬度	485±5 mm	顯影性（35±2℃，1%~2% Na₂CO₃）	<120 s
氣泡針孔（0.1~0.2 μm）	<15個/m²	分辨率	<0.1 mm
凝膠粒子（0.1~0.2 μm）	<10個/m²	耐電鍍性	表面不發毛、滲漏、脱落
不平整度（三層）	6 μm/m	耐腐蝕性	表面不發毛、滲漏、脱落
光譜吸收區	310~440 nm	去膜性（35℃~70℃，3%~5% NaOH）	<90 s
參考資料：《現代精細化工高新技術與產品合成工藝》^[11]

幹膜外觀

質量好的光致抗蝕幹膜必須無氣泡、顆粒、雜誌、厚度均勻、顏色一致。如果幹膜存在上述要求中的質量缺陷，就會增加圖像轉移後的修版量，嚴重時甚至不能使用^[38] 。

幹膜外觀技術指標
指標項目	指標
指標項目	一級	二級
透明度	透明度良好，無渾濁	透明度良好，允許有不明顯的渾濁
色澤	淺色，不允許有明顯的顏色不均勻現象	淺色，允許有顏色不均勻現象，但不得相差懸殊
氣泡、針孔	不允許有大於60 μm的氣泡及針孔	不允許有大於120 μm的氣泡及針孔，60~120 μm的氣泡及針孔允許≤20個/m²
凝膠粒子	不允許有大於60 μm的凝膠粒子	不允許有大於120 μm的凝膠粒子，60~120 μm的凝膠粒子允許≤15個/m²
機械雜質	不允許有明顯的機械雜質	允許有少量的機械雜質
劃傷	不允許	允許有不明顯的劃傷
流膠	不允許	允許有不明顯的流膠
摺痕	不允許	允許有輕微摺痕
參考資料：《金屬蝕刻技術》^[38]

上表所列指標缺陷是1983年幹膜技術協調會議對於普通幹膜的基本要求，隨着生產技術水平的不斷提高，雖然技術要求還沒有修訂，但高質量幹膜要求外觀幾乎沒有任何缺陷^[38] ，因此該數字指標與如今幹膜產品的應用工藝技術有差距，不過在評價幹膜產品的技術內容上仍有參考價值。

幹膜厚度

在產品説明書上都會標出幹膜的厚度（注意是光致抗蝕膜層的厚度，而不是包括聚酯膜和聚乙烯膜的整個幹膜厚度），可根據不同的需要選擇不同厚度的感光膜。精細圖文可選用光致抗蝕層厚度為25μm的幹膜；圖形電鍍可選用光致抗蝕層厚度為38μm的幹膜；需要進行遮蔽的孔或需要長時間蝕刻的場合。可選擇光致抗蝕層厚度為50μm的幹膜^[38] 。生產中要求幹膜塗布均勻，平整。厚薄公差不能超過±3.5μm^[8] 。

幹膜厚度尺寸公差
規格名稱		標稱尺寸	公差
			一級	二級
厚度/μm	聚酯片基	25~30	±3	±3
	光致抗蝕層	25、38、50	±2.5	±3.5
	聚乙烯保護膜	25~30	±5	±10
	幹膜總厚度	75~110	±10.5	±16.5
寬度/mm		300、485	±5
長度/m		≥100	-
參考資料：《金屬蝕刻技術》^[38]

幹膜使用性

聚乙烯保護膜的剝離性要好，易於剝離同時保護膜不得粘連抗蝕層。當在加熱加壓的條件下將幹膜貼在金屬表面時，貼膜機熱壓輥的温度（105±10）℃，傳送速度0.9~1.8 m/min，線壓力0.54 kg/cm，幹膜能良好地和金屬表面粘貼牢固^[38] 。

幹膜光譜特性

幹膜必須有確定吸收區域波長及安全光區域。技術要求規定：幹膜的吸收區域波長為310~440 nm，安全區域波長為≥460 nm^[8] 。高壓汞燈及鹵化物燈在近紫外區附件輻射強度較大，均可作為幹膜曝光的光源。

低壓鈉燈主要輻射能量波長範圍為589~589.6 nm，且單色性好，所發出的黃光對人眼睛較敏感，明亮，便於操作，故可選用低壓鈉燈作為安全燈。也可選取用專用的冷光源紫外燈進行曝光，冷光源安全燈作為暗室安全燈^[38] 。

幹膜感光性

1.感光速度

感光速度是指光致抗蝕劑在紫外光照射下，光聚合單體產生聚合反應，形成具有一定抗蝕能力的聚合物，所需要的光能量的多少。在光源強度及燈距固定的情況下，感光速度表現為曝光時間的長短，曝光時間短，即為感光速度快。從提高生產效率和保證圖文精度來考慮希望幹膜的感光速度越快越好。

2.曝光寬容度

最大曝光時間與最短曝光時間之比稱為曝光時間寬容度。幹膜曝光一段時間後，經顯影，光致抗蝕層已全部或大部分聚合，並具有技術條件所要求的抗蝕性能，該時間稱為最短曝光時間或最小曝光量。將曝光時間繼續延長，使光致抗蝕劑聚合得更徹底，且能正常顯影，顯影后得到的圖文尺寸仍與照相底版尺寸相符，顯影后的抗蝕層滿足技術條件要求的抗蝕性能及附着性能，該時間稱為最大曝光時間或最大曝光量。通常幹膜的最佳曝光時間選擇在最短曝光時間和最大曝光時間之間，幹膜產品説明書都有一參考曝光時間，根據這一參數經多次實驗很容易得到最佳曝光時間。

3.深度曝光特性

幹膜的深度曝光特性很重要，曝光時，光能量因通過光致抗蝕層和散射效應而減少。若光致抗蝕層對光的透過率不好，在光致抗蝕層較厚時，會造成上層曝光量合適，下層就可能不發生聚合反應，使顯影后光致抗蝕層邊緣不整齊，影響圖文的精度和分辨率，嚴重時抗蝕層容易發生起翹和脱落現象。在這種情況下，為使下層能完全聚合，必須加大曝光量也就是延長曝光時間，上層就可能曝光過度。因此深度曝光特性的好壞是衡量幹膜感光質量的一項重要指標。

4.深度曝光係數

第一次響應時間的光密度和飽和光密度的比值稱為深度曝光係數，此係數的測量方法是將幹膜貼在透明的有機玻璃上，採用透射密度計測量光密度。深度曝光係數的測試比較複雜，且幹膜貼在有機玻璃板上與貼在金屬板上的情況也不相同。所以為簡便測量及符合實際情況，以幹膜的最短曝光時間為基準來衡量深度曝光性，其測量方法是將幹膜貼在金屬板上後，按最小曝光時間縮小一定倍數曝光並顯影，再檢查金屬板表面上的幹膜有無響應^[38] 。

幹膜的感光性要求
		一級	二級
最短曝光時間/s	抗蝕層厚度25 μm	≤10	≤20
	抗蝕層厚度38 μm	≤10	≤20
	抗蝕層厚度50 μm	≤12	≤24
曝光時間寬容度t_max/t_min		≥2	>1.585
深度曝光性/s		≤0.25	≤0.5
使用5 kW高壓汞燈，燈距650 mm，曝光表面温度（25±5）℃的條件下
參考資料：《金屬蝕刻技術》^[38]

幹膜顯影能力

1.顯影性：幹膜的顯影性是指幹膜按最佳工作狀態貼膜、曝光及顯影后所獲得圖文效果的好壞，即圖文應是清晰的，未曝光部分的感光膠層應去除乾淨無殘膠。曝光後留在金屬板面上的抗蝕層應光滑、堅實。

2.耐顯影性：幹膜的耐顯影性是指曝光的幹膜耐過顯影的程度，即顯影時間可以超過的最大限度，耐顯影性反映了顯影工藝寬容度。

幹膜的顯影性和耐顯影性直接影響到圖文的轉移質量。顯影不良的幹膜會給蝕刻帶來困難。幹膜的耐顯影性不良，在過度顯影時，會產生幹膜脱離或邊緣起層等質量故障，這些缺陷嚴重時，將直接導致生產不能正常進行^[38] 。

幹膜的顯影性和耐顯影性
		一級	二級
顯影液温度/℃		40±2	40±2
1%Na₂CO₃溶液顯影時間/s	抗蝕層厚度25 μm	≤60	≤90
	抗蝕層厚度38 μm	≤80	≤100
	抗蝕層厚度50 μm	≤100	≤120
1%Na₂CO₃溶液耐顯影時間/min		≥5	≥3
參考資料：《金屬蝕刻技術》^[38]

幹膜分辨率

分辨率是指在1 mm的距離內，幹膜抗蝕劑所能形成的線條（或間距）的條數，分辨率也可以用線（或間距）的絕對尺寸的大小來表示，分辨率也可稱為解像度。幹膜的分辨率與抗蝕膜的厚度有關，抗蝕膜層越厚，分辨率越低。光線透過照相底版和聚酯薄膜對幹膜曝光時，由於聚酯薄膜對光線的散射作用，使光線側射，因而降低了幹膜的分辨率，聚酯薄膜越厚，光線側射越嚴重，分辨率越低。普通幹膜的技術要求規定，能分辨的最小平均線條寬度，一級指標≤100 μm，二級指標≤150 μm^[38] 。

幹膜耐蝕刻性

技術要求規定，光聚合後的幹膜抗蝕層，應能耐FeCl₃蝕刻液、(NH₄)₂S₂O₈蝕刻液、酸性CuCl₂蝕刻液、H₂SO₄-H₂O₂蝕刻液的蝕刻。在上述蝕刻液中當温度為50~55℃時，幹膜表面應無發毛、滲漏、起翹和脱落現象發生。在酸性光亮鍍銅、氟硼酸鹽普通鍍鉛錫合金或光亮鍍鉛錫合金、光亮鍍鎳及上述各種電鍍前酸性處理溶液中，聚合後的幹膜抗蝕層應無表面發毛、滲鍍、起翹和脱落現象發生。但經聚合後的幹膜不抗酸性硫脲溶液，所以使用幹膜的圖形不可以進行圖形化學鍍錫^[38] 。

幹膜去膜性能

曝光後的幹膜，經蝕刻或電鍍後，可以在強鹼溶液中除去。一般採用3%~5%的NaOH溶液，除膜温度50~60℃，以機械噴淋或浸泡方式去除。去膜速度越快越有利於提高生產效率，去膜形式最好是呈片狀剝離，剝離下來的碎片通過過濾網1除去，這樣既有利於延長去膜溶液的使用壽命也可以減少對噴嘴的堵塞。經聚合後的幹膜用乙醇和丙酮也能很好去除，這對於鋁合金表面光致抗蝕膜的去除非常有利，因為鋁是兩性金屬如果用強鹼去膜會對鋁表面產生腐蝕，影響美觀。

幹膜技術要求規定：在3%~5%的NaOH溶液中，温度50~70℃，一級指標去膜時間為30~75 s，二級指標去膜時間為60~150 s，去膜後表面無殘膠^[38] 。

幹膜性能特點

幹膜抗蝕劑與絲印印料相比有下列優點：

1.省去絲印及乾燥工藝，也無需排氣，操作簡便，便於自動化作業。

2.印刷電路板孔內側不進入也不殘留抗蝕劑，有利於下一步電鍍。

3.線條細度可由絲印的100~150 μm提高至75~100 μm。

它的缺點是：

1.由於有25 μm左右聚酯膜隔離掩膜與抗蝕劑，所以分辨率達不到很高。

2.成本較高^[7] 。

為了提高幹膜光阻劑的分辨率，科研人員從不同方向提出了提高分辨率的方法：

1.採用平行光曝光機：曝光時採用平行光曝光機，在光傳播到底片處時，在曝光區域光波以垂直的方式直接入射曝光，不會因與底片間的角度而使要求曝光的範圍變大，因而可以提高分辨率。

2.減少PET厚度：PET作為光致抗蝕幹膜結構中不可缺少的部分，曝光時處於抗蝕劑層和底片之間，對光致抗蝕幹膜的分辨率產生一定的負面影響。為減少PET對分辨率的影響，其厚度已從最初的25 μm減少到16 μm.當然PET越薄越好，但是對於再薄一些PET的生產技術也有一些難度，對生產設備也提出更高要求，同時PET在某些方面的應用也會受到限制。

3.曝光波長選擇短波長：短波長的光在曝光時產生的子移較少，可降低對分辨率的影響。選擇短波長同時要考慮光引發劑的吸收，應使波長落在光引發劑的最佳吸收波長範圍內。二者互相制約，也限制了波長的選擇^[2] 。

幹膜應用領域

幹膜印刷電路

在印製電路製作中，主要有以下三種方法：

印製

用以製造單面板，不需孔化的雙面板和多層板的內層，採用陰紋照相底片，經曝光顯影后製出抗腐蝕圖形。

工序為：敷銅板⇢貼膜前處理⇢貼膜⇢曝光⇢顯影⇢蝕刻⇢去膜。

蝕刻液為酸性氯化銅或三氯化鐵。

圖形電鍍

用於製造金屬化雙面板和多層板的外層，將幹膜貼於孔化後的敷銅板上，用陽紋底片經曝光，顯影製出陰紋圖形，線路圖形露銅部分再鍍以抗蝕性金屬，幹膜的作用是用以作抗電鍍保護層。

工序為：敷銅板⇢鑽孔⇢孔金屬化⇢貼膜前處理⇢貼膜⇢曝光⇢顯影⇢圖形電鍍銅⇢圖形電鍍錫/鉛⇢去膜⇢蝕刻。

蝕刻液通常用鹼性氧化銅或硫酸——過氧化氫腐蝕液。

掩蔽

液體顯影幹膜感光膠工藝流程 ^[10]

堵孔法的延伸，採用陰紋照相底片。將幹膜轉移成焊盤和電路的保護層，以便蝕刻過程中金屬化孔得到覆蓋保護。

隨着大規模集成電路的廣泛應用，印製電路板上連接各元器件的線條越來越細。因此對佈線密度，線條精度及產品的可靠性方法提出了越來越高的要求，現代印製電路技術水平，是以在2.54 mm標準座標網格兩個焊盤間通過的導線數為標誌^[8] 。

印製電路技術水平
等級	中心距	焊盤直徑	孔徑	線寬	線間距	線盤間距
一級	2.54	1.5	0.8	0.3	-	0.37
二級	2.54	1.3	0.8	0.2	0.34	0.25
三級	2.54	0.8	0.5	0.1	0.27	0.20
參考資料：《光致抗蝕幹膜的現狀及前景》^[8]

幹膜LDI成像

LDI是激光直接成像技術（Laser Direct Imaging），主要用於PCB工藝中的曝光工序，與傳統的底片接觸曝光方法有所不同，最顯著的特點是曝光過程中不使用底片，且利用高能激光束直接掃描的方法將圖形轉移到塗有光致成像劑的覆銅板上。

液態光致抗蝕劑，俗稱濕膜，以及半固態的光致抗蝕劑，俗稱幹膜，都可以用LDI圖形轉移技術，但是存在兩個問題：（1）用於內層板的製作時Maker點都無法識別，僅可以用於有定位孔的外層雙面板；（2）曝光時間特別長，掃描一面大約需要40 s以上的曝光週期。

研究發現，紫外感光成像中的“光致變色”技術可以用來解決UV Maker點的識別。即：當紫外線照射光致抗蝕劑（可變色）產生變色劑後，只要感光部分與未感光部分形成非常明顯的對比即可，實際使用中，只需確定好變色材料的種類和添加量就能夠解決識別問題。至於光致抗蝕劑感光靈敏度問題，主要與光引發劑、成膜物質的反應活性、光固化單體的反應活性有關^[36] 。

兩種光致抗蝕劑在LDI中的使用區別
區別/類型	液態光致抗蝕劑	半固態光致抗蝕劑
外觀形態	液態，有流動性	半固態的膜
組成	由液態樹脂、溶劑、單體、引發劑、填料等組成	由PE膜、可紫外光固化的中間膜層和PET膜組合而成
施工工藝	用專用塗布機塗覆在PCB	用貼膜機貼在PCB板上
價格	低	高
應用	可用於PCB內層、外層的加工（0.3以下的有孔板不能加工）	膜層較厚，且成本高，故主要用於PCB外層的加工
與基材的附着力	其為半固態，不能與基材完全潤濕，甚至會有空泡，與基材結合力差	其為液態，可以填充基材的凹陷、劃痕，與基材結合力好
規格尺寸	需按照基材的尺寸定製對應尺寸的幹膜	一種規格可以塗覆任何尺寸的板材
感光靈敏度	膜層相對較軟，故靈敏度較高	預幹後硬度高，靈敏度略低
CAM補償	小	大
適合的波長	355nm、405 nm或複合波長	405 nm或複合波長
連線作業	不可行	可行（提高生產效率）
參考資料來源：《LDI光致抗蝕劑的進展》^[36]

幹膜微流控芯片

微流控芯片製作流程圖 ^[24]

微流控芯片（microfluidics）又稱“芯片實驗室”，是將樣品製備、試劑輸送、生化反應、結果檢測、信息處理和傳遞等一系列複雜工作過程集約化形成的微型製備、分析系統，構建在一塊幾平方釐米芯片上的生化實驗室。在微泵、微閥等元件的控制下，整個製備、分析進程將受到精確控制^[22] 。

微流控芯片微加工技術最初主要借鑑電子領域已有成熟技術，主要包括光刻技術和蝕刻技術。通過微加工技術得到的微流控芯片還是一種全開發的半成品，在使用之前需要進行封裝鍵合，把不同的功能單元進行組合連接，將蓋板基片封裝到半成品的微流道上，並在一定的位置進行打孔作為流體交換的通道。如果封裝鍵合的不成功，微流控芯片就不能發揮應有的功能。常用的封裝方法有：熱封接、陽極鍵合、低温鍵合、表面活化輔助封合、有機溶劑粘接法己氧化法等。^[23] 。

有研究使用幹膜微加工工藝，製造了具有50×30 μm微流道的微流控芯片，用於488/512 nm的熒光檢測，並且成功高效分離熒光染料APTS和其三種衍生物糖。這種微流控芯片的微流道在密封前易於使用色譜顆粒進行填充，因此在固相萃取和液相色譜方面具有應用潛力^[24] 。

幹膜封裝納米通道

使用感光幹膜封裝納米通道 ^[25]

納米通道可用於DNA分子的研究和分析，因為DNA分子在長且平坦的納米通道中會展開來。為了使DNA分子能完全伸展開來，納米通道需要長達幾十微米，例如長750 µm，直徑300 nm的納米通道就可以有效用於DNA分子的研究。有很多方法可以製備納米通道，常用的有納米壓印、晶片鍵合或刻蝕預先嵌入的犧牲層。其中利用刻蝕預先嵌入的犧牲層的方法進行納米通道的製作，屬於濕法制作。為了提高刻蝕效率，會在納米通道附近設置很多微孔。在製作完成後，微孔需要密封。傳統的封裝過程，如薄膜封裝或晶圓鍵合，需要高温（>100℃）和/或真空條件。這意味着納米通道必須在封裝過程之前被幹燥。當乾燥濕的納米通道時，特別是對於較淺的間隙，容易導致納米通道完全或部分堵塞。而且乾燥後的納米通道中充滿了氣體，實際使用時需要使用高壓液體進行替換，但這樣也無法保證能將氣體完全排出。有研究成功使用感光幹膜在低温下進行濕法微孔封裝，這種方法無需乾燥，但是幹膜在貼膜時，輥輪的壓力會使納米孔道中的部分液體溢出，因此納米管道需要比基材短一點。同時需要注意幹膜的熱膨脹係數，如果與襯底差距太大的話，封裝的納米通道在較高的使用温度下會出現幹膜脱落的情況^[25] 。

幹膜製造微納模具

微納電鍍模具製作工藝 ^[26]

微納加工技術中的模塑成形是以微納模具為母板，通過外加載荷等強迫材料發生變形和流動，填充母板空隙，形成微納結構的方法。微納模塑成型主要有熱壓、注塑、納米壓印、轉移模塑、毛細模塑、擠出成形等，具有高效率、低成本、尺寸一致性好等優點，適合批量生產。微納模塑成形是批量化加工微納器件的主要途徑，並適用於金屬、複合、陶瓷等材質成形，具有設備投入少、環境要求低、效率高、製作一致性好等優點。微納模塑成形主要發展方向是：成形精度和一致性控制；快速和低成本的納米結構成形；複雜微納結構成形所用的模具加工等。微納模具是保證塑性成形精度的關鍵，常用模具鋼、鎳等金屬材料加工模具，常用的加工金屬微模具的方法有微細電火花、微電鑄（LIGA）等方法^[27] 。例如有研究使用幹膜作為微電鑄製作的微納模具，實現50 µm厚陡直外壁的四層鎳微齒輪的製作^[26] 。

幹膜微細電解加工

微細電解加工技術（Through Mask Electrochemical Micromachining，TMEMM）是將光刻技術引入到電化學加工技術中的一種微細電化學加工方法，能加工出微米甚至亞微米級的複雜形狀，可用於微小孔羣、大規模集成電路、印刷電路等多種金屬薄壁零件和微機械元件的製造，是宇航工業、微電子工業和微機械工業的重要加工技術之一^[21] 。該工藝通常先在工件表面塗覆一層具有感光性能的掩膜，並使其與基材緊密結合，經曝光、顯影，在工件表面上製備特定圖案的遮蔽層，再通過電化學工藝（一般微電解加工）去除未被保護的工件材料，最終加工出所需圖案。其中使用光致抗蝕幹膜替代傳統幹膜作為掩膜，更加便於塗膜^[28] 。

電轉印加工及其加工出的方坑

幹膜柔性OLED

有機發光二級管（OLED）顯示主要依靠透明電極，這些電極不但導電，還能讓顯示屏發出的光透出去。傳統的透明電極材料叫做氧化銦錫（ITO），這是一種陶瓷材料，一彎曲就很容易破碎。後來出現了用導電納米材料來製作透明電極，主要包括碳納米管、富勒烯、石墨烯、金屬納米線如銀納米線等。這樣製備的成本相對較高，但為大面積柔性觸摸顯示屏奠定了基礎^[29] 。光刻膠在製作中用作製造絕緣層，使用時需要進行塗覆和烘固等步驟，工藝相對比較複雜。光刻膠的使用工藝過程可能會導致納米材料透明電極的導電性能損失，同時還阻礙了在紙基基材上製作透明電極。而使用幹膜可以將該工藝簡化為簡單的一步熱壓，並且能夠適用於多種基材。有研究使用幹膜成功製作了銀納米線OLED透明電極^[30] 。

可用於OLED的柔性銀納米線電極製備流程圖 ^[30]

幹膜製造微懸臂樑

聚合物微懸臂樑 ^[32]

微懸臂樑是指安裝在原子力顯微鏡（AFM）上，用於對樣品表面進行探測的微傳感器，是既包括平板形結構也包括頂部針尖式結構的整體概念，並非單指平板結構。在基於AFM的力學測試中，微懸臂樑是連接被測量力和AFM輸出信號的重要橋樑。AFM微懸臂樑的製造工藝流程，首先需要對硅片氧化，開一正方形窗口，接着對硅片進行各向異性刻蝕，得到微懸臂樑前端形狀，然後化學蒸鍍生成Si₃N₄膜，並對其刻蝕成微懸臂樑圖案；再將玻璃與硅片進行陽極鍵合，這是有鉻層的地方不粘連在一起；去掉帶鉻部分的玻璃；在微懸臂樑背面蒸鍍一層金屬（作為微懸臂樑彎曲變形光學反射膜）後，去掉所有的硅片襯底，則得到了前端很尖鋭的微懸臂樑^[31] 。有研究使用幹膜光刻膠製備了一種用於含硅探針的AFM探測頭的聚合物微懸臂樑，該微懸臂樑具有彈性模量低、生物相容性等特定，該方法有望用於更薄、更靈敏的懸臂樑的實現^[32] 。

幹膜其他

光敏抗蝕幹膜除了在印製電路技術中得到了廣泛應用外，還在諸如微波技術，薄片金屬零件的光化銑切、面板表牌、標尺刻度等工藝中得到越來越多的應用^[9] 。可進一步拓寬其應用領域，如應用於柔性電子、可穿戴設備、引線框架、太陽能電池、導體封裝、Ball Grid Array封裝、Chip Size Package等領域^[20] 。

幹膜應用工序

光敏抗蝕幹膜為精密圖形的轉移創造了條件，但合理的工藝才能發揮這種材料的獨特性能。幹膜感光膠種類很多，它們的操作工序各有不同，不可能全部介紹。主要介紹溶劑型和水溶液型幹膜感光膠的操作過程。

下面介紹一種有代表性的溶劑型幹膜感光膠的操作工藝：將敷銅箔層壓板進行去污處理，然後用水噴淋沖洗乾淨，接着在稀鹽酸中（2體積水加1體積濃鹽酸）浸20 s，用水洗後，乾燥。把感光材料上的聚乙烯膜撕去，感光膜面和銅箔面貼合進行壓合。壓合温度120℃，用包有橡皮的滾筒壓，接觸點壓力0.54 kg/cm²，速度為61 cm/min。連同聚酯薄膜一起進行曝光，用2500W、45A炭精燈，距離為25.7 cm，照射5 s。曝光後撕去聚酯薄膜，留下的是粘牢在銅表面上的曝過光的感光膜。在三氯乙烯噴霧中顯影30 s。顯影后，在45℃的三氯化鐵溶液中，腐蝕出線路。最後用毛刷或浸二氯甲烷去除感光膜。

水溶型幹膜感光膠的操作方法（圖形電鍍工藝）：印製板事先已孔化預鍍銅，用水砂紙打磨銅箔表面，乾燥後進行貼膜。銅箔板預熱温度100~110℃，用滾筒手工滾壓。再進行曝光。曝光後撕去聚酯薄膜，在0.3%NaOH水溶液中用刷子刷洗顯影。在30~40℃下顯影1~2 min，圖形顯示清晰後，移到0.1%~0.2%NaOJ水溶液中除去殘膠，用水沖洗乾淨。然後酸性鍍銅加厚，並在氟硼酸溶液中電鍍鉛錫合金（保護金屬層）。電鍍完畢，在50℃的5%NaOH水溶液中浸泡去膜，感光膜膨脹，脱落，在流水中用刷子刷淨，再送去腐蝕^[10] 。

因此，應用光敏抗蝕幹膜進行圖形轉移的工藝流程是：基板準備⇢貼膜⇢曝光⇢顯影⇢修版⇢蝕刻（或圖形電鍍後去膜蝕刻）^[9] 。

幹膜基板準備

基板準備又稱預處理或前處理，基板的清潔處理根據不同的材料及用途，清潔方法有一定差異。主要分成兩類：線路板的清潔處理和其他金屬材料的清潔處理。主要介紹線路板的清潔處理。貼膜前的線路板版面，包括敷銅箔基板與成孔化學沉銅之後的基板^[38] 。前處理的目的是除去銅箔表面的氧化物，同時暴露出有利於幹膜和銅表面結合的有一定活性的銅表面。其結合力分為機械力和化學力兩種。因此影響結合力的因素為：接觸表面積、接觸角和界面化學作用力（包括分子間的範德華力、極性鍵力等）對此需要通過前處理製造出一定的表面微觀粗糙度，保證幹膜與銅箔表面之間有良好的附着力避免因貼膜不牢造成的脱膜、短路或滲鍍等現象。

前處理質量的好壞直接影響到幹膜和覆銅箔板的附着力，檢驗前處理質量的好壞通常需要做水膜試驗和刷痕試驗：水膜試驗的方法是定期抽取處理後的覆銅箔板，完全浸人水中，將板子取出後垂直放置，覆銅箔板表面應該均勻的附着一層水膜水膜能保持15 s以上不破為合格；刷痕試驗的方法是取一塊和刷板機刷輥一樣寬的覆銅箔板，放置於刷板機的刷輥處，停止傳動後打開刷輥開關，幾秒鐘後關閉刷輥開關，取出覆銅箔板觀察刷痕，刷痕的一般要求是刷痕均勻，寬度約8 mm為宜，若寬度過窄説明刷輥壓力過小，若刷痕寬度過寬，説明刷輥壓力過大，若刷痕呈“狗骨”狀，説明刷輥需要修理或更換^[35] 。

預處理包括下面三點要求：1.銅箔清洗，要求一點沒有油污；2.清洗後的基板要加温預熱；3.銅箔表面要沒有缺陷和劃痕^[10] 。對於抗蝕耐鍍型的幹膜而言，對基板的清潔處理與液體感光的要求內容相同，只是它是在幹態下貼膜，基板在仔細清洗之後，再用潔淨的紗布揩去板面積水，然後入烘箱。乾燥過程中温度不宜過高，一般控制在80~90℃。在揩乾積水之前最好能用蒸餾水或去離子水清洗一次。乾燥過程中要防止氧化，如果氧化嚴重則會導致電鍍或蝕刻中的滲鍍或鑽蝕。基板的乾燥也可用經去油處理的壓縮空氣吹乾，但務必防止油污灰塵帶入。對於金屬化孔的基板，切忌指印污染。清洗乾燥後要用潔淨紙張封裝。為了減少環境對基板的污染，乾燥與貼膜之間的時間間隔不宜過長^[9] 。

把幹膜壓合到銅箔板上時，需要一定的温度。感光膜是經過預熱後趁熱壓合在銅箔板上的，如果銅箔板不預熱，在壓合時就起散熱器的作用，使壓合温度顯著降低，結果感光膜和銅箔板結合不牢。

表面劃痕的影響

對銅箔表面狀態的要求也嚴格，銅箔表面如有缺陷和劃痕，感光膜不可能完全蓋住（液體感光膠，因為是液體，凹痕內可以填充），腐蝕後，在感光膜下面的銅箔被腐蝕掉很大一片。對於有多層金屬線路和介電材料的互連結構，增加底層形貌的平整度非常重要。順序積層的質量和光刻的分辨率主要取決於表面的平整度。隨着圖形的特徵尺寸不斷減小，平整化水平變得越來越關鍵並且越來越難以控制，在旋塗塗覆工藝中，絕緣薄膜可局部改變底層形貌平整度。由於溶劑的蒸發和固化導致聚合物薄膜的收縮降低了聚合物的平整化性能。通常採用平整度（DOP）的概念來評價含有不同線寬和間距線路的單面板和多層板的平整化性能。如果製造非常精細的線路，需要具有優異的平整度（DOP>95%）。光滑表面的粘附性通常不能滿足要求，所以在進行塗膠前，對接觸表面進行機械加工或者化學處理。機械加工的一種方法是將樹脂對着銅箔的反面模塑成型，然後再將銅箔蝕刻掉，得到一定的表面粗糙度。在理想狀態下，表面粗糙度越低，所得到得圖形分辨率越高，圖形得精度越高，也就是當R_t、R_a都為0，DOP為100%時，得到理想得平面。在此平面上製作得圖形可以達到理想得情況。實際工藝生產中，不可能存在理想平面，在製作精細線路方面，要考慮兩個相互矛盾得方面：（1）要達到精細得圖形精度，表面粗糙度越小越好；（2）要使幹膜或其它抗蝕材料與銅箔表面有良好得結合力，必須保持表面有一定得粗糙度。研究表明。表面平整度越高（DOP>95%），表面粗糙度適當（5 μm>R_t>2 μm和0.6 μm>R_a>0.2 μm），才能得到邊緣清晰、結合力良好、無缺陷得精細線路，可以採用機械刷磨和化學方法相結合處理方式得到較理想的銅表面^[40] 。

不同處理方法得到的銅面表面形貌(4張)

通常的操作步驟是：刷洗板面（注意不要引起過深的磨痕），清洗，在過硫酸銨溶液中略微腐蝕一下，清洗，浸酸（一般用稀硫酸溶液），清洗，預熱^[10] 。可以概括為手工清洗、機械清洗、化學清洗和電解清潔^[38] 四類，而機械清洗機又分為磨料刷輥式刷板機（磨刷）和浮石粉刷板機（噴砂）兩種^[35] ，主要用的是前一種。電解清潔在線路製作中很少採用^[38] 。

不同前處理方法產生的粗糙度數據比較
前處理方法		R_a/μm	R_t/μm
不織布磨刷		0.302	4.9808
尼龍刷	180繞扎尼龍刷	0.20~0.35
	320繞扎尼龍刷	0.21~0.27
		0.15~0.25
		0.33
	500繞扎尼龍刷	0.17~0.18
	500繞扎尼龍刷	0.13~0.19
衝壓式	非常精細	0.15~0.18
磨盤（Si/C）	中等	0.30~0.55
磨盤（Si/C）	超精細	0.23~0.11
翼片刷	超精細（Si/C）	0.37
	精細（Al₂O₃）	0.3
	手動浮石（3F）（Al₂O₃）	0.2
機械刷磨	噴砂	0.24~1.1
	浮石粉（3F）	0.16~0.21
		0.24~0.29，0.4
		0.35	9.04
化學方法	微蝕	0.3	-
	磨刷+NaPS微蝕	0.199	4.541
	超粗化	0.342	5.1318^[39]
R_a：指平均粗糙度，是所有取樣點偏離中心線的距離的算術平均值； R_t：10點高，在取樣長度內五個最高的峯值與五個最低的波谷距離的平均值^[40] 。

手工清洗

通常先用5%的稀硫酸泡去氧化層，後用木炭在流水下手工磨板，以除油和粗化板面。

機械清洗

1.磨料刷輥式刷板機

①刷板流程：入板→稀酸洗→循環水洗→水洗→磨刷→水洗→吹乾→烘乾→出板^[34]

②刷板機刷子：分為壓縮型和硬毛型。前者是將粒度很細的碳化硅或氧化鋁磨料粘結在尼龍絲上，然後將這種尼龍絲製成纖維板或軟墊，經固化後切成圓片，裝在一根輥芯上製成刷輥。這種刷子因含磨料粒度很細，並且刷輥對被刷板面的壓力較大，因此刷過的銅表面均勻一致，可用於多層板內層板清洗。其缺點是由於尼龍絲較細容易撕裂，使用壽命短^[35] ；後者通常是由含有碳化硅磨料的直徑為0.6 mm的尼龍絲編繞而成。其顯著特點是尼龍絲耐磨性好，因而使用壽命長，大約是壓縮刷子的10倍，但是這種刷子不宜用於處理多層基板。因多層基板薄，不僅處理效果不理想，而且還會造成捲曲。磨料粒度不同，用途也不同，通常粒度為180目和240目的刷子用於鑽孔後去毛刺處理，粒度為320目和500目的刷子用於貼幹膜前基板的處理。在使用刷輥式刷板機的過程中，為防止尼龍絲過熱而熔化，應保持不斷向板面噴淋自來水進行冷卻和潤濕。這種刷板機雖然是應用得較多的一種刷板方式，但這種方式也有缺陷，如在表面上有定向的擦傷，有耕地式的溝槽，有時孔的邊緣被撕破形成橢圓形，由於磨刷磨損，刷子高度不一致而造成處理後的板面不均勻等^[38] 。此類刷板機在使用時應注意控制放置板子的位置，避免只使用中間段的刷輥，儘可能使左右和中間的刷輥磨損保持一致，使用一段時間後，當刷輥中間的磨損明顯比左右兩邊大時，則需要對刷輥進行打磨整理或者更換^[35] 。

③刷板品質控制：刷板及工作過程中應經常檢查刷子的長度，避免過短造成刷板質量缺陷。貼膜前板面的乾燥很重要，殘存的潮氣往往是造成砂眼或貼膜不牢的原因之一，因此必須去除板面及孔內的潮氣，以確保貼膜時板子是乾燥的，檢查刷板機內的烘乾機和風刀，發現堵塞立即清除。刷板過程中的水洗非常重要，往往水洗不乾淨會造成貼膜、顯影、電鍍等一系列缺陷，導致產品報廢。檢驗前處理效果的好壞，可做磨痕試驗和水膜破裂試驗予以驗證，磨痕一般控制在12~18 mm，水膜破裂試驗至少應大於15 s^[34] 。

2.浮石粉刷板機

這種方法採用低壓噴砂使火山岩粉末（浮石粉）噴向銅箔表面，再以尼龍刷研磨，其刷洗過程主要以下幾個工段：尼龍刷與浮石粉漿液相結合進行擦刷；刷洗除去板面的浮石粉；高壓水洗；水洗；乾燥。

浮石粉刷板機處理板面有如下優點：

1.磨料浮石粉粒子與尼龍刷相結合的作用與板面相切擦刷，能除去所有的污物，露出新鮮的純潔的銅；

2.能夠形成完全砂粒化的、粗糙的、均勻的、多峯的表面，沒有耕地式的溝槽等劃傷；

3.由於尼龍刷的作用緩和，表面與孔之間的連接不會被破壞，適合處理細導線印製板；

4.由於相對軟的尼龍刷的靈活性，可以彌補由於刷子磨損而造成的板面不均勻的問題；

3.由於板面均勻無溝槽，降低了曝光時光的散射，從而改進了成像的分辨率。

但是浮石粉對設備的機械部分易損傷^[38] ，且浮石粉的硬度較小，使用一段時間浮石粉的稜角就會被磨掉，必須再次更換，比較麻煩也增加成本，所以更多采用氧化鋁粉末來代替浮石粉^[35] 。浮石粉刷板對去除基板表面的含鉻鈍化膜（銅箔表面防氧化劑）效果不錯，但易劃傷表面，並可能造成磨料顆粒（如碳化硅、氧化鋁、浮石粉）嵌入基體內，同時還可能使撓性基板、多層板內層薄板及薄型印製板基板的尺寸變形。

化學清洗

1.微蝕法

先用鹼性水溶液去除銅表面的油污，汗跡等有機污染物，水洗後再用酸性水溶液去除銅表面的氧化層和原銅基材上為防止銅被氧化的保護塗層，最後再進行微蝕處理以得到與幹膜具有優良粘附性能的充分粗化的表面。化學清洗的特點是去掉銅箔較少（1~1.5 μm），板材不受機械應力的影響，對薄板材的處理較其他方法易於操作。但化學處理需要監測化學溶液成分的變化並進行調整，對廢舊溶液需進行處理，增加了廢物處理的費用。化學清洗去油污性較好，但去除含鉻鈍化膜的效果差。

2.粗化

銅面超粗化後AFM圖

粗化蝕銅主要原理為Cu+Cu²⁺=2Cu⁺；Cu⁺再在[O]作用下被氧化成Cu²⁺而再生。通過在粗化液里加入添加劑，保護銅晶粒，實現銅面晶間腐蝕，使銅面形成有序的微蜂窩狀粗糙結構，顯著增大銅面的表面積，使其更利於與幹膜等粘附，對負片開路導損、正片滲鍍短路改善明顯，利於精細線路的製作。但是該工藝對過程管控要求較高，易出現銅面異色、龜紋、粗化不均以及退膜不淨等問題^[39] 。

電解清洗

電解清洗工藝過程：進料→電解清洗→水洗→微蝕刻→水洗→鈍化→水洗→乾燥→出料

1.電解清洗主要作用是去掉基板銅箔表面的氧化物、指紋、其他有機沾污和含鉻鈍化物。

2.為蝕刻主要作用是使銅箔形成一個微觀的粗糙表面，以增大比表面。

3.鈍化的作用是保護已粗化的新鮮的銅表面，防止表面氧化。

電解清洗主要用於貼幹膜或塗覆液體光致抗蝕劑前的撓性基板、多層板內層薄板及薄型印製板基板的表面清潔處理。電解清洗的優點不僅能較好地解決機械清洗、浮石粉刷板及化學清洗對基板表面清潔處理中存在的問題，而且使基板產生一個微觀的比較均勻的粗糙表面，大大提高比表面，增強幹膜與基板表面的粘合力，這對生產高密度、細導線的導電圖形是十分有利的。它雖然具有諸多優點，但對銅箔表面環氧膩污點清洗無效，廢水處理成本也較高。

美國CS-2000系列的水平式陽極電解清洗設備參數
參數	電解清洗	微蝕刻	鈍化
水平速度（in/min）	48~60	48~60	48~60
温度（T）	90~100	90~120	75~90
化學溶液（專用）	SChercleanEC	SCheretchEC	Cu PaSSivatlonGS
電流密度（A/n）	15~25	-	-
停留時間（s）	20~25	20~26	15~19

從事幹膜生產的人曾對貼抗蝕幹膜最理想的表面進行測試和研究，用上述方法分別處理板面後，貼上幹膜進行印製蝕刻和圖形電鍍的應用。結果發現，對於較大的線寬與間距，無論使用哪種清潔處理方法，合格率均趨向於100%，但當線寬為90 μm，用浮石粉刷板機處理，合格率下降為90%，其他方法依次下跌，最差的下降到60%^[38] 。

注意事項：

1.清洗處理後，最好立即進行貼膜，若放置時間超過4 h，則應重新進行清潔處理再貼膜。

2.銅表面粗糙度會對幹膜的附着力產生影響，銅箔表面太平滑會造成附着力差，太粗糙會造成電鍍時滲鍍或蝕刻時的側蝕。

3.研磨後的乾燥系統也十分重要，乾燥不徹底會使銅箔表面再次形成氧化或產生白點，影響貼膜效果，通常先物理排水，如用空氣刀乾燥，然後將板子放入110±5℃的烘箱中烘10~15 min。為了避免交叉污染板面，烘箱應是專用設備^[35] ^[38] 。

幹膜貼膜

雙面貼膜機結構原理圖 ^[9]

貼膜也稱壓合，幹膜的貼膜是將撕去聚乙烯薄膜的膠層連同聚酯薄膜一起平整地粘附於敷銅基板上，然後在加熱加壓的條件下將光致抗蝕幹膜粘貼在覆銅箔板上。幹膜中的抗蝕劑層受熱後變軟，流動性增加，藉助於熱壓輥的壓力和光阻劑中粘結劑的作用完成貼膜。有研究表明，銅面經SNS處理、壓膜前銅板的充分乾燥己壓膜後熱處理均能提高與幹膜光阻劑間粘附性。貼膜時要掌握好的三個要素為壓力、温度、傳送速度^[18] 。一般如果貼膜温度過高，那麼幹膜圖像會變脆，導致耐鍍性能差，貼膜温度過低，幹膜與銅表面粘附不牢，在顯影或電鍍過程中，膜易起翹甚至脱落。通常控制貼膜温度在100℃左右^[2] ^[19] 。

貼膜在貼膜機上進行。貼膜機的種類繁多，但基本結構是一樣的。

貼膜的步驟是先將上下導熱膠輥同時加熱到貼膜温度，開啓電源使之轉動，調好壓力；再將經過清潔處理的基板通過兩個導熱膠輥之間，使銅箔面與感光膠膜面接觸。在一定的温度與壓力下，感光膠膜緊密附着在銅箔面上。貼好之後，裁剪切邊。貼膜可以連續貼，也可以單張貼。連續貼膜時要保證上下幹膜送料輥的上、幹膜要對齊，以防貼至板面的幹膜發生折皺，單張貼膜時尺寸要稍小於板面。貼膜時要掌握好三個要素：壓力、温度、傳送速度。

•壓力：新安裝的貼膜機，首先要將上下兩熱壓輥調至軸向平行，然後來用逐漸加大壓力的辦法進行壓力調整^[38] 。壓力小，貼不牢；壓力大，易出皺摺。一般調至使幹膜易貼，貼牢不出皺摺即可，不需經常調整，一般壓力可打至45±10 psi。另外對翹曲板和薄板要適當增加貼膜輥壓力。

•温度：根據幹膜的類型、性能、環境温度和濕度的不同而略有不同。膜塗布的較幹、環境温度低、濕度小時，貼膜温度要高些，反之可低些。貼膜温度過高，幹膜圖像變脆，耐鍍性差，貼膜温度過低，幹膜與銅面結合不牢，在顯影或電鍍過程中，膜易起翹甚至脱落^[38] ，通常控制貼膜温度在110±10℃。

•傳送速度：與貼膜温度有關，温度高，傳送速度可快些，温度低則傳送速度調慢^[35] ，通常傳送速度為1~1. 5 m/min。

完好的貼膜應是表面平整，無皺摺、無氣泡、無灰塵顆粒等雜物。為保證顯影的質量，貼膜後應經過15分鐘的冷卻及恢復再進行曝光^[34] 。否則可能發生下列不良現象：幹膜易發生熱反應，產生顯影困難；孔周圍感光層變薄，採用掩孔工藝時容易發生破孔現象；當板與板之間有異物時會造成感光膠局部變形產生短路或斷路現象^[35] 。

貼膜中應注意如下幾點：

1.温度和壓力都要根據幹膜的種類事先調好。一般導熱膠輥的温度為100±10℃，線壓力為0.5~0.6公斤/釐米，如果環境温度過低，可事先將基板預熱到80℃左右，但要防止過熱氧化。

2.導熱膠輥的轉速也受感光膠膜的厚度決定，一般控制在0.8~1.0米/分。如果感光膠膜較薄，轉速可以加快，厚則減慢。這樣有利於內外層膠温度的平衡，產生波動的膠紋。更有嚴重的是將膠擠入孔內，使孔壁受到污染。

3.操作應在黃光下進行，不能用白熾燈或日光燈照明。

4.貼膜機最好具有靜電除塵裝置，環境應防塵。條件尚不具備的也可採用手工貼膜。所貼之膜應無氣泡、皺摺或膠層流動而進入孔內。聚酯薄膜應保存平整，遮光保存^[9] 。

5.壓合之後的敷箔板，不能馬上曝光，要放一段時間（例如15~30 min），冷卻到室温才能曝光。

由於使用的是貼膜，感光膜的厚薄均勻程度，常常用均勻度這個概念來表達。一般幹膜感光膠厚度變化在±0.1 mil（密爾）的範圍，所謂均勻度表達式如下：

例如：Riston 30s，名義厚度為2.9 mil。

對於0.75 mil厚度的感光膜，均勻度為76.4，即使這個數據也已經很不錯了^[10] 。

濕法貼膜工藝

濕法貼膜工藝即利用專用貼膜機，在貼膜前於銅箔表面形成一層水膜。利用水膜與可溶性幹膜結合形成的流動性，在擠壓下除去銅箔凹陷部位的氣體，因而可在銅箔表面上形成與液體光致抗蝕劑相似的貼合性能。

定義：濕法貼膜工藝就是在貼幹膜以前讓銅箔表面形成一薄層水膜的工藝。

優點：該工藝改善了銅箔表面與幹膜的敷形度，減少了由於表面不規則引起的產量下降，提高了細導線印製板的合格率。

原理：銅箔表面的水膜提高了不溶性幹膜的流動性，表面上的水取代了刻痕、砂眼、凹坑和織物凹陷等部位上所滯留的空氣。在加熱、加壓貼膜過程中，水對幹膜抗蝕劑起着增塑劑的作用，增加了幹膜的流動性，使幹膜在銅箔表面敷形度提高。

貼膜過程：濕法貼膜示意如下圖左所示，濕輥A將水轉移至基板上。濕輥是一種海綿質的輥子，如下圖右所示。水由濕輥A的兩端進入並由中心管子和孔噴出。噴出的水被海綿吸收，以保證均勻地把水擠壓到基板上。當板子走到熱壓輥B時，水膜介於幹膜和銅箔表面之間。C輥的作用是將多餘的水除去，D輥用來除去粘在B輥上多餘的水^[35] 。

左：濕法貼膜示意；右：濕輥構造示意 ^[35]

幹膜曝光

曝光的過程和液體感光膠的曝光差不多。光敏抗蝕幹膜在曝光是發生固化成像，幹膜固化的過程是在紫外光照射下，吸收了光能量的引發劑分解成遊離基。引發單體進行聚合及交聯反應，形成不溶於稀鹼溶液的體型大分子。其他組分都貫穿幷包羅於體型大分子之中，發揮各自的作用^[9] 。曝光一般在自動雙面曝光機內進行。影響曝光成像質量的因素除幹膜光致抗蝕劑的性能外，光源的選擇，曝光時間（曝光量）的控制，菲林底片的質量等都是影響曝光成像的重要因素。

光源的選擇上，要求是幹膜光譜吸收主峯與光源發射主峯重疊或大部分重疊^[34] 。最適宜的感光波長範圍是300~400 nm（即紫外線部分）特別是在350 nm效果最好。由於聚酯薄膜能透過紫外線因此感光膠上面的一層聚酯薄膜在感光時不拿去，起保護作用。一般感光用的光源如炭精燈、紫外線熒光燈、高壓汞燈、鏑燈和碘鎵燈都可使用，氙燈不適合^[35] ；光源種類選定後，還應考慮選用功率大的光源，因為光強度大，分辯率高，而且曝光時間短，菲林底片受熱變形的程度也小^[34] 。如要使感光膜起封閉金屬化孔作用，也要求光強度高一些。因為封閉在孔內的氧氣會延緩聚合反應，強光源能產生自由原子團消耗掉氧，幫助聚合反應。氧能阻緩聚合反應，所以在曝光時保留一層聚酯薄膜，使感光膜和外界大氣隔絕開來，保證聚合反應的充分進行。這也是使用聚酯薄膜的另一個重要原因^[10] 。此外燈具設計也很重要，要儘量做到使入射光均勻性好，平行度高^[38] 。

正確控制曝光時間是得到優良的幹膜抗蝕圖像非常重要的因素。當曝光不足時，由於單體聚合的不徹底，在顯影過程中，膠膜溶漲變軟，線條不清晰，色澤暗淡，甚至脱膠，在電鍍前處理或電鍍過程中膜起翹、滲鍍，甚至脱落，圖形電鍍的線條變粗，使印製蝕刻的線條變細。當曝光過度時，會造成難於顯影，膠膜發脆留下殘膠等弊病，還會使圖形電鍍的線條變細，使印製蝕刻的線條變粗。通常生產幹膜的公司都推薦使用某種光密度尺，幹膜出廠時都標有推薦的成像級數，一般使用斯圖費（Stouffer）21級光密度尺^[34] 。

菲林底片的質量主要表現為光密度和尺寸穩定性方面。關於光密度，當最大光密度D_max小於2.8時，紫外光可透過底片上的不透明區，使不透明區下面的幹膜局部發生聚合；當底片上的最小光密度D_min大於0.2時，紫外光難於穿過底片透明區，延長了曝光時間。為此建議底片的最大光密度D_max大於4^[35] ，最小光密度D_min小於0.17，即在良好的擋光以及良好的透光時，菲林才是最好的。菲林底片的尺寸穩定性（指隨温度、濕度和儲存時間的變化）將直接影響的制板尺寸精度的圖像重合度。因此，菲林底片及其產品的生產、使用及儲存最好均在恆温的環境中^[34] ，採用厚底片也能提高底片的尺寸穩定性。

除此之外，曝光機的真空系統和真空曝光框架材料的選擇等，也影響曝光成像的質量，參見目錄《影響因素》。

曝光定位

1.目視定位：適合於重氮底片。重氮底片呈棕色或橘紅色的半透明狀態，但不透紫外光，透過重氮圖像使底片的焊盤與印製板的孔重合對準，然後貼上膠帶貼牢，即可進行曝光。

2.脱銷定位系統定位：包括底片衝孔器和雙圓孔脱銷定位器。定位的方法是首先將正、反兩張底片藥膜面相對在顯微鏡下對準，將對準的兩張底片用衝孔器衝兩個定位孔，取一張衝好定位孔的底片去編鑽孔程序，便能得到同時鑽出元件孔和定位孔的數據帶或數據盤，一次性鑽出元件孔及定位孔，在孔金屬化後預鍍銅，便可用雙圓孔脱銷定位器定位曝光。

3.固定銷釘定位：固定銷釘分為固定照相底片和固定印製板兩套系統，通過調整兩銷釘的位置，實現底片與印製板的重合對準^[35] 。

曝光後，聚合反應還要一段時間，為保證工藝的穩定性，曝光後不要立即揭去聚酯膜，以使聚合反應持續進行，一般停置時間需要15 min以上，待顯影前再揭去聚酯膜^[34] 。

幹膜顯影

溶劑型幹膜的顯影是用有機溶劑將未交聯的膠膜溶解的過程。而水溶型的幹膜的顯影過程是利用鹼的水溶液對未曝光部分的活性基團反應生成可溶性物質而溶解下來。顯影時膠膜中的羧基（-COOH）與鹼液中的Na⁺作用生成親水性的基團（-COONa）。因此，鹼水溶液能將未曝光部分溶解除去。

顯影操作一般都在顯影機中進行^[9] ，例如杜邦出品的特別適合於水溶液顯影的A型處理箱：首先板子被放在顯影室的架子裏，顯影液通過一系列的噴嘴噴射出來，有開關控制噴射。噴射後就把板子在乾淨的顯影液中浸一下，最後用流水沖洗乾淨。所有這些都在處理箱內完成^[10] 。控制好顯影液的温度、傳送速度、噴淋壓力等顯影參數，能夠得到好的顯影效果，一般來説，顯影液温度為30±2℃，噴淋壓力為20~35 psi，傳送速度可以控制顯影時間，正確的顯影時間通過顯像點（沒有曝光的幹膜被顯掉的點）來確定，如果顯像點離顯影段出口太近，未聚合的抗蝕膜得不到充分清潔顯影，抗蝕劑的殘餘可能留在板面上。如果顯像點離顯影段的入口太近，已聚合的幹膜由於與顯影液過長時間的接觸，可能被浸濁而變得發毛，失去光澤，通常顯像點控制在顯影段總長度的50%~70%之間即可。^[34] 在顯影室外來觀看顯影點的方法不是非常準確，尤其當幹膜顏色和銅箔顏色差別不是很明顯時。製作高精度印製板的幹膜厚度比較薄，顏色相對較淺，想做出目視判斷就更困難了，較好的方法是用水溶性墨水筆在覆銅箔基板上做標記。利用生產板觀察顯出點是很困難的，通常採用一塊大小為18×24 in的基板，這樣可以在顯影室的橫方向全面觀察顯出點^[35] 。若用1~2%Na₂CO₃水溶液顯影，室温下在噴淋顯影室內經過的時間大約在90 s左右。如用手工顯影則要注意刷洗，用多級顯影可以減少或防止殘膠。能用於水溶液型幹膜顯影的鹼類物質有Na₂CO₃、NaOH和Na₃PO₄等，其濃度分別為Na₂CO₃1~3%、NaOH 0.3~0.5%和Na₃PO₄2%的水溶液。

使用顯影機由於溶液不斷地噴淋攪動，會出現大量的泡沫，因此必須加人適量的消泡劑，如正丁醇、長鏈的脂肪醇^[9] 、食品消泡劑^[35] 、印製板專用消泡劑AF-3等。消泡劑起始的加入量為0.1%左右，隨着顯影液溶進幹膜，泡沫又會增加，可繼續分次補加。顯影后要確保板面上無餘膠，以保證整體金屬銅與電鍍金屬之間有良好的結合力^[34] 。

顯影液的濃度需嚴加控制。濃度過低，顯影速度緩慢；濃度過高，損傷硬化膜圖形，甚至脱落。如果顯影時間不足，未聚合的光致抗蝕劑得不到充分的清潔顯影，未感光的光致抗蝕劑殘膠可能會留在金屬表面，造成蝕刻和電鍍後的圖形失真；如果顯影時間過度，已聚合的光致抗蝕劑層由於與顯影液接觸時間過長，而發毛、失去光澤，在蝕刻和電鍍過程中容易產生圖形邊緣光致抗蝕劑膜起層或脱落^[2] 。

顯影中有時會出現針孔、布紋，其原因一是鹼液濃度過高，二是曝光不足。增加曝光時間可以減少或避免布紋露銅現象^[9] 。幹膜感光膠顯影后，可能出現餘膠，即在非圖形部分也覆蓋了一層薄薄的有機薄膜。餘膠是在顯影過程中出現的，產生的原因有下列幾個方面：

1.顯影時間過短，或者顯影溶劑中已溶解的感光膠的量太多，造成顯影不足，沒有充分除去感光膠。這樣形成的餘膠較厚，影響後道工序。

2.如果顯影液中帶入了某些雜質，使感光膠在顯影中溶解度變小，顯影液中的感光膠有可能在銅箔板上沉澱出來。

3.如果顯影過度，或者是曝光不足（而顯影是正常的）時，感光膠中液態增塑劑成分有可能流出到沒有圖形的地方。

4.不同種類感光膠放在一起顯影，有可能造成餘膠。

略微有些餘膠，問題不太大。腐蝕溶液很容易穿透它，電鍍前的清洗溶液也可除去它。去除餘膠最有效的辦法是採用陽極清洗^[10] 。

顯影后板面是否有餘膠，肉眼很難看出，可採用氯化銅試驗來檢查，顯影后板面經過清潔，微蝕粗化及稀酸處理後，放入5%重量比的氯化銅溶液內處理30 s，並輕微搖動液體，以驅逐氣泡，經過處理後的板子進行目視檢查，若顯影正常的銅面，氯化銅溶液使之形成一層黑色氧化層（此氧化層可在電鍍前處理線中去除乾淨），若銅面有餘膠，則仍會保持光亮銅的顏色^[34] 。一般每1~2 h抽取1~2塊板子做氯化銅試驗，以保證顯影的質量^[35] 。

幹膜修版

採用幹膜感光膠時，修版工作量大大減少。修版包括兩個方面^[10] ，一是填補上圖形上的缺陷如針孔、缺口等，二是除去與圖形無關的疵點，如膠膜的橋接、斑污、小島等。

缺陷的來源可以分為幾個方面：膠膜本身的凝膠粒子及機械雜質會引起針孔；基板中的外層玻璃布紋粗糙，層壓時形成布紋狀的凹凸不平的表面，嚴重的會在貼膜時將部分膠膜擠走而露出銅層或所留膠層太薄而經不起顯影的浸泡，尤其在貼膜温度過高時更是如此；銅箔上的毛刺、瘤塊，沒有沖洗乾淨的顆粒雜質也是造成針孔的原因。具有高分辨能力的幹膜需要有高質量的照相底版，即使是很小的底版針孔也會形成膠膜圖像外的小島。底版上的劃痕會形成膠膜圖像的橋接。照相底版、聚酯薄膜及曬架玻璃上的灰塵顆粒都會在顯影之後解像出來。所以，在淨化條件較差的情況下，修版仍然是不可缺少的，只是程度不同而已。

注意，修版漿料需與膠相容，所用漿料的溶劑需對膠膜無明顯損害；對銅箔與膠膜都有良好的粘附性，擴散性應小；能耐酸性蝕刻液與酸性鍍液及其有關的清洗液；無毒，揮發速度適中。除此而外，還要易於除去，最好能在去膜液中一併除去。

能夠用於水溶型幹模修版的漿料很多，如蟲膠、瀝青、耐酸油墨、製版紅粉、絲印印料等^[9] ，一般絲網漏印的印料可以作為修版油墨。在颳去不必要的部分時，要特別仔細，因為幹膜感光膠厚而脆，颳得不好反而損害了圖形。蟲膠修版液配方：蟲膠100~150 g/L+甲基紫1~2 g/L+無水乙醇適量^[35] 。修版時應戴細紗手套，以防汗漬污染板面^[34] 。使用的工具一定要合適，要檢查曝光用具，90%的修版工作量都是由於曝光工具的毛病。為了減少修版工作量，要注意下列幾點：

1.經常檢查曝光用的框架，保證清潔，沒有沾污。

2.經常檢查照相底片，保證透明處沒有沾污，不透明處沒有裂紋、針孔。

3.操作過程中要小心，避免沾污感光膜上的聚酯薄膜，顯影后要小心不要損傷圖形。

4.保持顯影設備清潔^[10] 。

幹膜烘固

烘固工序可以不用。當然在顯影后再加一道烘固工序也有好處，能增加感光膜的粘合力和耐腐蝕性能。一般是在180℉（82℃）加熱10~30 min。温度太高了反而減低了粘合力。如在顯影后加一道烘固工序，則修版工序放在烘固工序前，這樣在烘固時修版塗料也被烘固^[10] 。

幹膜蝕刻

包括有膠膜保護蝕刻與金屬鍍層保護蝕刻。前者一般用於非圖形電鍍工藝及其它的諸如化學銑切、面板腐蝕等，而後者系圖形電鍍工藝。膠膜保護蝕刻採用FeCl₃水溶液、酸性氯化銅水溶液等。金屬保護層蝕刻是在去膜之後進行的，多用鹼性氯化銅水溶液、CrO₃-H₂SO₄水溶液、H₂O₂-H₂SO₄水溶液及(NH₄)₂S₂O₈-H₂SO₄水溶液等^[9] 。

幹膜去膜

膠膜圖形在完成它的“保護”使命之後需要除去（阻焊-防護幹膜除外）。溶劑型的利用溶劑去膜。水溶型的利用鹼水去膜，用温度50~70℃的3~5%NaOH水溶液。去膜方式可用槽式浸泡，也可機器噴淋，槽式浸泡是板子上架後浸泡到去膜液中，約5 min後膜變軟脱落，取出後立即用水沖洗，膜就可以去除乾淨，否則銅表面會被氧化^[34] 。機械噴淋在去膜機中噴淋去膜1~2 min即可，生產效率高，但應經常檢查噴嘴是否堵塞，在膜液中必須添加消泡劑^[35] 。去膜之後務必徹底清洗，或待機加工後表面塗覆（印製-蝕刻）或待蝕刻熱熔（圖形電鍍）^[9] 。

圖形轉移常見問題及解決措施
故障	原因	解決措施
貼膜不牢	板面氧化、被污染	重新磨板
	貼膜温度過低或傳送速度太快	調整貼膜温度和速度到合適範圍內
	壓力不夠或未開氣壓	調整壓力或打開氣壓
	貼膜壓轆不平、有凹坑	更換壓轆
貼膜起皺、氣泡	貼膜温度過高或速度過快	調整温度、速度在合適範圍內
	壓轆壓力太小	適當增加壓轆間的壓力
	熱壓轆表面不平，有凹坑或膠膜粘污	清洗壓轆，保持其表面平整、清潔（不要用堅硬、鋒利的工具去刮熱壓轆）
	板面不平、有劃痕或凹坑	挑選板材並注意在前面工序減少造成凹坑的可能
	貼膜起始處不平整	拉緊幹膜空壓過15 cm左右再貼膜
幹膜起翹	幹膜性能不良、超過有效期使用；貼膜不牢	加強使用前的幹膜檢査，開箱後需將幹膜有效期貼在幹膜架內
	曝光過度、幹膜發脆	按貼膜不牢的措施
	曝光不足或顯影過度	調整曝光和顯影參數，調整曝光能量在範圍內
	電鍍前處理温度過高	調整電鍍前處理温度在範圍內，鍍金液電流太大
餘膠、線條變細	幹膜質量差或儲存過期	挑出不良品，按幹膜有效期使用幹膜
	幹膜暴露在白光下造成部分聚合	檢查房內燈是否漏白光、並用黃光紙包住
	曝光能量太大	調整曝光能量
	底片光密度不夠或底片有摺痕	重新做底片
	抽真空度不夠，底片與板接觸不良有虛光	檢查抽真空系統，加強抽真空並人工輔助趕氣
	顯影液温度太低、顯影速度太快，噴射壓力不足或部分噴嘴堵塞。	調整顯影參數，清洗噴嘴
	顯影液殘舊失效。	更換顯影液
缺口、開路	餘角	調整曝光、顯影參數
	線路上有幹膜碎	介膜要平整，無碎膜，底片四周用紅膠帶遮住，避免板邊曝光
	外層底片劃傷	小心使用底片，加強底片的檢查
	內存底片有髒物	加強底片、曝光機框架的清潔
短路、露銅點	內層底片和板面或曝光機框有贓物	加強室內、底片、板面、曝光機的清潔工作
短路、露銅點	內層底片劃傷	小心使用底片，加強底片檢查
參考資料來源：《淺談印製板圖形轉移製作工藝》^[34]

幹膜影響因素

幹膜光源

傳統的近紫外光源有高壓汞燈、金屬鹵化物燈，深紫外光源有氘燈、低壓汞燈、超高壓汞燈、Xe-Hg短波長弧光燈等。近來還開發了真空紫外光源的激基體激光^[2] 。

任何一種幹膜都有它自身特有的光譜吸收特徵，而任何一種光源也都有它自身的發射光譜。如果某種幹膜的光譜吸收主峯能同某種光源發射主峯相重疊或大部分相重疊，則二者匹配良好，曝光質量較佳。

傳統抗蝕膜的紫外可見光吸收光譜曲線

常用光源的光譜能量分佈

實踐證明高壓汞燈、鏑燈及光化學燈是比較好的光源。炭精燈的光譜特性也很適合於幹膜的吸收，但因它的光強度不穩定，粉塵污染較大，故而少用。氙燈、碘鎢燈等均不適應於幹膜的曝光。

遮光黃膜的光譜吸收曲線 ^[9]

在幹膜應用中還要選擇合適的安全光源。幹膜的感光速度較大，它的光譜吸收區域為310~440 nm。這個區域的後部已落入可見光的紫色光區。為了減少或防止環境光源對幹膜的影響，故要在安全燈下操作。為避開幹膜的吸收光譜區域，故安全光區域的波長應≥440 nm。低壓汞燈的單色性好，所發射的黃光對人眼敏感、明快，有利於操作。它的主要輻射能量的波長為589 nm。也可採用遮光黃膜來遮擋自然光源和照相光源，凡波長短於400 nm的光絕大部分都被此膜吸收^[9] 。

幹膜曝光時間

單體消耗與曝光時間的關係 ^[9]

曝光時間的長短將會影響圖形精度、分辨能力及其它方面的性能。膠膜的光聚反應並非“一引而發”或“一曝即成”的，大體經過如圖所示的三個階段。

膠膜中由於氧或其他有害雜質的阻礙，需要經過一個誘導過程。在該過程內引發劑分解所產生的遊離基為氧或雜質所消耗，單體的聚合甚微。但當誘導期一過，則光聚合反應很快進行，膠的粘度迅速增加，接近於突變的程度。粘度的突然增大，在曝光圖形的邊沿形成一個“堅硬”的壁壘，致使殘餘的遊離基很難因熱運動遷移到未曝光部分去，而未曝光部分的光敏單體也無法運動到曝光部分來，所以第二階段是光敏單體急驟消耗的階段。在整個曝光過程中它所佔的時間比例是很小的。當有效的單體或不飽和的光敏組分大部分消耗完時，則就進入第三階段，即單體耗完區。此時光聚反應已告完畢，可能發生因光而引起的熱。如果曝光時間長了或曝光時温度升高，會引起未曝光區域的熱聚合反應，儘管聚合程度遠小於光聚合，但畢竟存在，因此會造成顯影困難、留下餘膠。

通過上面的敍述可以看出如下幾點：

光強度對膠膜分辨率的影響 ^[9]

1.弱光源引起的誘導期長，於曝光不利，以長的曝光時間來彌補弱光源的效果是不好的。一定要選擇功率大、短波含量高的強光源。光強度還會影響膠膜的分辨率。

光源容易老化，首先是紫外線區域波長的喪失，然後再波及可見光區。對於陳舊老化了的光源應予更換，例如高壓汞燈的曝光壽命通常為1000小時左右，超過以後很容易出現曝光斷斷續續的情況，或曝光時間增加。

2.曝光不足固然不行，但曝光過度也是有害的。它會使解像困難，膠膜發脆，留下殘膠等弊病。更為嚴重的是會引起圖形失真、產生大的線寬偏差。

曝光時間對線寬精度的影響 ^[9]

過量的曝光會使圖形電鍍的線條變細（負差），而對印製-蝕刻型的線條變粗（正差）。

曝光時間（也即光能量）還會影響膠膜的分辨率。

曝光時間對膠膜分辨率的影響 ^[9]

曝光時間的確定

A.觀察法：這是一種試差的方法。用一系列貼好膜的基板在同樣光源條件下進行一系列時間的曝光，逐塊觀察、記錄所得圖像的結果。從曝光不足不能成像到曝光過度不能解像的試樣中。選取圖像完整、失真最小的試曝時間作為所需的曝光時間。這是一種簡單易行但比較粗糙的方法。

B.光楔表法：又叫光密度表或光梯度表。光楔表法的原理是在掩膜底版上將全阻光到全透光之間的光密度差變化均勻地分成若干等分，每每相鄰梯級之間的光密度差是個常數（比如△D為0.05）。從平行光源發射出來的覆蓋在光楔表上的能量可以認為是個常數P，每當增加一個梯級時就存在一個P的衰減係數，減少了透光的強度。當曝光時間一定，所有各階的膠膜所得到的能量是不同的。若要曝光之後的膠膜能經受住顯影而不溶解，則需滿足一個起碼的能量Qm。當Qm值等於或接近於幹膜生產廠所推薦的成像階數的能量時，則此時的曝光時間為最佳曝光時間。

幹膜出廠時都要推薦所需成像的階數。常用的光楔表有三種：Dupant17級光楔表、Kodak21級光楔表及Stouffer21級光敏指南表。

Dupant17級光楔表第一級的光密度為0.5，以後每級以光密度差△D為0.05遞增，到第17級光密度為1.30。Stouffer21級光敏指南表第一級的光密度為0.05，以後每級以光密度差△D為0.05遞增，到第21級光密度為3.05。在用光楔表進行曝光時，光密度小的（即較透明的）等級，幹膜接受的紫外光能量多，聚合的較完全，而光密度大的（即較透明的）等級，幹膜接受的紫外光能量少，不發生聚合或聚合的不完全，在顯影時被顯掉或只留下一部分。這樣選用不同的時間進行曝光便可得到不同的成像級數^[38] 。

17級光楔表及各階透過能量示意圖

光楔表法是這樣估算的：例如某生產廠推薦某幹膜的曝光條件為Dupant17級光楔表中的第6級成像，試曝時就利用Dupant17級光楔表在自己的光源條件下曝光某一時間，若曝光之後顯影出來的成像圖像大於6級，則説明曝光時間長了，反之則短了。逐步試差到6級圓滿成像為止，此時的曝光時間即為最佳曝光時間。

C.計算法：這種方法是光楔表的引伸。對於某種幹膜只需曝光一次即可算出準確的曝光時間。例如干膜生產廠推薦Dupant17級表的6級成像，曝光顯影一次即可用如下公式求出：

式中，t_c——所求的曝光時間；t_R——試曝時所用的實際時間；S_c——廠商推薦的成像級數；S_R——曝光時間為t_R的實得成像級數。

例如，試曝光時間t_R=4 min，所得的實際級數為9，則

，即1分鐘25秒；

若t_R=1 min，S_R為5，則

，即1分鐘25秒。

有的生產廠還附有曝光時間的倍乘係數K，通過如下公式計算，即得合適的曝光時間：

常用Stouffer21級曝光尺測6-8級，曝光尺的讀數是以完全露銅的那格為準，如有半格露銅則讀數相應減一半。

D.解像圖形精度法：這是一種比較精確的方法。它的基本原理是，先用光楔表找出基本合適的曝光時間，然後再用Stouffer解像圖形在已找出了的曝光時間的附近進行一系列曝光、顯影，得出解像圖形，解像力最高的試樣的曝光時間即是最佳曝光時間。

Stouffer解像圖形

這種方法比單純使用光楔表更為準確，因為光楔表所決定的級數是靠肉眼觀察判斷的，圖像的實質有可能處於臨界狀態。而這種解像圖形方法可以找出解像精細線條的準確時間。所得的最細線條與間距可以精確測量並與底版進行比較，因此比光楔表法更加準確^[9] 。

嚴格來講，以時間來計量曝光是不準確的，因為光源強度是隨電壓改變而波動，隨燈的老化而下降的。光能量計算公式為E=IT，式中E為曝光總能量，mJ/cm²；I為光的強度，mW/cm²；T為曝光時間，s。

從上式可以看出，曝光總能量E隨光強度I和曝光時間T而變化。當曝光時間T一定，光強度改變，曝光總能量也隨之改變。所以儘管嚴格控制了曝光時間，但實際上幹膜在每次曝光時所獲得的曝光總能量並不一定相同，因而聚合程度也就不同。為使每次曝光能量相同，必須使用光能量積分儀來計量曝光^[35] 。

幹膜温度

曝光中熱也是一個較強的影響因素。長時間的曝光會使温度上升而引起熱聚合，故要選取紅外線含量儘量少的光源，還要採取抽風冷卻，減少熱對聚合反應的影響^[9] 。

幹膜雜質

膠膜或空氣中的氧及其它有害雜質會改變光敏物質的光聚特性。沒有氧及其它有害雜質時，光引發和聚合反應迅速進行，但當有氧及其它雜質存在時，它們要同遊離基反應，消耗遊離基，這就延緩了聚合反應。空氣中的氧分子的阻聚作用表現為兩個方面。其一，基態的氧分子處於三線態，本質上是雙自由基，因此對光引發過程中產生的活性自由基有較強的加成活性（k>10⁹ mol^-1s^-1）^[15-16] ，形成對乙烯基單體無加成活性的過氧自由基，此過程速率較快，可與活性自由基對單體的加成反應相競爭，對聚合過程的阻礙作用顯著^[17] 。其二，處於基態的三線態氧可以作為猝滅劑，將激發三線態的光引發劑猝滅，氧分子被激發至活潑的單線態，光引發劑由激發態回到基態，將激發三線態的光引發劑猝滅。幸運的是大多數裂解型（第Ⅰ型）光引發劑的激發三線態壽命較短，在激發態引發劑與分子氧作用前，引發劑就已經分解掉了，光引發劑與氧分子發生雙分子猝滅作用的概率相對較低，通常可以忽略不計^[2] 。因此，在貼膜時如果存在氣泡，則就延緩了聚合反應。因此，在貼膜時如果存在氣泡，則在氣泡區域容易造成曝光不足，圖形缺損，以致於不能成像。圖形電鍍印製板的孔周圍有時產生輻射狀的“魚眼”也是這個原因^[9] 。

幹膜阻光物質

指能阻止紫外光透過的透明物質，如聚酯薄膜、普通玻璃及底版載體等。如果幹膜的吸收光譜的主峯落在紫外光區域之內，則這種阻光物質的影響極為嚴重。對吸收光譜區域為310~440 nm的多數幹膜講，阻光物質對曝光也有一定的影響。

幾種透明物質的阻光作用 ^[9]

阻光物質還會影響膠膜的分辨率^[9] 。

阻光物質對膠膜分辨率的影響 ^[9]

幹膜膠膜性能

對於幹膜的感光性並不意味着感光度越高越好。感光速度太快，將會帶來安全光的失效，操作不方便。同時為了適應同一曝光體系變化着的參數與變化着的環境，幹膜的曝光時間應有一個合適的寬容度。曝光時間的寬容度可以用寬容係數表示：

例如，某一干膜的最小曝光時間為20 s，寬容係數為2.2，則最大曝光時間為44 s。最佳曝光時間應在最小曝光時間與最大曝光時間之間。

深度曝光性對於幹膜是重要的。由於帶色膠層的自身屏蔽與散射效應，透過膠膜的光強度逐漸衰減。極端的情況是上層曝光合適，下層並無響應。相反可能是下層曝光合適而上層曝光過渡，解像困難。如果膠膜的深度曝光性不好，將會引起所謂“顯影側蝕”現象。輕則影響圖形精度，重則引起膠層起翹與脱落。

膠膜的變色性有利於操作與鑑別。但要注意變色劑對工藝性能的影響。

除此之外，膠膜中的凝膠粒子是不具備光敏性能的，它的存在將會產生針孔^[9] 。

幹膜市場分佈

感光幹膜是PCB製造的原材料，其需求主要取決於PCB行業的發展狀況，隨着中國PCB行業的發展，中國感光幹膜的需求不斷增加，市場規模不斷擴大。其中，2014年，中國感光幹膜行業的市場規模為30.84億元；2018年，中國感光幹膜行業的市場規模為53.46億元^[21] 。2020年感光幹膜全球出貨量約為11.26億平方米，同比增長3.59%，2016~2020年化增速約4.41%^[20] ，中低端感光幹膜毛利率在30%左右，高端幹膜產品毛利率將更高。

市場分佈

幹膜儲存運輸

幹膜在儲存過程中可能由於溶劑的揮發而變脆，也可能由於環境温度的影響而產生熱聚合，或因抗蝕劑產生局部流動而造成厚度不均勻（即所謂冷流），這些都嚴重影響幹膜的使用^[13] 。因此在良好的環境裏儲存幹膜是十分重要的。技術要求規定，幹膜應儲存在陰涼而潔淨的室內，防止與化學藥品和放射性物質一起存放。儲存條件為：黃光區，温度低於27℃（5~21℃為最佳），相對濕度50~80%^[8] 左右。儲存期從生產標示日期算起必須在六個月內用完。超過儲存期按技術要求試驗確認後判定合格的，須嚴格依照試驗條件使用^[38] 。在儲存和運輸過程中應避免受潮、受熱、受機械損傷和受日光直接照射^[2] 。幹膜放置方式不可直立，否則容易造成流膠^[3] 。

幹膜的放置方式 ^[3]

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幹膜的概述圖（1張）

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1 研究簡史
2 結構: 2.1 聚酯薄膜; 2.2 聚烯烴膜; 2.3 感光膠層
3 分類: 3.1 按顯影方法; 3.2 按用途; 3.3 按規格; 3.4 按性質
4 製備方法: 4.1 溶劑型; 4.2 水溶液型
5 性能參數: 5.1 外觀; 5.2 厚度; 5.3 使用性; 5.4 光譜特性; 5.5 感光性; 5.6 顯影能力; 5.7 分辨率; 5.8 耐蝕刻性; 5.9 去膜性能
6 性能特點
7 應用領域: 7.1 印刷電路; 7.2 LDI成像; 7.3 微流控芯片; 7.4 封裝納米通道; 7.5 製造微納模具; 7.6 微細電解加工; 7.7 柔性OLED; 7.8 製造微懸臂樑; 7.9 其他
8 應用工序: 8.1 基板準備; 8.2 貼膜; 8.3 曝光; 8.4 顯影; 8.5 修版; 8.6 烘固; 8.7 蝕刻; 8.8 去膜
9 影響因素: 9.1 光源; 9.2 曝光時間; 9.3 温度; 9.4 雜質; 9.5 阻光物質; 9.6 膠膜性能
10 市場分佈
11 儲存運輸