印刷电路标牌加工工艺详述


【序言】
    气体等离子体处理对印刷电路板去污和背面蚀刻是一种较方便、高效、优质的方法。等离子体处理特别适用于FR4、聚酰亚胺(Polyimide)和聚四氟乙烯(PTFE)材料,因为这些材料的化学活性较差。而等离子体处理更具有激活活性。 通过高频发生器(典型40KHZ),利用电场的能量在真空条件下、分离加工气体建立等离子体技术。这些激发不稳定的分离气体物质,将表面进行改性和轰击。处理工艺如紫外线精细清洁、激活、消费和交联以及等离子态聚合是等离子体表面处理的作用。
【等离子体处理工艺的优点是】
1、加工工艺可控制 2、环境保护工艺 3、低成本加工工艺 4、无处理废物成本 5、干燥处理
【等离子体处理工件原理】
   等离子体是从紫外线发莹光的产物,是继固体,液体、气体之后,等离子体是物质第四态。等离子体是有离子,自由电子、光子、中子、原子、分子等激发了电子状态。每一个组成部分有能力对表面进行处理作用。利用对地的高压,40KHZ和13.58MHZ高频发生器使气体成为等离子体态。2.54GHz微波系统是建立等离子体态的第三种设备。 以上三种不同频率的高频发生器在应用方面稍有不同的适应性能。激活了的原子,分子,离子和自由电子物质高度集中,能够在等离子体态中和固体表面发生作用,引起了物质表面的化学和物理改性。 等离子体表面处理具有如下作用:清洁作用;激活作用;消融作用;交联作用。
【清洁作用Cleanning】 清洁工作是去除弱键以用典型-CH 基有机沾污物。主要特点是只对表面起作用而无侵蚀内部作用,得到超高清洁表面作用而对下道工序做好准备。
【激活作用Activation】 激活作用是表面形成羰基 Carboxyl 羧基 Hydroxyl 羟(基)三种基团。这种基团具有稳定的功能对粘接亲水有积极作用来代替弱键。主要是增加了表面能量。对聚合物来讲由于表面能量低致使粘接性能不好。
【交联作用Crosslinking】 交联作用是在惰性气体中进行。键被打断而重新组合,形成双键或三键或者形成一个自由基和另一键组合的键。 【消融作用Ablation】 消融作用是轰击聚合物表面时,去除聚合物链和弱键。这种有利于印刷电路板进行去污和背面蚀刻。上述三种作用是等离子态表面处理相交叉作用的综合。合理正确选择工艺参数和气体混合比例,可以得到最佳效果。 【工艺参数】 在等离子体处理,如下工艺参数合理选择起了很重要的作用 气体种类和混合比例;功率;加工时间;工作室压力;气体流量。 【气体混合】 氧是最常用的清洁和激活聚合物表面和其他表面的气体。惰性气体如氨是起交联作用。其他气体如 CF4是更具有活泼性。不同气体的混合可以得到最优化工艺。 【气体流量】 根据工作室容积,抽真空系统和工作压力决定气体流量大小,尤其是工作压力和气体流量更具有密切相关。 【工作压力】 等离子体处理稳定在一定工作压力范围内。太低或太高的工作压力导致等离子体处理不稳定。高频发生器不能符合系统要求,则等离子体处理就会不稳定。对射频系统来讲,工作压力在100-300 torr 之间最适合。低工作压力导致激活物质有较长的生命。较高工作压力可以得到较高气体利用程度。所以必需进行优选。 【处理时间】 处理时间较长一般来讲可以得到印刷电路板较深的去污和蚀刻作用。有些情况,修理时间过长导致过度处理或受热损坏。 【功率】 高功率能缩短处理进间。出于功率高使激活的物质更加活泼。在热量产生中功率起重要作用。并不是功率越高越好。 【注意事项】 高功率和较长处理时间要影响工作室内的温度。太高工作压力也要减少等离子体处理的效率。 【应用】 根据不同处理材料选择工艺参数。而不同型等离子体处理设备,如CD 600PC 和 CD-1000PC 由于工作容积不同;工艺参数就不同。随机提供相应的工艺参数。特殊材料处理需要进行些微调工艺参数。 【FR4印刷电路板的处理】 为了对印刷电路板进行去污和背面蚀刻,各向同性的FR4印刷电路板。可以用CF4和氧气混合气体进行蚀刻。通过如下四个步骤进行 1)加热过程:20分钟,使用氧气,功率3000W,加温到70℃; 2)去污背刻过程20分钟,O2/CF4(85/15到90/10%混合)功率3000W; 3)清洁/激活过程5分钟O2功率3000W; 4)N2通入过程排除剩余CF4气体 蚀刻气体是CF4和氧的混合。增加CF4气体可以提高蚀刻速率,缺点是要损坏等离子体处理设备某些部件(如O型密封圆环)所以要控制气体的比率混合在10-15%。 温度是一项很重要的参数,因此加热过程在待离子处理中要具体设置。等离子体设备能测量温度,当温度达到时,自动切换下一过程。温度的设定,由电脑控制。高温导致较高的蚀刻速率,通常温度为60℃-80℃。较高的温度要损坏印刷电路板,特别是薄的印刷电路板。清洁激活过程是必要的,以便激化印刷电路板表面,因为用CF4气体处理可以得到表面拒水性能。 【聚酰亚胺Kapton印刷电路板的处理】 由聚酰亚胺制成柔性印刷电路板无论有粘接剂与否均可以由等离子体处理。同样的工艺参数可应用到杜邦的Kapton材料中。 【聚四氟乙烯(TEFLON)印刷电路板的通孔处理。】 聚四氟烯PTFE是一种具有惰性的材料,加工目的是激活聚四氟乙烯表面,其激活水平能达到45-50达因表面张力。放置寿命由于有限,要求在同一天内马上进行材料表面金属处理。加工工艺是N-H为主体或He-O2为主体。开始发生化学作用是用非常活泼的NH2气体。氨的缺点是臭味和需要特殊的MFC控制器,对CD-1000PCB等离子体处理设备来讲,所用参数如下。 1.用N2或惰性气体(不用O2)加热功率2500W,10分钟直到温度为70℃。 2.输入O2/He(50/50%混合气体)10分钟功率2000W。 3.输入100%He5分钟功率2000W。 加热过程对一些非常薄的印刷电路板具有非常苛刻要求的,这过程可以免去或者减量。对机器来讲气体流量是可受控的但一定要给工艺压力大约250-300Torr。经过处理后表面是活跃的,在金属化前不需要再作其他加工处理。 【结论】 EUROPLASMA公司等离子体设备可以提供微量调节工艺参数,以便对不同材料表面处理达到最优化结果。实践证明利用等离子体表面处理多层软性或软硬性材料,可得到品质良好的印刷电路板。

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