光阻在印刷電路板中的重要性
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微影製程不僅廣為人知，更是製造半導體的唯一技術。此方法用於製造 PCB、IC 與其他電子元件。然而，最重要的是了解微影製程如何運作，以及光阻在其中扮演的角色。在蝕刻製程中製作導線時，會使用遮罩層。接著塗佈光阻並使其固化，蝕刻未覆蓋部分以形成導線。我們在 PCB 銅蝕刻製程中也採用相同作法。以下是幾個典型應用：
- 銅蝕刻的圖案轉移
- 導通孔與焊墊形成
- 電鍍遮罩
本文探討光阻在 PCB 製造中的重要性，包括其類型以及對電路板性能與品質的影響。
什麼是光阻？
一種感光高分子材料，稱為光阻 ，用於 PCB 製造的微影製程。當暴露於特定波長的光線（通常是紫外光）時，光阻會發生化學變化，實現選擇性蝕刻或金屬電鍍。本質上，它作為模板或遮罩，在基板上定義電路圖形。為提升其性能，該溶液會與多種其他物質混合。其主要成分包括：
- 樹脂：主要成分，提供黏性及其他特性。
- 溶劑：作為樹脂的載體並使其溶解。
- 感光劑：光活性物質，對光線產生反應。
- 添加劑：用於提升表面阻抗。
負型與正型紫外曝光：
負型紫外曝光：
此類光阻在紫外光照射下會固化。這些固化區域在顯影後會保留在 PCB 上。未曝光區域則在顯影過程中被移除。負型阻焊是 PCB 製造中最常用的阻焊類型，因為它在細線與精密特徵上表現良好。
正型紫外曝光：
曝光區域在正型紫外光下會膨脹並溶解。曝光區域不會固化，因此可輕易被顯影劑移除。正型光阻常用於高精度微影，如電路圖形製作，而非阻焊。
微影製造流程：
使用感光薄膜或油墨蝕刻 PCB 涉及微影製造流程的多個步驟。從回溯到板面清潔以避免應用與顯影問題，包括以下內容。
1) PCB 準備：首先必須清潔銅箔基板並檢查是否有雜質。我們必須在繼續前清潔並去除任何污垢或氧化物。
2) 光阻塗佈：如前所述，這種聚合物通常由光線固化。然而，我們必須先將其塗佈於銅箔基板。濕式光阻材料可透過噴塗或旋塗等方式塗佈。當使用乾膜光阻時，則需先將覆蓋光阻的薄膜貼合至銅表面，再進行壓合。
3) 曝光：準備遮罩。此遮罩層旨在阻擋光線照射光阻。遮罩包含您希望在 PCB 上製作的導線圖形。
4) 顯影溶液：曝光後，需要溶劑來移除 PCB 上未固化的光阻。負型光阻的曝光區域會固化，因此不移除；而未曝光區域則被移除。正型光阻則相反。
5) 蝕刻製程：在微影製程中，這基本上是移除金屬的程序，特別是 PCB 的銅。當光阻固化後，它會固定下方的銅，同時移除多餘的銅。
6) 剝離：光阻用於蝕刻 PCB；蝕刻後必須移除光阻，以便進行後續處理的銅層回收。以下章節將介紹從 PCB 移除固化光阻的各種方法。
光阻的化學結構
根據化學成分與光反應特性，PCB 光阻應用技術可分為三大類。這些包括光分解型、光聚合型與光交聯型。
1. 光交聯型光阻：顧名思義，此化學物質在光線照射時會啟動交聯鍵結。它會使特定區域固化，形成鏈結，因此被歸類為負型光阻。
2. 光聚合型光阻：同樣為負型光阻，光照後會固化。該物質在顯影液中的溶解度降低。但這次是啟動單體聚合，而非交聯鍵結。
3. 光分解型光阻：此類正型光阻的曝光區域會在顯影液中溶解。疊氮醌是此類光阻的一種，並非常見類型。
如何在 PCB 上塗佈光阻？
精準與電路精度需要正確塗佈光阻。每種技術都有其優缺點。製程中使用以下其中一種技術：
濕式光阻： 使用噴塗，透過噴霧將標準光阻塗佈於 PCB。噴塗成本較低且快速，同時形成均勻塗層，並可精確控制厚度。
電鍍沉積：透過電化學反應塗佈板面。形成高解析度的薄層，常用於多層 PCB。
熱輥貼膜： 用於乾膜光阻的技術。透過熱輥加熱使乾膜黏附於 PCB。
如何從 PCB 移除光阻？
蝕刻後必須完全移除 PCB 光阻。可使用化學或機械方法。另有熱剝離與電漿能量法。通常需要顯影液來移除未固化光阻。移除固化光阻則需要：
化學剝離：最常見的方法，類似顯影液。將板子浸入含二氯甲烷、丙酮等化學溶液。
機械剝離：使用高壓水柱去除光阻。高溫加熱板子以熱剝離光阻，熱量使光阻蒸發。但通常不建議，可能損傷材料。
電漿剝離：類似熱法，使用低壓電漿破壞光阻化學結構，轉化為氣體。是最有效的方法。
結論
PCB 光阻是一種感光材料，用於印刷電路板導線。在銅箔基板上，它在蝕刻前遮蔽導線圖形。選擇正確類型可確保適當厚度與解析度。光阻含有活性物質與有機溶劑，不當處理可能造成環境危害或暴露風險。製造商嚴格遵守以下規範：
- 安全儲存與廢棄
- 塗佈時的無塵室環境控制
- 正確處理顯影劑與剝離劑化學品
隨著 PCB 設計日益精密，光阻在實現卓越製造方面扮演越來越重要的角色。
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