低壓等離子體已經(jīng)使用多年，在下一步轉(zhuǎn)換操作之前對(duì)基材進(jìn)行表面清潔和功能化，等離子體處理的好處也被得到了充分的認(rèn)識(shí)：表面形態(tài)退化減少，處理（達(dá)因）水平提高，背面處理消除，并延長(zhǎng)治療時(shí)間。然而，這些包含的真空等離子體系統(tǒng)的復(fù)雜性，低速度和高成本使得它們對(duì)于除了最神秘的應(yīng)用之外的所有應(yīng)用都是不切實(shí)際的?，F(xiàn)在已經(jīng)開(kāi)發(fā)出一種系統(tǒng)，其允許等離子體在大氣壓下維持，其方式允許在類似于電暈處理系統(tǒng)的連續(xù)卷材處理系統(tǒng)上對(duì)PCB基板進(jìn)行表面清潔。大氣等離子體工藝允許使用各種反應(yīng)氣體進(jìn)行處理，并已成功地在各種金屬，薄膜，紙張，泡沫和粉末上進(jìn)行測(cè)試。此外，根據(jù)清潔要求和材料類型，可以實(shí)現(xiàn)超過(guò)當(dāng)前PCB真空處理速度的卷對(duì)卷處理速度。本文描述并由大氣等離子體系統(tǒng)提供的對(duì)電路板制造工業(yè)具有重要意義的特定解決方案是從敏感表面去除污染物殘留物而不損壞它們以增加產(chǎn)量。將介紹大氣等離子體技術(shù)在PCB制造中的應(yīng)用及其關(guān)鍵參數(shù)，因?yàn)樗赡芴岣甙宀暮途韺?duì)卷方向的加工速度。

不斷推動(dòng)更高性能和更小型化，再加上在電子產(chǎn)品中加入更多功能的需求，給電子設(shè)計(jì)師和制造商帶來(lái)了持續(xù)的壓力，要求他們?cè)黾与娮咏M件的封裝和互連密度。這導(dǎo)致半導(dǎo)體元件具有更多數(shù)量的互連和更小的封裝外形。為了適應(yīng)這些封裝和更高密度的互連，PCB上的所有特征（例如軌道寬度和孔直徑）也必須變得更小。作為證據(jù)，正在生產(chǎn)具有從一層到50多層的層數(shù)的PCB。電路板的尺寸范圍從小于指甲的尺寸到餐桌的大小。銅箔厚度可達(dá)1000埃。某些應(yīng)用中的電路特征只能通過(guò)金屬跡線小于10微米的顯微鏡才能辨別。因此，對(duì)PCB層壓板的性能要求也顯著提高，并且正在采用能夠應(yīng)對(duì)這些挑戰(zhàn)的新型層壓材料。

由于這種趨勢(shì)，用于預(yù)處理這些分層板的新一代部件和去除殘余物的傳統(tǒng)制造方法不再具有成本效益。 更具體地，采用低壓（真空）等離子體室的工藝流程在其用途中傳統(tǒng)上是勞動(dòng)密集型的，以提供歷史構(gòu)造的PCB的表面處理和清潔。當(dāng)考慮真空中的等離子體處理時(shí)，真空涂覆室中的低壓水平允許產(chǎn)生均勻的等離子體，可用于許多表面的有效處理。 因此，該技術(shù)還廣泛用于網(wǎng)狀涂層應(yīng)用和用于處理諸如汽車保險(xiǎn)杠之類的3D物體。雖然等離子體的均勻性允許高處理水平，但是這些應(yīng)用需要循環(huán)時(shí)間，這可能無(wú)法滿足全球競(jìng)爭(zhēng)力的新模式。

PCB材料技術(shù)的創(chuàng)新，例如提供更高熱阻的技術(shù)，以及如上所述的更小幾何形狀的使用，導(dǎo)致對(duì)更高速度和制造周期中的多個(gè)步驟的等離子體處理的需求增加。具有高密度互連的多層PCB需要具有更細(xì)間距的設(shè)計(jì)，并且使用具有高產(chǎn)量潛力的新材料技術(shù)。包括基于氰酸酯，烯丙基化聚苯醚和所謂的BT-環(huán)氧和四官能環(huán)氧體系的層壓板可以解決熱膨脹系數(shù)和速度問(wèn)題，但是在使用的板制造過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生新的生產(chǎn)效率。傳統(tǒng)的流程是有限的。作為另一個(gè)例子，已知高pH值高錳酸鹽溶液的化學(xué)處理受到限制，因?yàn)榱黧w不能完全滲透多層PCB中的小通孔。還已知涉及酸蝕刻的濕化學(xué)方法難以蝕刻聚酰亞胺介電材料。

當(dāng)然，具有不斷增加的層和電路密度的復(fù)雜PCB結(jié)構(gòu)受益于用于除渣，去污，去除碳基有機(jī)物，PTFE活化和表面制備的等離子體處理。 具有高縱橫比孔的各種板類型的等離子體處理和使用真空等離子體技術(shù)的各種通孔配置在歷史上已足夠。 然而，盡管真空等離子體系統(tǒng)的消耗成本適中，但考慮到增加處理能力的需求，初始資本成本可能很大。

大氣等離子體處理工藝

等離子體是一種電離氣體，一種氣體，其中提供足夠的能量以從原子或分子中釋放電子并允許物質(zhì)，離子和電子共存。 典型的真空等離子系統(tǒng)由四個(gè)主要部件組成：真空室，電極，真空泵和RF電源。 在PCB應(yīng)用中，PCB面板懸掛在位于真空室內(nèi)的一對(duì)電極之間。 真空泵系統(tǒng)用于將等離子體處理壓力保持在低毫托范圍內(nèi)。 源氣體通過(guò)質(zhì)量流量控制器以指定的流速引入。 一旦達(dá)到所需的過(guò)程壓力，就向電極施加射頻功率以啟動(dòng)等離子體過(guò)程。

真空中均勻等離子體放電的高功能性促使人們努力在大氣壓下建立均勻的輝光放電，使得該技術(shù)適用于大氣壓下的工藝，因此避免了昂貴的真空設(shè)備。世界各地的團(tuán)體已經(jīng)做出了努力。 使用惰性氣體開(kāi)發(fā)出不含絲狀拖纜的穩(wěn)定輝光放電，其高亞穩(wěn)相允許穩(wěn)定的輝光放電。 為了將這些氣體的消耗降至最低，將氣體直接注入放電間隙（PCB組件和放電電極之間）。 這樣做也可以注入其他處理氣體，這些氣體在放電中高度電離，并且可以滿足特定PCB應(yīng)用所需的特定化學(xué)成分。這取決于氣體或氣體組合，樣品表面可能發(fā)生不同的反應(yīng)。

圖1 ?- 大氣等離子體系統(tǒng)的兩個(gè)電極之間的均勻放電，與處理材料連接。

在使用電離氣體處理過(guò)程中，聚合物薄膜表面會(huì)產(chǎn)生四種主要影響：

?電子轟擊：在等離子體電場(chǎng)中產(chǎn)生的電子以很大的能量和速度分布在地面上。這將導(dǎo)致處理材料的上層中的鏈斷裂，但也可以產(chǎn)生交聯(lián)，因此在材料的增強(qiáng)中。

?離子轟擊：在等離子體電場(chǎng)中產(chǎn)生的離子以不同的能量和速度分布到聚合物表面。這導(dǎo)致蝕刻和濺射，因此清潔表面基板?？梢杂行コ头肿恿拷Y(jié)構(gòu)。

?氣體激發(fā)：氣體的電離也意味著氣體中存在許多激發(fā)的物質(zhì)。通過(guò)使用正確的氣體混合物，這些激發(fā)的物質(zhì)可以與表面反應(yīng)產(chǎn)生官能團(tuán)，例如羥基（-OH），羰基（-C = O）羧基（-COOH）或氨基（NHx），其表現(xiàn)出高極性并改變表面的堿/酸相互作用。

圖2 ?- 在外場(chǎng)影響下，反應(yīng)氣體向表面擴(kuò)散。從表面上敲下低分子量材料，例如水，吸收的氣體和聚合物碎片，以暴露出清潔，新鮮的表面。 同時(shí)，等離子體中的一定百分比的反應(yīng)性組分具有足夠的能量結(jié)合到膜的新暴露部分，改變表面的化學(xué)性質(zhì)并賦予所需的功能性。

大氣等離子體輝光放電可用作干蝕刻工藝，用于去除鉆孔涂抹和凹蝕。 去鉆孔是指從孔筒中去除少量環(huán)氧樹(shù)脂，包括在鉆孔過(guò)程中可能已經(jīng)涂抹在銅界面上的任何一種。 銅表面上的污跡如果不去除，將會(huì)阻止它與無(wú)電鍍銅之間的互連，這將在電鍍孔中鍍銅。由于去污化學(xué)品性能的提高和隨后的性能，在標(biāo)準(zhǔn)材料上進(jìn)行的頻率較低 放寬大多數(shù)規(guī)格，是去除大量的環(huán)氧樹(shù)脂和玻璃纖維，使銅界面突出到孔中。 突出的銅表面允許大的表面區(qū)域用于與隨后的銅鍍層的互連，并且通過(guò)去除環(huán)氧樹(shù)脂暴露的表面在鉆孔期間不會(huì)被涂抹。

正在采用大氣等離子體來(lái)去除在面板和內(nèi)層上形成細(xì)間距電路之后可能殘留的光致抗蝕劑殘留物。目前，使用濕化學(xué)法從外層剝離光致抗蝕劑，并且通常在與內(nèi)層相同的浴或噴霧室中。雖然抗蝕劑剝離是單罐操作，但是顯影劑和汽提器都具有短的浴液壽命（通常以小時(shí)計(jì)），并且這些操作產(chǎn)生大量的廢液處理液。利用適當(dāng)?shù)耐Ａ魰r(shí)間或暴露時(shí)間，利用大氣等離子體工藝可以顯著減少（如果不能消除的話）廢汽提液的產(chǎn)生。

圖3 ?- 非熱大氣等離子體放電PCB清潔站從銅層中去除有機(jī)物。

摘要

在連接電子元件之前，必須將印刷電路板清洗至分子水平，以保持電路板和元件之間的接觸。 另外，當(dāng)在涂覆過(guò)程中制備某些關(guān)鍵基底時(shí)，重要的是實(shí)現(xiàn)分子水平清潔，以使涂層適當(dāng)?shù)卣掣降交妆砻嫔?。大氣等離子體清潔將有利于這些清潔過(guò)程，因?yàn)殡婋x氣體引起的揮發(fā)清潔到分子水平，同時(shí)減少有害物質(zhì)的使用，浪費(fèi)和空氣排放。 在線或連續(xù)的大氣等離子體處理還減少了傳統(tǒng)上通過(guò)批量處理進(jìn)行清潔的人力或勞動(dòng)時(shí)間，并且可以保證第一次應(yīng)用中的清潔質(zhì)量