LDI曝光機分辨率對制作細線路的影響

陳華麗 謝丹偉 林 輝

（汕頭超聲印制板公司，廣東 汕頭 515065）

0 前言

LDI（Laser Director Imaging）是利用激光直接將印制電路板（PCB）的圖像掃描到感光干膜上。由于不需要照相底片，避免了使用底片漲縮引起的尺寸偏差，曝光時光線不平行帶來的偏差，同時還能提供高度靈活性和高精確性，包括可滿足用于批量生產(chǎn)任何成像、復(fù)雜圖像、高產(chǎn)出、自動控制和可溯性，現(xiàn)在已逐步成為主流技術(shù)，大量應(yīng)用于HDI板、IC載板等。

面對來自HDI的挑戰(zhàn)，如要求線路越來越細，孔環(huán)越來越小，LDI有著獨到的優(yōu)勢，可以高精度、高產(chǎn)出、在大塊拼板上實現(xiàn)精細成像和孔環(huán)對位。但面對細線路制作，我們需要哪些等級的LDI曝光機？在此，通過試驗對曝光機對細線路制作的影響做深入探討。

1 LDI成像原理

CAM設(shè)計的資料是矢量格式的，即圖形文件描述了每一個圖形位置、寬度等屬性的文件，這樣的格式不能用到LDI或是光繪機，而LDI作為數(shù)字掃描成像設(shè)備，必須使用標量格式的圖形文件，就是將圖形分成以pixel為單位的圖形（就是曝光機的最小解析度），每一個pixel只有0或1屬性的文件。不同的線寬和線距在轉(zhuǎn)換過程中，就有可能在兩種格式存在不完全相等的可能性。

例如，一臺曝光機的解析度為3.175 μm，即最小pixel，如果設(shè)計的線寬線距是30 μm/30 μm，9個pixel即3.175×9=28.575 μm，10個pixel即3.175×10=31.75 μm，如此是不能整除解析度單位，但曝光機的原理是要首先保證設(shè)計的線寬屬性，即最終出來的是線寬是31.75 μm，線距是28.575 μm，但31.75+28.575=60.325 μm＞60 μm，則造成尺寸變大。所以唯一的辦法就是每隔一段距離（誤差積累到1個pixel），減少1個pixel的間距（線寬屬性是必須保證的是首要原則，所以只能減少間距）；間距的減少，會導(dǎo)致蝕刻時，容易出現(xiàn)蝕不凈短路，如圖1所示。

圖1 LDI的圖形

如果LDI曝光機的解析度越高，最小pixel越小，那么圖像轉(zhuǎn)換在矢量格式和標量格式之間轉(zhuǎn)換丟失的東西就會越少。如果曝光機的解析度為2 μm，對于線寬/線距30 μm/30 μm而言，兩者格式的轉(zhuǎn)換是不存在間距突然變寬或變窄的現(xiàn)象。對于35 μm/35 μm而言，17個pixel為：2×17=34 μm，出來的線寬為34 μm，而線距為34 μm，即便不能整除解析度單位，但34+34=68 μm＜70 μm，造成尺寸變小會在累積到一個像素后，疊加到線距中，線距變成18個pixel，間距的突然增大，是不會影響線路蝕刻的。

所以，從LDI圖像轉(zhuǎn)換原理看，LDI曝光機的解析度越小越有助于細線路制作；特別是曝光機的解析度是整數(shù)的更有利細線路制作。我們可以看到：當曝光機解析度不夠時，會增加局部蝕不凈的情況發(fā)生，從而影響線路的蝕刻。但曝光機的解析度均為整數(shù)（解析度分別為2 μm與1 μm），且相差為1 μm時對線路成品率上到底有多大的影響？以下將從實驗上進行初步驗證。

2 試驗驗證

（1）論證解析度1 μm和2 μm的LDI曝光機在制作40 μm/40 μm細線路的成品率差別，通過相鄰間距差距對比和分析（即在40 μm范圍內(nèi)波動的情況），看最終蝕刻后線路的情況；

（2）40 μm/40 μm的線路，補償8 μm（整體），補償完后為48 μm/32 μm；

（3）線路分4個不同方向：水平、垂直、斜45度、斜135度。

2.1 實驗圖形

試驗板圖如圖2所示。

圖2 實驗板圖

2.2 實驗流程

雙面板→內(nèi)層線路制作→棕化→層壓（9 μm銅箔）→激光鉆孔→電鍍填孔（水平線）→貼膜前處理→LDI曝光（25 μm干膜）→顯影→（真空＋二流體）蝕刻

3 試驗結(jié)果

實驗采用真空蝕刻機進行蝕刻，蝕刻后用金相顯微鏡進行線寬測量，兩種曝光機對比結(jié)果如下。取樣說明：每組實驗取3塊實驗板，每塊板讀取3個位置（進板板邊、板中、出板板邊），每個位置讀取4個不同方向的線寬，每種方向的線寬連續(xù)測量4組線寬、間距，共計1152個數(shù)據(jù)。

圖3和表1是板邊水平線、垂直線部分線寬/線距的測試情況。整合測量到的1152個數(shù)據(jù)，得到表2比較結(jié)果。

圖3 測試圖形（A）水平線（B）垂直線

表1 水平線、垂直線的線寬/線距

表2 不同相鄰間距的比例

從對比看，相鄰間距差距3 μm以上占比，試驗2（曝光機解析度為2 μm）比試驗1（曝光機解析度為1 μm）高出17.39%；這意味著曝光機分辨率由1 μm下降到2 μm，相鄰線距超過3 μm的差異有17%左右。隨著相鄰間距差值的擴大，會增加線路制作的難度，也會降低線路制作的成品率。

4 試驗結(jié)論

從LDI圖形成像原理看，曝光機的解析度越小越利于細線路制作；從實驗結(jié)果看，曝光機解析度越小，蝕刻后無論是線寬還是線距，差距會越小。對于線寬/線距為40 μm/40 μm線路而言，當LDI曝光機解析度相差1 μm時（解析度分別為2 μm與1 μm），蝕刻后相鄰線距差4 μm（即線寬公差有10.87%）有10%的差別，而相鄰線距差3 μm的（線寬公差有7.5%）有6.52%的差別。隨著相鄰間距差值的擴大，會增加線路制作的難度，從而降低線路制作的成品率。