陈 春 杨 贵 曹静静 樊廷慧 李 波

（深圳市金百泽电子科技股份有限公司，广东 深圳 518000）

（惠州市金百泽电路科技有限公司，广东 惠州 516083）

0 前言

等离子体（Plasma）处理技术一直广泛地应用于印制电路板（PCB）加工领域。

近年来随着电子产品向小型化、多功能化方向发展，PCB也逐步向轻、薄、短、小发展，极细化线路加上高密度布局，常规减成蚀刻工艺已经无法满足新一代高密度互连（HDI）产品的布线需求，因线宽/线距进一步缩小，满足产品工艺能力需求产生了改进型半加成工艺（mSAP）。但是在使用mSAP制作精细线路时，由于线路开窗底部干膜等异物残留及开窗表面的浸润性等问题严重影响着精密线路的加工良率，此时选择使用等离子体处理便可以有效地解决此类问题，实现使用mSAP制作精密线路的良率提升，因此等离子体处理技术也进一步扩大其在PCB加工领域的应用。

1 等离子体处理介绍

1.1 什么是等离子体

等离子体是由部分电子被剥夺后的原子及原子被电离后产生的正负电子组成的离子化气体状物质，它广泛存在于宇宙中，常被视为是除去固、液、气外，物质存在的第四态，被称为等离子态，或者“超气态”，也称为“电浆体”。等离子体是一种很好的导电体，利用经过巧妙设计的磁场可以捕捉、移动和加速等离子体。

1.2 等离子处理原理

在真空腔体内的气体分子里施加能量（常规如电能），由加速电子的冲撞，使分子、原子的最外层电子被激化，并生成离子或反应性高的自由基。如此产生的离子或自由基被连续地冲撞和受电场作用力而加速，使之与材料表面碰撞，并破坏数微米范围以内的分子键，诱导削减一定厚度，生成凹凸表面，同时产生气体成分的官能团等，使其表面产生物理、化学变化，能够准确且有针对性地提升材料表面的粘附性、浸润性等。所使用的等离子体处理气体常见的有氧气、氮气和四氟化碳（如图1所示）。

图1 等离子体产生机理图

1.3 等离子体处理在印制电路板中的应用

等离子体处理在PCB加工领域应用非常广泛，有以下应用。

（1）等离子蚀孔；（2）去除激光钻盲孔后的碳化物；（3）精细线路制作时，去除干膜残余物；（4）聚四氟乙烯材料沉铜前的孔壁表面活化；（5）叠层层压之前的表面活化；（6）表面处理前的清洁；（7）成品清洗；（8）改变内层表面形态和浸润性，提高层间结合力。

文章中涉及等离子体处理的是以上第（3）（8）项在mSAP中的应用。

2 研究过程

2.1 实验方案

如图2所示，拟定实验1和实验2，同样设计线宽/线距为15 μm/15 μm、25 μm/25 μm、35 μm/35 μm、45 μm/45 μm的精密线路图形，分别使用mSAP加工技术在同等测试条件下完成图形转移（曝光线路补偿5 μm），电镀前使用仪器确认未做等离子体处理（实验1）和增加等离子体处理（实验2）干膜开窗形态及尺寸、铜面形态及浸润性测试对比，然后完成线路电镀加成及脱膜，确认线路品质。等理子体清洗机工作原理图见图3所示。

图2 测试流程及测试加工条件表图

图3 等离子体清洗机工作原理图

2.2 实验数据

2.2.1 电镀前线宽/线距

电镀前的线宽/线距的对比实验数据见表1和图4所示。

图4 电镀前线宽/线距图

表1 电镀前的线宽/线距对比表

使用金像显微镜分别测量各组线宽/线距，经过四组数据对比确认，使用激光直接成像（LDI）完成图形转移，实验2显影后增加等离子处理比实验1显影后未增加等离子处理的线宽开窗要扩大1 μm左右，由数据可以判定本次选定的等离子处理条件对显影后线路开窗大小无明显影响。

2.2.2 电镀前开窗形态

使用扫描电子显微镜（SEM）测量，可以明显看出实验1显影后不增加等离子处理线路开窗底部铜面有异物残留；而实验2显影后增加等离子处理，线路开窗底部铜面无异物残留，且表面形态要比实验1有明显优化，如图5所示。而且经过对比发现本次选定的等离子体处理条件对感光干膜的表面无明显影响。

图5 电镀前开窗形态图

2.2.3 电镀前浸润性测试

经过对铜面、板面及线路开窗的水滴测试对比，实验2显影后增加等离子前处理后的浸润性比实验1显影后未做等离子处理的浸润性明显表现优异，如图6所示。

图6 电镀前浸润性对比图

2.2.4 电镀后品质确认

VCP（垂直连续电镀）加成后，使用金像显微镜观察明显可以看出实验1显影后未增加等离子处理的试验板中高密度精密线路和矩阵PAD（盘）均有局部点状抗电镀不良，而实验2显影后增加等离子处理的试验板中高密度线路和PAD（盘）没有抗电镀不良的异常产生。从图7中可以看出实验2比实验1的电镀品质明显表现优异。

图7 电镀后品质对比图

2.2.5 脱膜后品质确认

完成脱膜后，高精密线路区实验1有线路剥离异常而实验2无线路剥离异常（如图8所示），而且使用mSAP制作出来的线路品质经过对比可以明显看出实验2也要比实验1表现明显优异。由此分析，显影后增加等离子处理，不仅可以有效增强电镀加成线路的结合力，还可以提升加成线路均匀性，改善线路品质。

图8 脱膜后品质对比图

3 研究结论

经过对以上的实验数据分析得出，在使用mSAP制作高密度线路时，显影后增加相应的等离子体处理，不但可以在不损坏感光干膜的情况下有效地去除底部残膜等异物残留、改变线路开窗的底铜表面形态、增强浸润性，相应地改善电镀加成时抗电镀异常，而且可以增强加成线路与底铜的结合力，改善加成线路的品质，最终实现使用mSAP制作高精密线路的良率提升。