LDI曝光机分辨率对制作细线路的影响

陈华丽 谢丹伟 林 辉

（汕头超声印制板公司，广东 汕头 515065）

0 前言

LDI（Laser Director Imaging）是利用激光直接将印制电路板（PCB）的图像扫描到感光干膜上。由于不需要照相底片，避免了使用底片涨缩引起的尺寸偏差，曝光时光线不平行带来的偏差，同时还能提供高度灵活性和高精确性，包括可满足用于批量生产任何成像、复杂图像、高产出、自动控制和可溯性，现在已逐步成为主流技术，大量应用于HDI板、IC载板等。

面对来自HDI的挑战，如要求线路越来越细，孔环越来越小，LDI有着独到的优势，可以高精度、高产出、在大块拼板上实现精细成像和孔环对位。但面对细线路制作，我们需要哪些等级的LDI曝光机？在此，通过试验对曝光机对细线路制作的影响做深入探讨。

1 LDI成像原理

CAM设计的资料是矢量格式的，即图形文件描述了每一个图形位置、宽度等属性的文件，这样的格式不能用到LDI或是光绘机，而LDI作为数字扫描成像设备，必须使用标量格式的图形文件，就是将图形分成以pixel为单位的图形（就是曝光机的最小解析度），每一个pixel只有0或1属性的文件。不同的线宽和线距在转换过程中，就有可能在两种格式存在不完全相等的可能性。

例如，一台曝光机的解析度为3.175 μm，即最小pixel，如果设计的线宽线距是30 μm/30 μm，9个pixel即3.175×9=28.575 μm，10个pixel即3.175×10=31.75 μm，如此是不能整除解析度单位，但曝光机的原理是要首先保证设计的线宽属性，即最终出来的是线宽是31.75 μm，线距是28.575 μm，但31.75+28.575=60.325 μm＞60 μm，则造成尺寸变大。所以唯一的办法就是每隔一段距离（误差积累到1个pixel），减少1个pixel的间距（线宽属性是必须保证的是首要原则，所以只能减少间距）；间距的减少，会导致蚀刻时，容易出现蚀不净短路，如图1所示。

图1 LDI的图形

如果LDI曝光机的解析度越高，最小pixel越小，那么图像转换在矢量格式和标量格式之间转换丢失的东西就会越少。如果曝光机的解析度为2 μm，对于线宽/线距30 μm/30 μm而言，两者格式的转换是不存在间距突然变宽或变窄的现象。对于35 μm/35 μm而言，17个pixel为：2×17=34 μm，出来的线宽为34 μm，而线距为34 μm，即便不能整除解析度单位，但34+34=68 μm＜70 μm，造成尺寸变小会在累积到一个像素后，叠加到线距中，线距变成18个pixel，间距的突然增大，是不会影响线路蚀刻的。

所以，从LDI图像转换原理看，LDI曝光机的解析度越小越有助于细线路制作；特别是曝光机的解析度是整数的更有利细线路制作。我们可以看到：当曝光机解析度不够时，会增加局部蚀不净的情况发生，从而影响线路的蚀刻。但曝光机的解析度均为整数（解析度分别为2 μm与1 μm），且相差为1 μm时对线路成品率上到底有多大的影响？以下将从实验上进行初步验证。

2 试验验证

（1）论证解析度1 μm和2 μm的LDI曝光机在制作40 μm/40 μm细线路的成品率差别，通过相邻间距差距对比和分析（即在40 μm范围内波动的情况），看最终蚀刻后线路的情况；

（2）40 μm/40 μm的线路，补偿8 μm（整体），补偿完后为48 μm/32 μm；

（3）线路分4个不同方向：水平、垂直、斜45度、斜135度。

2.1 实验图形

试验板图如图2所示。

图2 实验板图

2.2 实验流程

双面板→内层线路制作→棕化→层压（9 μm铜箔）→激光钻孔→电镀填孔（水平线）→贴膜前处理→LDI曝光（25 μm干膜）→显影→（真空＋二流体）蚀刻

3 试验结果

实验采用真空蚀刻机进行蚀刻，蚀刻后用金相显微镜进行线宽测量，两种曝光机对比结果如下。取样说明：每组实验取3块实验板，每块板读取3个位置（进板板边、板中、出板板边），每个位置读取4个不同方向的线宽，每种方向的线宽连续测量4组线宽、间距，共计1152个数据。

图3和表1是板边水平线、垂直线部分线宽/线距的测试情况。整合测量到的1152个数据，得到表2比较结果。

图3 测试图形（A）水平线（B）垂直线

表1 水平线、垂直线的线宽/线距

表2 不同相邻间距的比例

从对比看，相邻间距差距3 μm以上占比，试验2（曝光机解析度为2 μm）比试验1（曝光机解析度为1 μm）高出17.39%；这意味着曝光机分辨率由1 μm下降到2 μm，相邻线距超过3 μm的差异有17%左右。随着相邻间距差值的扩大，会增加线路制作的难度，也会降低线路制作的成品率。

4 试验结论

从LDI图形成像原理看，曝光机的解析度越小越利于细线路制作；从实验结果看，曝光机解析度越小，蚀刻后无论是线宽还是线距，差距会越小。对于线宽/线距为40 μm/40 μm线路而言，当LDI曝光机解析度相差1 μm时（解析度分别为2 μm与1 μm），蚀刻后相邻线距差4 μm（即线宽公差有10.87%）有10%的差别，而相邻线距差3 μm的（线宽公差有7.5%）有6.52%的差别。随着相邻间距差值的扩大，会增加线路制作的难度，从而降低线路制作的成品率。