Was ist ein Trockenfilm-Laminierungsprozess?

Der Prozess der Trockenfilmlaminierung umfasst die Anwendung von Druck zusammen mit Erhitzen, um einen Polymertrockenfilm fest an einem Substrat oder einer Oberfläche einer Mikrostruktur zu haften, was zu einer mehrschichtigen Bildung oder der endgültigen Einkapselung des Geräts führt. Im Folgenden erhalten Sie einen ausführlichen-Überblick über das Prozessprinzip, verschiedene Anwendungsszenarien, Vorteile und wesentliche betriebliche Aspekte:
Verfahrensprinzip: Typischerweise besteht ein Trockenfilm aus drei verschiedenen Schichten: einer Polyesterbeschichtung (PET, die als äußere Schutzschicht dient), einer Fotolackbeschichtung (die zentrale Schicht, die Kernsubstanz, die auf bestimmte Wellenlängen des ultravioletten Lichts reagiert; nicht belichtete Bereiche lösen sich im Entwickler auf, wohingegen die belichteten Bereiche eine Vernetzungsreaktion erfahren, die zur Unlöslichkeit führt) und eine Schutzschicht aus Polyethylen (PE, die innerste Schicht, berührt das Substrat während der Laminierung und wird vor oder während der Laminierung entfernt). Beim Laminiervorgang kommt ein Trockenfilmlaminator, beispielsweise ein Rollerlaminator, zum Einsatz. Zunächst wird die schützende Polyethylenschicht des Trockenfilms beim Aufrollen entfernt. Anschließend tragen Heißwalzen in einer Vakuumumgebung den trockenen Film auf eine makellose, fein geätzte und strukturierte Kupferbasis auf, wobei präzise Temperaturen (normalerweise zwischen 100 und 130 Grad, um den Klebstoff aufzuweichen), Drücke (im Bereich von 0,4 bis 0,8 MPa, um Luftblasen zu verhindern) und Geschwindigkeiten (1,5 bis 3 m/min, mit Anpassungen je nach Ausrüstung) angewendet werden. Durch schnelles Abkühlen kann sich die trockene Schicht anschließend verfestigen und haften.
Anwendungsszenarien: PCB-Produktion (Printed Circuit Board): Trockenfilmlaminierung wird in diesem Bereich am häufigsten verwendet. Im Bereich der Leiterplattenfertigung spielt dieses Verfahren eine zentrale Rolle bei der Musterübertragung. Das Auftragen einer lichtempfindlichen Trockenschicht auf eine makellose Kupferfolienbasis schafft die Voraussetzungen für die weitere Belichtung, Entwicklung und verschiedene Strukturierungsprozesse. Der Trockenfilm dient vorübergehend als „Schutzschicht“ und gewährleistet, dass das Ätzen oder Galvanisieren nur auf die für das Design erforderlichen Bereiche wirkt. Beispielsweise findet diese Methode Anwendung bei der Herstellung von High-{4}Density Interconnect (HDI)-Platinen für Smartphone-Motherboards und 5G-Module sowie bei der Konstruktion von Mehrschichtplatinen und Verpackungsmaterialien (insbesondere ultrafeine Schaltkreise, die für die Chipverpackung benötigt werden, wo Linienbreiten von weniger als oder gleich 10 μm anspruchsvolle Techniken erfordern).
Produktion von Mikrofluidik-Chips: Abgrall und Kollegen entwickelten 2005 eine Produktionsmethode für 3D-Mikrofluidik-Netzwerke, die vollständig aus SU-8 besteht und Elektroden enthält. Die beschriebene Methode ermöglicht die Herstellung unverknüpfter SU-8-Trockenfilme auf Polyesterfolien (PET), gefolgt von der Laminierung zur Herstellung geschlossener Mikrostrukturen, was die vollständige Trockenfreisetzung von Polymermikrostrukturen und die Herstellung biegsamer mikrofluidischer Chips demonstriert. Die Methode verwendet einfache Instrumente und verzichtet auf den Einsatz von Wafer-Bonding-Geräten und entscheidet sich stattdessen für einen gezielteren Laminierungsansatz.
Vorteile und Eigenschaften: Überlegene Genauigkeit: Die gleichmäßige Dicke der Trockenfilme hat erheblichen Einfluss auf die Genauigkeit des Ätzens. Typische Dicken reichen von 15-40 μm und erfüllen die strengen Präzisionsanforderungen der Leiterplattenproduktion und verschiedener anderer Anwendungen. Darüber hinaus ist es durch die Feinabstimmung der Prozessparameter möglich, ultradünne Trockenfilme (weniger als 10 μm) für HDI-Feinlinien zu erzielen. Gleichzeitig verringert die Integration der Laser Direct Imaging (LDI)-Technologie mit der Trockenfilmlaminierung Fehler in Filmen und erhöht dadurch die Präzision der Musterübertragung.
Stabile Qualität: Der Trockenfilm weist unter geeigneten Verarbeitungsbedingungen eine robuste Haftung auf dem Substrat auf, besteht erfolgreich Klebebandtests und verhindert ein Ablösen in der Entwicklungsphase. Darüber hinaus findet der Laminierungsvorgang in einer Vakuumeinstellung statt, wodurch die Entstehung von Blasen verhindert, eine konsistente Laminierungsintegrität aufrechterhalten und Probleme wie eine unzureichende Belichtung aufgrund von Blasen gemildert werden.
Vorteilhaft für die Umwelt: Die Trockenfilm-Laminierung macht im Gegensatz zu Nassfilm-Methoden den Einsatz umfangreicher organischer Lösungsmittel beim Beschichten und Trocknen überflüssig, wodurch die Emissionen flüchtiger organischer Verbindungen (VOC) gesenkt und die Umweltfreundlichkeit erhöht werden.
Wesentliche Betriebspunkte:
Vorbereitung des Substrats: Es sind gründliche Reinigungsverfahren wie chemische Reinigung, Bürsten, Sandstrahlen usw. erforderlich. Außerdem wird der Prozess des Mikroätzens eingesetzt, um Oxidschichten, Öl und Staub von der Oberfläche der Kupferfolie zu entfernen. Anschließend erfolgt eine ordnungsgemäße Aufrauung, um die Bindung zwischen dem Trockenfilm und der Kupferfolie deutlich zu verbessern.
Kontrolle der Parameter: Es ist von entscheidender Bedeutung, Prozessvariablen (wie Temperatur, Druck, Geschwindigkeit) präzise abzustimmen, um sie an die Größe des Substrats und die Art des Trockenfilms anzupassen. Hohe Temperaturen können beispielsweise zu Faltenbildung, Blasenbildung, Ausdünnung in bestimmten Bereichen und verminderter Haftung durch übermäßiges Trocknen des Trockenfilms führen. Umgekehrt können sehr niedrige Temperaturen zu einer verminderten Haftung und einem geringeren Füllvermögen führen. Der Verbund zwischen Trockenfilm und Untergrund wird durch schwankenden Druck beeinträchtigt, und auch das Vorhandensein von Lücken oder Kratzern an den Andruckrollen beeinflusst die Haftung zwischen der Plattenoberfläche und dem Trockenfilmklebstoff.
Spezifikationen für die Umgebung: Um zu verhindern, dass Staub und Verunreinigungen die Laminierungsqualität beeinträchtigen, muss der Betriebsbereich den Reinraumnormen (Klasse 100K oder niedriger) entsprechen. Gleichzeitig ist es wichtig, den Trockenfilm in einem kühlen und nicht kontaminierten Innenbereich aufzubewahren und keine chemische und radioaktive Lagerung zu vermeiden. Die Lagerbedingungen umfassen einen Bereich, der in gelbes Licht getaucht ist, Temperaturen unter 27 Grad (wobei 5-21 Grad der ideale Bereich sind) und eine Luftfeuchtigkeit in der Nähe 50 %. Die Verwendbarkeit des Produkts muss auf maximal sechs Monate nach-Produktion beschränkt sein; Allerdings sind Filme, die die Inspektion nach der Produktion bestehen, immer noch machbar.