Che cos'è il processo di laminazione con pellicola secca?

Il processo di laminazione del film secco prevede l'applicazione di pressione, insieme al riscaldamento, per far aderire saldamente un film secco polimerico a un substrato o alla superficie di una microstruttura, determinando una formazione multistrato o l'incapsulamento finale del dispositivo. Quella che segue è una panoramica approfondita-che copre il principio del processo, vari scenari applicativi, vantaggi e principali aspetti operativi:
Principio del processo: in genere, la pellicola secca è costituita da tre strati distinti: un rivestimento in poliestere (PET, che funge da strato protettivo esterno), un rivestimento fotoresist (lo strato centrale, la sostanza centrale, sensibile a determinate lunghezze d'onda della luce ultravioletta; le aree non esposte si dissolvono nello sviluppatore, mentre quelle esposte subiscono una reazione di reticolazione che porta all'insolubilità) e uno strato di protezione in polietilene (PE, lo strato più interno, tocca il substrato durante la laminazione e viene eliminato prima o durante la laminazione). Durante la procedura di laminazione, viene utilizzato un laminatore a film secco, come un laminatore a rulli. Inizialmente, lo strato protettivo di polietilene del film secco, una volta arrotolato, viene rimosso. Successivamente, in un ambiente sotto vuoto, i rulli caldi applicano la pellicola secca su una base di rame incontaminata, finemente incisa e strutturata, utilizzando temperature precise (di solito tra 100 e 130 gradi per ammorbidire l'adesivo), pressioni (che vanno da 0,4 a 0,8 MPa per evitare bolle d'aria) e velocità (1,5-3 m/min, con regolazioni in base all'attrezzatura). Il rapido raffreddamento consente successivamente allo strato secco di solidificarsi e aderire.
Scenari applicativi: Produzione di PCB (circuiti stampati): la laminazione con film secco è più comunemente utilizzata in questo campo. Nell'ambito della produzione di PCB, questa procedura svolge un ruolo fondamentale nel trasferimento dei modelli. L'applicazione di uno strato secco fotosensibile su una base di lamina di rame incontaminata pone le basi per ulteriori processi di esposizione, sviluppo e vari modelli. Fungendo temporaneamente da "strato protettivo", la pellicola secca garantisce che l'incisione o la galvanica abbiano un impatto solo sulle regioni necessarie per il progetto. A titolo illustrativo, questo metodo trova applicazione nella creazione di schede di interconnessione ad alta densità (HDI) per schede madri di smartphone e moduli 5G, e anche nella costruzione di schede multistrato e materiali di imballaggio (in particolare circuiti ultra-sottili necessari per l'imballaggio dei chip, dove larghezze di linea inferiori o uguali a 10μm richiedono tecniche sofisticate).
Produzione di chip microfluidici: Abgrall e colleghi nel 2005 hanno creato un metodo di produzione per reti microfluidiche 3D, interamente composte da SU-8 e incorporanti elettrodi. Il metodo delineato facilita la creazione di film secchi SU-8 non collegati su fogli di poliestere (PET), seguita dalla laminazione per produrre microstrutture chiuse, mostrando il completo rilascio a secco di microstrutture polimeriche e la creazione di chip microfluidici flessibili. Il metodo impiega strumenti di base ed evita l'uso di dispositivi di incollaggio dei wafer, optando invece per un approccio di laminazione più mirato.
Vantaggi e caratteristiche: Precisione superiore: lo spessore costante dei film secchi influenza in modo significativo la precisione dell'incisione; gli spessori tipici vanno da 15-40 μm, soddisfacendo i severi requisiti di precisione della produzione di PCB e vari altri usi. Inoltre, attraverso la regolazione fine- dei parametri di processo, è possibile ottenere pellicole secche ultrasottili (meno di 10 μm) per linee sottili HDI. Allo stesso tempo, l'integrazione della tecnologia laser direct imaging (LDI) con la laminazione della pellicola secca riduce gli errori nelle pellicole, migliorando così la precisione del trasferimento del modello.
Qualità stabile: la pellicola secca dimostra un solido attaccamento al substrato in condizioni di lavorazione adeguate, superando con successo i test del nastro ed evitando il distacco nella fase di sviluppo. Inoltre, la procedura di laminazione avviene in un ambiente sottovuoto, evitando così la creazione di bolle, mantenendo un'integrità di laminazione coerente e mitigando problemi come un'esposizione inadeguata dovuta alle bolle.
Vantaggioso per l'ambiente: la laminazione con film secco, a differenza dei metodi con film umido, elimina la necessità di ricorrere a numerosi solventi organici durante il rivestimento e l'essiccazione, riducendo così le emissioni di composti organici volatili (COV) e migliorando la compatibilità ambientale.
Punti essenziali di funzionamento:
Preparazione del substrato: sono necessari processi di pulizia accurati come pulizia chimica, spazzolatura, sabbiatura e altro. Inoltre, il processo di micro-incisione viene utilizzato per eliminare strati di ossido, olio e polvere dalla superficie del foglio di rame, seguito da un adeguato irruvidimento per migliorare notevolmente il legame tra la pellicola secca e il foglio di rame.
Controllo dei parametri: è fondamentale regolare con precisione-le variabili del processo (come temperatura, pressione, velocità) per adattarle alle dimensioni del substrato e al tipo di film secco. Le alte temperature, ad esempio, possono portare a grinze, formazione di bolle, assottigliamento in alcune regioni e diminuzione dell'adesione dovuta all'eccessiva-essiccazione del film secco; al contrario, temperature molto basse possono causare un'adesione ridotta e una capacità di riempimento inferiore. Il legame tra il film secco e il substrato è influenzato dalle variazioni di pressione e la presenza di spazi o graffi sui rulli di pressione influenza anche l'adesione tra la superficie del pannello e l'adesivo del film secco.
Specifiche per l'ambiente: per evitare che polvere e impurità influenzino la qualità della laminazione, l'area operativa deve rispettare le norme relative alle camere bianche (Classe 100K o inferiore). Allo stesso tempo, è essenziale mantenere la pellicola asciutta in un ambiente interno fresco e incontaminato, evitando depositi di sostanze chimiche e radioattive. Le condizioni per la conservazione comprendono una zona immersa nella luce gialla, temperature inferiori a 27 gradi (con 5-21 gradi come intervallo ideale) e livelli di umidità vicini 50%. L'utilizzabilità del prodotto deve essere limitata a un massimo di sei mesi di post-produzione; tuttavia, i film che superano l'ispezione post-produzione sono ancora validi.