Характеристики фотоматериалов

Оптическая плотность, Д - безразмерная величина, характеризирующая степень ослабления оптического излучения в проявлен­ных фотоматериалах за счет поглощения и рассеяния при прохож­дении излучения через фотоматериал. Фотографическая плотность изображения, измеряется с помощью денситометров.

Контрастность, К - фотографического изображения определя­ется разностью максимальной и минимальной оптических плотно­стей.

Светочувствительность фотоматериала S - способность реаги­ровать на оптическое излучение. Светочувствительность количест­венно определяется по оптической плотности фотографического слоя.

Светочувствительность к белому свету называется общей (фо­тографической), по отношению к монохроматическому - спектраль­ной, по отношению к свету прошедшему через светофильтр - эф­фективной светочувствительностью. Общая светочувствительность, количественно выражается числом и проставляется на упаковке фо­томатериала, Таблица 1.

Естественная светочувствительность серебряных фотомате­риалов ограничена УФ и синей зонами оптического излучения 1< 510 нм.

Добавочная светочувствительность фотоматериалов обуслов­лена введением в фото слой сенсибилизаторов - органических кра­сителей.

Сенсибилизированные фотоматериалы в зависимости от об­ласти их спектральной чувствительности имеют следующие назва­ния - ортохроматические - до 590 нм; изохроматические - до 650 нм; панхроматические - до 700 нм; инфрахроматические - 760-920 нм.

Разрешающая способность характеризует способность фото­материалов давать раздельные изображения мелких соседних дета­лей, обычно линий. Разрешающая способность фототехнических пленок лежит в пределах 200-300 линий/мм. У специальных штри­ховых фотоматериалов может достигать 300-500 линий/мм. Высо­кой разрешающей способностью обладают бессеребряные фотома­териалы, в которых светочувствительным слоем является диазосоединение. Диазопленки (ДП) получили широкое применение в про­изводстве фотошаблонов в силу следующих положительных факто­ров:

• проявление ДП осуществляется в парах аммиака,

• для получения изображения не требуется фиксирования, промывки и сушки, т.е. исключаются все «мокрые процессы», сопутствующие фотохимической обработке черно-белых фотоматериалов,

• проявленная ДП, в местах подвергнутых экспонированию, образует видимое изображение, не пропускающее УФ свет,

• разрешающая способность выше, чем у эмульсионных ма­териалов, до 1000 лин/мм.

Характеристики и требования к фотошаблонам.

Сложность изготовления высококачественных фотошаблонов для распространенной в настоящее время контактной фотолитогра­фии определяется их высокими фотографическими свойствами и высокой прецизионностью фотографического изображения.

В зависимости от способа изготовления ПП, в фоторезисте должен быть создан рисунок топологии в виде защитного рельефа, либо в виде освобождений.

В современном производстве наиболее широкое применение получили пленочные резисты типа СПФ, которые образуют защит­ный рельеф под действием актиничного излучения и удаляются в местах, не подвергнутых действию излучения. Этим свойством резиста обусловлена необходимость изготовления фотошаблонов как с позитивным изображением рисунка топологии, так и с негативным изображением рисунка топологии 1111.

Позитивный рисунок на фотошаблоне отображается в черном цвете. Негативный рисунок имеет светлое изображение, прозрачное для актиничного излучения источника экспонирования.

Из выше сказанного следует, что для получения защитного рельефа в резисте, соответствующего рисунку топологии ПП, требу­ется изготовить негативный фотошаблон. Для получения рисунка в резисте в виде освобождений необходимо изготовить позитивный фотошаблон, рис.6.

Контактную печать изображения рисунка на резист проводят с ФШ, обращенного эмульсионной стороной к резисту, чтобы исклю­чить рассеянье света на подложке. Поэтому для получения в резисте прямого изображения рисунка верхних слоев изготавливают фото­шаблон с зеркальным изображением рисунка ПП.

Для получения в резисте зеркального изображения рисунка нижних слоев изготавливают фотошаблон с прямым изображением рисунка ПП. Фотошаблоны, используемые для печати рисунка на резист, называют рабочими фотошаблонами - РФШ.

Из выше сказанного следует, что технология изготовления фо­тошаблонов для МПП должна обеспечивать изготовление следую­щих типов фотошаблонов:

• ФШ с негативным и позитивным изображением рисунка,

• ФШ с прямым и зеркальным изображением рисунка. Современное оборудование для изготовления фотошаблонов - фотокоординатографы и генераторы изображений обеспечивают получение прямого и зеркального изображения рисунка в позитив­ном и негативном вариантах с одного вида управляющей информа­ции за счет внутренних программных устройств.

Маркировка фотошаблонов выполняется при вычерчивании на фотокоординатографе или генераторе и содержит децимальный но­мер ПП и номер слоя в структуре ПП. Маркировка на рабочих фотошаблонах читается со стороны подложки. Зеркальные фотошаб­лоны могут иметь обозначение нуля координат рисунка слоя - «0».

Для изготовления фотооригинала на фотопленке или на фото­пластине с позитивным изображением рисунка используют фотоко­ординатографы и генераторы изображений. Для изготовления фото­оригинала с негативным изображением рисунка (негатива) более целесообразным является применение генераторов изображений, т.к. производительность генераторов изображений не зависит от конфигурации топологии и площади, занимаемой элементами ри­сунка, и, в целом, превосходит производительность оптико-механических координатографов в 8-10 раз.

Рабочие фотошаблоны, используемые непосредственно для печати рисунка слоев на резист, изготавливают методом контактной печати с фотооригинала. В настоящее время наибольшее распро­странение в производстве ПП получили фотошаблоны, изготавли­ваемые на фотопленках. Для изготовления рабочих фотошаблонов предпочтительнее использовать диазопленки, обладающие более высокой разрешающей способностью и более высокой износостой­костью, чем фотоэмульсионные. Необходимо учитывать, что при копировании рисунка с позитивного фотошаблона на диазопленку формируется позитивное зеркальное изображение рисунка, с нега­тива получается зеркальный негатив, т.е. ДП формирует тоже изо­бражение, что и на оригинале, но зеркально отображенное.

Для совмещения фотошаблона с заготовкой ПП служат базо­вые отверстия. Пробивка базовых отверстий осуществляется отно­сительно реперных знаков на фотошаблоне на пробивных специаль­ных устройствах. Точность расположения реперных знаков на фо­тошаблоне и точность изготовления отверстий определяют точность сборки комплекта фотошаблона.

В зависимости от сложности ПП, изготавливаемых в произ­водстве, формируются технические требования к фотошаблонам. Общими техническими требованиями для всех классов фотошабло­нов, являются:

• соответствие рисунка схемы на ФШ проектному заданию,

• соответствие геометрических размеров элементов рисунка на ФШ «Техническим требованиям на комплект ФШ» соот­ветствующего типа изделия ПП.

Фотошаблоны для производства высокоплотных МППдолж­ны не только отвечать высоким техническим требованиям, но и об­ладать высокими фотографическими качествами:

• Высокая разрешающая способность изображения рисунка топологии и других элементов. Фотошаблон содержит элементы рисунка весьма малых размеров. Минимальная ши­рина линий на фотошаблоне может быть 100 мкм и менее на фотошаблоне для сверхплотных Ml ill. Четкость и ровность края такой линии определяется контрастной зоной шириной в 3-5 мкм, что соответствует разрешающей способности 300 лин/мм.

• Высокая контрастность изображения, т.е. максимально большая оптическая плотность непрозрачных участков и прозрачность остальных областей. Оптическая плотность Д непрозрачных участков должна быть не менее 3,5. Плот­ность вуали Д на прозрачных участках должна быть менее 0,1.

• Высокая точность соблюдения размеров элементов рисунка, шага расположения элементов и совмещаемость фотошаб­лонов в комплекте. Эти требования связаны с допуском на электрические и волновые параметры МПП. Точность на размеры элементов и точность по шагу определяется так же необходимостью совмещения фотошаблонов в комплекте. Комплект фотошаблонов для МПП может состоять из 30 и более фотошаблонов. Точность совмещения фотошаблонов, достижимая с применением современного оборудования, для изготовления базовых отверстий составляет величину ±0,05 мм. Точность по шагу - ±0,01 мм.

Стабильность размерных характеристик.

Фотошаблоны, изготавливаемые на фотопленке, могут менять свои размеры с изменением температуры и влажности окружающей среды. В производстве фотошаблонов должны использоваться фо­томатериалы с малоусадочной основой. Таким требованиям в наи­большей степени отвечает основа фотоматериала из полиэстера (лавсана).

При повышенных требованиях к точности фотошаблонов ис­пользуются фотошаблоны, изготовленные на фотопластинах.

Выполнение всех технологических операций должно прово­диться с соблюдением климатических условий: температура 20±1°С, влажность 55-60%.

Устойчивость к истиранию.

Эмульсионный фотошаблон теряет свои качества после 15-20 операций контактной печати. Фотошаблоны на диазопленках имеют более высокую, примерно в 2-5 раз, механическую прочность по от­ношению к эмульсионному фотошаблону.

Фотошаблон должен иметь минимальное количество дефек­тов: царапин, проколов, вырывов на прозрачных участках, пятен, вкраплений в виде темных точек и пузырьков на прозрачных участ­ках. Допускается ретушь дефектов размером менее 0,025 мкм.

Схема технологических процессов изготовления фотошаблонов в современном производстве ПП.

Выбор оборудования и материалов для изготовления фото­шаблонов производится в зависимости от технологии изготовления ПП, стандартизованности и серийности изделий. Однако, при этом полностью сохраняется преемственность всех процессов производ­ства фотошаблонов, как для сложных многослойных печатных плат, так и для простых односторонних и двух сторонних ПП.

Из данных, приведенных в Таблицах 2-5 видно, что каждому индивидуальному способу изготовления ПП соответствует комплект определенного типа фотошаблонов. Различаются такие параметры фотошаблонов, как негатив-позитив, зеркальный-прямой. Остаются неизменными топологический рисунок и другая графическая ин­формация на ФШ не зависимо от технологического способа изго­товления данной ПП.