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 ПП.

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.

РИС. 6.

1. фотошаблон с негативным изображением рисунка.

2. фотоэмульсионный слой.

3. основа фотопленки.

4. заготовка печатной платы.

5. фоторезист.

6. фольгированный диэлектрик.

7. экспонированный позитивный рисунок на фоторезисте латентный).

8. негативное изображение рисунка проводников и контактных площадок.

9. актиничное излучение источника экспонирования.

10. фотошаблон с позитивным изображением рисунка.

11. экспонированный негативный рисунок на фоторезисте.

Резисты типа СПФ иногда называют негативными, т.к. в них формируется негативное изображение рисунка при печати с пози­тивного фотошаблона.

На верхних слоях ПП всегда печатаются рисунок, надписи, маркировка и другая графическая информация, ориентированные в положительных осях ординат. Условно изображение такого рисунка на фотошаблоне принято называть прямым. Рисунок на нижних слоях ПП повернут относительно оси ординат на 180.

Условно изображение такого рисунка на фотошаблоне назы­вают зеркальным, рис.7.

A	1 – Фотошаблон с зеркальным изображением рисунка ПП	B	1 – Фотошаблон с прямым изображением рисунка ПП.
	2 – Изображение рисунка на фоторезисте.		2 – Зеркальное изображение рисунка на фоторезисте.
3 – Фотоэмульсионный слой. 4 – Основа фотопленки. 5 – Фольгированный диэлектрик. 6 – Фоторезист.

РИС.7.

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 - «О».

Для изготовления фотооригинала на фотопленке или на фото-пластине 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 MПП долж­ны 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 MПП. 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 MПП. 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 приемственность 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.