29. Формирование рисунка печатной платы. Фотографический метод. Типы фоторезистов (негативные и позитивные, жидкие и сухие). Оборудование.

 Фотографический метод предусматривает нанесение на подготовленную поверхность заготовки ПП специальных светочувствительных материалов - фоторезистов, которые разделяются нанегативные и позитивные.

Негативныефоторезисты образуют при воздействии света защитные маски вследствие реакции фотополимеризации, при этом облученные участки остаются на плате, а необлученные удаляются при проявлении.

Впозитивныхфоторезистах под действием света происходит фотодеструкция органических молекул, вследствие чего облученные участки удаляются при проявлении. Фоторезисты могут быть жидкими и сухими (пленочными). Жидкие фоторезисты значительно дешевле пленочных, и для работы с ними требуется несложное оборудование. Применение пленочных фоторезистов значительно упрощает ТП (исключаются операции сушки, дубления, ретуширования), он легко поддается автоматизации, обеспечивает равномерное нанесение защитных слоев при наличии монтажных отверстий.

Некоторые типы фоторезистов, выпускаемых промышленностью, приведены в таблице.

Среди жидкихфоторезистов наибольшее распространение получил светочувствительный материал на основе поливинилового спирта(ПВС). Он нетоксичен, непожароопасен, проявляется подогретой до 40 °С водой.

Холодные эмали обрабатываются без нагрева и представляют собой композиции сополимера метакриловой кислоты, метакрилата и полиэфира ТГМ. Инициатором полимеризации является бензоилформальдегидная смола, для контроля качества рисунка вводится метилвиолет. Такие эмали имеют высокую химическую стойкость, не реагируют на обычный свет.

Позитивные фоторезисты на основе диазосоединенийимеют повышенную разрешающую способность, химическую стойкость, в них отсутствует темновое дубление.

Наносят жидкие фоторезисты

• окунанием,

• центрифугированием,

• накаткой валками,

• разбрызгиванием.

При покрытии окунанием заготовки погружаются в кювету с фоторезистом и вытягиваются с постоянной скоростью (10 ... 50 см/мин). Толщина слоя определяется вязкостью, скоростью вытягивания и колеблется от 4 до 8 мкм. Способ не требует дорогостоящего оборудования и обеспечивает двустороннее нанесение фоторезиста. Недостатком является неравномерность нанесенного слоя.

Применение центрифугирования и накатки валками приводит к повышению равномерности наносимых слоев жидких фоторезистов. Валковые конвейерные установки имеют секции инфракрасной сушки резиста.

Сухие пленочные фоторезисты (СПФ) более технологичны и могут быть использованы на всех операциях получения рисунка схемы. Они представляют собой структуру, состоящую из светочувствительного слоя, который помещается между защитной полиэтиленовой и светопроницаемой лавсановой пленками. Отечественная промышленность выпускает СПФ марок СПФ-2 и СПФ-ВЩ, СПФ-АС-1 толщиной 20, 40 и 60 мкм и защитные СПФЗ толщиной 90, 110, 130 мкм. Тонкие слои СПФ применяют в качестве маски при травлении меди с пробельных мест, средние - для создания рисунка при нанесении слоя металлизации, а толстые - для защиты отверстий с металлизацией при травлении.

Фоторезисты наносят на платы валковым методом, как показано на рисунке. На нем: 1 - пленочный фоторезист; 2 - медное покрытие; 3 - диэлектрическое основание; 4 - светопроницаемая лавсановая пленка; 5-защитная полиэтиленовая пленка; 6 - накатывающий валик.

При этом происходит нагрев до 105 ... 120 °С и фоторезист плотно прикатывают к поверхности заготовки для удаления воздушных включений. Реализующие этот метод установки называются ламинаторами. Они снабжены терморегуляторами, тарированными устройствами прижимаподающих валков, устройствами для обеспечения заданного зазора, давления на заготовку и обрезания фоторезиста после нанесения требуемой длины.

Экспонирование предназначено для инициирования фотохимических реакций в фоторезистах. Оно проводится в установках, состоящих из источников света (сканирующих, неподвижных или точечных), работающих в ультрафиолетовой области, рефлекторови коллиматоров. Для плотного прилегания фотошаблонов к заготовкам плат используют рамы, оснащенные специальными быстродействующими откачными системами для создания вакуума. Охлаждающие устройства обеспечивают температурную стабилизацию фоторезистов и фотошаблонов. Полная автоматическая сборка-разборка фотошаблонов с заготовками и их экспонирование проводятся на робототехнологическом комплексе.

Проявление, окрашивание и химическое дубление жидких фоторезистов производят в конвейерных струйных установках модульного типа, оснащенных устройствами подачи растворов с их фильтраией и регулировкой давления, роликовым конвейером, соединяющим все модули.

Для проявления СПФ используют два вида установок: камерные для мелкосерийного производства и конвейерные для серийного производства. В последних проявитель подается на заготовки встречными потоками, что обеспечивает высокую скорость и равномерность. Камерные установки имеют отсеки проявления, промывки, насос для подачи проявителя под давлением, систему струйной промывки, змеевики охлаждения проявителя проточной водой, таймеры, систему терморегулирования и устройства фильтрации проявителя. Заготовки из одного модуля в другой переносятся вручную или автооператором. Конвейерные установки имеют зоны загрузки, первичного проявления, допроявления и промывки плат. Валковый конвейер непрерывно транспортирует заготовки через все рабочие зоны. Установки оснащены регуляторами скорости конвейера и давления жидкости, системами охлаждения и терморегулирования, основными и вспомогательными насосами фильтрации жидкости и отстойниками промывных вод.

После проявления оставшийся фоторезист должен быть твердым, блестящим, сплошным покрытием на поверхности заготовки с хорошей адгезией к ней, без проколов и других дефектов.