ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА N4
МЕТОДЫ И ТЕХНОЛОГИЯ
ИЗГОТОВЛЕНИЯ ФОТОШАБЛОНОВ
ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА ПЕЧАТНЫХ ПЛАТ
МЕТОДИЧЕСКОЕ РУКОВОДСТВО
Автор: д.т.н. Галецкий Ф.П.
Содержание
Цель работы |
3 |
Теоретические сведения |
3 |
Контрольные вопросы |
16 |
Литература |
18 |
Лабораторное задание |
19 |
Порядок выполнения лабораторного задания |
20 |
Требования к отчету |
22 |
Условные обозначения |
22 |
Приложение (таблицы) |
23 |
ЦЕЛЬ РАБОТЫ
-
Изучить технологические процессы изготовления фотошаблонов для производства ПП и МПП.
-
Ознакомиться с принципами работы оборудования для изготовления фотошаблонов.
-
Изучить характеристики и типы фотоматериалов для фото- шаблонов.
-
Изучить методы контроля фотошаблонов.
-
Изучить методы структурного формирования комплектов фотошаблонов для различных технологических вариантов производства ПП.
ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ
Основным технологическим методом производства ПП является фотолитография, а основным инструментом фотолитографического процесса - фотошаблон (ФШ), посредством которого формируется рисунок топологии слоев в резисте.
В современной технологии для изготовления ФШ применяются фотоматериалы, обладающие высокой разрешающей способностью и высокой контрастностью.
Для изготовления фотошаблонов применяют специальное высокопрецизионное оборудование - фотокоординатографы и генераторы изображений, с помощью которых в эмульсионном слое фотоматериала формируется скрытое (латентное) изображение.
Фотохимическую обработку, проэкспонированного фотошаблона проводят в проявочных автоматах - «процессорах».
Ниже на рис.1 приведена схема типового технологического процесса изготовления фотошаблонов в современном производстве ПП.
Оборудование для производства фотошаблонов.
Разработка оригинала фотошаблона, включающего всю необходимую графическую информацию для изготовления ПП, осуществляется, главным образом, с применением ЭВМ следующими двумя способами:
1. «DA» ( Design Automation - Автоматизированное проектирование). Данный способ эффективен при массовом проектировании стандартизованных ПП. При этом способе ЭВМ проводит все процессы обработки в соответствии с проектными данными.
2. «CAD» (Computer Aided Design - проектирование с помощью ЭВМ). Этот способ заключается в проектировании проводимом проектировщиком с проведением диалога с ЭВМ через графический дисплей. Данный способ применяется для проектирования стандартных печатных плат, требующих специальной обработки. Система CAD получила наиболее широкое применение. В стадии проектирования схемы соединений получают данные, необходимые для изготовления оригинала фотошаблона при помощи экспозиционного графопостроителя - фотокоординатографа, генератора изображений и др.
Фотокоординатограф - фотооптическое устройство для вычерчивания световым лучом топологии и другой необходимой информации на фотоматериале, используемом для изготовления фотошаблона. Фотокоординатограф состоит из следующих основных узлов:
-
фотоголовки с объективом и набором апертурных диафрагм
-
источника света с блоком конденсаторов
-
механизма привода для перемещения фотоголовки
-
механизма привода для перемещения координатного стола
-
блока управления механизмами координатного перемещения
-
устройства ввода и обработки информационных данных.
Ниже приведены некоторые основные характеристики современных фотокоординатографов:
-
Скорость рисования, мм/с 100 - 150
-
Точность позиционирования, мкм 25-30
-
Разрешающая способность, лин/мм 40-50
-
Число апертур до 50
На рис.2 приведена типовая схема фотокоординатографа.
Рис.2.
-
Устройство управления приводами.
-
Специализированная ЭВМ.
-
Механизм привода фотоголовки.
-
Объектив.
-
Зеркало.
-
Затвор с механизмом привода.
-
Блок апертур с механизмом привода.
-
Блок конденсаторов.
-
Источник света.
-
Фотоматериал.
-
Координатный стол.
-
Привод координатного стола.
Более высокие технические параметры имеют генераторы изображений, в которых в качестве источника света используется лазер.
Монохроматичность и высокая интенсивность лазерного излучения, в сочетании с сканирующей разверткой сфокусированного луча по поверхности фотоматериала, позволяют на порядок увеличить производительность изготовления фотошаблонов в сравнении с производительностью достигаемой на фотокоординатографах.
В лазерных генераторах изображения (ЛГИ) в основном используются два типа лазеров:
-
гелий-неоновый (1 = 633нм.)
-
аргоновый (1 = 470 - 540нм.)
ЛГИ имеют следующие основные характеристики:
-
Время экспонирования фотоматериала размером 500х600мм., мин. - 3-7
-
Информативная разрешающая способность(пиксель), мкм. - 6,5 - 12,5
-
Разрешающая способность реализуемая на фотоматериале, лин/мм. - 40 - 50
-
Точность позиционирования, мкм. - 6,5 - 12,5
В настоящее время нашли применение два типа ЛГИ, отличающихся способами осуществления развертки лазерного луча:
-
цилиндрового типа, в которых развертка осуществляется за счет вращения цилиндра и шагового перемещения объектива, фокусирующего излучение вдоль образующей цилиндра.
-
с плоским координатным столом, движущимся по одной из осей координат и разверткой с помощью вращающегося зеркального полигона по другой оси координат.
На рис.3 показана схема ЛГИ цилиндрового типа.
Рис.3.
-
Устройство управления приводами.
-
Специализированная ЭВМ.
-
Механизм привода объектива.
-
Объектив.
-
Зеркало.
-
Модулятор.
-
Лазер.
-
Сфокусированный луч лазера.
-
Цилиндр растровой развертки.
-
Фотоматериал.
-
Растр.
-
Механизм привода цилиндра.
На рис.4 показана схема ЛГИ с плоским столом.
Рис.4.
-
Устройство управления приводами.
-
Специализированная ЭВМ.
-
Механизм привода стола.
-
Фотоматериал.
-
Координатный стол.
-
Растр развертки лазерного луча.
-
Плоское зеркало.
-
Сфокусированный луч лазера.
-
Объектив.
-
Зеркало.
-
Зеркальный полигон развертки лазерного луча.
-
Модулятор.
-
Привод полигона.
-
Лазер.
В состав производственного участка для изготовления фотошаблонов входят так же процессор для фотохимической обработки экспонированного фотоматериала, контактное устройство для получения копий с черно-белых фотоматериалов, контактное устройство для получения копий на диазопленках (ДП), проявочное устройство для ДП, а так же контрольное измерительное оборудование - денситометры и микроскопы.
Фотохимическая обработка в процессоре состоит из совокупности операций, которым подвергается экспонированный фотоматериал с целью превращения скрытого изображения в видимое.
Обязательные операции фотохимической обработки:
-
проявление, в результате которого в фотослое образуется видимое изображение,
-
фиксирование, в ходе которого это изображение закрепляется и становится устойчивым к действию света.
В современной технологии эти процессы осуществляют с помощью проявочных автоматов («процессоров»), в которых строго регламентированы условия фотохимической обработки - постоянство химического состава реагентов, температура и время процесса.
При работе на установках для изготовления фотошаблонов должны выполняться «Правила технической эксплуатации электроустановок потребителей» и «Правила техники безопасности при эксплуатации электроустановок потребителей».
При фотохимической обработке фотошаблонов должны соблюдаться правила техники безопасности, предусмотренные типовыми отраслевыми нормами.