5.1.3. Изготовление рабочих фш

5.1.1.Изготовление оригиналов рисунков ФШ 8

1Изготовление эталонных ФШ 9

2Получение заготовок ПП 12

• на бессеребрян^х светочувствительных материалах.

Основные этапы изготовления рабочих фотошаблонов представлены на рис. 5.11.

Рис. 5.11. Основные этапы получения рабочих ФШ

5.1.4. Экспонирование эталонного фш контактным способом

Операция экспонирования контактным способом выполняется на контактно-копировалышх установках при неактиничном освещении за свето­фильтром № 107. При этом светочувствительный слой копируемого эта­лонного ФШ совмещают со светочувствительным слоем экспонируемого материала рабочего ФШ.

При контактном способе печати на диазоматериалах применяются кон­тактно-копировальные установки с источником УФ-излучения с длиной волны 350...450 нм с Кононовыми, галогенными или другими лампами, в: которых для получениячетких контуров изображения и хорошего контакта между ФШ (оригиналом) и диазоматериалом используется рама-держатель с вакуумным присосок. Диазоматериал и ФШ (оригинал) кладут в ра­му-держатель (плоский ящик с резиновым дном и стеклянной крышкой), закрывают крышку и откачивают воздух вакуумным насосом для обеспече­ния плотного контакта диазоматериала и ФШ (оригинала) между собой. Для обеспечения более высокой разрешающей способности, равномерного распределения света по всей площади заготовки фотошаблона особенно крупноформатной, необходимо увеличивать расстояние между источником света и заготовкой, повышать интенсивность облучения и уменьшать дли­тельность экспозиции (засветки). Длительность экспозиции зависит от мощности источника света, расстояния от заготовки,-старения ламп, коле­баний напряжения сети, температуры, светочувствительности диазомате­риала, спектра источника излучения и пр. Этот способ является наиболее производительным, надежным и дешевым при изготовлении ФШ ДПП,

МПП и решает проблему точного совмещения контактных площадок на противоположных сторонах ДПП, слоев и МПП.

При изготовлении ФШ (эталонных и рабочих,) методом испарения мас­кирующего покрытия лазерным лучом рельефное изображение элементов то­пологии ФШ ПП (проводников и контактных площадок) получают на стеклах или полиэтилентерефталатных пленках с маскирующим покрытием на лазерных генераторах изображения. Лазерные- растровые генераторы изображения применяются для автоматизации изготовления крупбформатных ФШ ПП на стеклах с маскирующим покрытием методом лазерного гравирования. Погрешность взаимного расположения рисунка составляет (±0,01) мм; точность позиционирования — (±0,005) мм; точность повтор­ного позиционирования — (±0,002) мм; неровность края изображения — (±0,01) мм; погрешность воспроизведения размеров элементов изображе­ния — (±0,015) мм; погрешность расположения элементов относительно базового отверстия -(±0,015) мм.

Экспонирование проекционным методом выполняют на автоматических фотокоординатографах (морально устарели) и лазерных генераторах изо­бражения (фотоплотгерах), сопряженных с САПР. В современных фото­плоттерах используется растровый способ записи в отличие от векторной технологии, применяемой в системах предыдущего поколения, в которых каждый проводник или контактная площадка формировался с помощью определенной апертуры. Лазерные растровые генераторы изображений, применяемые в настоящее время, предназначены для изготовления ФШ ПП на пленках и стеклянных пластинах методом растрового сканирования лазерного пятна. Формирование растрового изображения рисунка ФШ происходит в фотоплотгерах с высокой скоростью (в течение нескольких минут) при этом изображение слоя ПП заранее готовится в виде растрового файла (bitmap), т. е. в виде матрицы чернобелых пикселей размером, порядка 10 мкм. При этом время экспонирования не зависит от сложности рисунка. Тиражирование ФШ производится без использования способов контактной печати с высокой скоростью. Лазерная-система фотоплоттера, содержащая лазер, акустооптический генератор, многогранную призму и фокусирующий объектив, формирует лазерное пятн© постоянного размера, которое сканирует по рабочему полю заготовки ФШ. Система контроля положения пятна вдоль сторон растра позволяет определить значение ко­ординаты X в реальном масштабе времени с автоматической коррекцией погрешностей генератора.

Точность нанесения элементов рисунка ФШ на июле крупногабаритной заготовки ФШ обеспечивается высокой степенью синхронизации частоты вращения многогранной зеркальной призмы со скоростью перемещения однокоординатного стола с приводом на ЛШД.

Лазерные генераторы изображения позволяют:

• ввести технологические припуски;

• сместить начало координат рисунка ФШ;

• выполнить прямое, зеркальное, позитивное негативное изобра­жение;

мультиплицировать по координате X;

• формировать и обрабатывать пакет программ.

Прямая запись шаблонов ПП осуществляется в лазерных растровых плоттерах семейства LaserGraver. В них реализуется термический способ записи изображения шаблона лучом волоконного лазера с полупроводни­ковой накачкой (активная среда иттербий, ИК-излучение) с управляющего компьютера на термочувствительную пленку (терморелаксированный лав­сан с тонким черным нефоточувствительным покрытием толщиной 5 мкм с очень высокой оптической плотностью 4,5Д_ое, селективно удаляемое ла­зером, а также пластики Lasemble, Spectrum и др.) [49]. Изображение на термочувствительной пленке, закрепленной с помощью вакуумного при­жима на внешней поверхности барабана формируется при непрерывном вращении барабана с большой скоростью и перемещении оптической ка­ретки с помощью точной винтовой передачи. Погрешность на поле 500 х 500 мм составляет (±0,025) мм, что позволяет получать проводники шириной 50 мкм. Кроме того, обеспечена 100%-ная совместимость про­граммного обеспечения (ПО) со всеми современными пакетами подготов­ки данных ПП. К преимуществам прямой записи ФШ также относятся:

• полное отсутствие химии и «мокрой» стадии обработки;

• широкий диапазон форматов;

• работа при дневном освещении;

• экологическая чистота;

• разрешение — 508...3387 dpi;

• производительность — 0,75 м²/ч.

В комплекте с машиной LaserGraver поставляется ПО — пакет FlexWorksl.3LE (Windows NT/2000), включающий в себя программы:

• растровый процессор, RIP, для конвертации векторных данных фор­мата PostScript в растровый формат (черно-белое изображение), ар­хитектура Client-Server;

• Viewer, для просмотра изображения при контроле правильности то­пологии и проверки размеров элементов;

• Imposer, для электронного монтажа изображений при мультиплици­ровании одного шаблона на весь формат барабана и при объедине­нии нескольких шаблонов в единое изображение; при этом можно объединять Позитивные и негативные, нормальные и зеркальные изображения;

• Spooler, для управления LaserGraver.

Машина LaserGraver и ПО представляют собой систему, обеспечиваю­щую совместимость со всеми современными технологиями разработки ПП.

Фотоплоттеры основных мировых производителей (например, фирмы Lavenir Technology, США, LPKF, Mivatec GmbH, Германия, и др.) отлича­ются высоким качеством, точностью и разрешающей способностью, но их стоимость составляет порядка 120... 130 тыс. долл. В качестве примера мож­но привести фотоплотгер Escher Grad EG-2205: максимальный размер ра­бочего поля которого составляет 660 х 490 мм, разрешение — 4000 dpi, точ­ность (±6) мкм, стоимость 130 500 долл.; фотоплотгер EIE RP24: макси­мальный размер рабочего поля — 660 х 520 мм, разрешение — 4000 dpi, точность (±15) мкм, Стоимость 86 000 долл. Для контроля фотошаблонов применяют оптическую Измерительную систему OPTEK VideoMic.

Для предприятий с небольшим объемом производства применяют фо- топлотгеры также с растровым методом формирования изображения на светочувствительной пленке, закрепленной на внешней -поверхности бара­бана, например, FP3000, Чехия: максимальный размер рабочего поля 370 х 320 мм, разрешение по периметру барабана — 3000 dpi, по оси бара­бана — 4064 dpi, стоимость 6200 долл.

Для изготовления ФШ применяют специальные фотопленки фирмы Agfa-Gevaert NV (Бельгия), Kodac (США):

АВХ-7 (длина волны — 488 нм), стоимостью около 16 долл. за 1 м²;

AGX — 488...565 нм — 16 долл. за 1 м²;

ARX — 633...670 нм — 16 долл. за 1 м²;

LPF-7, размером 300 х 400 и 508 х 610 мм, 488...543 нм, стоимостью око­ло 12 долл. за 1 м²;

ERF-7, размером 508 х 610 мм — 670 нм — 12 долл. за 1 м², а также проявитель Kodac RA 2000 Accumax — 9 долл.за1л и закрепитель —Kodac Professional Ultraline Fixer — 5 долл. за 1л.

При изготовлении оригиналов и ФШ применяются жесткие меры и различные средства защиты окружающей среды от вредных воздействий:

• аэрозоли кислот, щелочей и газы поглощаются в вытяжной вентиля­ции специальными фильтрами до значений предельно допустимых концентраций;

• сточные воды нейтрализуются в отстойниках перед сбросом в общую канализацию;

• растворы, подлежащие замене, регенерируют или собирают в специ­альные сборники;

• для повторного использования воды применяется метод ионообмен­ной очистки.

2. Получение заготовок ПП

К заготовительным операциям техпроцесса изготовления ПП относятся:

• раскрой материала;

• получение заготовок ПП;

• получение фиксирующих (базовых) и технологических отверстий.

Заготовка ПП — материал основания ПП определенного размера, ко­торый подвергается обработке на всех производственных операциях.

Заготовка ПП должна иметь технологическое поле, на котором распо­лагаются фиксирующие, технологические отверстия, тест-купоны и пр. (рис. 5.12).

Фиксирующие (базовые) отверстия необходимы для точного расположе­ния (базирования) заготовки в процессе ее обработки на операциях высо­кой точности, таких как сверление монтажных и переходных отверстий, -получение защитного рельефа схемы, совмещение слоев МПП и пр. Это .отверстия высокой точности.

в Точность диаметра фиксирующих отверстий составляет: для ПП 1- и 2-го классов точности — Н12; для 3- и 4-го — Н9, для 5-го — (±0,01) мм.

1 2 3

Рис. 5.12. Заготовка ПП: 1 — ПП; 2 — технологические отверстия, 4 шт; 3 — технологическое поле; 4 — тест-купон; 5 — фиксирующие (базовые) отверстия

Предельные отклонения межцентрового расстояния для ПП:

для 1- и 2-го классов точности — (±0,05) мм;

для 3-го класса точности — (±0,03) мм;

для 4-го класса точности — (±0,02) мм;

для 5-го класса точности — (±0,01) мм.

Технологические отверстия — отверстия, используемые для механиче­ского закрепления заготовок на подвесках при гальваническом, химиче­ском меднении (рис. 5.13).

Рис. 5.13. Подвеска для химического меднения с закрепленными по технологическим отверстиям ПП: 1 —подвеска;2— заготовка ПП

Тест-купон — часть заготовки ПП, служащая для оценки качества изго­товления ПП методами¹ разрушающего и неразрушающего контроля, про­шедшая с ней все технологические операции и отделяемая перед испыта­ниями.

В конце ТП изготовления ПП технологическое поле удаляется фрезе­рованием, вырубкой или лазерной резкой.

Размеры единичных заготовок ПП определяют по следующей формуле (рис. 5.14):

А₃ =Ап ₊ 2Ш, (5.3)

где А₃ — длина или ширина заготовки, мм;

А_n — длина или ширина ПП, мм;

Ш — ширина технологического поля, мм; Ш<, 10 мм для ОПП и ДПП, Шй 30* мм для МПП.

В групповых заготовках ПП ширина технологического поля по перифе­рий составляет 30 мм, а между заготовками — 10 мм (рис. 5.15).

Изготовление ПП на единичных заготовках приводит к нерациональ­ному использованию материала (большой отход за счет технологического поля) и к увеличению трудоемкости производства, поэтому наиболее целе­сообразно применять групповые заготовки. Размер» заготовок ПП опреде­ляется типом применяемого оборудования: габаритными размерами ванн химического и гальванического меднения, рабочего поля сверлильно-фре­зерных станков, шириной рулонов сухого пленочного фоторезиста и пр.

Для получения заготовок ПП применяют штамповку (крупносерийное и массовое производство) или резку (серийное, мелкосерийное и опытное производство). , |

Единичные заготовки получают в два этапа. На,дервом этапе произво­дится разрезка листа диэлектрика на полосы на роликовых, гильотинных ножницах или на дисковой пиле (рис. 5.16, 5.17).

На втором этапе из полосы диэлектрика заготовки ПП 1- и 2-го клас­сов точности получают одним из двух способов:

• резкой на роликовых, гильотинных ножницах, дисковой пиле с по­