Получение защитного рельефа или рисунка схемы

Операция необходима для получения изображения рисунка схемы в заданной конфигурации. Рисунок схемы может быть позитивным (закрывать токоведущие части: проводники, контактные площадки и так далее) или негативными (закрывать пробельные места).

Применяются следующие способы получения рисунка схемы:

1. Сеткография (сеткография, трафаретная печать, шелкография);

2. Фотохимический;

3. Офсетная печать;

4. Лазерная (лазерный луч засвечивает необходимые участки схемы; прямое лазерное получение рисунка схемы, то есть минуя операцию фотолитографирования);

5. Фотоформирование.

Сеткографический способ получения рисунка печатной платы (этим способом получаются платы 1, 2 класса точности, точность получения рисунка составляет ±0,1 мм):

Защитный рельеф получается продавливанием краски через сетчатый трафарет при помощи ракеля. Применяются при этом автоматы и полуавтоматы, которые снабжены устройством загрузки и разгрузки печатных плат, сушки и накопления.

Фотохимический способ получения защитного рельефа (позволяет достигнуть 5 класса точности и выше, точность воспроизведения рисунка ±0,03 мм). Его сущность заключается в том, что на фольгированное основание наносится светочувствительный материал (фоторезист). Устанавливают фоторезист и совмещают с фотошаблоном по реперным знакам, проводят экспонирование (засветку) затем проявление и задубливание фоторезистра.

При использовании негативных фоторезистов засвеченные участки вымывают при проявлении, то есть на заготовке остаётся фоторезист, который был под тёмными участками фотошаблона; при использовании позитивных фоторезистов – наоборот.

Фоторезисты бывают жидкими и сухими плёночными (ФР), хотя разрешающая способность сухих плёночных фоторезистов выше, чем у жидких (то есть можно получить более высокоточный рисунок), но жидкие фоторезисты лучше защищают торцы элементов печатного монтажа, проводники, контактные площадки и прочее. К недостаткам жидких фоторезистов относятся: неравномерность по толщине, так как их наносят погружением в ванную с последующим центрифугированием, при этом на периферии плат образуется валик, препятствующий плотному прилеганию фотошаблона.

Сухие плёночные фоторезисты состоят из трёх плёнок защитной – полиэтиленовой, средней – светочувствительной и оптически прозрачной – лавсановой плёнки. Толщина таких фоторезистов, например, СПФ1 и СПФ2 – 20, 40, 60 мкм. Riston от 18 мкм. Сухие плёночные фоторезисты наносятся волновым способом при температуре 105…100 °С на установка называемых ламинаторами.

В качестве источников света при экспонировании используются точечные источники света (недостаток – теневой эффект на периферии печатной платы) и сканирующие источники света. Время экспонирования – 30 сек; время полимеризации – 30…45 мин.

Офсетная печать (1, 2 класс точности): изготавливаются клише (офсетная форма) в которой имеются углубления соответствующие рисунку схемы, в углубления наносятся краска; краска переносится на резиновый валик и накатывается на заготовку печатной платы.

Лазер (ширина проводника около 20 мкм):

1. Экспонирование лучом лазера по фоторезисту, здесь точность зависит от аппаратуры;

2. С использованием ультрафиолетового лазера. Проводится в 2 этапа: на первом этапе излучение ультрафиолетового лазера большой мощности используется для испарения металлического покрытия на поверхности печатной платы, когда остаточная толщина покрытия составляет единицы микрометров лазерная обработка прекращается, чтобы избежать разрушения материала диэлектрика; второй этап – химическое травление протекает мгновенно и не вызывает подтравливания проводников.

Минимальная ширина проводника составляет 20 мкм и определяется диаметром пятна фокусировки.

3. Прямое лазерное формирование проводящей структуры. На полиимидную заготовку напыляется промежуточный слой хрома толщиной около 20 нм, далее напыляется слой золота или меди толщиной 100 нм. При помощи лазерного облучения происходит мгновенное испарение металла с поверхности, при этом используются лазерные системы фирмы: LPKF; под названием: Microline Laser II. На последнем этапе проводят покрытие медью, никелем или золотом.

Используют лазеры с длинной волны 248 нм, рабочая маска изготавливается из кварцевого стекла с хромовым напылением рисунка, лазерное излучение пропускается сквозь маску и проецируется с помощью объектива на поверхность заготовки. После обработки участка заготовки, заготовка и хромовая маска синхронно перемещаются при помощи отдельных координатных столов и обрабатываются соседние участки.

Минимальная ширина проводников и зазоров 15 мкм, максимальная производительность: 10 см² в секунду.