Пленочный фоторезист. изготовление печатных плат в домашних условиях

Материалы для производства печатных плат.

Характеристики   печатного   монтажа   в   значительной   степени   определяютсясвойствами базовых материалов.

Для изготовления печатных плат чаще всего используют фольгированный с одной или дух сторон стеклотекстолит марки FR-4. Толщина материала основания может быть 0,5 0,8, 1,0, 1,5, 2,0 мм. Толщина фольги: 18, 35 мкм. Чем толще фольга, тем шире должны быть проводники и тем больше должен быть зазор между ними (за счет явления бокового подтрава).

Фольгированный диэлектрик должен отличаться высоким значением адгезии фольги к подложке, в т.ч. под воздействием высокой температуры. Также он должен обладать высоким объемным и поверхностным электрическим сопротивлением, высокой температурой стеклования и стабильностью геометрических размеров.

К базовым материалам относится и фоторезист — жидкий или пленочный материал, обладающий чувствительностью к ультрафиолетовому излучению. Фоторезист под воздействием света должен либо испытывать фотополимеризацию, либо фотодеструкцию (в зависимости от типа). Чаще применяется сухой пленочный фоторезист. Он состоит из трех слоев: защитной полиэтиленовой пленки, среднего слоя, чувствительного к УФ-излучению и внешней оптически прозрачной лавсановой пленки, предназначенной для защиты фоторезиста от окисления на воздухе. 

Проявление, травление

Тут все по рекомендации производителя фоторезиста и по классике интернетов.

Вся необходимая химия была недорого закуплена в Ашане. Даже перекись водорода 6% — вот это для меня была неожиданность, никогда раньше не видел ее в гипермаркетах, да еще в литровых бутылках.

Для одного сеанса нужно:

• Кальцинированная сода — 1.5 грамма

• Перекись водорода — 150 мл для 3% (или 75 мл для 6% + 75 мл воды)

• Лимонная кислота — 45 грамм

• Соль — 7.5 грамма

• Щелочь (едкий натр, гидроксид натрия) 5-7% — 100 мл (покупается самое дешевое средство для прочистки канализации и разбавляется водой в пропорции 1:1, только при покупке убедиться, что оно на основе гидроксида натрия)

При дешевизне и легкости покупки за ближайшим углом всех компонентов я сторонник того, чтобы для каждой платы готовить новый раствор. Хотя раствор для травления, как пишут, и так не хранится. А раствор кальцинированной соды заметно «беднеет» в процессе проявки. Разве что едкий натр можно использовать многоразово, но стоит ли это того, чтобы хранить еще одну бутылку…

И Ordyl и ПФ-ВЩ проявляются в слабом растворе кальцинированной соды. Для ПФ-ВЩ — 1-2%, для Ordyl — 0.8-1.2%. Для Ordyl берем 150 мл воды и разбавляем в ней 1.5 грамма соды

Раствор можно подогреть градусов до 30, это ускорит проявление, но важно не перестараться, иначе могут начать повреждаться и засвеченные участки

Проявляется Ordyl довольно быстро. Уже через 10-15 секунд засвеченный рисунок начинает становиться все контрастнее, незасвеченные участки постепенно растворяются, утоньшаются и становятся все бледнее.

Для ускорения процесса рекомендуется покачивать ванночку, чтобы продукты реакции смывались с поверхности заготовки. Я для этого приспособил свой старый 3D-принтер, его столик и покачивал и подогревал ванночку с раствором во время проявки и травления 🙂

А вот ПФ-ВЩ у меня проявлялся совсем не так бодро. Минуты две проходило прежде чем появлялись хоть какие-то признаки того, что проявка началась. Кроме того, если Ordyl именно растворяется, то ПФ-ВЩ сначала набухал как желатин и обесцвечивался, и только потом начинал медленно растворяться.

Под конец проявки можно несколько раз пройтись жесткой малярной кистью (или мягкой зубной щеткой) по платам в разных направлениях, чтобы помочь вымыться остаткам фоторезиста из узких мест. Ordyl держится крепко, его эта процедура не должна сорвать, а вот с ПФ-ВЩ нужно быть очень нежным, он и без щетки так и норовит отслоиться на тонких дорожках.

После окончания травления заготовку нужно промыть в холодной воде, чтобы остатки соды не продолжали свое воздействие на фоторезист, и чтобы не засорять ими раствор для травления.

Результат должен получиться получился примерно вот такой, а может даже лучше 🙂

Травление тоже делалось по традиционному рецепту, популярному в сети:

• Перекись водорода 3% — 150 мл

• Лимонная кислота — 45 грамм

• Соль — 7.5 грамм

Раствор лучше подогреть до 40-50 градусов, тогда травление идет гораздо быстрее. Это мой первый опыт с таким раствором. Раньше я травил перхлоратом аммония, а совсем раньше — классическим хлорным железом. Честно говоря, не могу определенно выразить свои ощущения от этого раствора. С одной стороны, он травит довольно быстро, прозрачный, не пачкается, сравнительно безопасен. С другой стороны, мне показалось, что он довольно сильно подтравливает… Но может быть просто показалось, я изготовлением плат не занимался уже лет 10 и забыл как оно все работало когда деревья были большими 🙂

После травления необходимо удалить с заготовки засвеченный фоторезист, и делается это в едком натре. На моей бутылке средства для очистки про концентрацию написано «не менее 5%, но не более 15%», для удаления фоторезиста требуется 5-8%. Я разбавил средство водой 1:1 и этот раствор прекрасно справился с задачей. Фоторезист в нем не растворяется, он просто через 2-3 минуты отслаивается от фольги и начинает плавать лохмотьями в растворе.

После этого плата тщательно промывается под краном и… Плата готова!

Проявление фоторезиста

Пришел этап проявления фоторезиста. Для этого примерно чайную ложку кальцинированной соды разводим в литре воды и хорошенько размешиваем. И теперь кладем в эту ванну наш засвеченный бутерброт.

В процессе проявки следует периодически вытаскивать плату из раствора и промывать в холодной проточной воде.  При этом ситуацию нужно держать под контролем. Нужно дождаться момента когда защищенные элементы  (элементы которые были закрыты фотошаблоном ) окончательно растворятся в растворе но при этом засвеченные участки будут четкими и контрастными. Таким образом мы находим элемент который нас больше всего  устраивает. А так как мы знаем сколько времени светился каждый элемент то без труда определяем требуемую дозу облучения.

Для чистоты эксперимента стоит эту процедуру повторить еще раз и убедиться в повторяемости результата.

После проведения всей этой процедуры я выяснил, что в моем случае  время засветки должно составлять 4 минуты. Честно сказать были некоторые огрехи при наложении  фотошаблона. Когда фотошаблон распечатал он оказался на удивление длинным (простирался по всей длине листа А4). Это я потом обнаружил что рисунок распечатался в масштабе 212%.  При наложении пришлось ограничиться 5-ю элементами из линейки фотошаблона так как прижимное стекло не могло охватить всей прощади.

Хотя фото получилось не очень качественное но по изображению можно заметить, что элементы под номером 1 и 2 более блеклые чем элементы под номерами 3 и 4. Время засветки элементов 3 и 4 соответствует 4 и 5 минут соответственно. Да, как видите, я  перемещал заслонку через каждую минуту, всему виной неправильный масштаб.

Подготовка фотошаблона

Шаблон на пленке для струйного принтера более плотный, лазерный принтер в этом плане похуже — видны просветы на затемненных участках

При засветке нужно будет обратить внимание на то, какого типа фотошаблон будет применяться и сделать поправку времени засветки. Пленку для лазерного принтера найти не проблема, цена более чем доступна

Для струйного принтера приходится поискать, да и стоит она примерно в 5 раз дороже. Но при мелкосерийном производстве, применение фотошаблона распечатанного на струйном принтере полностью себя оправдывает. Фотошаблон должен быть негативным, т.е. те места, где должна остаться медь, должны быть прозрачными. Фотошаблон надо распечатать в зеркальном отображении. Это делается для того,  чтобы приложив, его к текстолиту с фоторезистом, краска на пленке фотошаблона прилегала к фоторезисту. Это обеспечит более четкий рисунок.

Параметры

Физические, химические и оптические свойства фоторезистов влияют на их выбор для различных процессов.

Разрешение — это способность различать соседние элементы на подложке. Критический размер (CD) — это основная мера разрешения.

Чем меньше критический размер, тем выше будет разрешение.

• Контраст — это разница между экспонированной частью и неэкспонированной частью. Чем выше контраст, тем более очевидной будет разница между экспонированными и неэкспонированными частями.
• Чувствительность — это минимальная энергия, которая требуется для создания четко выраженного элемента фоторезиста на подложке, измеряемая в мДж / см 2 . Чувствительность фоторезиста важна при использовании глубокого ультрафиолета (DUV) или экстремального ультрафиолета (EUV).
• Вязкость — это мера внутреннего трения жидкости, влияющая на то, насколько легко она будет течь. Когда необходимо получить более толстый слой, предпочтительным будет фоторезист с более высокой вязкостью.
• Адгезия — это сила адгезии между фоторезистом и подложкой. Если резист отключается от носителя, некоторые элементы будут отсутствовать или повреждены.
• Защита от травления — это способность фоторезиста противостоять высокой температуре, среде с различным pH или ионной бомбардировке в процессе пост-модификации.
• Поверхностное натяжение — это натяжение, вызываемое жидкостью, стремящейся минимизировать площадь ее поверхности, которое вызвано притяжением частиц в поверхностном слое. Для лучшего смачивания поверхности подложки требуется, чтобы фоторезисты обладали относительно низким поверхностным натяжением.

Суть эксперимента

Распечатываем наш калибровочный рисунок -это будет наш фотошаблон. Затем берем наш кусок фольгированного стеклотекстолита с уже накатанным фоторезистом (если еще не накатали то бегом накатывать) и кладем на стол фоторезистом вверх. Далее следует положить фотошаблон напечатанной стороной вниз, накрыть  этот пакет стеклом и хорошенько прижать.

Для этих целей можно использовать утяжелители но я применяю канцелярские зажимы для бумаги. Следует заметить, что грузики или зажимы не должны препятствовать перемещению заслонки. Да, следующий слой нашего бутерброда это заслонка которая должна закрывать все элементы фотошаблона кроме крайнего (например 10-го). Один крайний элемент фотошаблона должен оставаться открытым.

Таким образом девять элементов будут находиться закрытыми заслонкой и следовательно УФ лучи от лампы на них попадать не будут.

Располагаем Ультрафиолетовую лампу над нашей композицией на расстоянии допустим 10 см (на данный момент это не так важно но этот момент может быть потом откорректирован по результатам эксперимента). Засекаем 5 минут и включаем УФ лампу

Через каждые 30 секунд заслонку смещаем, открывая тем самым следующий элемент рисунка. Таким образом получится, что 10-ый элемент получит максимальное время засветки, 9-ый элемент будет засвечен 4 минуты 30 секунд, 8-ой — 4 ровно и т.д. Первый элемент рисунка будет светиться всего  30 секунд.

Уже после окончания засветки становится понятно, элементы которые были недосвечены  будут проявляться меньше всего. Элементы которые получили достаточную дозу ультрафиолета изменят свой цвет на ярко фиолетовый

В тоже время следует обратить внимание, что участки рисунка, закрытые фотошаблоном не должны менять свой цвет. Если это происходит то это означает что рисунок фотошаблона не достаточно плотный и ультрафиолетовые лучи все-таки попадают на фоторезист

Но даже если ваш фотошаблон не идеален не все потеряно, можно найти компромисс между недосвеченными и пересвеченными участками. Но окончательное решение будем принимать только после проявления фоторезиста.

Определения

Положительный фоторезист

Пример положительного фоторезиста, растворимость которого будет изменяться под действием фотогенерированной кислоты. Кислота снимает защиту с трет- бутоксикарбонила (t-BOC), переводя резист из нерастворимого в щелочи в растворимый в щелочи. Это был первый резист с химическим усилением, используемый в полупроводниковой промышленности, который был изобретен Ито, Уилсоном и Фреше в 1982 году.

Пример однокомпонентного позитивного фоторезиста

Позитивный фоторезист представляет собой тип фоторезиста , в котором часть фоторезиста, которая подвергается воздействию света становится растворимым разработчиком фоторезиста. Неэкспонированная часть фоторезиста остается нерастворимой для проявителя фоторезиста.

Негативный фоторезист

Негативный фоторезист представляет собой тип фоторезиста , в котором часть фоторезиста, которая подвергается воздействию света становится нерастворимой для проявителя фоторезиста. Неэкспонированная часть фоторезиста растворяется проявителем фоторезиста.

Сшивание полиизопренового каучука фотореактивным биазидом в качестве негативного фоторезиста

Радикальная полимеризация и сшивание акрилатного мономера в качестве негативного фоторезиста

Различия между положительным и отрицательным сопротивлением

Следующая таблица основана на обобщениях, которые являются общепринятыми в отрасли производства микроэлектромеханических систем (МЭМС) .

Результат

Вот ссылка на скан 3200 dpi (126 пикселей на 1 мм) платы с фоторезистом: скан 1.5Mb

Стабильно и без напрягов этим способом выходят дорожки от 0.15 и зазоры от 0.20. Мой ЛУТ способ дает такой же результат. Так в чем же преимущества? Их несколько:

• для действительно больших плат (больше 10х15 см) ЛУТ тяжеловат в применении
• меньше зазубрин на дорожках
• проще сделать размеры на плате такими же, какие они на фотошаблоне

Но ЛУТ дает больше точности на мелких деталях, как это не странно. Фотоспособ любит «съедать» мелкие штучки, а ЛУТ, наоборот, делает их пожирнее. Фотоспособ на самом деле немного муторнее, чем ЛУТ И список оборудования подлиннее, а так как у меня нет больших плат, то я, пока, с ЛУТом.

Засветка

Я засвечиваю лампой 26Вт black-light с расстояния 12 см, 15 минут. Для этого сделал такое вот устройство:

Внимание! Это старые фото! В итоге я убрал отражатель из фольги и засветки проводу без отражателя!

Лампу включаю заранее за 1-2 минуту до засветки, чтобы прогрелась, но мне кажется, что при 15 минутах засветки это неважно. Кладем плату, сверху на нее фотошаблон, прижимаем или стеклом или пакетом с водой, и сверху ставим аппарат засветки

Ждем 15 минут ничего не двигая! Даже после 10 секунд уже двигать поздно!

Кладем плату, сверху на нее фотошаблон, прижимаем или стеклом или пакетом с водой, и сверху ставим аппарат засветки. Ждем 15 минут ничего не двигая! Даже после 10 секунд уже двигать поздно!

Хитрости тут две:

1. Я на фоторезист (т.е на верхнюю пленку на нем) капаю немного воды, кладу фотошаблон тонером вниз и прикатываю его к фоторезисту. С водой он так прилипает, что кажется и прижимать не надо. Но я так не рисковал. Думаю, что если у вас дорожки и зазоры от 0.4-0.5мм, то действительно можно не прижимать
2. Пакет с водой ничуть не хуже стекла, а для неровного текстолита просто спасение. Берем пакет, наливаем в него теплой воды из-под крана на половину. Теперь ставим его на пол, а верх пакета кладем на что-то не очень высокое, но так, чтобы вода не выливалась. Например, на коробку из-под обуви. Разумеется, верхний край пакета держать надо постоянно. После этого через бумагу утюгом на 3 (трех) точках проглаживаем верхние 5-10 сантиметров пакета, чтобы все хорошо слиплось. Пакет, однако, долго не живет. По крайне мере мои пакеты после 30 минут засветки УФ начинают протекать без видимых причин. Видать, они разлагаются под действием ультрафиолета.

Как альтернативный вариант, я могу перевернуть аппарат засветки, положить на него сверху стекло, а не стекло плату с фоторезистом и фотошаблоном, который держится на воде, а сверху небольшой груз. Иногда так удобнее.

Кстати, именно печать на лазерном принтере позволяет использовать воду для приклеивания шаблона водой. Струнный шаблон будет размазываться.

После того, как пойдет 15 минут, снимите шаблон, положите плату в темное место на 10 минут. Мне действительно кажется, чтобы если дать фоторезисту плате «дойти» после засветки, то он лучше держится и меньше растворяется, где не надо. Это субъективно, замеров не делал.

Проявление фоторезиста

Но отказался от них, поскольку приходиться работать в перчатках (раствор опасен и разъедает кожу). Процесс протекает очень быстро. К тому же, совсем неприемлемо держать такой раствор в доме, где есть жена и маленькие дети, которые могут найти эту опасную жидкость.

Поэтому, берем простую пищевую соду. Пищевая сода не только безопасный химикат, который легко купить в продуктовом магазине, но и работать с ней гораздо приятнее. Она не так быстро растворяет пленку фоторезиста, поэтому сложно передержать фоторезист в растворе. Вымывание незасвеченных  участков фоторезиста проходит более деликатно и не так стремительно. Дело в том, что удаление пленки фоторезиста с готовой платы выполняется в том же растворе, поэтому если передержать, то фоторезист начнет отставать от текстолита.

Раствор готовим по следующему рецепту: насыпаем в бутылку пищевой соды, сколько не жалко, заливаем горячей водой, растворяем путем применения к бутылке возвратно поступательных движений, т.е. колотим

Внимание! Если вы будете использовать едкий натрий( NaOH) его концентрация не должна быть столь суровой. Достаточно чайной ложки на литр

Далее наливаем раствор в кюветку или мелкую посудину. Отделяем с пленки фоторезиста верхнюю защитную пленку (она более жесткая, чем первая, ее можно отделить руками), погружаем заготовку в раствор. Через 3 минуты вынимаем, и под струей теплой воды протираем мягкой губкой для мытья посуды. Затем снова в раствор на 2-3 минуты. И так пока фоторезист полностью не смоется с незасвеченных участков. Затем хорошо промываем заготовку в проточной воде.

Наклейка Фоторезиста

Защитную пленку отделяем не всю, а небольшой участок: 10-20 мм с одного края. Приклеиваем на текстолит, приглаживая мягкой тканью. Далее, потихоньку продолжаем отделять защитную пленку и  приглаживаем фоторезист к текстолиту. При этом следим, чтобы не было пузырей, и не трогаем пальцами еще не оклеенный текстолит! Затем обрезаем выступающий за края заготовки фоторезист ножницами. После этого можно слегка прогреть заготовку утюгом. Но не обязательно. Если Вы трогали заготовку пальцами или на ней был ворс от ткани или попал другой мусор — это будет видно под пленкой. Это отрицательно скажется на качестве. Помните, качество полученного результата во многом зависит от тщательности этой операции. Подготовленный таким образом текстолит лучше всего хранить в темном месте. Хотя электрический свет очень слабо влияет на пленку, я предпочитаю не рисковать.

Травление

Раствор:

Посуда: Идеальная посуда для травления — это специальная емкость с подогревом и системой циркуляции раствора. Такое устройство можно изготовить самому. Подогрев можно сделать от проточной горячей воды или электрический. Для организации циркуляции раствора можно применить аквариумные технологии. Но эта тема выходит за пределы этой статьи.  Нам же придется использовать бытовые средства. Поэтому, берем подходящую емкость. В моем случае — это капроновая прозрачная посудина с плотно закрывающейся крышкой. Хотя крышка и не обязательна, она упрощает процесс травления, да и раствор можно хранить прямо в посуде для травления.

Процесс: Из опыта знаем, что процесс травления проходит быстрее, если раствор подогревать и перемешивать. В нашем случае, нашу емкость ставим в ванну под струю горячей воды и периодически потряхиваем ее для перемешивания раствора. Персульфат натрия раствор прозрачный, поэтому визуально контролировать процесс не представляется никакой сложности. Если раствор не перемешивать, то травление может быть не равномерным. Если раствор не подогревать, процесс травления будет протекать долго.

По завершению промываем плату в проточной воде. После травления плату сверлим, обрезаем по размеру.

Подготовка текстолита с фоторезистом

На эту тему интернет просто завален статьями, но ради целостности и ради некоторых специфических моментов я опишу и такие широко известные этапы как подготовка и травление текстолита.

Мой первый опыт такого изготовления был пару дней назад с отечественным фоторезистом ПФ-ВЩ. С учетом последнего вчерашнего опыта я категорически советую не тратить время на этот фоторезист, а сразу брать приличный — Ordyl Alpha 350(330) 🙂 Говорят, еще Kolon приличный, но его я не пробовал. С фоторезистом Ordyl результаты получаются гораздо более стабильные и точные, он проще проявляется и гораздо крепче держится на фольге. И он может простить те ошибки, которые будут критичными для ПФ-ВЩ

И что немаловажно — продается в куче мест довольно недорого

3.1 Подготовка текстолита

Начну с того, что текстолит должен быть ровным, очень желательно с гладкой фольгой без царапин и вмятин. Иначе шансы на успех снижаются.

Если изготавливается двухсторонняя плата, то нужно сразу вырезать из текстолита плату точно в размер. Если есть какой-нибудь CNC-фрезер, то можно за одну установку сразу и просверлить все отверстия и вырезать по контуру, как это делаю я. Если нет, то сверловку лучше оставить на потом, когда плата будет вытравлена.

После этого заготовку текстолита необходимо очень тщательно почистить и обезжирить. Это можно сделать кухонной абразивной губкой (но только не использованной для мытья посуды, на которой уже накопились жиры) и чистящим порошком наподобие Пемолюкса. Очень тщательно, не спеша трем каждый квадратный миллиметр фольги, не трогая ее пальцами. Вообще, фольгу после начала чистки трогать пальцами категорически не советую, на ней не должно быть ни малейшего даже самого слабого жирного пятнышка. После чистки тщательно промыть в проточной воде, стряхнуть излишки воды и дать ей высохнуть. Промакать или протирать чем-либо не советую, т.к. можно нанести жировые загрязнения, даже с новой салфетки.

3.2 Нанесение фоторезиста

Тоже довольно изъезженная в интернетах тема, поэтому пройдусь коротко.

Фоторезист обычно идет в листах или рулонах. Состоит он из трех слоев — две защитные пленки и сам фоторезист между ними. От фоторезиста отрезается кусочек по размеру платы +5 мм по длине и ширине, затем с него снимается матовая (полиэтиленовая) защитная пленка.

вторая, глянцевая (лавсановая) должна оставаться на нем вплоть до этапа травления.

Проще всего снять пленку с помощью кусочка скотча. Он клеится краем на уголок фоторезиста и затем отгибается назад, утягивая за собой и защитную пленку.

После снятия матовой пленки фоторезист прикладывается к краю платы и приглаживается по этому краю пальцем. Остальной фоторезист держится на весу, без натяга, но так, чтобы как можно меньшая его площадь ложилась на фольгу.

Учтите, что если фоторезист Ordyl упадет на хорошо подготовленный текстолит, то он может намертво приклеиться к нему, и без пузырей его уже не накатаешь. Придется отскребать его и повторять все заново. А ПФ-ВЩ может падать сколько угодно — он точно не приклеится 🙂

Теперь сама накатка. Если у Вас есть ламинатор, в который по толщине пролезет текстолит, то просто замечательно. Делаем из сложенной вдвое полоски бумаги типа конвертика, кладем текстолит с прилепленным краем фоторезиста в него, и подаем этот бутерброд в ламинатор, нагретый до 100-110 градусов. При этом продолжаем придерживать фоторезист, чтобы он соприкасался с фольгой текстолита только непосредственно на входе ламинатора.

Для Ordyl на этом все, для ПФ-ВЩ будет невредным прокатать еще пару раз.

Если ламинатора нет, то приглаживаем фоторезист к текстолиту пальцем от края до края, постепенно опуская его на текстолит. Главное — не поймать пузыри. После того как весь фоторезист лег на фольгу, берем фен и прогреваем текстолит градусов до 70, после чего еще раз хорошенько проглаживаем весь фоторезист.

После накатки даем текстолиту с фоторезистом отлежаться минут 15-20, или как минимум пока они не остынут до комнатной температуры — по рекомендации производителя фоторезиста.

И теперь все готово для засветки рисунка слоя 🙂

Засветка на принтере

Сразу хочу предупредить: смотреть прямо в светящийся дисплей фотополимерного принтера может быть не очень полезным для глаз. Хоть там и не настоящий УФ (405 нм), но яркость довольно ощутима и может оказать вредное воздействие на глаза. Поэтому рекомендую использовать цветные или затемненные защитные очки. Полагаю, что даже солнцезащитные подойдут.

Для начала, с принтера необходимо снять ванну и платформу, они для этого дела совершенно не нужны и даже мешают. На этом подготовка принтера заканчивается 🙂

В засветке тоже есть разные варианты. Если у Вас односторонняя плата и заготовка больше необходимого для платы размера, то все просто — закидываете в принтер файл, полученный на этапе подготовки и, зная примерное место вывода изображения на дисплей, кладете на это место текстолит с фоторезистом. Затем запускаете печать файла и ждете пока она завершится. Все, фоторезист засвечен, можно проявлять.

Если заготовка по размерам равна изготавливаемой плате и ошибка с положением заготовки на дисплее недопустима, то в этом случае нужно при подготовке вывести и рамку, как в случае для двухсторонней платы. Засветка тоже происходит с использованием рамки, аналогично двухсторонней плате, только без второй стороны и второго слоя.

Итак, засветка двухсторонней платы. Закидываем в принтер все три файла — с рамкой, с первым слоем и со вторым слоем. Кладем рядом с принтером в быстрой доступности заготовку. Если она уже предварительно засверлена, то полезно будет убедиться, что она лежит в правильном положении, чтобы можно было ее быстро взять и сразу положить на дисплей. Для этого запускаем файл со слоем, планируемым к засветке, и сравниваем рисунок слоя на дисплее и ориентацию платы рядом с принтером.

Запускаем на печать файл с одной рамкой. Как только рамка засветилась на дисплее принтера, берем заготовку и кладем примерно внутрь рамки. Пока рамка засвечивается, выравниваем заготовку так, чтобы она была точно в рамке, с одинаковым отступом рамки от краев заготовки по всем сторонам.

На фото я привел пример с уже готовой платой, т.к. в процессе ее изготовления не фотографировал. Ну и отражения мешают довольно сильно, увы… Но думаю, понятно и так 🙂

Все, положение заготовки выверено, печать файла рамки можно прервать или дождаться ее окончания. Не сдвигая заготовку, запускаем файл с первым слоем и дожидаемся его окончания. Второй слой (вторую сторону) засвечиваем аналогично — запускаем рамку, кладем и выравниваем заготовку, не двигая ее запускаем второй слой. Перед этим на всякий случай можно удостовериться, что заготовка ляжет в правильной ориентации, как перед первым слоем.

Если заготовка не совсем ровная и не прилегает всей площадью к дисплею, то можно придавить ее сверху какой-нибудь тяжелой плоской железякой. Нужно только убедиться, что эта железяка не помешает рычагу платформы, который будет опускаться вниз с началом печати — принтер-то думает, что это обычная печать фотополимером и нужно опустить платформу к дну ванны 🙂

Время засветки может быть разным от принтера к принтеру. Это зависит и от мощности излучателя, и от оптической системы засветки, и от того какой тип дисплея стоит — монохромный или RGB. Тут уже надо подбирать каждому индивидуально. Для ориентировки могу сказать, что у меня наилучший результат с фоторезистом Ordyl получился на времени засветки около 90-110 секунд. С фоторезистом ПФ-ВЩ — около 10-13 минут. Принтер с параледом, мощность засветки чуть менее 50 ватт.

После засветки заготовке надо дать отлежаться минут 15 — это по рекомендации производителя фоторезиста. Ordyl довольно заметно меняет цвет засвеченных участков, так что довольно легко проконтролировать засветку. К сожалению, на фото это плохо передалось, глазами видно лучше.

Итоги моего опыта

В целом я доволен. Я не рассчитывал получить дорожки/зазоры в 0.1 мм и я их не получил. Тут и возможности принтера сильно ограничивают (размер пикселей), да и вообще для таких результатов нужен неплохой опыт. Но я надеялся получить хотя бы 0.2 мм, а если повезет, то и 0.15 мм — и я это получил. 0.2 мм уверенно, 0.15 мм — ну так себе… Если постараться, то можно добиться 🙂

Не обошлось без огрехов — это и непротрав в некоторых участках, и неидеальное совмещение слоев и отверстий. Но и то и другое не критично. По непротраву — я думаю, что просто поспешил вынуть из проявки, боялся после ПФ-ВЩ, что начнут отслаиваться тонкие дорожки. Хотя в отзывах народ пишет, что перепроявить этот Ordyl довольно сложно, нужно постараться для этого. Неидеальное совмещение слоев и отверстий — это ожидаемо. От такого простейшего способа совмещения я и ожидал погрешности в 0.1-0.2 мм, что и получил, но меня это устраивает.

Спасибо тем, кто дочитал.

Фотолитография

Фотолитография — технология, позволяющая получить рисунок на поверхности твердого материала, которая широко используется, например, при производстве различных микроэлектронных изделий, плат и так далее. Также этот метод широко используется при производстве полупроводниковых приборов. В его основу положено использование специального светочувствительного материала, который накладывается в виде защитного рельефного покрытия. Обычно рисунок изображает схему или печатную плату, которые впоследствии переносят на подложку. Светочувствительные материалы, используемые при этом, называются фоторезистами.

— Автолитография. В данном случае печатную форму выполняет автор изображения.
— Хромолитография. Подразумевает процесс с использованием нескольких форм с отдельным цветом.
— Фотолитография. Обычно технология используется для нанесения изображения на тонкие пластины или материалы.
— Электронная литография. Автоматизированный процесс, выполняемый в вакууме.
— Рентгенолитография. Литография с использованием рентгеновских лучей.

Виды фоторезистов

Фоторезисты делятся на два основных типа — негативные и позитивные. Негативные характеризуются тем, что проэкспонированные области полимеризуются и становятся нерастворимыми. Поэтому после проявления рисунка растворяются лишь не проэкспонированные области. Негативные фоторезисты обладают более высокой адгезией и более устойчивы к травлению.

Что касается позитивных фоторезистов, то у них проэкспонированные области становятся становятся растворимыми и после проявления разрушаются. С их помощью можно получить более высокое разрешение изображения. Однако стоят такие материалы несколько дороже.

Процесс фотолитографии

Вкратце процесс фотолитографии выглядит следующим образом:

— Очистка и подготовка рабочей поверхности. Материал помещают в ультразвуковую ванну со смесью ацетона и метанола. В случае сильного загрязнения для очистки используются серная кислота и пероксид водорода.
— Нанесение фоторезиста на рабочую поверхность. Наиболее распространенный метод, используемый для этого, — центрифугирование. С его помощью можно нанести однородную пленку, а в процессе нанесения контролировать ее толщину. Если обрабатываемая поверхность небольшая, то можно просто погрузить изделие в фоторезист.
— Предварительное задубливание. Проще говоря, это сушка при температуре +100…120°С. Она нужна для того, что испарился оставшийся на поверхности растворитель.
— Экспонирование. Это засветка фоторезиста через фотошаблон с рисунком. При этом используется видимый или ультрафиолетовый свет.
— Вторичное задубливание. Это необязательный шаг, для которого используют усиленные фоторезист.
— Проявление. При этом части фоторезиста удаляют проявитлем (специальной жидкостью). Это делается для формирования окон в пленке фоторезиста.
— Финальное задубливание. Также является необязательным шагом.
— Обработка поверхности. Сюда входят несколько более мелких этапов — травление, электроосаждение, напыление (необязательный этап), снятие фоторезиста.

В процессе фотолитографии очень важным является использовать фоторезисты фп и сопутствующие им реагенты (проявители, сниматели), совместимые с технологическими процессами, производимыми над пластиной после экспонирования. Поэтому мы подразделяем резисты по различным применениям, в каждом из которых собраны группы материалов, обладающих сходными характеристиками.

Большой выбор современных материалов для фотолитографии расширяет возможности производства полупроводниковых приборов. Позитивные и негативные фоторезисты получили одинаково широкое распространение в различных технологических процессах. Негативные применяются при необходимости выполнять глубокое травление

Позитивные характеризуются высокой разрешающей способностью и востребованы там, где важно достичь максимально четких границ изображения. При этом возможность выбора фоторезистов с различной спектральной чувствительностью упрощает задачу организации неактиничного освещения рабочих мест

Другие материалы нашего каталога: полупроводниковые пластины.

Похожие записи:

Руководства к лего technic Виды грядок из поддонов и как их сделать для дачи своими руками, ошибки Как убрать сколы на капоте без покраски Из чего состоит пластиковое окно? Как сделать копилку своими руками: фото и видео мастер-класс изготовления простых, красивых и оригинальных копилок Можно ли сажать тюльпаны весной: нюансы и правила посадки