Методическое руководство цель работы изучить технологические процессы изготовления фотошаб­лонов для производства пп и мпп. Ознакомиться с принципами работы оборудования для из­готовления фотошаблонов


Скачать 333.69 Kb.
НазваниеМетодическое руководство цель работы изучить технологические процессы изготовления фотошаб­лонов для производства пп и мпп. Ознакомиться с принципами работы оборудования для из­готовления фотошаблонов
страница1/3
Дата публикации04.07.2013
Размер333.69 Kb.
ТипРуководство
userdocs.ru > Астрономия > Руководство
  1   2   3
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА N4
МЕТОДЫ И ТЕХНОЛОГИЯ

ИЗГОТОВЛЕНИЯ ФОТОШАБЛОНОВ

ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА ПЕЧАТНЫХ ПЛАТ

МЕТОДИЧЕСКОЕ РУКОВОДСТВО

ЦЕЛЬ РАБОТЫ

  1. Изучить технологические процессы изготовления фотошаб­лонов для производства ПП и МПП.

  2. Ознакомиться с принципами работы оборудования для из­готовления фотошаблонов.

  3. Изучить характеристики и типы фотоматериалов для фотошаблонов.

  4. Изучить методы контроля фотошаблонов.

  5. 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:

  1. Скорость рисования, мм/с 100 - 150

  2. Точность позиционирования, мкм 25-30

  3. Разрешающая способность, лин/мм 40-50

  4. Число апертур до 50

На рис.2 приведена типовая схема фотокоординатографа.


Рис.2.




1 - Устройство управления приводами.

  1. - Специализированная ЭВМ.

  2. - Механизм привода фотоголовки.

  3. - Объектив.

  4. - Зеркало.

  5. - Затвор с механизмом привода.

  6. - Блок апертур с механизмом привода.

  7. - Блок конденсаторов.

  8. - Источник света.
    10 - Фотоматериал.

11 - Координатный стол.

12 - 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 = 6ЗЗнм.)

аргоновый (1 = 470 - 540нм.)

ЛГИ имеют следующие основные характеристики:


  1. Время экспонирования фотоматериала размером

500х600мм., мин. - 3-7

  1. Информативная разрешающая способность (пиксель),

мкм. - 6,5 - 12,5

  1. Разрешающая способность реализуемая на фотоматериале,
    лин/мм. - 40 - 50

  2. 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 пилигона по другой оси координат.

На рис.3 показана схема ЛГИ цилиндрового типа.



  1. - Устройство управления приводами.

  2. - Специализированная ЭВМ.

  3. - Механизм привода объектива.

  4. - Объектив.

  5. - Зеркало.

  6. - Модулятор.

  7. - Лазер.

  8. - Сфокусированный луч лазера.

  9. - Цилиндр растровой развертки.




  1. - Фотоматериал.

  2. - Растр.

  3. - Механизм привода цилиндра.


На рис.4 показана схема ЛГИ с плоским столом




  1. - Устройство управления приводами.

  2. - Специализированная ЭВМ.

  3. - Механизм привода стола.

  4. - Фотоматериал.

  5. - Координатный стол.

  6. - Растр развертки лазерного луча.

  7. - Плоское зеркало.

  8. - Сфокусированный луч лазера.

  9. - Объектив.
    10 - Зеркало.

11 - Зеркальный полигон развертки

лазерного луча

  1. - Модулятор.

  2. - Привод полигона.

  3. - 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.

Фотоматериалы для фотошаблонов

Фототехнические пленки выпускаются в виде листов форма­том от

13×18 см до 50×60 см, а так же в рулонах. Импортные фо­томатериалы выпускаются также форматом 70×80 см. Фототехни­ческие пленки обозначаются буквами Ф.Т. с двухзначным или трех­значным индексом. Первая или две первые цифры при трехзначном индексе обозначают значение коэффициента контрастности, что со­ответствует градации 1, 2, 3, 4, 10. Вторая и третья цифры индекса показывают характер сенсибилизации:

- несенсибилизированная,

- ортохроматическая,

- изопанхроматическая.

Буквы в обозначениях некоторых фотоматериалов имеют оп­ределенные значения: Ш - штриховая, К - контрастная. Например, фотопленка ФТ-41, применяемая для репродукционных работ и из­готовления ФШ имеет следующие фотографические показатели:

Светочувствительность S - 0,5-1,0; контрастность К - 45; фото­графическая плотность До < 0,08; Д > 3; разрешающая способность - 180 лин/мм.

В производстве фотошаблонов применяют особоконтрастные и сверхконтрастные репродукционно-штриховые фотопластины. Общая чувствительность фотопластинок 4-8 ед., разрешающая спо­собность - 70-80 лин/мм.

Характеристики фотоматериалов
Оптическая плотность, Д - безразмерная величина, характеризирующая степень ослабления оптического излучения в проявлен­ных фотоматериалах за счет поглощения и рассеяния при прохож­дении излучения через фотоматериал. Фотографическая плотность изображения, измеряется с помощью денситометров.

Контрастность, К - фотографического изображения определя­ется разностью максимальной и минимальной оптических плотно­стей.

Светочувствительность фотоматериала S - способность реаги­ровать на оптическое излучение. Светочувствительность количест­венно определяется по оптической плотности фотографического слоя.

Светочувствительность к белому свету называется общей (фо­тографической), по отношению к монохроматическому - спектраль­ной, по отношению к свету прошедшему через светофильтр - эф­фективной светочувствительностью. Общая светочувствительность, количественно выражается числом и проставляется на упаковке фо­томатериала, Таблица 1.

Естественная светочувствительность серебряных фотомате­риалов ограничена УФ и синей зонами оптического излучения 1< 510 нм.

Добавочная светочувствительность фотоматериалов обуслов­лена введением в фото слой сенсибилизаторов - органических кра­сителей.

Сенсибилизированные фотоматериалы в зависимости от об­ласти их спектральной чувствительности имеют следующие назва­ния - ортохроматические - до 590 нм; изохроматические - до 650 нм; панхроматические - до 700 нм; инфрахроматические - 760-920 нм.

Разрешающая способность характеризует способность фото­материалов давать раздельные изображения мелких соседних дета­лей, обычно линий. Разрешающая способность фототехнических пленок лежит в пределах 200-300 линий/мм. У специальных штри­ховых фотоматериалов может достигать 300-500 линий/мм. Высо­кой разрешающей способностью обладают бессеребряные фотома­териалы, в которых светочувствительным слоем является диазосоединение. Диазопленки (ДП) получили широкое применение в про­изводстве фотошаблонов в силу следующих положительных факто­ров:

• проявление ДП осуществляется в парах аммиака,

• для получения изображения не требуется фиксирования,
промывки и сушки, т.е. исключаются все «мокрые процессы», сопутствующие фотохимической обработке черно-белых фотоматериалов,

  • проявленная ДП, в местах подвергнутых экспонированию,
    образует видимое изображение, не пропускающее УФ свет,

  • разрешающая способность выше, чем у эмульсионных ма­териалов, до 1000 лин/мм.

Характеристики и требования к фотошаблонам.
Сложность изготовления высококачественных фотошаблонов для распространенной в настоящее время контактной фотолитогра­фии определяется их высокими фотографическими свойствами и высокой прецизионностью фотографического изображения.

В зависимости от способа изготовления ПП, в фоторезисте должен быть создан рисунок топологии в виде защитного рельефа, либо в виде освобождений.

В современном производстве наиболее широкое применение получили пленочные резисты типа СПФ, которые образуют защит­ный рельеф под действием актиничного излучения и удаляются в местах, не подвергнутых действию излучения. Этим свойством резиста обусловлена необходимость изготовления фотошаблонов как с позитивным изображением рисунка топологии, так и с негативным изображением рисунка топологии 1111.

Позитивный рисунок на фотошаблоне отображается в черном цвете. Негативный рисунок имеет светлое изображение, прозрачное для актиничного излучения источника экспонирования.

Из выше сказанного следует, что для получения защитного рельефа в резисте, соответствующего рисунку топологии ПП, требу­ется изготовить негативный фотошаблон. Для получения рисунка в резисте в виде освобождений необходимо изготовить позитивный фотошаблон, рис.6.



Контактную печать изображения рисунка на резист проводят с ФШ, обращенного эмульсионной стороной к резисту, чтобы исклю­чить рассеянье света на подложке. Поэтому для получения в резисте прямого изображения рисунка верхних слоев изготавливают фото­шаблон с зеркальным изображением рисунка ПП.

Для получения в резисте зеркального изображения рисунка нижних слоев изготавливают фотошаблон с прямым изображением рисунка ПП. Фотошаблоны, используемые для печати рисунка на резист, называют рабочими фотошаблонами - РФШ.

Из выше сказанного следует, что технология изготовления фо­тошаблонов для МПП должна обеспечивать изготовление следую­щих типов фотошаблонов:

  • ФШ с негативным и позитивным изображением рисунка,

  • ФШ с прямым и зеркальным изображением рисунка.
    Современное оборудование для изготовления фотошаблонов - фотокоординатографы и генераторы изображений обеспечивают получение прямого и зеркального изображения рисунка в позитив­ном и негативном вариантах с одного вида управляющей информа­ции за счет внутренних программных устройств.

Маркировка фотошаблонов выполняется при вычерчивании на фотокоординатографе или генераторе и содержит децимальный но­мер ПП и номер слоя в структуре ПП. Маркировка на рабочих фотошаблонах читается со стороны подложки. Зеркальные фотошаб­лоны могут иметь обозначение нуля координат рисунка слоя - «0».

Для изготовления фотооригинала на фотопленке или на фото­пластине с позитивным изображением рисунка используют фотоко­ординатографы и генераторы изображений. Для изготовления фото­оригинала с негативным изображением рисунка (негатива) более целесообразным является применение генераторов изображений, т.к. производительность генераторов изображений не зависит от конфигурации топологии и площади, занимаемой элементами ри­сунка, и, в целом, превосходит производительность оптико-механических координатографов в 8-10 раз.

Рабочие фотошаблоны, используемые непосредственно для печати рисунка слоев на резист, изготавливают методом контактной печати с фотооригинала. В настоящее время наибольшее распро­странение в производстве ПП получили фотошаблоны, изготавли­ваемые на фотопленках. Для изготовления рабочих фотошаблонов предпочтительнее использовать диазопленки, обладающие более высокой разрешающей способностью и более высокой износостой­костью, чем фотоэмульсионные. Необходимо учитывать, что при копировании рисунка с позитивного фотошаблона на диазопленку формируется позитивное зеркальное изображение рисунка, с нега­тива получается зеркальный негатив, т.е. ДП формирует тоже изо­бражение, что и на оригинале, но зеркально отображенное.

Для совмещения фотошаблона с заготовкой ПП служат базо­вые отверстия. Пробивка базовых отверстий осуществляется отно­сительно реперных знаков на фотошаблоне на пробивных специаль­ных устройствах. Точность расположения реперных знаков на фо­тошаблоне и точность изготовления отверстий определяют точность сборки комплекта фотошаблона.

В зависимости от сложности ПП, изготавливаемых в произ­водстве, формируются технические требования к фотошаблонам. Общими техническими требованиями для всех классов фотошабло­нов, являются:

  • соответствие рисунка схемы на ФШ проектному заданию,

  • соответствие геометрических размеров элементов рисунка на ФШ «Техническим требованиям на комплект ФШ» соот­ветствующего типа изделия ПП.

Фотошаблоны для производства высокоплотных МППдолж­ны не только отвечать высоким техническим требованиям, но и об­ладать высокими фотографическими качествами:

• Высокая разрешающая способность изображения рисунка
топологии и других элементов. Фотошаблон содержит элементы рисунка весьма малых размеров. Минимальная ши­рина линий на фотошаблоне может быть 100 мкм и менее на фотошаблоне для сверхплотных Ml ill. Четкость и ровность края такой линии определяется контрастной зоной шириной в 3-5 мкм, что соответствует разрешающей способности 300 лин/мм.

  • Высокая контрастность изображения, т.е. максимально большая оптическая плотность непрозрачных участков и прозрачность остальных областей. Оптическая плотность Д непрозрачных участков должна быть не менее 3,5. Плот­ность вуали Д на прозрачных участках должна быть менее 0,1.

  • Высокая точность соблюдения размеров элементов рисунка, шага расположения элементов и совмещаемость фотошаб­лонов в комплекте. Эти требования связаны с допуском на электрические и волновые параметры МПП. Точность на размеры элементов и точность по шагу определяется так же необходимостью совмещения фотошаблонов в комплекте. Комплект фотошаблонов для МПП может состоять из 30 и более фотошаблонов. Точность совмещения фотошаблонов, достижимая с применением современного оборудования, для изготовления базовых отверстий составляет величину
    ±0,05 мм. Точность по шагу - ±0,01 мм.

Стабильность размерных характеристик.

Фотошаблоны, изготавливаемые на фотопленке, могут менять свои размеры с изменением температуры и влажности окружающей среды. В производстве фотошаблонов должны использоваться фо­томатериалы с малоусадочной основой. Таким требованиям в наи­большей степени отвечает основа фотоматериала из полиэстера (лавсана).

При повышенных требованиях к точности фотошаблонов ис­пользуются фотошаблоны, изготовленные на фотопластинах.

Выполнение всех технологических операций должно прово­диться с соблюдением климатических условий: температура 20±1°С, влажность 55-60%.

Устойчивость к истиранию.

Эмульсионный фотошаблон теряет свои качества после 15-20 операций контактной печати. Фотошаблоны на диазопленках имеют более высокую, примерно в 2-5 раз, механическую прочность по от­ношению к эмульсионному фотошаблону.

Фотошаблон должен иметь минимальное количество дефек­тов: царапин, проколов, вырывов на прозрачных участках, пятен, вкраплений в виде темных точек и пузырьков на прозрачных участ­ках. Допускается ретушь дефектов размером менее 0,025 мкм.
Схема технологических процессов изготовления фотошаблонов в современном производстве ПП.
Выбор оборудования и материалов для изготовления фото­шаблонов производится в зависимости от технологии изготовления ПП, стандартизованности и серийности изделий. Однако, при этом полностью сохраняется преемственность всех процессов производ­ства фотошаблонов, как для сложных многослойных печатных плат, так и для простых односторонних и двух сторонних ПП.

Из данных, приведенных в Таблицах 2-5 видно, что каждому индивидуальному способу изготовления ПП соответствует комплект определенного типа фотошаблонов. Различаются такие параметры фотошаблонов, как негатив-позитив, зеркальный-прямой. Остаются неизменными топологический рисунок и другая графическая ин­формация на ФШ не зависимо от технологического способа изго­товления данной ПП.
  1   2   3

Похожие:

Методическое руководство цель работы изучить технологические процессы изготовления фотошаб­лонов для производства пп и мпп. Ознакомиться с принципами работы оборудования для из­готовления фотошаблонов iconДисциплина: «Технология электро-приботростроения» Лабораторная работа...
Изучить технологические процессы изготовления фотошаблонов для производства пп и мпп
Методическое руководство цель работы изучить технологические процессы изготовления фотошаб­лонов для производства пп и мпп. Ознакомиться с принципами работы оборудования для из­готовления фотошаблонов iconМетодическое руководство цель работы изучить методы формирования...
Однослойные печатные платы (O1LL1) наиболее употребляе­мые конструктивные элементы бытовой и промышленной техники, с помощью которых...
Методическое руководство цель работы изучить технологические процессы изготовления фотошаб­лонов для производства пп и мпп. Ознакомиться с принципами работы оборудования для из­готовления фотошаблонов iconЛабораторная работа №6 Тема : Текстовый процессор Word
Цель работы : Изучить основные технологические операции и процессы в среде текстового редактора Word для создания разнообразных текстовых...
Методическое руководство цель работы изучить технологические процессы изготовления фотошаб­лонов для производства пп и мпп. Ознакомиться с принципами работы оборудования для из­готовления фотошаблонов iconТехнологические процессы изготовления двуслойных печатных плат методическое руководство
Двухслойные печатные платы (дпп) наиболее употребляе­мые конструктивные элементы, с помощью которых обеспечивает­ся
Методическое руководство цель работы изучить технологические процессы изготовления фотошаб­лонов для производства пп и мпп. Ознакомиться с принципами работы оборудования для из­готовления фотошаблонов iconТехнологические процессы изготовления многослойных печатных плат методическое руководство
С расширением функциональных возможностей и увеличени­ем сложности электронных устройств, создаваемых на основе мик­росхем высокого...
Методическое руководство цель работы изучить технологические процессы изготовления фотошаб­лонов для производства пп и мпп. Ознакомиться с принципами работы оборудования для из­готовления фотошаблонов iconДисциплина: «Технология электро-приботростроения» Лабораторная работа...
Качество выполнения этой операции определяет как механические характеристики мпп, так и ее функциональную надежность при последующей...
Методическое руководство цель работы изучить технологические процессы изготовления фотошаб­лонов для производства пп и мпп. Ознакомиться с принципами работы оборудования для из­готовления фотошаблонов iconЛабораторная работа №1 “ Отражательные призмы “ по дисциплине «Прикладная оптика»
...
Методическое руководство цель работы изучить технологические процессы изготовления фотошаб­лонов для производства пп и мпп. Ознакомиться с принципами работы оборудования для из­готовления фотошаблонов iconВыбор спецодежды, спецобуви и других средств индивидуальной защиты цель работы
Цель работы: Ознакомиться с правилами обеспечения работников специальной одежды, специальной обуви
Методическое руководство цель работы изучить технологические процессы изготовления фотошаб­лонов для производства пп и мпп. Ознакомиться с принципами работы оборудования для из­готовления фотошаблонов iconЛабораторная работа №3(I)
Цель работы: ознакомиться с базовыми логическими элементами, при­меняемыми в цифровой технике, принципами построения на их основе...
Методическое руководство цель работы изучить технологические процессы изготовления фотошаб­лонов для производства пп и мпп. Ознакомиться с принципами работы оборудования для из­готовления фотошаблонов icon1 Технологические процессы работы транспортных судов: определения,...
В работе транспортных судов различают 3 вида технологических процессов: рейс; круговой рейс; оборот
Вы можете разместить ссылку на наш сайт:
Школьные материалы


При копировании материала укажите ссылку © 2015
контакты
userdocs.ru
Главная страница