Это первая из серии статей, посвящённая технологии изготовления печатных плат и иже с ней
Цель эксперимента:
- установить на что способен фоторезист с давно истёкшим сроком годности (ФП-25 вроде, приблизительный возраст ~10 лет с гаком + ненормированная среда хранения);
- установить разрешающую способность фоторезиста (если получится и под руку подвернётся подходящий фотошаблон);
- по результатам эксперимента внести корректировку в существующую технологию;
- оживить собственные навыки процесса фотолитографии;
- провести оценку имеющегося оборудования и реагентов на предмет возможности создания маски для напыления (гуманитариям не обязательно вникать в суть вопроса)
Итак, думаю многих так или иначе интересовало, как изготавливают печатные платы и микросхемы. Не буду затрагивать всех подробностей полного технологического цикла изготовления, а лишь коснусь наиболее интересных (на мой взгляд) и актуальных для меня аспектов.
Сегодня, как наверное вы догадались прочитав шапку, была отработана технология фотолитографии, о результатах которой я с вами поделюсь ниже.
Что такое фоторезист :)? - Под термином "фоторезист" понимается светочувствительная полимерная
пленка, которая под воздействием света меняет свои физико-химические
свойства и обладает устойчивостью к химическому или механическому воздействию. Необходимо различать позитивные и негативные фоторезисты. Позитивный
фоторезист точно передает рисунок с оригинал - макета на подложку (Рис. №1, а).
Негативный фоторезист передает рисунок в обращенном виде (Рис. №1, б). Основной характеристикой фоторезиста является максимально достижимая разрешающая способность элементов изображения. Современные жидкие фоторезисты обеспечивают разрешение 0,35 - 0,5 микрон
(процессоры Pentium III и IV) [1].
а- фотошаблон бдя позитивного фоторезиста, б- фотошаблон для негативного фоторезиста.
Что такое фотолитография? - Литография - это процесс формирования в активночувствительном слое,
нанесенном на поверхность подложек, рельефного рисунка, повторяющего
топологию полупроводниковых приборов или ИМС, и последующего переноса
этого рисунка на подложки [2].
Основные этапы фотолитографии приведены на рисунке №2.
Рисунок № 2. - Этапы фотолитографии [3].
В нашем случае и с нашим фоторезистом тех процесс будет немного отличаться.
И так! берём пластину сеталла с последовательно напылёнными слоями ванадия, меди и никеля, обезжириваем поверхность и устанавливаем в центрифугу (Рис. №3).
Рисунок №3 - Пластина сеталла закрёплённая в центрифуге вакуумной присоской.
Теперь капаем жидкий фоторезист (Рис. №4)
Рисунок №4
Включаем центрифугу :), предварительно не забыв накрыть образец защитным колпаком (Рис. №5) и смотрим что происхдит (Рис. №6).
Рисунок №5 - При вращении фоторезист равномерно распределяется по поверхности и формирует необходимый по толщине слой
Рисунок №6 - Итог центрифугирования
Следующим этапом у нас идёт сушка фоторезистивного слоя в специальной печке при заданной температуре, заданное время:) (фотографию вставлять не буду по причине не интересности). Также не буду описывать причину по которой необходимо сушить фоторезист (захотите разобраться в технологии А.Медведев "Технология производства печатных плат" вам в помощь).
Далее необходимо свершить операцию совмещения и экспонирования, с целью создания проводящего рисунка в случае если это печатная плата, либо если это будущая микросхема то защитить будущую область емкости или индуктивности например. В нашем случае это будет просто тестовый рисунок с удовлетворяющими меня габаритами (Рис. №7).
Рисунок №7 - Тестовые фотошаблоны. С восклицательным знаком это тот который будет использоваться!
После операции совмещения (это как вы наверное поняли- поверх пластинки с фоторезистом кладут фотошаблон), экспонировали нашу подложку в специальной камере ультрафиолетовым излучением с целью модифицировать фоторезист и сделать его не восприимчивым к проявителю. Результат после проявления меня порадовал (Рис. №8)
Рисунок №8 - Участки фоторезиста после экспонирования остались на месте и в точности повторяют рисунок фотошаблона, засвеченный фоторезист наоборот смыт проявителем и не защищает более металлическую плёнку.
Далее образец помещается в дубильный шкаф где фоторезист полимеризуется, и становится не восприимчивым к кислотам. Следующая операция - травление металла! стоит напомнить что все операции производятся на хим участке в специальном химическом шкафу с вытяжкой! Не пытайтесь повторять это дома. Травление производится в специальном травителе, состоящем из нескольких кислот (одна из кислот - плавиковая, что обязывает использовать только пластиковую посуду). После того как кислота удаляет весь не защищённый задубевшим фоторезистом металл, снимается специальным растворителем и сам фоторезист, в итоге получаем -Рисунок №9
Рисунок № 9 - результат 2х часовых работ
И так, результаты меня обнадёжили, хотя пришлось 2 раза переделывать несколько этапов (сушка, экспонирование и проявление). Внесли небольшую корректировку по времени экспонирования и концентрации проявителя. Полученные результаты будут использованы мной для создания металлической маски, которая в свою очередь поможет мне в нанесении металла на тонкие плёнки. Результатами этих экспериментов постараюсь делиться.
Помимо такого сугубо лабораторного способа изготовления, есть ещё и лазерно-утюжный метод. Если есть обладатели столь сокровенным знанием то прошу поделится :)
ещё раз напоминаю) если вас заинтересовала технология изготовления печатных плат то смело можете обращаться к - А. Медведев "Технология производства печатных плат", книги более детально описывающей весь техпроцесс изготовления, я не видел.
Источники
[1].
http://ukrpostach.net/products.php?id=17[2].
http://revolution.allbest.ru/radio/00062362_0.html[3].
http://www.tech-e.ru/2007_3_70.phpА.Медведев "Технология производства печатных плат"
Производство и поддержка сайтов