Site Loader

Содержание

Печатные платы с помощью фотополимерного 3D-принтера / Хабр

3D-принтерами сейчас уже никого не удивишь. А в последние год-два благодаря сильному снижению стоимости бурно расцветает и их фотополимерный подвид. Сейчас такой принтер доступен уже практически каждому и число их моделей на рынке множится каждый месяц.

Еще когда я несколько лет назад только узнал о появлении нового типа фотополимерных принтеров — у которых изображение слоя для засветки формируется ЖК-дисплеем, у меня уже тогда мелькнула мысль «Хм, а если им подставить фоторезист на текстолите?». Но тогда это был чисто теоретический вопрос — цены на них были немалыми, а разрешение и площадь дисплея оставляли желать лучшего. Однако на сегодня эти принтеры уже могут похвастаться и приличным разрешением — от 30 мкм пиксель, и вполне нормальной площадью дисплея.

И как оказалось, с помощью недорогого современного фотополимерного принтера вполне можно делать платы с дорожками/промежутками от 0.15 мм.


Заранее приношу извинения за такую объемную графоманию, я сам не ожидал, что заметка так растолстеет. ..

Предвижу вопрос «Но зачем? В Китае же за копейки сделают нормальные платы с маской и шелкографией!». Отвечаю: сейчас скорее всего предстоит несколько итераций доводки платы до удовлетворяющего состояния. Сделал плату — испытал ее — внес исправления. И так несколько раз. Ждать каждый раз по 2-3 недели из Китая не вариант 🙂 А вот когда определится окончательная конструкция платы — тогда конечно же нормальное производство в Китае или на Резоните.

А теперь к делу.

Кто не знает — вот вкратце принцип работы такого принтера

Главная часть такого принтера — LCD-дисплей. Под этим дисплеем находится источник УФ с длиной волны 405 нм. Над дисплеем находится ванна с фотополимером, у которой в качестве дна тонкая прозрачная FEP-пленка. В ванну опускается платформа, на которой «выращивается» модель. В начале печати платформа опускается на высоту одного слоя от пленки, на дисплей выводится изображение первого слоя и на заданное время включается УФ-засветка. Засветка, попадая через «открытые» пиксели дисплея и пленку на фотополимер отверждает его, так получается затвердевший слой. Первый слой прилипает к платформе. Затем засветка выключается, платформа приподнимается на высоту следующего слоя, на дисплей выводится изображение этого слоя и включается засветка. Второй слой отверждается, свариваясь с предыдущим слоем. И так повторяется раз за разом, пока не будет напечатана вся модель.

Идея попробовать изготовить печатную плату с помощью такого принтера появилась у меня вновь года три назад, когда я приобрел себе принтер Anycubic Photon S. Но сначала меня не устраивало его качество (в оригинальном виде он сильно мылит засвечиваемые изображения), потом закрутился по работе, потом просто забыл про эту идею, т.к. и необходимости в изготовлении плат не было. Но на днях вот как раз появилась нужда в изготовлении нескольких небольших плат, причем с высокой вероятностью, что по мере проб в эти платы будут вноситься изменения и нужно будет за короткое время пройти несколько итераций «изготовил-проверил-изменил». И идея вновь всплыла на поверхность.

Честно говоря, я думал, что интернет к настоящему времени будет уже заполнен результатами таких опытов, идея-то лежит на поверхности 🙂 Но к своему удивлению обнаружил, что в сети почти полная тишина по этому вопросу. Есть отдельные заметки, но в них нет никакой целостности и завершенности. Поэтому я и решил опубликовать этот пост — может быть он кому-то поможет пройти весь путь быстрее, чем мне, и с меньшим количеством граблей 🙂

Во-первых, в чем преимущество засветки на принтере перед традиционной засветкой через шаблон на пленке?

Ну, самое главное — не нужна пленка и не нужно биться над повышением контрастности шаблона. Так же не нужен отдельный источник УФ с местом под его установку. Ну и, конечно же, это стильно, модно, молодежно.

Есть и недостатки — разрешение большинства современных 3D-принтеров все же пока не вызывает особого восторга — размер пикселей у всех колеблется в районе 0.05 мм. Но этого уже достаточно для уверенного изготовления плат с дорожками от 0.2 мм и довольно высокими шансами на успех с дорожками от 0.15 мм. Из-за растровости такого вывода шаблона положение и размеры элементов на нем могут гулять +-1 пиксель, поэтому на дорожки 0.1 мм и меньше рассчитывать, я думаю, даже не стоит.

Пойдем по порядку.

Задача

Необходимо изготовить в домашних условиях печатную плату с помощью фоторезиста. Вместо шаблонов и лампы засветки использовать фотополимерный 3D-принтер, который будет служить и тем и другим одновременно.

Разобьем задачу на отдельные шаги-решения по каждому моменту.

  1. Разработка платы

  2. Вывод слоев в понятный для принтера формат

  3. Подготовка текстолита с фоторезистом

  4. Засветка на принтере

  5. Проявление фоторезиста, травление платы

1. Разработка печатной платы

Ну, тут вопросов не возникает. Кто в какой программе предпочитает работать — в той и делает платы. Главное, чтобы программа умела в каком-то общеупотребимом виде выводить результат. Самый простой путь, который я нащупал — это вывод слоев платы в файлы gerber, которые можно скормить онлайн-сервису. Но можно так же вывести и в PDF или в картинки.

2. Преобразование вывода CAD в вид, понятный принтеру

Вот тут уже начинаются сложности. Если практически все CAD умеют выводить в общепринятые форматы — герберы, DXF, печать в PDF, то производители 3D-принтеров пока что категорически отказываются принимать какой-то стандарт файлов. Каждый извращается как может. Ситуацию во многом спасает то, что многие производители используют в своих принтерах материнские платы одной китайской компании — Chitu Systems. Благодаря этому многие принтеры на таких платах способны понимать один из базовых форматов, разработанных этой же компанией. И даже зачастую если файл имеет какое-то уникальное расширение, то на поверку он имеет тот же базовый формат, просто с другим расширением. Но может и отличаться какими-то деталями.

В любом случае, существует известная в кругу фотополимерщиков бесплатная утилита UVtools, которая умеет открывать файлы в одном формате и конвертировать их в другой формат. Она понимает практически все форматы на рынке 🙂

Я попробовал два способа подготовки файлов со слоями для принтера и опишу оба.

2.1 Вывод в Gerber и преобразование в .
photon

Формат файлов с расширением .photon понимается старыми принтерами компании Anycubic — Photon и Photon S. Это как раз тот случай, когда производитель принтеров взял формат у Chitu и изменил ему расширение. В оригинале это Читувский формат .cbddlp, так что можно смело менять расширения у этих типов файлов между собой и принтеры их сожрут как родные.

Так как у меня как раз принтер, понимающий этот формат, то мне этот способ подошел идеально. Ограничения этого способа — принтер должен понимать файлы .photon или .cbddlp и иметь стандартный для большинства немонохромных принтеров дисплей с расширением 2560х1440 и диагональю 5.5″.

Выводим слои платы из CAD в герберы. Как это делается — зависит от программы, в интернете полно руководств как это сделать для любой CAD, которая это в принципе умеет. Зеркалить слои или нет — разницы нет, их можно отзеркалить и в утилите в процессе конвертации.

Теперь открываем онлайн-утилиту преобразования гербер-файлов — https://pcbprint. online/ и загружаем в нее герберы. Это, кстати, утилита от российского разработчика, который обитает тут.

В ней несложно разобраться, хотя там и отсутствует какая-либо информация или помощь. Но приведу короткий гайд:

Для односторонней платы

Загружаем в главном окне свой гербер кнопкой «Upload file»:

Убедились, что все нормально и изображение соответствует ожиданиям, при необходимости сделали негатив или отзеркалили изображение кнопками сверху в центре, и жмем кнопку «Render layout»:

Теперь жмем «Lauout» справа вверху и попадаем в другой экран:

Здесь сначала нужно зайти в настройки (кнопка-шестеренка справа вверху) и там выбрать формат выходного файла «photon»:

Время в «Exposition» можно оставить по умолчанию и менять его на нужное уже непосредственно в принтере. Но можно и сразу поставить нужное, если его значение уже известно 🙂

Закрываем настройки и возвращаемся в предыдущий экран. Тут выводимое изображение находится на черном пространстве, показывающем рабочее поле принтера. Изображение можно двигать, выравнивать. Когда все устраивает, нажимаем сначала «Render», и когда находящаяся с ней рядом кнопка «Download result» станет активной — жмем и ее. И сохраняем предложенный файл .photon в удобное место на компе 🙂

Для двухсторонних плат все немного сложнее из-за необходимости их совмещать. Следовательно, нужно очень точно знать положение изображения, выводимого на дисплей принтера, чтобы очень точно положить в соответствии с ним плату на дисплей.

У меня было несколько вариантов решения этого вопроса, но в конечном счете я решил остановиться на самом простом из них, не требующем никаких механических кондукторов. Для этого я еще в CAD в отдельном слое (можно в слое border или в любом другом «ненужном») рисую рамку вокруг платы линией 0.15 мм и с отступом от краев платы 0.25 мм. В итоге у меня получаются три гербера — верхний слой, нижний слой и отдельная пустая рамка.

Все три гербера я загружаю на указанный выше сайт и затем в несколько шагов получаю три файла для принтера.

Двухсторонняя плата в pcbprint.online/

Итак, загрузили все три гербера. Все они скучкованы вперемешку, но это не страшно:

Теперь скрываем верхний и нижний слои, оставляя только рамку (нажимая на глазики в названиях герберов).

Жмем «Render layout» и переходим в экран «Layout» кнопкой в правом верхнем углу. Видим пустую рамку, вытягиваем ее в нужное положение на черном поле дисплея, жмем «Render» и «Download». Первый файл для принтера готов.

Переходим обратно в экран герберов кнопкой «PCB comose». Вновь отображаем первый слой (слой рамки при этом так же остается видимым), при необходимости зеркалим и снова жмем «Render layout». Опять переходим в экран вывода и теперь там на поле дисплея висят две картинки — отдельная рамка и первый слой с рамкой. Рамка так и осталась на том месте, куда мы ее вытянули в прошлый раз. И теперь наша задача — точно совместить рамку первого слоя и пустую рамку:

Жмем «Увеличить» и совмещаем по одному из углов. При этом ни в коем случае нельзя сдвигать пустую рамку, которую мы выставили в прошлом шаге!

Совместили, жмем «Render» и «Download», и у нас есть второй файл для принтера. Перед тем как вернуться в экран герберов, удаляем рендер слоя с рамкой, у нас опять должна остаться пустая рамка. И теперь возвращаемся к герберам, скрываем первый слой и отображаем второй, смотрим необходимость зеркалить, жмем «Render layout» и снова переходим в этот экран. Точно так же совмещаем рамку слоя с пустой рамкой (которую нельзя сдвигать!), дальше «Render» и «Download».

Все, все три нужных файла для принтера готовы.

Весь этот геморрой позволяет сформировать для принтера файлы пустой рамки и слоев с рамкой в одном и том же месте дисплея принтера с высокой точностью. Пустая рамка служит для прицеливания платы, об этом еще будет сказано ниже.

При необходимости полученные файлы .photon можно сконвертировать в нужный формат с помощью UVtools 🙂

2.2 Вывод слоев в PDF или картинки

Второй способ, пожалуй, более замороченный, но его большое преимущество — универсальность, он подходит для любых принтеров, чьи форматы поддерживает утилита UVtools. Я опишу его только в общих чертах, т. к. инструментариев и конкретных путей его реализации довольно много и каждый может выбрать их по своим предпочтениям.

Итак, цель первого шага — получить картинку размером, равным разрешению дисплея принтера, желательно в формате без потерь сжатия. При этом изображение слоя на картинке должно соответствовать в масштабе дисплея реальным размерам.

Если CAD позволяет вывести сразу в картинку — отлично, выводим в нее. Если разрешение выводимой картинки настраивается — указываем разрешение дисплея принтера. Посчитать его элементарно — количество пикселей по ширине дисплея делим на ширину рабочей области в мм и умножаем результат на 25.4, получаем разрешение в пикселях на дюйм. Если разрешение не настраивается, то выставляем размер картинки как можно больше, чтобы на 1 мм платы приходилось не менее 15-20 пикселей.

Если вывод в картинку в CAD недоступен, то выводим в PDF. Этот PDF нужно будет открыть в другой программе и преобразовать в картинку. Фотошоп, Корел, может быть и другие программы умеют это. .. Требования к разрешению картинки те же. К примеру, в Фотошопе можно при импорте PDF сразу указать с каким разрешением преобразовать в изображение. К примеру, для распространенных дисплеев разрешением 2560х1440 и диагональю 5.5″ разрешение составляет примерно 537.566 PPI (размер пикселя — 0.04725 мм).

Полученную картинку нужно будет изменить в каком-либо редакторе изображений, приведя ее размер к разрешению дисплея принтера. Изображение слоя при этом нужно отмасштабировать к реальному (с учетом размера пикселя дисплея принтера) либо сохранить без масштабирования, если при импорте картинки указали PPI дисплея.

UPD: в комментариях @0x3f00 дал ссылку на свой конвертер изображений PNG в файлы для принтера .photon — https://github.com/0x3f00/PhotonCpp/releases/tag/v1.0.0 . Там же инструкция по его использованию как раз в целях изготовления плат — https://github.com/borelg/PhotonPCB .

2.3 Есть и еще один способ, но очень уж ресурсозатратный

Можно вывести слои в PDF, затем открыть этот PDF в Кореле, преобразовать, сохранить в DXF, из этого DXF вытянуть трехмерный объект, который и запихнуть в слайсер принтера.

Необходимые преобразования в векторном редакторе:

  1. Соединить все кривые.

  2. Преобразовать абрисы в объекты.

  3. Выполнить объединение пересекающихся объектов.

Вытянуть из DXF трехмерный объект позволяет, например, SolidWorks. Fusion360 тоже вроде может. Кто еще способен на это — я, честно говоря, не знаю, но по идее любая CAD, которая может импортировать DXF как эскиз.

Таким образом я, например, сделал модель для определения времени засветки фоторезиста.

3. 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 🙂

4. 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.

5. 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 🙂

Подробнее

Масштаб квадрата сетки — 0.2 мм:

Масштаб тот же. Тут видна растровая составляющая засветки, пиксели торчат:

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!

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.

И напоследок несколько фотографий моих результатов.Тест времени засветки, от 1 до 2 минутВидны смещенные относительно отверстий площадкиТут целый букет огрехов — и смещение отверстий, и непротрав, и пятна там, где я покоцал фоторезист во время проявкиНепротравы вблизи

Изготовление печатных плат с помощью фоторезиста « схемопедия


В интернете есть множество статей по  методам изготовления печатных плат. На сегодня популярным методом изготовления печатных плат в домашних условиях является ЛУТ (с помощью лазерного принтера и утюга). Однако сегодня хотелось бы поделиться методикой изготовления печатных плат ещё одним методом — с помощью фоторезиста. На эту тему написано уже много, но есть желание поделиться своим опытом.

Что нам нужно:

  • Фоторезист пленочный негативный (например в Чип и Дип)
  • ПК и рисовалка печатных плат (как вариант SL5-SL6)
  • Прозрачная пленка для струйного или лазерного принтера (например такая)
  • Принтер (для соответствующей пленки — у кого какой)
  • Фольгированный стеклотекстолит
  • Бумага (обыкновенная) и старательная резинка
  • Острый предмет (иголка, скальпель и т.п.)
  • Ультрафиолетовая лампа
  • Кальцинированная сода (пищевая не подойдет)
  • Ровные руки

Итак, пленочный негативный фоторезист являет собой полимерный светочувствительный материал, покрытый с обеих сторон тонкой защитной пленкой (такой бутерброд на рис. 1). Воздействие света на него либо разрушает полимер (позитивный фоторезист), или, наоборот, вызывает его полимеризацию и понижает его растворимость в специальном растворителе (негативный фоторезист). При последующей обработке происходит травление в «окнах», образованных засвеченными (позитивный фоторезист) или не засвеченными (негативный фоторезист) участками полимера.

Например, имеется готовая разводка некого девайса (пусть в SL6):

Для изготовления печатной платы необходимо сначала изготовить фотошаблон для фоторезиста. Для этого:

  1. лезем в меню “Файл”->”Печать”.
  2. отключаем печать ненужных слоев,
  3. масштаб 1:1,
  4. и ставим галку “Негатив” (если забыли поставить и пустили в печать  на принтер — придется перепечатывать)!!!
  5. на прозрачную пленку нужно выбросить  побольше краски. Поэтому, лезем в
    1. настройки принтера и выставляем:
    2. качество печати: очень высокое,
    3. тип печати: черно-белый
    4. если есть другие настройки смотрим сами…

Еще раз проверяем п. 2-4 и посылаем шаблон на печать (см. рисунки ниже).

После – проверяем наш шаблон на прозрачность – рисунок должен бить четким и не просвечиваться (если сквозь него все видно – плохо дело – можно пустить его еще раз на печать или напечатать новый (изменив настройки печать принтера))

Вот результат:

А пока наш шаблон подсыхает (не оставляйте на нем свои отпечатки), подготовим основу для нанесения фоторезиста – фольгу текстолита. Для этого, медное покрытие текстолита надо зачистить и обезжирить: берем нужного размера текстолит и протираем медный слой стирательной резинкой, дабы удалить грязь с меди. Всё, трогать пальцами эту часть текстолита НЕЛЬЗЯ! Чтобы на фольге не осталось частиц резинки и снова не замазать ее жирными руками, медь стоит чуть полирнуть до блеска бумагой (но НЕ НАЖДАЧНОЙ!).

Далее берем наш фоторезист (тот, который рулончик). Отрезаем нужный кусок и прячем рулон куда подальше от света (иначе – со временем может засветиться и целый рулон пропадет). Нужно НЕМНОГО подцепить матовую защитною пленку (она находиться с внутренней стороны рулона см. рис.) с помощью иголки, например.

Не трогайте пальцами той части фоторезиста, с которой сдираем пленку, иначе он не прилипнет к меди.

Теперь легким движением руки прикладываем фоторезист к плате, прижимаем и постепенно снимаем матовую пленку (фото). Аккуратно разглаживаем все это дело (фоторезист должен прилипнуть весь и чтоб без пузырьков и т. п., после разглаживания плату можно положить между страницами книги и крепко прижать)

Пока мы лепили фоторезист к меди, наш фотошаблон успел высохнуть (надеюсь). Теперь прикладываем его к плате с фоторезистом (стороной, где напечатано, к  фоторезисту – если печатали  не зеркальный шаблон). Выравниваем шаблон по краям платы и кладем на него стекло (шаблон должен бить плотно прижат к плате, иначе может засветиться то, что не должно засвечиваться)

Теперь ставим ультрафиолетовую лампу на уровне 10-15 см над платой и засвечиваем наш фоторезист приблизительно  на 7 минут.

Снимаем фотошаблон и сдираем прозрачную пленку с платы (фоторезиста). Эту операцию нужно проводить аккуратно, чтобы не содрать и сам фоторезист с платы.

Теперь нужно проявить наш фоторезист. Для этого замачиваем нашу плату в растворе кальцинированной соды на 30 секунд. Легкими движениями зубной щетки по поверхности платы смываем остатки не засвеченного фоторезиста (при этом окунаем плату в раствор соды). Когда будет четко видна медь, промываем плату обычной водой и пусть просыхает.

Какие могут возникнуть проблемы?

Если остается фоторезист, там, где его быть не должно, значит:

  • Либо пересветили ультрафиолетом,
  • Либо сделали плохой фотошаблон и через него ультрафиолет засвечивал все
  • Фотошаблон плохо был прижат к фоторезисту (в этом случае дорожки могу быть шире нужного)

Если при проявке фоторезиста сдираются сами дорожки, то:

  • Фоторезист плохо пристал к меды -> медь плохо подготовлена (жирная, грязная и т. п. или фоторезист битый (у меня такого не было, но всякое может быть))
  • Нужно ЛЕГЧЕ тереть зубной щеткой
  • Передержали плату в воде (растворе) – фоторезист ведь к меди не на суперклей клеился.

Ну и если фоторезист при проявке смывается полностью – значит недосветили УФ лампой

А далее все как по сценарию:  хлорное железо…вытравливаем…смываем остатки железа…фоторезист можно снять ножом, а можно и растворителем (что есть гораздо легче), а можно оставить как защитное покрытие дорожек (если можно так выразиться).

С первого раза  может выйти кривовато, но с практикой – приходит мастерство. Удачи!

Автор: kharakternyk

Изготовление печатных плат в домашних условиях

У большинства радиолюбителей есть свой способ изготовления печатных плат, отточенный временем, а возможно и годами. В данной статье хочу поделится своим «рецептом» с надеждой, что он будет интересен другим людям, сталкивающимся с изготовлением печатной платы дома из подручных средств. Сама по себе статья является краткой инструкцией как для самого себя, так и возможно другим людям и имеет вид некой пошаговой инструкции с иллюстрацией каждого этапа. Давайте начнем с необходимых компонентов.

  • фоторезист — я использую купленный на aliexpress
  • однокомпонентная паяльная маска — также купленная на aliexress
  • кальцинированная сода — для растворения незасвеченного фоторезиста
  • персульфат натрия — для травления печатной платы
  • прозрачная пленка для печати на принтере — в случае лазерной печати, пленка должна быть термически устойчива
  • графитовый стержень — лучше всего взять сердечник батарейки
  • скальпель — невероятно удобный скальпель купил на aliexpress
  • резиновый валик — достал его из старого картриджа лазерного принтера
  • фольгированный текстолит — для изготовления печатных плат
  • скотч — обычный тонкий скотч
  • ультрафиолетовая люминесцентная лампа 40w — купленная мною на aliexpress
  • стекло 3-4 мм — для прижима фотошаблонов
  • лавсановая пленка — можно купить в сувенирных магазинах, это та самая пленка, в которую заворачивают цветы
  • резервуары для растворов
  • ватные палочки
  • вата или ватные спонжики
  • ацетон
  • резиновые перчатки

Для начала необходимо изготовить фотошаблоны, я делаю это в программе KiCad c сохранением шаблонов в svg формат и последующей их печатью через InkScape. В свое время сохранял файл в pdf формат и просто их печатал, но пришлось отказаться от такого варианта из-за низкой точности данного подхода. Сами фотошаблоны необходимо сохранить в виде:

  • фотошаблон печатных дорожек — зеркальный негатив
  • фотошаблон паяльной маски — зеркальный позитив

Для печати я использую обычный лазерный принтер, без каких либо дополнительных настроек, печатаю на специальной прозрачной пленке для лазерных принтеров. В итоге получаем 2 фотошаблона


как видите делаю несколько копий шаблонов, чтобы потом выбрать лучший из них. Следующим этапом, в случае печати на лазерном принтере, является уплотнение тонера, из всех испробованных вариантов остановился на обычном порошке графита. Для этого нам нужен графитовый стержень, который лучше всего взять из сердечника батарейки, но у меня под рукой был карандаш, и с помощью скальпеля делаем очень мелкую графитовую стружку


берем ватку, и очень аккуратно, с минимальным нажимом, начинаем растирать графитовую стружку по поверхности тонера, в результате тонер должен покрыться блестящим налетом графита


фотошаблоны готовы, кладем их в сторону, и приступаем непосредственно к печатной плате. Все работы с печатной платой рекомендую делать в резиновых перчатках, для исключения попадания жира на поверхность платы. Вырезаем плату нужных размеров, с 2-х сторон оставляем примерно полсантиметра технологичной зоны, которая пригодится нам в дальнейшем для нанесения паяльной маски. Очень тщательно вымываем плату под водой, я мою с обычным мылом для рук. Также отрезаем с запасом нужный кусок фоторезиста.


берем скотч, приклеиваем к внутреннему уголку фоторезиста и аккуратно снимаем тонкую пленку


далее кладем фоторезист на печатную плату и, придерживая одной рукой фоторезист, прикатываем его валиком, тут нужна небольшая сноровка, но в результате должны получить однородное покрытие без пузырьков воздуха. В случае если воздух все же попал, его можно проколоть тонкой иголкой, убрав таким образом, но все же лучше снять фоторезист полностью и попробовать заново


далее берем печатную плату с фоторезистом, кладем на нее наш фотошаблон с дорожками тонером вниз, позиционируем и прижимаем стеклом. Ставим УФ лампу на высоте 20 см и включаем на 5 мин. На картинке не показано, но дополнительно данную конструкцию накрываю картонной коробкой, поскольку УФ свет вреден для организма


через 5 мин получаем такой результат


потом нам нужно снять лавсановую пленку, для этого кладем нашу плату на 2-3 мин в морозилку, после чего достаем плату, скотчем приклеиваем уголок платы и снимаем пленку. Пленку оставляем, она нам пригодится в дальнейшем


готовим раствор кальцинированной соды, на данную плату я взял примерно пол чайной ложки соды и растворил примерно в 200 мл воды. Опускаем плату в раствор и ватной палочкой время от времени протираем поверхность. Примерно через 10 мин промываем под проточной водой и получаем плату где остался только засвеченный фоторезист


готовим раствор персульфата натрия, поскольку раствор практически одноразовый, то готовлю ровно столько сколько нужно на одно травление, в моем случае это опять же примерно пол чайной ложки на 200 мл теплой воды. Травление занимает примерно 20-30 мин, раствор время от времени нужно взбалтывать, также я протираю плату ватной палочкой в процессе травления


получаем такой результат


следущая задача — снять уже ненужный фоторезист, для этого капаем каплю ацетона на поверхность платы и накрываем лавсановой пленкой, которую мы сняли до травления платы, через 30 секунд фоторезист начнет отслаиваться


снимаем пленку и вытираем сухой ваткой, снимая при этом весь фоторезист.
Печатная плата готова


Перед нанесением паяльной маски плату необходимо хорошо обезжирить, промыть и просушить. Причем высушить ее нужно очень хорошо, сам текстолит может оставлять в себе небольшую часть влаги, поэтому сушке важно уделить особое внимание. В нашем случае будем использовать однокомпонентную зеленую паяльную маску, купленную на aliexpress. Примите, пожалуйста, во внимание, что время экспозиции маски другого цвета может отличаться, и его нужно подбирать отдельно.
Итак, отрезаем 2 одинаковых куска лавсановой пленки, размером больше чем ваша плата, кладем одну часть на ровную поверхность, сверху кладем печатную плату, и приклеиваем по краям скотч, залезая на плату примерно на 3-4 мм (помните техническую область о которой говорилось в начале статьи?). В данном случае скотч играет 2 роли

  1. Фиксирует плату на лавсановой пленке
  2. Играет роль бортика, регулирующего высоту нанесения паяльной маски, благодаря ему она получается однородной


наносим саму паяльную маску, ее нужно не много, но важно рассчитать, чтобы ее было достаточно для покрытия всей платы за один прижим стекла


далее сверху накрываем плату вторым куском лавсановой пленки и аккуратно прижимаем стеклом


постепенно увеличивая нажим на стекло, даем ей растечься по всей поверхности, данную процедуру важно сделать в один этап


когда маска растеклась по плате, снимаем стекло, кладем сверху фотошаблон и прижимаем стеклом обратно. Аккуратно двигая стеклом, выставляем фотошаблон в точном соответствии с контактами печатной платы


после чего весь этот «бутерброд» кладем под УФ лампу на 60 минут. Через нужное время достаем нашу плату, снимаем стекло, фотошаблон и лавсановую пленку, берем ватку и вытираем маску, не отвердевшую под УФ светом, снимаем скотч, и вытираем окончательно плату по бокам. Нужно заметить, что некоторые люди промывают плату под водой с моющим средством, но в моем случае, я просто беру сухую ватку и вытираю поверхность. Также необходимо дополнительно, без стекла, положить плату на 60 минут под УФ лампу для полного закрепления паяльной маски.
Через дополнительные 60 мин паяльная маска готова

Спасибо за внимание, всем хорошего настроения.

Фоторезист + ЛУТ = … / Технологии / Сообщество EasyElectronics.ru

 
Если скрестить уже и ежа, получится колючая проволока. А если скрестить ЛУТ с фоторезистом? И главное, зачем?

Можно много рассказывать о преимуществах/недостатках обоих методов, так что не холивора ради, а просто интересное наблюдение, которое возможно окажется полезным кому-то еще.

Итак, сразу 🙂 Для тех, кто не хочет читать буквы, а хочет сразу понять «зачем», топаем в конец статьи — там краткое резюме. А мы продолжим.

Что самое неприятное/трудоемкое при ЛУТ? На мое ИМХО, это подобрать качественную бумагу. Буклетики/журналы/спец.пленка… Весьма неплохой результат дает всем известная глянцевая бумага Lomond — печатается на большинстве лазерников, хорошо переносится на текстолит, все прекрасно, если бы не эти чертовы прожилки глянца, которые остаются везде. Между дорожками. Над переходными ответстиями. И над обычными тоже.

Борются с этим глянцем по-разному. Чистят щеткой. Удаляют скотчем. Потом удаляют клеевые следы самого скотча. Некоторые говорят, что глянец растворяется фосфорной кислотой, но это не точно (и попробуй еще ее достать). Сам же глянец не поддается ни одному подручному средству: уксусная кислота, «Крот» и остальная «домашняя» химия, включая «Белизну», ему нипочем. И тут пришла мысль: а что если это свойство глянца использовать в своих целях?

Итак, нам понадобится:

  • Пленка для лазерных (sic!) принтеров
  • Глянцевая фотобумага для струйной (sic!) печати
  • Лазерный принтер
  • Утюг/ламинатор
  • Набор для фоторезиста (УФ-лампа итд)

Делать будем простейшую двустороннюю плату, типа такой (дорожки 0.3, расстояние между ними 0.25):

Первый этап — правильно распечатать. Печатать так, чтобы и на главной, и на обратной стороне изображение было оригинальным, не зеркальным. Если вы используете EasyEDA, то будут следующие настройки (EE сама отражает автоматом обратную сторону, потому приходится делать повторное зеркалирование через галку Mirror):

После распечатки:

Теперь берем пленку для лазерников, кладем ее поверх глянцевой бумаги гладкой стороной к отпечатку (да, у лазерных пленок тоже есть гладкая сторона!) и прокатываем раз 8-10 на ламинаторе при максимальной температуре (можно, наверное, утюг использовать, но я привык к ламинатору):

Далее, отправляем отмокать минут на 10:

А теперь самая магия. Можно спокойно отодрать бумагу и хорошенько почистить пленку, например, зубной щеткой. Тончайший слой глянца останется на пленке вместе тонером. После высыхания пленки станут непрозрачными:

Чтобы это исправить, достаточно любого масла. Подсолнечное лучше не использовать — оно по слухам имеет свойство портиться, больше подойдет машинное. Я с успехом использовал глицерин:

Теперь можно использовать фоторезист.

Накатываем:

Экспонируем/проявляем:

Травим:

Результат (клякса внизу — мой косяк, запекся фоторезист, отдирать не стал):

Устройство заработало с первого раза (ни единого разрыва (с)):

Резюме
  • Полученные шаблоны для фоторезиста не боятся влаги, более того, их можно мыть (чего не скажешь о шаблонах из пленки для струйников с очень нежным желатиновым слоем)
  • Эти шаблоны гораздо плотнее, чем отпечатки напрямую на пленке
  • Эти шаблоны гораздо долговечнее, чем отпечатки напрямую на пленке
  • Удобно для нечастого использования — в лазерном принтере не сохнет краска, как в струйнике
  • итд 🙂

ИМХО, метод достаточно интересный. Прежде всего тем, что мы задействуем как плюсы глянцевой бумаги (устойчивость глянца ко внешним факторам), так и пленки (плотная прозрачная подложка).

P.S. Да, это изврат, всем добра =)

Изготовление печатных плат с помощью жидкого фоторезиста | Паяльник

В данной статье хочу поделиться своим опытом изготовления печатных плат с помощью жидкого (или баночного) фоторезиста со всеми особенностями процесса. Так как на просторах интернета очень много статей и видео, посвящённых исключительно плёночному фоторезисту. А в тех немногих материалах по жидкому — изготавливают платы с такими крупными дорожками, которые можно нарисовать чуть ли не пальцем. Попутно проведу сравнение с другими методами изготовления печатных плат. В статье будет большое количество картинок (что не отменяет чтение текста), которые будут иллюстрировать основные этапы процесса изготовления (заранее извиняюсь за качество фото, снимал их на не очень качественный телефон). Возможно, моя статья подтолкнёт сторонников ЛУТа наконец-таки перейти на более современный метод, или поможет переманить любителей плёночного фоторезиста на «свою сторону». Но, обо всём по порядку.

Современная промышленность (в основном — китайская) предлагает радиолюбителю несколько вариантов фоторезиста: плёночный, баночный, аэрозольный и готовый текстолит с нанесённым слоем фотополимерного материала (по крайней мере, те, о которых я знаю). Из перечисленных четырёх, я пробовал только два первых. Поэтому, проведу их сравнение, опишу их достоинства и недостатки. Сравнивать методы я буду со своей точки зрения, учитывая свой опыт их применения и принцип — максимально хорошее качество с минимальными затратами.

Начнём с пленочного. Основные его достоинства — это равномерный слой нанесённого материала, отсутствие запахов, а также все общие достоинства фоторезиста, такие как точность рисунка и маленькая ширина нанесённых дорожек. Зато  недостатков масса: очень слабая адгезия (он отлипает при проявке, он отлипает при травлении, он отлипает даже при наклеивании!). Возможно, мне попадался не очень качественный материал, хотя я пробовал разные виды от разных продавцов (естественно из Китая). Плохо смывается: вроде на плате плёнки не осталось при проявке, а начинаешь травить плату — большая часть не протравливается! Также плёночный фоторезист требует идеальной подготовки текстолита, иначе вы получите кучу пузырьков, которые потом никакими иголками и разглаживаниями не уберёшь. Кто-то скажет: «Его же можно наклеивать под водой!». Тогда появляется ещё один недостаток — так как вода в кране очень жёсткая, после контакта с ней — верхняя защитная плёнка прилипает к среднему фоторезистивному слою и отрывается вместе с ним, а адгезия материала к плате становится ещё хуже. Последний, по моему мнению, недостаток — необходимость дополнительного оборудования — ламинатора для «правильного» нанесения материала. А это значительно удорожает метод, к тому же, ламинатор будет занимать свободное место и собирать пыль.

Перейдём к баночному фоторезисту. Основные его достоинства — наличие минимального набора оборудования, стабильная повторяемость результатов, отличная адгезия к фольге текстолита (просто, зубами не оторвёшь!), относительно несложное нанесение материала при определённой сноровке, а также все общие достоинства, характерные для всех фоторезистов.

Но и он не идеален и имеет свои недостатки: он жутко воняет (просто ужасно, что-то среднее между ПФ-115 и нитролаком). Второй недостаток — неравномерный слой материала при простых способах нанесения (который, кстати, не особо влияет на качество защитного рисунка, по крайней мере в разумных пределах). В идеале баночный фоторезист надо наносить с помощью трафаретной сетки аналогично паяльной маске или аэрографом, но это опять же сильно удорожает метод.

Хватит теории, давайте переходить к практике. Сначала перечислю, что нам понадобится:

  • фольгированный стеклотекстолит или гетинакс, естественно.
  • сам баночный фоторезист (на Aliexpress )
  • кальцинированная сода.
  • 646 растворитель.
  • принтер (лазерный или струйный).
  • плёнка для печати (соответственно, для лазерного или струйного принтера). Скажу сразу — хороший фотошаблон это ключевое требование для получения хорошего рисунка защитного слоя. Чтобы сделать качественную плату с тонкими дорожками, не подойдёт калька, тонкая бумага, пропитанная маслом, скотч, наклеенный на распечатанный лист и смытый водой и другие подручные материалы. Качество будет не лучше или даже намного хуже ЛУТа . И тонкие дорожки у вас никак не получаться.
  • ультрафиолетовая лампа (сейчас я использую LED лампу для ногтей, но раньше у меня сначала была самодельная матрица из УФ светодиодов, потом из ленты УФ светодиодов, также неплохо работают и люминисцентные УФ лампы в том числе для ногтей).
  • подходящий по размеру кусочек стекла (в идеале — органического, но и обычное не сильно ослабляет УФ-излучение, как пишут некоторые в интернетах).
  • желательно иметь паяльную станцию с термофеном, но можно и обычный фен.
  • прочие расходные материалы, такие как мелкая наждачная бумага, ёмкости, шприц, ватные палочки, порошковое моющее средство, какой-нибудь материал застелить рабочую поверхность, например — газета (как у меня). Это уже больше для удобства и на ваш вкус.

Как при любом методе изготовления печатной платы, первое, что нам надо сделать — это нарисовать её. Я предпочитаю Sprint Layout , так как она бесплатная, простая и интуитивно понятная, не перегружена лишними функциями, позволяет добавлять свои макросы и многое другое. Хотя, это дело вкуса, главное, чтобы софт позволял распечатывать ваши шаблоны в негативе. На данном этапе из особенностей — я лишь посоветую не рисовать дорожки тоньше 0,3 мм (особенно при печати шаблонов на лазерном принтере, на струйном, возможно получится сделать более тонкие дорожки, но я не пробовал, потому что струйника у меня нет). Почему, объясню позже.

Для примера я буду приводить фотографии процесса изготовления достаточно сложной платы с деталями в SSOP24, TQFP100 и других SMD корпусах с шагом от 0,5 мм, если я не ошибаюсь. Это плата для моего проекта — USB программатора параллельных Flash и EEPROM микросхем памяти.

После того, как нарисовали плату, всё тщательно проверяем (как в поговорке — «семь раз отмерь…»), чтобы потом не резать дорожки на уже готовой плате. Далее нам нужно распечатать фотошаблон. Фотошаблон печатается в негативе (проводящий слой должен быть прозрачным), зеркально (напечатанная сторона должна ложиться на фоторезист, чтобы максимально уменьшить фокусное расстояние). При двухсторонней плате верхний (или основной слой, который у нас будет снизу платы) печатается зеркально, второй слой — без зеркалирования. Не забываем убирать слои шелкографии, обрезки и контура платы. На лазерном принтере печатаем всё минимум в двойном экземпляре. На струйном, не пробовал, но говорят, что краска перекрывает плёнку достаточно хорошо.

Печатать в двух экземплярах на лазерном принтере нужно, потому что шаблон на просвет получается полупрозрачный. И с таким шаблоном будут засвечиваться ненужные участки фоторезиста. Поэтому я накладываю два шаблона один на другой, склеиваю клеем карандашом и совмещаю рисунок на просвет. Можно конечно использовать специальные спреи для «чернения рисунка» или подержать плёнку в парах ацетона. Но это опять же удорожает технологию и, к тому же, работает не со всеми видами тонеров.

Выше я писал, что при печати на лазернике дорожки лучше не делать тоньше 0,3 мм. Всё из-за того, что плёнка для лазерного принтера (особенно дешёвая) даёт термоусадку и рисунок немного деформируется. Поэтому два шаблона, особенно больших плат, бывает сложно совместить точно и приходится идти на компромисс, совмещая рисунок с небольшим сужением дорожек. Таже проблема возникает при совмещения шаблона с отверстиями на плате. Струйный принтер лишён данного недостатка, так как не нагревает плёнку во время печати.

Пример готовых двухслойных шаблонов:

С шаблонами разобрались. Дальше выбираем подходящий по размерам кусочек текстолита. Текстолит можно вырезать без запасов по краям (прямо точь в точь по размеру фотошаблона). А можно обрезать и после, как это сделал я.

Так как я буду делать двухстороннюю плату, то сначала я буду её сверлить. Для этого у меня есть ЧПУ фрезерный станочек. При его отсутствии можно наложить на текстолит напечатанный на бумаге рисунок платы и разметить отверстия или сверлить прямо через бумагу по рисунку.

Для односторонней платы этот этап можно пропустить и сверлить после травления. Двухстороннюю плату тоже можно сразу не сверлить целиком, а лишь просверлить 2-4 отверстия по углам (которые нужно нарисовать при разводке платы) для совмещения фотошаблона с обеих сторон.

Вот как получается на станочке с использованием карбидовых свёрел разного диаметра:

Затем готовим плату для нанесения фоторезиста. Для просверленной платы я использую два типа наждачки: 240-ю для грубой обработки краёв и отверстий и 400-ю или мельче для финишной обработки. Текстолит без отверстий можно сразу шлифовать самой мелкой наждачкой. Всякие извращения, типа потереть ластиком — не подойдут. Поверхность должна быть чуть-чуть шершавая (для лучшей адгезии фоторезиста, как для ЛУТа). После наждачки моем плату с моющим средством (типа «Пемолюкса» и ему подобных). Высушиваем. Должно выглядеть как-то так:

Плата для нанесения фото​резиста готова. Теперь нужно приготовить сам фоторезист. Из банки он достаточно густой, скорее всего для нанесения с помощью трафаретной сетки. Поэтому его надо развести. Покупать для этого чудодейственное «банановое масло» у китайцев, которое они предлагают за баснословные деньги вместе с фоторезистом, смысла нет никакого. Отлично подходит обычный 646-й. Для удобного дозирования я использую шприц.

Неразбавленный фоторезист выглядит так:

Теперь ещё один важный момент. Как разводить фоторезист? Тут надо пробовать самим. Определённых пропорций нет. Это искусство, которое приходит с опытом. Если развести его слишком густо, то слой получится очень толстый и слишком неравномерный. Если слишком жидко, то при сушке будут образовываться «кратеры» непокрытые краской. Скажу только, что разбавленный фоторезист должен быть  интенсивной окраски, по яркости раза в два ярче неразбавленного, по консистенции — чуть гуще растворителя.

Далее — наносим краску на плату. Я пробовал наносить кисточкой, как на фотографиях продавца, но получается полная ерунда, сплошные разводы. Я наношу ватной палочкой методом «нашлёпывания» — то есть штампую точками. Получается как-то так.

Не пугайтесь, если слой не совсем равномерный. Главное, чтобы не было «проплешин» краски. Но старайтесь размазывать и разшлёпывать толстые участки краски, иначе вам надоест её сушить. Должно получиться примерно так (как видно, в некоторых местах я подкрашивал ещё одним слоем):

После нанесения краски — сушим. Я это делаю термофеном от паяльной станции. Температуру выставляю 165 градусов. Для ускорения процесса я нагреваю, а затем остужаю плату. И так, обычно, раза три. Когда краска высыхает, она из глянцевой становится матовой. Тут главное не перегреть. Также можно просто ждать, пока высохнет сам или на батарее, но это очень-очень долго. При сушке феном правильно нанесённый слой можно высушить за 1-3 минуты в зависимости от площади платы. И да, хотя фоторезист не особо боится дневного освещения, старайтесь не проводить все манипуляции с ним под прямыми солнечными лучами.

Всё, фоторезист нанесён. Накладываем фотошаблон, совмещаем рисунок с отверстиями и накрываем стеклом, так, чтобы фотошаблон максимально плотно прилегал к плате. При необходимости — чем-нибудь прижимаем стекло.

Далее засвечиваем плату. Время засветки нужно подбирать индивидуально. Оно зависит от мощности лампы, толщины слоя и качества фоторезиста. LED лампы засвечивают намного быстрее, чем люминисцентные. Я засвечиваю LED лампой для ногтей 90-100 секунд. В общем — экспериментируйте. Если недодержать экспозицию, можно при проявке смыть дорожки, если передержать — могут затвердеть переходы между близко расположенными дорожками. Расстояние от лампы до платы примерно 15-20 см.

После засветки — снимаем стекло, фотошаблон и можно проявлять. Для проявки используется раствор кальцинированной соды. Её можно купить в большинстве хозяйственных магазинов. При отсутствии в крайнем случае можно попробовать крепкий раствор пищевой соды или, если есть, слабый раствор щёлочи (например, «Крот» для промывки канализационных труб или ему подобное средство). Я использую вот такую:

Концентрация раствора — на глаз. Но без фанатизма. Воду наливать желательно слегка тёплую.

Погружаем нашу плату в раствор. Почти сразу вы увидите проявляющийся рисунок. Для ускорения проявки я использую мягкую кисточку. Можно поочерёдно окунать в соду и смывать под струйкой воды из крана.

Сушим. Если плата односторонняя подправляем при наличии мелкие недочёты. Я использую тонкий перманентный маркер.

Если плата двухсторонняя, повторяем все действия для второй стороны, начиная от нанесения фоторезиста. Важно! При проявке второй стороны, не забываем проверять первую, на неё наверняка попадёт фоторезист через просверленные отверстия. Просто смываем его проявочным раствором.

После нанесения рисунка на плату — переходим к травлению. Здесь всё стандартно. Я предпочитаю медный купорос, иногда, если есть — хлорное железо. Грею на водяной бане. Крайне не рекомендую травить в перекиси водорода с лимонной кислотой. Не знаю, как всё получается в множественных видео на ютубе, но у меня от пузырьков отваливался и плёночный и баночный фоторезист.

Готовый результат после травления:

Осталась самая малость — очистить плату от краски. В идеале можно опустить плату в раствор «Крота», краска размякнет и отвалится. Получается идеально! Но для этого нужно дополнительное время и химикаты. Я просто удаляю краску с помощью не очень острого кухонного ножа. Получается не очень чисто, но лужению дорожек не мешает.

В принципе — плата готова. Если вы сразу не просверлили отверстия, то лучше это сделать на данном этапе.

Также на этом этапе для двухсторонних плат я делаю переходные отверстия (именно отверстия, а не соединения). Для этого я купил на Aliexpress набор заклёпок (или пистонов) для печатных плат . Я брал размером 0,9х2,5 мм. Это самый маленький размер. Подходят для ножек DIP микросхем, тонких резисторов и конденсаторов и др. Штыревые разъёмы «мамки» еще можно запихать, «папки» уже не влазят. На фото ниже также запечатлён самодельный заклёпочник, выточенный из обычного гвоздя в обычной дрели обычным надфилем.

Расклёпываю молотком, плату ложу на второй молоток.

Готовый результат на картинке ниже. Черные стрелки указывают на готовые отверстия, синяя — на ещё не расклёпанный пистон.

Теперь можно нанести защитный слой на дорожки. Паяльная маска — слишком трудоёмка и дорога. Поэтому я просто залуживаю дорожки и полигоны. Тут уже на любителя. Можно сплав Розе, можно «Жидкое олово» (мне не очень понравилось, раствор быстро выдыхается, слой тонковат и паяется плохо) или самый дешёвый вариант — вручную. Я использую флюс СКФ (это ра​створ канифоли в спирте, он очень дешёвый и достаточно эффективный). Также им хорошо паять мелкие микросхемы.

Фото не очень хорошего качества. Может показаться, что дорожки с дефектами, но это блеск олова с флюсом.

Далее можно запаивать соединения между слоями платы и детали.

Как обычно накосячил при разводке платы, пришлось «кидать соплю». Очень огорчаюсь, когда так получается. Еще раз повторю — проверяйте трижды плату при разводке!

Качество платы, конечно, далеко от идеала (до «Резонита » или «PcbWay » далеко). Но для домашних поделок очень даже сносно. А главное — дёшево и быстро. При определённой сноровке вы будете штамповать платы данным методом на раз-два! И вряд ли захотите возвращаться к ЛУТу, если использовали его раньше. И не забываем, что фотошаблоны для данного метода можно использовать сколько угодно раз!

На этом, пожалуй, всё. Всем удачи в вашем хобби. Надеюсь, моя статья поможет освоить данный метод новичкам, а бывалые найдут в ней полезные моменты для себя.

Изготовление двухсторонней печатной платы с помощью пленочного негативного фоторезиста — Фрикер Клуб

 В этой статье будет расписана технология изготовления печатных плат с помощью пленочного фоторезиста. Неплохая альтернатива ЛУТу.

Сильно расписывать не буду, чтоб вы не уснули к концу статьи. Если будут вопросы, задавайте.

Статья рассчитана для новичков, но и ветераны этого трудоемкого дела могут хоть что-то почерпнуть для себя.

Подготовка текстолита банальна: просто берем текстолит вырезаем кусочек  чуть больше с каждого края, чем наша будущая плата. Я вот лично пользуюсь вот таким инструментом:

И хорошенько мелкой шкуркой убираем с двух сторон все изъяны, пальчики неровности и т.д. Притираем Х.б. тряпочкой и дальше руками беремся только за края.

Пленочный фоторезист состоит из трех слоев: лавсановая пленка, сам фоторезист, полиэтиленовая пленка. Где какая нужно определить опытным путем. Чтобы отлепить пленку нужно взять кусочек липкой ленты или ценник приклеить к краю и потянуть аккуратно. У меня полиэтиленовая пленка находилась внутри рулона, она тянется и более мягкая этот край мы, и будем клеить на текстолит. Лавсановая пленка шелестит и не тянется ее мы будем удалять после экспозиции. (об этом позже)

Отрезаем кусочек фоторезиста чуть больше чем наша заготовка. Отлепляем краюшек полиэтиленовой пленки и приклеиваем к краюшку нашей заготовки разглаживая пальцем, чтоб оставшийся край фоторезиста равномерно лег по всей заготовки. Отрываем остатки пленки и суем краем в ламинатор, который работает на холодном режиме. Главное не допустить попадания мусора между заготовкой и пленкой. А то в том месте будет пузырек и наша будущая дорожка отвалится. После холодного прогона фоторезист  равномерно ложится по заготовке без пузырьков.

Обрезаем лишнее острым ножом. Делаем также и с другой стороны нашей заготовки. После берем нашу заготовку и заворачиваем в бумажный лист и уже суем в прогретый ламинатор. Прогоняем пару раз.

После прогрева фоторезист намертво приклеивается к меди. Почему в лист? Спросите вы. Сам фоторезист в нагретом состоянии очень липок, чтоб не приклеился к валикам ламинатора.

У тех, у кого нет ламинатора. Скажу, не расстраивайтесь, у меня он сам появился пару месяцев назад, тем не менее, мне не мешало делать качественные платы. Накатывал фоторезист пальцами, от центра к краям  выгоняя все пузырьки. Потом проходился резиновым краем ручки, старой зубной щетки,(за не имением резинового валика) прогревал заготовку феном на 150 градусах, и опять проходился щеткой . Получалось не хуже, но немножко дольше. Главное как говорится набить руку и все будет ок.

Вывод фотошаблона на печать, можно делать почти с любой программы трассировки печатных плат, конечно, самая распространённая это Sprint LayOut. Главное требование это вывод в негативе так фоторезист у нас негативный и все засвеченный участки будут менять свою структуру под воздействием УФ лучей.

Печатаем на прозрачной пленке для вашего типа принтера у меня струйный (может, если был лазерный ,не печатал бы я все это). Пленка односторонняя печатаем на шероховатой стороне. Причем делаем это все зеркально. Позже поймете почему.

Сначала вывожу на обычной бумаге, чтоб удостоверится, что вес правильно. И не запороть лишний листик пленки. Иногда очень тяжело сориентироваться, где какая сторона и как ее выводить на печать. Особенно если повторяешь чью-то печатку. Так что будьте бдительны. Если всё нормально,  печатаем на плёнку.

Ложем наш фотошаблон тонером на заготовку. Почему именно тонером ? И почему мы печатали зеркально? Следующая картинка вам должна все прояснить.

Берем и накрываем все это обычным стеклом. Хорошенько придавливаем  чем-то, что под руку попадется, желательно потяжелей. Чтоб наш фотошаблон плотно прилег к заготовке. Я засвечиваю обычной лампой дневного света.  Свечу минут 7-10, время засветки подбирается экспериментально. И что мы видим после. Едва заметные дорожки нашей будущей платы.

  

Раньше очень баялся двух сторонних плат, пытался их избегать. В последнее время выработал технологию. После засветки одной стороны лавсановую пленку пока не  трогаем! Берем по одному переходному отверстию с каждого угла и аккуратненько сверлим  дырочки, на чем ни будь твердом стекло или метал. Чтоб не дать нырнуть нашему сверлу глубоко. Чтоб оно слегка вылезло. Я это делаю на том же стекле,  которым накрываю вовремя засветки.

 

Вот наши метки, по которым мы будем совмещать слои. Накладываем наш второй фотошаблон, при желании его можно закрепить по краюшкам скотчем. Чтоб не сместился. И повторяем процедуру засветки.

Наконец- то удаляем лавсановую пленку с двух сторон и идем в ванную. Там нас ждет ванночка с ложкой кальцинированной  соды. Погружаем нашу  платку в раствор и чтоб ускорить процесс, нежно поглаживаем ее мягкой кисточкой (процесс не долгий около минуты). Наша платка окончательно проявляется, и как только  ненужный нам фоторезист растворился и у нас осталась голая медь с дорожками. Промываем ее водой. Внимание!!! Не передерживайте сильно в растворе, а то растворятся все наши труды. Вот что имеем на выходе:

 

Я лично травлю вот в таком сосуде, с термостатом, чтоб процесс шел при температуре 45-50 град. И Буль- башками чтоб наш раствор перемешивался. Хлорное железо подумали вы? Не-а! Это волшебный порошок, растворенный в воде персульфат аммония. Он имеет слегка голубоватый цвет, и что главное не имеет рыжих пятен где не попади.

Через 15 минут мы получаем вот такую картину. Ширина дорожек на плате составляет 0,2 мм. При желании можно выжать и тоньше. Ненужная медь ушла прочь. Осталось только снять уже ненужный фоторезист. Это мы сделаем ацетоном или жидкостью для снятия лака. Потом обрезаем края, лудим, сверлим паяем и получаем огромное удовольствие от результата.

БЛЕСТЯЩИХ ВАМ ПЛАТ!

(с)  mixachev
phreakerclub.com

Плата_AD | Altium Designer 22 Руководство пользователя

Полное содержание

Практически во всех электронных изделиях используются печатные платы. Эти платы обеспечивают механическое крепление электронных компонентов, которые составляют конструкцию устройства, а также электрические соединения между ними. Печатные платы, которые применяются в электронной промышленности уже более полувека, стали сложными системами, разрабатываемыми профессиональными инженерами и изготавливаемые с помощью точных технологических процессов.

Понимание технологии изготовления платы не является обязательным для инженеров, но те, кто разбираются в этом процессе, могут разрабатывать более дешевые платы благодаря более высокому производственному выходу.

Печатная плата является основой практически любого электронного изделия.

Анатомия печатной платы

В разделах ниже рассмотрены различные типы плат, от односторонних до гибко-жестких, а также ключевые этапы их изготовления.

Односторонняя печатная плата

Самыми простыми для производства печатными платами являются так называемые односторонние печатные платы, поскольку они содержат проводники только на одной стороне (обычно нижней).

Односторонняя печатная плата с местом для размещения компонентов на верхней стороне и пайкой на нижней стороне.

Производство односторонних печатных плат начинается во многом схожим для всех плат образом – с так называемого основания. Основание может изготавливаться из различных материалов, в зависимости от необходимых свойств конечного устройства, но самым распространенным материалом является стеклотекстолит.

Диэлектрическое основание, как правило, изготавливается из материала под названием FR4 – невоспламеняющийся (Flame Retardant) армированный стекловолокном эпоксидный слоистый пластик, тип 4 – прочный жесткий диэлектрик, который сохраняет свои высокие механические и электроизоляционные свойства как в сухих, так и влажных условиях, а также имеет хорошие свойства для производства.

Основание полностью покрыто с одной стороны тонким слоем меди. После сверления отверстий, которые далее будут использоваться для монтажа компонентов, ненужная медь удаляется с помощью процесса химического травления, и остаются только трассы и контактные площадки, необходимые для соединения компонентов между собой.

Верхняя сторона платы называется стороной компонентов, поскольку на эту сторону обычно монтируются компоненты со штыревыми выводами таким образом, что эти выводы выходят на нижней стороне платы, где их проще припаивать к медным контактным площадкам и трассам. Компоненты для поверхностного монтажа являются исключением из этого правила, поскольку их необходимо монтировать непосредственно на медные контактные площадки, и они могут находиться только на стороне пайки.

Двусторонняя печатная плата

Чуть более сложными по сравнению с односторонними платами являются двусторонние печатные платы, с проводниками на обеих сторонах основания. Это позволяет создавать более сложную трассировку. Обычно компоненты со штыревыми выводами также монтируют на верхний слой, а компоненты для поверхностного монтажа – на нижний слой, также как и в односторонних платах.

Двусторонняя печатная плата, с проводниками на верхней и нижней сторонах платы.

Металлизированные сквозные отверстия

При проектировании двусторонних печатных плат обычно полагаются на то, что штыревые выводы компонентов обеспечивают электрическое соединение между верхним и нижнем слоем. Тем не менее, это не всегда возможно, поскольку трассы иногда необходимо вести между двумя слоями в месте, которое не совпадает с выводом компонента. Поэтому в двусторонних печатных платах обычно применяются металлизированные сквозные отверстия.

Двусторонняя печатная плата с металлизированными сквозными отверстиями.

Металлизация отверстий обычно достигается путем электролитического процесса осаждения меди внутри отверстий после их сверления. Это создает проводящий путь между проводниками на верхнем и нижнем слоях, без необходимости в штыревом выводе компонента.

Верхняя и нижняя паяльная маски

Пайка компонентов в большинстве плат осуществляется пайкой волной или пайкой оплавлением припоя. В любом из этих случаев, существует вероятность образование перемычек при пайке между соседними трассами, если не используется паяльная маска. Паяльная маска, как следует из названия, обеспечивает защиту от прилипания припоя к меди в тех местах, где это может вызвать неисправность. Дополнительным преимуществом паяльной маски является защита закрытых маской проводников от коррозии.

Двусторонняя печатная плата с металлизированными сквозными отверстиями и паяльной маской.

Хотя паяльная маска может быть любым цветом, она обычно окрашивается в зеленый цвет, характерный для печатных плат. Паяльная маска, как правило, наносится на верхнюю и нижнюю стороны платы с помощью точного процесса трафаретной печати.

Слои шелкографии

Когда на плату следует добавить визуальную информацию, такую как логотип компании, номера компонентов или инструкции, для нанесения текста на внешнюю поверхность печатной платы используется шелкография. Информация на слое шелкографии обычно использует белый цвет, который контрастирует с выбранным цветом паяльной маски, хотя может использоваться любой цвет. Если позволяет место на плате, текст может указывать позиционные обозначения компонентов, требования к подстройке и дополнительную информацию, которая помогает в процессе сборки.

Верхняя сторона платы с информацией на слое шелкографии, указывающей позиционные обозначения компонентов.

Многослойные печатные платы

До сих пор рассматривались только печатные платы, которые содержат один или два проводящих слоя. Тем не менее, возможно создание плат, которые содержат намного больше слоев. Такие платы называются многослойными, и они позволяют создавать намного более плотную трассировку и обладают лучшими характеристиками по электрическим шумам. Каждый слой многослойной платы является сигнальным или экранным.

  • Сигнальные слои – эти слои предназначены только для переноса электрических сигналов между компонентами.
  • Экранные слои – эти слои сформированы из крупных блоков проводящего материала, и они, как правило, используются для цепей питания, таких как VCC и GND. Использование больших площадей в экранных слоях отлично подходит для предотвращения и подавления электрических шумов.

Разнесенный вид платы, где сигнальные слои отображены красным, голубым и светло-коричневым, а экранные – зеленым и темно-коричневым.

Доступно множество способов изготовления многослойных печатных плат, но самым простым из них является прессование множества тонких двусторонних плат с использованием препрега между ними.

Препрег (prepreg, сокращенно от preimpregnated – предварительно пропитанный) является гибким материалом, как правило, тоже содержащим стекловолокно, который поставляется производителю отвержденным частично. Этот материал добавляется в структуру платы между жесткими слоями, после чего происходит нагрев для окончательная полимеризация, и материал становится жестким, позволяя соединить слои и сформировать полную структуру финальной платы.

Соотношение двусторонних печатных плат и слоев препрега определяется в зависимости от стоимости, веса и электромеханических соображений. Сценарии ниже демонстрируют различные способы формирования структуры слоев на примере 8-слойной платы.

  1. Сценарий 1 – 8-слойная плата с уклоном в сторону пар внешних слоев.

8-слойная плата с уклоном в сторону пар внешних слоев

В этой структуре слоев, проводники на всех четырех основаниях могут быть вытравлены одновременно, затем основания прессуются вместе через слои препрега. Такая плата требует наименее сложного технологического процесса.

  1. Сценарий 2 – 8-слойная плата с уклоном в сторону пар внутренних слоев.

8-слойная плата с уклоном в сторону пар внутренних слоев

В этой структуре слоев, три основания могут быть вытравлены одновременно, но внешние слои препрега и меди должны быть добавлены отдельно, в рамках процесса прессования. Плата как единое целое затем снова проходит процесс травления для удаления ненужной меди с добавленных внешних слоев.

  1. Сценарий 3 – 8-слойная плата, созданная на одном основании, сформированная из нескольких слоев препрега.

8-слойная плата, созданная на одном основании, сформированная из нескольких слоев препрега

В этой структуре слоев на одно основание постепенно добавляется множество слоев препрега и меди. Каждый раз добавляется новый слой препрега и меди, и на каждом из них плата проходит процесс травления для удаления ненужной меди с добавленного внешнего слоя. Это происходит последовательно для каждого из шести различных слоев препрега. Поскольку плата проходит процесс травления множество раз, такая плата требует наиболее сложного технологического процесса. Как правило, этот процесс используется, только когда необходимы микропереходы.

Переходные отверстия

Главная страница: Определение типов переходных отверстий

Переходные отверстия используются для соединения проводящих слоев. Если переходное отверстие проходит от верхней стороны платы до нижней, оно называется сквозным отверстием. Переходные отверстия этого типа включают в себя поясок металлизации на каждом слое, которое может использоваться или не использоваться для соединения трассировки на этих слоях. Такие переходные отверстия высверливаются механически после того, как все слои спрессованы для формирования платы.

Также возможно создать переходные отверстия, которые соединяют другие слои, путем создания переходов в определенных точках в процессе изготовления. Переходные отверстия этих типов разделяются на две группы: глухие/скрытые переходы и микропереходы. У этих типов переходных отверстий есть свои преимущества и недостатки, о которых сказано ниже.

Глухие и скрытые переходные отверстия

Поскольку основания, которые используются для создания многослойной печатной платы, могут быть вытравлены, просверлены и металлизированы по отдельности до того, как будут спрессованы в единую структуру, возможно создание переходных отверстий, которые соединены только с внутренними слоями и не выходят на одну или даже обе внешние стороны итоговой платы. Это значит, что участок, который в противном случае был бы занят переходным отверстием на внешнем слое, теперь можно использовать для трассировки. Эти типы переходных отверстий:

  • Глухие переходные отверстия – эти переходные отверстия выходят только на одну сторону печатной платы.
  • Скрытые переходные отверстия – эти переходные отверстия не выходят ни на одну из сторон печатной платы.

Хотя использование глухих и скрытых переходных отверстий становится всё более распространенным в конструкциях передовых плат, необходимо тщательно продумать структуру слоев платы, чтобы обеспечить возможность ее изготовления. Рассмотрите структуру на изображении ниже, которая состоит из трех двусторонних оснований, спрессованных с помощью двух слоев препрега. Обратите внимание на расположение переходных отверстий, созданное неосведомленным конструктором.



Типовая 6-слойная структура (сверху) и недопустимое расположение переходных отверстий.

Такое расположение переходных отверстий не допустимо, поскольку невозможно просверлить (и металлизировать) отверстие, которое проходит только через слой препрега. Так что на изображении выше третье и пятое слева переходные отверстия нельзя просверлить. При стандартном процессе изготовления многослойной платы возможны следующие комбинации пар переходов.


Возможное расположение переходных отверстий для типовой структуры 6-слойной платы (вверху)

Чтобы использовать другие сочетания слоев, необходим другой подход, и здесь могут помочь микропереходы.

Микропереходы

IPC-2226A – Микропереход: (наращенный переход) глухая конструкция с максимальным аспектным отношением 1:1 при измерении согласно рисунку ниже, которое завершается или углубляется в целевую площадку, с общей глубиной (X) не более 0,25 мм [9,84 милов], при измерении от исходной площадки конструкции до целевой площадки (показать изображение).

Микропереходы используются в качестве межсоединений между слоями в конструкциях с высокой плотностью межсоединений (HDI) для обеспечения высокой входной/выходной (I/O) плотности передовых корпусов компонентов и конструкций плат. Технология последовательного наращивания (Sequential build-up – SBU) используется для производства конструкций плат HDI. Слои HDI обычно наращиваются на изготовленной по традиционным технологиям двухсторонней или многослойной плате, как показано более темной областью основания на изображении выше (где также присутствуют глухие переходы). Поскольку каждый слой HDI наращивается с каждой стороны традиционной платы, микропереходы могут быть выполнены с помощью лазерного сверления, формирования перехода, металлизации перехода и заполнения перехода. Поскольку отверстие образуется лазерным сверлением, оно имеет форму конуса.

Для соединения, проходящего через множество слоев, изначальным подходом было создание ступенчатой конструкции из ряда микроотверстий, расположенных в шахматном порядке. Улучшенные технологии и процессы теперь позволяют располагать микропереходы непосредственно друг над другом.

Скрытые микропереходы необходимо заполнять, но для глухих микропереходов на внешних слоях это не обязательно. Многоуровневые микропереходы обычно заполняют электроосажденной медью для обеспечения электрического соединения между множеством слоев HDI и механической прочности внешних уровней микроперехода.

► Узнайте больше о микропереходах

Гибко-жесткие печатные платы

Гибко-жесткими называются печатные платы с гибкими и жесткими частями. Такое сочетание позволяет использовать преимущества как гибких, так и жестких плат – на жесткие части монтируются все или большинство компонентов, а гибкие части выступают в роли соединений между жесткими частями.

Вы можете конструировать сложные, гибридные печатные платы, объединяя их жесткие части с помощью гибких, которые можно сложить в соответствии с корпусом.

Гибкие части создаются из гибкой подложки и меди, спрессованные вместе с помощью адгезива, нагрева и давления. На изображении ниже показан упрощенный вид гибкой части, с ее составными элементами и их описанием.

   Упрощенный вид изготовления гибкой части. Материалы спрессовываются вместе под воздействием нагрева и давления.

  • Основание – наиболее распространенным основанием является полиимид – прочный, но гибкий термореактивный полимер (теромореактопласт). Примеры полиимидов, часто используемых в производстве гибких плат: Apical, Kapton, UPILEX, VTEC PI, Norton TH и Kaptrex. (Обратите внимание, что это зарегистрированные торговые названия, принадлежащие их владельцам).
  • Медь – проводящим слоем, как правило, является катаная или отожженная (RA) медь, или иногда кованая медь. Эти типы меди изготавливаются в виде фольги, и они обладают отличной гибкостью. Они обладают вытянутым зерном, поэтому важно правильно ориентировать ее в динамической гибкой плате, чтобы обеспечить ее максимальный срок службы. Это обеспечиванием ориентацией динамической гибкой платы вдоль ролика (чтобы плата сгибалась таким же образом, которым фольга накручивалась на ролик). Обычно производитель работает с этим в процессе подготовки панелей, и это может стать проблемой только если конструктор сам выполняет панелизацию (называемую размещением в конструкции гибких плат). Медная фольга, как правило, покрыта фоточувствительным слоем, который затем экспонируется и травится для создания нужного проводящего рисунка.
  • Адгезив – адгезивом обычно является акрил, и именно он как самый мягкий материал вызывает наибольшее количество технологических трудностей, в том числе: выдавливание, когда адгезив выдавливается в вырезы в защитных слоях для доступа к слоям меди; дефекты расширения по оси Z из-за более высокого коэффициента теплового расширения акрилового адгезива; выделение влаги из-за более высокого коэффициента поглощения влаги, что может привести к рецессии смолы, выбросам и расслаиванию в местах сквозных металлизированных отверстий. Доступны альтернативные адгезивы и безадгезивные процессы, которые можно использовать в более дорогих применениях.

Есть ряд стандартных структур слоев, доступных для гибких и гибко-жестких плат, называемых типами. Общая информация по ним приведена ниже.

  • Тип 1 (Один слой) – этот тип предлагает одностороннюю гибкую печатную разводку, содержащую один проводящий слой и один или два полиимидных внешних защитных слоя.

   Гибкая структура типа 1 с двумя защитными слоями, с отверстиями на обеих сторонах и без металлизации отверстий компонентов.

Заключение по функциональности
Один проводящий слой, спрессованный между двумя изолирующими слоями или незащищенный с одной стороны.
Отверстия для доступа к проводникам могут быть на одной или обеих сторонах.
Нет металлизации отверстий компонентов.
Могут использоваться компоненты, упрочнители, выводы и соединители.
Подходит для статических и динамических применений гибких плат.
  • Тип 2 (Два слоя) – этот тип предлагает двустороннюю гибкую печатную разводку, содержащую два проводящих слоя с металлизированными сквозными отверстиям, с упрочнителями или без них.

   Гибкая структура типа 2 с отверстиями на обеих сторонах и металлизацией сквозных отверстий.

Заключение по функциональности
Два проводящих слоя с диэлектрическим слоем между ними; внешние слои могут покрывать или вскрывать контактные площадки.
Металлизированные сквозные отверстия обеспечивают соединения между слоями.
Отверстия для доступа к проводникам или вскрытые контактные площадки без покрытия могут быть с одной или с обеих сторон; переходные отверстия могут быть закрыты на обеих сторонах.
Могут использоваться компоненты, упрочнители, выводы и соединители.
Подходит для статических и динамических применений гибких плат.
  • Тип 3 (Множество слоев) – этот тип предлагает многослойную гибкую печатную разводку, содержащую три или более проводящих слоя с металлизированными сквозными отверстиям, с упрочнителями или без них.

   Гибкая структура типа 3 с отверстиями на обеих сторонах и металлизацией сквозных отверстий.

Заключение по функциональности
Три или более гибких проводящих слоя с гибкими диэлектрическими слоями между ними; внешние слои могут покрывать или вскрывать контактные площадки.
Металлизированные сквозные отверстия обеспечивают соединения между слоями.
Отверстия для доступа к проводникам или вскрытые контактные площадки без покрытия могут быть с одной или с обеих сторон.
Переходные отверстия могут быть глухими или скрытыми.
Могут использоваться компоненты, упрочнители, выводы и соединители.
Подходит для статических применений гибких плат.
  • Тип 4 (Множество гибко-жестких слоев) – этот тип предлагает многослойные сочетания гибких и жестких материалов (гибко-жесткую структуру), содержащие три или более проводящих слоя с металлизированными сквозными отверстиям. Гибко-жесткая структура имеет проводники на жестких слоях, которые отличают ее от многослойных плат с упрочтителями.

  Гибкая-жесткая структура типа 4, жесткие области формируются добавлением жестких слоев на внешние стороны гибкой структуры.

Заключение по функциональности
Три или более проводящих слоя с гибким или жестким диэлектрическим материалом между ними; внешние слои могут покрывать или вскрывать контактные площадки.
Металлизированные сквозные отверстия проходят через гибкие и жесткие слои (кроме глухих и скрытых переходных отверстий).
Отверстия для доступа к проводникам и вскрытые контактные площадки без защитного слоя могут быть с одной или с обеих сторон.
Переходные отверстия или межсоединения могут быть полностью закрыты для максимальной изоляции.
Могут использоваться компоненты, упрочнители, выводы и соединители, теплоотводы и монтажные кронштейны.
Эти типы определены в следующих стандартах:
  • IPC 6013BQualification and Performance Specification for Flexible Printed Boards.
  • MIL-P-50884EMilitary Specification: Printed Wiring Board, Flexible or Rigid-Flex, General Specification for.

Процесс производства печатной платы

Процесс производства печатной платы достаточно прост, и хотя он может незначительно отличаться у разных производителей, понимание этого процесса поможет вам создавать печатные платы, которые с меньшей вероятностью будут подвержены проблемам производства. Подробное пошаговое описание этого процесса, используемого для изготовления стандартных многослойных печатных плат, приведено ниже в качестве руководства.

  1. Выбор материала – выбираются основание и препрег, необходимые для финальной сборки, и они вырезаются по размеру.
  2. Сверление и металлизация глухих/скрытых переходных отверстий – этот шаг необходим, только если в плате используются глухие и/или скрытые переходные отверстия. Происходит сверление переходных отверстий и их покрытие слоем металлизации для обеспечения проводимости через основание.
  3. Нанесение/экспонирование/проявление фоторезиста – нанесение фоторезистивного слоя на покрытые медью основания и его последующее экспонирование ультрафиолетом через негативный фотошаблон проводящего рисунка слоя. После проявления фоторезист затвердевает, и он становится невосприимчивым к травителю, используемому на следующем шаге. Непроявленный фоторезист смывается, вскрывая медь под собой.
  4. Травление – погружение в кислотный раствор для удаления незащищенной меди.
  5. Удаление фоторезиста – фоторезист, используемый для защиты проводящего рисунка, больше не нужен, и он удаляется.
  6. Прессование оснований с препрегом для создания панели – сборка оснований одно на другое со слоями препрега между ними. При помещении в пресс с нагревом, препрег плавится в эпоксидный клей и связывает слои основания для формирования завершенной панели структуры слоев.
  7. Сверление и металлизация отверстий/переходов – сверление отверстий и переходов в завершенной панели и их покрытие слоем металлизации для обеспечения проводимости.
  8. Нанесение/экспонирование/проявление фоторезиста – нанесение фоторезистивного слоя на внешние слои и его последующее экспонирование ультрафиолетом через негативный фотошаблон внешних слоев. После проявления фоторезист затвердевает, и он становится невосприимчивым к травителю, используемому на следующем шаге. Непроявленный фоторезист смывается, вскрывая медь под собой.
  9. Травление – погружение в кислотный раствор для удаления незащищенной меди.
  10. Удаление фоторезиста – фоторезист, используемый для защиты проводящего рисунка, больше не нужен, и он удаляется.
  11. Печать паяльной маски – печать паяльной маски на плату для защиты проводящего рисунка от окисления и предотвращения прилипания припоя на те части платы, где он не нужен.
  12. Нанесение финишного покрытия – нанесение финишного покрытия на вскрытые области меди для их защиты от элементов и для обеспечения подходящей поверхности для монтажа и пайки компонентов.
  13. Печать шелкографии – печать текста и графики шелкографии на завершенной плате.
  14. Фрезерование – фрезерование на станке с ЧПУ для определения формы завершенной платы.
  15. Упаковка и отгрузка завершенной платы – упаковка платы для ее защиты от влаги и коррозии и отгрузка завершенной платы заказчику.

Визуализация процесса производства

В следующих разделах приведен графический обзор процесса изготовления платы для плат с различным количеством слоев.

Двусторонние платы

  1. Изготовление двусторонних плат начинается во многом аналогично изготовлению односторонних плат, за исключением того, что основание покрыто медью с верхней и нижней стороны.

  1. В плате предварительно высверливаются все отверстия.

  1. После чего наносится фоторезистивная маска.

  1. Негативное изображение проводящего рисунка точно совмещается над фоторезистом.

  1. Фоторезистивное покрытие чувствительно к свету, поэтому при засветке платы мощным ультрафиолетом вскрытые участки фоторезиста затвердевают.

  1. Негативный слой удаляется и происходит проявление фоторезиста.

  1. Неэкспонированные участки фоторезиста вымываются для вскрытия меди под ними.

  1. Затем плата погружается в кислоту. Полимеризованный фоторезист защищает медь, которую он покрывает, а вскрытая медь травится, оставляя только проводящий рисунок.

  1. Затем полимеризованный фоторезист удаляется для вскрытия проводящего рисунка под ним.

  1. Затем происходит химическое осаждение на стенки отверстий и переходов для обеспечения проводимости между верхним и нижним слоем.

  1. Медь покрывается тонким слоем олова для лучшей адгезии припоя, и происходит нанесение паяльной маски для отталкивания припоя от тех областей платы, где он не нужен. Паяльная маска, как правило, придает плате зеленый цвет, но доступны и другие цвета паяльной маски.

Четырехслойные платы

  1. Для четырехслойных плат, травление основания происходит перед сверлением, после чего происходит соединение препрега и меди с внешними поверхностями под воздействием нагрева и высокого давления.

  1. Затем структура высверливается и происходит травление внешних слоев, во многом аналогично тому, как это описано выше для двусторонних плат.

Шестислойные платы и платы с бо́льшим количеством слоев

  1. Для плат, в которых необходимо шесть и больше слоев, слои основания и препрега чередуются для создания структуры с нужным количеством слоев. Травление оснований происходит по отдельности, после чего они накладываются друг на друга со слоями препрега сверху и снизу и с соединением двух оснований. Как и в четырехслойной плате, также на верхнюю и нижнюю внешние поверхности присоединяются листы меди.

  1. Затем структура высверливается и происходит травление внешних слоев, во многом аналогично тому, как это описано выше для двусторонних плат. Этот процесс можно расширить подобным образом для создания плат с 30 и более слоями.

В результате этого процесса изготавливается плата, которая после визуальной проверки и испытания заказчиком отправляется в сборочный цех. Здесь осуществляется сборка платы с помощью станков автоматизированной установки компонентов, в соответствии с файлом Pick and Place и составом изделия. Как правило, после сборки также проводят внутрисхемные испытания.

Описанный выше процесс не относится к производству гибких плат или процессу последовательного наращивания (SBU), который использует микропереходы.

  • Чтобы узнать больше об изготовлении гибких плат, перейдите на сайт Tech-Etch или загрузите их руководство Flexible Circuit Design Guide.
  • Чтобы узнать больше о технологии последовательного наращивания, перейдите на сайт HDI Handbook.

Что дальше?

Главная страница: Определение структуры слоев

Не важно, плату какого типа вы хотите изготовить, будь то жесткая или гибко-жесткая плата – сначала необходимо определить нужную структуру слоев. В редакторе плат Altium Designer, структуры слов определяются в Layer Stack Manager (Design » Layer Stack Manager). Новая плата включает в себя одну структуру по умолчанию: диэлектрическое основание, два проводящих (сигнальных) слоя, а также верхний и нижний слои паяльной маски и шелкографии, как показано на изображении ниже.

Управление структурой слоев осуществляется в Layer Stack Manager. Здесь показана единственная структура по умолчанию новой платы.

Для получения более подробной информации об определении структуры слоев платы в Altium Designer, перейдите на страницу Определение структуры слоев.

Layer Stack Manager позволяет определять не только одну структуру слоев для стандартных одно-, двусторонних и многослойных плат, но и определять множество структур для гибко-жестких конструкций. Для получения более подробной информации о таких конструкциях перейдите на страницу Проектирование гибко-жестких плат.

Распечатайте схему на пластине. «Фоторезист»

Акамай 176-34-86-175_s-23-203-249-81_ts-1604430438-clienttons-s.akamaihd.net, 176-34-86-175_s-23-203-249-81_ts-1604432488-clienttons-s.akamaihd. net, 176-34-86-175_s-23-203-249-90_ts-1604428164-clienttons-s.akamaihd.net, 176-34-86-175_s-95-101-143-18_ts-1604428258-clienttons-s. akamaihd.net, 176-34-86-175_s-95-101-143-24_ts-1604428321-clienttons-s.akamaihd.net, 34-242-207-243_s-23-203-249-81_ts-1604425495-clienttons- с.akamaihd.net, 34-242-207-243_s-23-203-249-81_ts-1604425563-clienttons-s.akamaihd.net, 34-242-207-243_s-23-203-249-81_ts-1604425669-clienttons-s.akamaihd. net, 34-242-207-243_s-23-203-249-81_ts-1604427540-clienttons-s.akamaihd.net, 34-242-207-243_s-23-203-249-81_ts-1604427617-clienttons-s. akamaihd.net, 34-242-207-243_s-23-203-249-81_ts-1604427664-clienttons-s.akamaihd.net, 34-242-207-243_s-23-203-249-81_ts-1604427922-clienttons- s.akamaihd.net, 34-242-207-243_s-23-203-249-81_ts-1604439090-clienttons-s.akamaihd.net, 34-242-207-243_s-23-203-249-81_ts-1604439174-clienttons-s.akamaihd.net, 34-242-207-243_s-23-203-249-81_ts-1604441206-clienttons- s.akamaihd.net, 34-242-207-243_s-23-203-249-81_ts-1604441267-clienttons-s.akamaihd.net, 34-242-207-243_s-23-203-249-90_ts-1604425484- clienttons-s.akamaihd.net, 34-242-207-243_s-23-203-249-90_ts-1604425610-clienttons-s.akamaihd.net, 34-242-207-243_s-23-203-249-90_ts-1604427737-clienttons-s.akamaihd.net, 34-242-207-243_s-23-203-249-90_ts-1604427797-clienttons-s.akamaihd.net, 34-242-207-243_s-23-203-249-90_ts-1604438922-clienttons-s.akamaihd.net, 34-242-207-243_s-23-203-249-90_ts-1604438968-clienttons- s.akamaihd.net, 34-242-207-243_s-23-203-249-90_ts-1604439033-clienttons-s.akamaihd.net, 34-242-207-243_s-23-203-249-90_ts-1604441023- clienttons-s.akamaihd.net, 34-242-207-243_s-95-101-129-82_ts-1604425732-clienttons-s.akamaihd.net, 34-245-202-11_s-23-203-249-81_ts-1604425513-clienttons-s.akamaihd. сеть, 34-245-202-11_s-23-203-249-81_ts-1604427569-clienttons-s.akamaihd.net, 34-245-202-11_s-23-203-249-90_ts-1604425365-clienttons-s.akamaihd.net, 34-246-182-217_s-23-203-249-81_ts-1604424915-clienttons- s.akamaihd.net, 34-246-182-217_s-23-203-249-81_ts-1604425000-clienttons-s.akamaihd.net, 34-246-182-217_s-23-203-249-81_ts-1604425155-clienttons-s.akamaihd.net, 34-246-182-217_s-23-203-249-81_ts-1604425567-clienttons-s.akamaihd. net, 34-246-182-217_s-23-203-249-81_ts-1604427446-clienttons-s.akamaihd.net, 34-246-182-217_s-23-203-249-81_ts-1604429495-clienttons-s.akamaihd.net, 34-246-182-217_s-23-203-249-90_ts-1604424817-clienttons-s.akamaihd.net, 34-246-182-217_s-23-203-249-90_ts-1604424939-clienttons- s.akamaihd.net, 34-246-182-217_s-23-203-249-90_ts-1604427359-clienttons-s.akamaihd.net, 34-246-182-217_s-23-203-249-90_ts-1604429563-clienttons-s.akamaihd. net, 34-246-182-217_s-95-101-129-82_ts-1604425062-clienttons-s.akamaihd.net, 34-246-182-217_s-95-101-143-18_ts-1604429398-clienttons-s. akamaihd.net, 34-246-182-217_s-95-101-143-24_ts-1604429274-clienttons-s.akamaihd.net, 34-246-182-217_s-95-101-143-24_ts-1604429365-clienttons-s.akamaihd.net, 34-246-182-217_s-95-101-143-24_ts-1604429616-clienttons-s.akamaihd.net, 364bf52c.akstat.io, 364bf5fa.akstat.io, 364bf6cc.akstat.io, 36c3fef2.akstat.io, 54-154-186-178_s-23-203-249-81_ts-1604425586-clienttons-s.akamaihd.net, 54-154-186-178_s-23-203-249-81_ts-1604429882-clienttons-s.akamaihd. net, 54-154-186-178_s-23-203-249-90_ts-1604425341-clienttons-s.akamaihd.net, 54-154-186-178_s-23-203-249-90_ts-1604425577-clienttons-s.akamaihd.net, 54-154-186-178_s-23-203-249-90_ts-1604425679-clienttons-s.akamaihd.net, 54-154-186-178_s-23-203-249-90_ts-1604427498-clienttons-s.akamaihd. net, 54-154-186-178_s-23-203-249-90_ts-1604431774-clienttons-s.akamaihd.net, 54-154-186-178_s-92-123-142-66_ts-1604427735-clienttons-s. akamaihd.net, 54-246-30-86_s-23-203-249-81_ts-1604425115-clienttons-s.akamaihd.net, 54-246-30-86_s-23-203-249-81_ts-1604427273-clienttons- s.akamaihd.net, 54-246-30-86_s-23-203-249-81_ts-1604427303-clienttons-s.akamaihd.net, 54-246-30-86_s-23-203-249-81_ts-1604427359-clienttons-s.akamaihd.net, 54-246-30-86_s-23-203-249-81_ts-1604431429-clienttons- s.akamaihd.net, 54-246-30-86_s-23-203-249-81_ts-1604431547-clienttons-s.akamaihd.net, 54-246-30-86_s-23-203-249-81_ts-1604435637- clienttons-s.akamaihd.net, 54-246-30-86_s-23-203-249-90_ts-1604427151-clienttons-s.akamaihd.net, 54-246-30-86_s-23-203-249-90_ts-1604429503-clienttons-s.akamaihd.net, 54-246-30-86_s-23-203-249-90_ts-1604429594-clienttons-s.akamaihd.net, 54-246-30-86_s-23-203-249-90_ts-1604433473-clienttons-s.akamaihd.net, 54-246-30-86_s-23-203-249-90_ts-1604433539-clienttons-s. akamaihd.net, 54-246-30-86_s-88-221-134-224_ts-1604435698-clienttons-s.akamaihd.net, 54-246-30-86_s-95-101-129-96_ts-1604424926-clienttons- s.akamaihd.net, 54-246-30-86_s-95-101-129-96_ts-1604424989-clienttons-s.akamaihd.net, 54-75-39-103_s-23-203-249-81_ts-1604425265-clienttons-s.akamaihd. нетто, 54-75-39-103_s-23-203-249-81_ts-1604425415-clienttons-s.akamaihd.net, 54-75-39-103_s-23-203-249-90_ts-1604425504-clienttons-s.akamaihd.net, 54-75-39-103_s-95-101-143-24_ts-1604432234-clienttons-s. akamaihd.net, 54-75-41-190_s-23-203-249-81_ts-1604424935-clienttons-s.akamaihd.net, 54-75-41-190_s-23-203-249-81_ts-1604425058-clienttons-s.akamaihd.net, 54-75-41-190_s-23-203-249-81_ts-1604425120-clienttons-s.akamaihd. net, 54-75-41-190_s-23-203-249-81_ts-1604425189-clienttons-s.akamaihd.net, 54-75-41-190_s-23-203-249-81_ts-1604427540-clienttons-s. akamaihd.net, 54-75-41-190_s-23-203-249-90_ts-1604424875-clienttons-s.akamaihd.net, 54-75-41-190_s-23-203-249-90_ts-1604425270-clienttons-s.akamaihd.net, 54-75-41-190_s-23-203-249-90_ts-1604427110-clienttons-s.akamaihd.net, 54-75-41-190_s-23-203-249-90_ts-1604429433-clienttons-s.akamaihd. net, 54-75-41-190_s-23-203-249-90_ts-1604429456-clienttons-s.akamaihd.net, 54-75-41-190_s-92-123-140-11_ts-1604427291-clienttons-s. akamaihd.net, 54-75-41-190_s-92-123-140-11_ts-1604427412-clienttons-s.akamaihd.net, 54-75-41-190_s-95-101-129-96_ts-1604425019-clienttons- с.акамайд.сеть, 54-75-41-190_s-95-101-143-18_ts-1604429529-clienttons-s.akamaihd.net, 684dd305.akstat.io, 684dd306.akstat.io, 684dd307.akstat.io, 684dd308.akstat.io, 684dd309.akstat.io, 684dd30a.akstat.io, 684dd30c.akstat.io, 684dd30d.akstat.io, 6852bd07.akstat.io, 6852bd08.akstat.io, 6852bd09.akstat.io, 6852bd0a.akstat.io, 6852bd0b. akstat.io, 6852bd0c.akstat.io, 6852bd0d.akstat.io, 6852bd0e.akstat.io, 6852bd0f.akstat.io, 6852bd10.akstat.io, 6852bd11.akstat.io, 6852bd12.akstat.io, 6852бд13.akstat.io, 6852bd14.akstat.io, 685d5b18.akstat.io, 685d5b19.akstat.io, 685d5b1b.akstat.io, 686eb51b.akstat.io, 686eb704.akstat.io, bcsecure01-a.akamaihd.net, Brightcove04pmdo- a.akamaihd.net, ds-aksb-a.akamaihd.net, el24ucyccuqvax5bs2kq-pblhb6-a723eeea5-clientnsv4-s.akamaihd.net, el24ucyccuqvax5bt4yq-ptbmxa-6ef8e4803-clientnsv4-s.akamaihd.net, el24ucyccuqwcx5bs4uq-p03zy7-676237e5e- клиентnsv4-s.akamaihd.net, el3lnwiccuqvax5bstvq-pch0tk-1cdf76638-clientnsv4-s.akamaihd.net, el3lnwiccuqvax5buy2q-pqnfkn-f673b4feb-clientnsv4-s.akamaihd.net, el3lnwiccuqvax5buzkq-pl30i3-08d7d87df-clientnsv4-s.akamaihd.net, el3lnwiccuqwcx5bu4ya-pyg66y-cb19a994e-clientnsv4-s.akamaihd.net, el3lnwiccuqxax5bstjq-puyi2b-1f022524f-clientnsv4-s.akamaihd.net, el3lnwiccuqxax5bsuua-pioden- 695058c8f-clientnsv4-s.akamaihd.net, el3lnwiccuqxax5bsvta-pqns0s-b6979dbf5-clientnsv4-s.akamaihd.net, el3lnwiccuqxax5btzpq-pbifp1-07760bdf0-clientnsv4-s.akamaihd.net, el3lnwiccuqxax5bu23q-p2ez1a-7d289db29-clientnsv4-s.akamaihd.net, el3lnwixzp4swx5bs5pq-vclientspnfw87-b70cbw87-b70cbakamaihd.net, el3lnwixzp4swx5bsryq-p52tb9-f3dab0dd0-clientnsv4-s.akamaihd.net, el3lnwixzp4swx5bu35q-pdannf-fd1139023-clientnsv4-s.akamaihd.net, el3lnwixzp4swx5buxna-pyccr1-f710a073b-clientnsv4-s.akamaihd.net, el3lnwky3wdkax5bsxbq-p3hn9l- a2a7437e4-clientnsv4-s.akamaihd.net, el3lnwky3wdkex5bt23a-pfcryk-8b7c1430e-clientnsv4-s.akamaihd.net, elzm742y3wdkex5bs4lq-p0p40d-3a2e745b5-clientnsv4-s.akamaihd.net, elzm742y3wdkex5bzofa-pqb527-96b6b1fc9-clientnsv4-s.akamaihd.net, elzm74yccuqvax5b2szq-pf5z0b-8e0fe713e-clientnsv4- с.akamaihd.net, elzm74yccuqvax5bs5nq-pt4puj-60e29ce0a-clientnsv4-s.akamaihd.net, elzm74yccuqvax5bzo4a-ptxi68-223a872ab-clientnsv4-s.akamaihd.net, elzm74yccuqwcx5b2r3a-p84t0a-b5b6d0cb9-clientnsv4-s.akamaihd.net, elzm74yccuqwcx5btaca-p2p13t-2edd5f4d6-clientnsv4-s.akamaihd.net, elzm74yccuqwcx5buakq-p7s1ie-7095e2510-clientnsv4-s.akamaihd.net, elzm74yccuqxax5b2o7q-partxm-0ba99e22d-clientnsv4-s.akamaihd.net, elzm74yccuqxax5bs6fa-pnivpg-c492934bb-clientnsv4- s.akamaihd.net, elzm74yccuqxax5bt5qq-pcrjf9-bdc24fa26-clientnsv4-s.akamaihd.net, elzm74yccuqxax5bzp4q-pkl6rx-fb475a90e-clientnsv4-s.akamaihd.net, elzm74yxzp4swx5bs4ga-p9xzbs-ed47165ae-clientnsv4-s.akamaihd.net, elzm74yxzp4swx5bs7cq-p4s4el-cd1a19887-clientnsv4-s.akamaihd.net, elzm74yxzp4swx5bt4ka-p0qvim-2e8a5e71e-clientnsv4-s.akamaihd.net, elzm74yxzp4swx5bt6hq-pzy1yp-35d9d01e0-clientnsv4-s.akamaihd.net, elzm74yxzp4swx5bt7mq-p1duy0-1060998fa-clientnsv4- s.akamaihd.net, elzm74yxzp4swx5bucja-p0twy9-19851792c-clientnsv4-s.akamaihd.net, elzm74yxzp4swx5bzqza-pn76ir-1c0c55ff7-clientnsv4-s.akamaihd.net, elzm74yxzp4swx5bzsda-pqodge-888ec876f-clientnsv4-s.akamaihd.net, g2nlvmqcchiscx5bva5a-pwotro-14b66ca5a-clientnsv4-s.akamaihd.net, g2nlvmqccuqvax5bs7hq-p4vzcl-ad59a5fd9-clientnsv4-s.akamaihd.net, g2nlvmqccuqxax5bsz6q-pm3a6a-3feb7d021-clientnsv4-s.akamaihd.net, g2nlvmqxzp4swx5bs5uq-pd12b9-62c8cb38d-clientnsv4- s.akamaihd.net, g2nlvmqxzp4swx5bt3va-p7puv0-d4fafcfea-clientnsv4-s.akamaihd.net, g2nlvmsy3wdkax5bs5zq-p675cj-d0b1fd299-clientnsv4-s.akamaihd.net, g33b4vqccuqvax5btwhq-pfp8ei-5c0ea4329-clientnsv4-s.akamaihd.net, g33b4vqccuqvax5btytq-pupet4-0083df35c-clientnsv4-s.akamaihd.net, g33b4vqccuqvax5btzpq-pr1f2f-01d5fb765-clientnsv4-s.akamaihd.net, g33b4vqccuqvax5bvzcq-phk9tj-828709858-clientnsv4-s.akamaihd.net, g33b4vqccuqvax5bw2bq-py1x2v-a7310f6e5-clientnsv4- s.akamaihd.net, g33b4vqccuqvax5bx3za-pge3ox-a91a32353-clientnsv4-s.akamaihd.net, g33b4vqccuqwcx5bu4na-pqdvvi-3aaa5c611-clientnsv4-s.akamaihd.net, g33b4vqccuqwcx5bwzaq-pvw5k6-d3e3dcd05-clientnsv4-s.akamaihd.net, g33b4vqccuqwcx5bx22q-p8kovq-e038e0c0c-clientnsv4-s.akamaihd.net, g33b4vqccuqxax5bstpa-p4rsfx-bd0382a30-clientnsv4-s.akamaihd.net, g33b4vqccuqxax5btyeq-poz8cc-9955b8a36-clientnsv4-s.akamaihd.net, g33b4vqxzp4swx5bu27q-pxv1vf-89db7a111-clientnsv4-s.akamaihd.net, g33b4vqxzp4swx5bv25q-pt8447- 731cc407d-clientnsv4-s.akamaihd.net, g33b4vsy3wdkax5bswnq-plqmrf-ff7289811-clientnsv4-s.akamaihd.net, g33b4vsy3wdkex5bsuoq-p56ka1-9bf23f300-clientnsv4-s.akamaihd.net, gzfsozyccuqwcx5bs3dq-p2yzo8-69eb1f4d7-clientnsv4-s.akamaihd.net, gzfsozyccuqwcx5bs4qa-p299q7-a9521f4ee-clientnsv4-s.akamaihd.net, gzfsozyccuqwcx5bsyyq-pv69oz-aed1b09c6-clientnsv4-s.akamaihd.net, gzfsozyccuqwcx5bwfuq-pw4gfb-c2c42381f-clientnsv4-s.akamaihd.net, gzfstpqccuqvax5bssvq-p0x8hm-7a3d7367f-clientnsv4-s.akamaihd.net, gzfstpqccuqvax5bsxsq-p2oajs- b2e67f00b-clientnsv4-s.akamaihd.net, gzfstpqccuqvax5bsy3a-pfuzjd-60f8ba5de-clientnsv4-s.akamaihd.net, gzfstpqccuqvax5bu2ia-p6uwyn-30e7a92df-clientnsv4-s.akamaihd.net, gzfstpqccuqwcx5bswqa-pplxq4-ee58ceb89-clientnsv4-s.akamaihd.net, gzfstpqccuqwcx5bu3mq-p6vff7-f4c407ns.akamaihd.net, gzfstpqccuqwcx5buz4q-pbk4m8-d20c90e54-clientnsv4-s.akamaihd.net, gzfstpqccuqxax5bt4ka-p3fi1s-1fcad7cd5-clientnsv4-s.akamaihd.net, gzfstpqxzp4swx5bsttq-p683qt-2c3f6e21e-clientnsv4-s.akamaihd.net, gzfstpqxzp4swx5bsu5q-pyioyl- 3b5424f35-clientnsv4-s.akamaihd.net, gzfstpqxzp4swx5bsvra-ps8whv-800c4ca06-clientnsv4-s.akamaihd.net, gzfstpqxzp4swx5bt2ka-p3owfu-9bef421db-clientnsv4-s.akamaihd.net, gzfstpqxzp4swx5btynq-p80cg4-5fbda6ae3-clientnsv4-s.akamaihd.net, gzfstpsy3wdkax5btvta-pc4hb3-c24fbde0b-clientnsv4- с.akamaihd.net, i03f9f400-ds-aksb-a.akamaihd.net, i03fa4400-ds-aksb-a.akamaihd.net, i03faac00-ds-aksb-a.akamaihd.net, i03fae300-ds-aksb-a.akamaihd. сеть, i03fb4f00-ds-aksb-a.akamaihd.net, i22f29600-ds-aksb-a.akamaihd.net, i22f44600-ds-aksb-a.akamaihd.net, i22f47c00-ds-aksb-a.akamaihd.net, i22f4a100-ds-aksb-a.akamaihd.net, i22f55c00-ds-aksb-a.akamaihd.net, i22f5ca00- ds-aksb-a.akamaihd.net, i22f6b100-ds-aksb-a.akamaihd.net, i22f7bf00-ds-aksb-a.akamaihd.net, i22fdb800-ds-aksb-a.akamaihd.net, i22fdd700-ds- аксб-а.akamaihd.net, i3430c200-ds-aksb-a.akamaihd.net, i34d04400-ds-aksb-a.akamaihd.net, i34d71700-ds-aksb-a.akamaihd.net, i36486200-ds-aksb-a.akamaihd. сеть, i364b2700-ds-aksb-a.akamaihd.net, i369aba00-ds-aksb-a.akamaihd.net, i36d85900-ds-aksb-a.akamaihd.net, i36d86800-ds-aksb-a.akamaihd.net, i36e56b00-ds-aksb-a.akamaihd.net, i36f61e00- ds-aksb-a.akamaihd.net, i36f6c000-ds-aksb-a.akamaihd.net, i3f23f800-ds-aksb-a.akamaihd.net, ib0225600-ds-aksb-a.akamaihd.net, s.go- mpulse.net, пробная версия-eum-clientnsv4-s.akamaihd.net, пробная версия-eum-clienttons-s.akamaihd.net, warfnl2y3wdkex5buhra-pvnsej-42dd2535b-clientnsv4-s.akamaihd.net, warfnlyccuqvax5bvjta-pivu9l-324052216-clientnsv4-s.akamaihd.net, warfnlyccuqxax5bwjua-pt5xj8-63e5f59c4-clientnsv4-s.akamaihd.net, warfnlyxzp4swx5bugca-p9ihiy-2a56daf9f-clientnsv4-s.akamaihd.net, warfnlyxzp4swx5buiqq-p5eemy-20706e9d7-clientnsv4- s.akamaihd.net Для обеспечения оптимизированного качества изображения и увеличения скорости загрузки страницы. Для обеспечения оптимального качества изображения и увеличения скорости загрузки страницы

Новый фоторезист позволяет 3D-печать самых мелких пористых структур

Изменение цвета: правый микроцилиндр, напечатанный новым фоторезистом, кажется белым, потому что свет рассеивается в его губчатой ​​структуре, тогда как цилиндр, напечатанный обычным фоторезистом, кажется прозрачным.1 кредит

Исследователи из Технологического института Карлсруэ (KIT) и Гейдельбергского университета разработали фоторезист для двухфотонной микропечати. В настоящее время он впервые используется для создания трехмерных полимерных микроструктур с полостями в нанодиапазоне. В Advanced Materials ученые сообщают, как можно контролировать пористость во время печати и как это влияет на светорассеивающие свойства микроструктур.

Фоторезисты представляют собой печатные краски, используемые для трехмерной печати мельчайших микроструктур с помощью так называемой двухфотонной литографии.Во время печати лазерный луч перемещается во всех пространственных направлениях через изначально жидкий фоторезист. Фоторезист затвердевает только в фокусе лазерного луча. Постепенно таким образом можно создавать сложные микроструктуры. На втором этапе растворитель используется для удаления тех участков, которые не подвергались воздействию радиации. Сложные полимерные архитектуры в микрометровом и нанометровом диапазоне остаются.

Двухфотонная полимеризация — или основанная на этом процессе двухфотонная микропечать — активно изучается уже несколько лет, в частности, в отношении производства микрооптики, так называемых метаматериалов, и микроскаффолдов для экспериментов с отдельными биологическими клетками.Для расширения спектра применения требуются новые печатные материалы. Это отправная точка ученых, участвующих в Кластере совершенства 3-D Matter Made to Order (3DMM2O) KIT и Гейдельбергского университета. «С помощью обычных фоторезистов можно было печатать только прозрачными стекловидными полимерами», — говорит Фредерик Майер, физик KIT и главный автор исследования. «Наш новый фоторезист впервые позволяет печатать трехмерные микроструктуры из пористой нанопены.Эта полимерная пена имеет полости размером от 30 до 100 нм, которые заполнены воздухом».

От прозрачного до белого

«Никогда не существовало фоторезиста для трехмерной лазерной микропечати, с помощью которого можно было бы печатать «белый» материал, — отмечает Фредерик Майер. Как и в пористой яичной скорлупе, множество маленьких отверстий для воздуха в пористых наноархитектурах делают их белыми. Смешивание белых частиц с обычным фоторезистом не дало бы такого эффекта, потому что фоторезист должен быть прозрачным для (красного) лазерного луча во время печати.«Наш фоторезист, — говорит Майер, — прозрачен до печати, но напечатанные объекты белые и обладают высокой отражательной способностью». Исследователи из Карлсруэ и Гейдельберга продемонстрировали это, напечатав сферу Ульбрихта (оптический компонент) толщиной с волос.

Другим фактором, который открывает новые области применения, является чрезвычайно большая площадь внутренней поверхности пористого материала. Это может быть полезно для процессов фильтрации на небольшом пространстве, высоко водоотталкивающих покрытий или культивирования биологических клеток.

Сотрудничество трех из девяти исследовательских направлений Cluster of Excellence выявило области применения нового фоторезиста и способы его наилучшего применения. С помощью электронной микроскопии и оптических экспериментов исследователи показали, как полости распределяются в печатных структурах и как их формированием можно управлять, изменяя параметры печати и, в частности, интенсивность лазерных импульсов. Работу в кластере передового опыта выполняли материаловеды из Гейдельбергского университета, а также химики и физики из КИТ.


Самый быстрый высокоточный 3D-принтер
Дополнительная информация: Фредерик Майер и др. Трехмерная двухфотонная микропечать нанопористых архитектур, Advanced Materials (2020). DOI: 10.1002/adma.202002044 Предоставлено Технологический институт Карлсруэ

Цитата : Новый фоторезист позволяет выполнять 3D-печать мельчайших пористых структур (16 сентября 2020 г.) получено 30 марта 2022 г. с https://физ.org/news/2020-09-photoresist-enables-d-smallest-porous.html

Этот документ защищен авторским правом. Помимо любой добросовестной сделки с целью частного изучения или исследования, никакие часть может быть воспроизведена без письменного разрешения. Контент предоставляется только в ознакомительных целях.

(PDF) Печать на сухой пленке, фоторезист, литография

Благодарности

Эта работа финансировалась Национальным научным фондом (NFS) CAREER Award ECCS-0846502.S.P.G

выражает признательность за поддержку учебного гранта Национального института глаз (NEI) T32EY15387-9.

Ссылки

1. Волдман Дж., Грей М.Л., Шмидт М.А. Микротехнологии в биологии и медицине. Ежегодный обзор биомедицинской техники

. 1999 г.; 1: 401–25.

2. Pan T, Wang W. От чистой комнаты до рабочего стола: новые технологии микро-нанопроизводства для

биомедицинских приложений. Анналы биомедицинской инженерии. 2011 г.; 39: 600–20. [PubMed: 21161384]

3.Нгуен Д., Маклейн Дж., Лью В., Пеган Дж., Кхайн М. Образовательные модули для микрожидкостной термоусадочной пленки:

Соберите устройства за считанные минуты. Биомикрофлюидика. 2011 г.; 5:022209.

4. Roth EA, Xu T, Das M, Gregory C, Hickman JJ, Boland T. Струйная печать для высокопроизводительной ячейки

. Биоматериалы. 2004 г.; 25:3707–15. [PubMed: 15020146]

5. Томас М.С., Милларе Б., Клифт Дж.М., Бао Д., Хонг С., Вуллев В.И. Изготовление методом печати и пилинга для микрофлюидики

: что в нем есть для биомедицинских приложений? Анналы биомедицинской инженерии.2010 г.;

38:21–32. [PubMed: 19898937]

6. Coltro WKT, de Jesus DP, da Silva JAF, do Lago CL, Carrilho E. Методы изготовления тонера и бумаги

для микрофлюидных приложений. Электрофорез. 2010 г.; 31:2487–98. [PubMed:

20665911]

7. Кайгала Г.В., Хо С., Пентерман Р., Бэкхаус С.Дж. Быстрое прототипирование микрожидкостных устройств с помощью воскового принтера

. Лаборатория на чипе. 2007 г.; 7: 384–7. [PubMed: 17330171]

8. Abdelgawad M, Watson MW, Young EW, Mudrik JM, Ungrin MD, Wheeler AR.Мягкая литография:

мастера по запросу. Лаборатория на чипе. 2008 г.; 8:1379–85. [PubMed: 18651082]

9. Wang W, Zhao S, Pan T. Lab-on-a-print: от единой полимерной пленки к трехмерной интегрированной

микрофлюидике. Лаборатория на чипе. 2009 г.; 9:1133–7. [PubMed: 19350096]

10. Gong X, Yi X, Xiao K, Li S, Kodzius R, Qin J, Wen W. Склеивание воском трехмерных микрофлюидных чипов. Лаборатория

на чипе. 2010 г.; 10:2622–7. [PubMed: 20689865]

11. Каррильо Э., Мартинес А.В., Уайтсайдс ГМ.Понимание восковой печати: простой процесс микрорисунка

для микрофлюидики на бумажной основе. Аналитическая химия. 2009 г.; 81:7091–5. [PubMed:

20337388]

12. Lu Y, Shi W, Jiang L, Qin J, Lin B. Быстрое прототипирование бумажной микрофлюидики с воском для

недорогого портативного биоанализа. Электрофорез. 2009 г.; 30:1497–500. [PubMed: 19340829]

13. Lu Y, Shi W, Qin J, Lin B. Изготовление и характеристика микрофлюидики на бумажной основе, приготовленной

в нитроцеллюлозной мембране методом восковой печати.Аналитическая химия. 2009 г.; 82:329–35. [PubMed:

20000582]

14. Чжао С., Конг Х., Пан Т. Прямая проекция на сухой пленочный фоторезист (DP2): трехмерная полимерная микрофлюидика своими руками. Лаборатория на чипе. 2009 г.; 9:1128–32. [PubMed: 19350095]

15. Stephan K, Pittet P, Renaud L, Kleimann P, Morin P, Ouaini N, Ferrigno R. Быстрое прототипирование с использованием

сухого пленочного фоторезиста: микроизготовление шаблонов мягкой литографии для микрожидкостных структур.

Журнал микромеханики и микротехники. 2007 г.; 17:N69.

16. Чен А., Пан Т. Межблочные соединения Fit-to-Flow (F2F): Универсальные реверсивные бесклеевые микрофлюидные адаптеры

для систем «лаборатория-на-чипе». Лаборатория на чипе. 2011 г.; 11: 727–32. [PubMed: 21109877]

17. Чжао С., Чен А., Ревзин А., Пан Т. Стереомасочная литография (SML): универсальный многообъектный метод формирования микрообъектов для биологических приложений. Лаборатория на чипе. 2011 г.; 11: 224–30. [PubMed:

21113523]

18.Vulto P, Glade N, Altomare L, Bablet J, Del Tin L, Medoro G, Chartier I, Manaresi N, Tartagni M,

Guerrieri R. Изготовление микрофлюидных каналов в сухом пленочном резисте для производства и прототипирования гибридных чипов

. Лаборатория на чипе. 2005 г.; 5:158–62. [PubMed: 15672129]

19. Liu H, Gong H. Бесшаблонное прототипирование полидиметилсилоксановых микрожидкостных структур с использованием импульсного CO2-лазера

. Журнал микромеханики и микротехники. 2009 г.; 19:037002.

Гарланд и др.стр. 9

J Micromech Microeng. Авторская рукопись; доступно в PMC 01 мая 2015 г.

Рукопись автора NIH-PA Рукопись автора NIH-PA Рукопись автора NIH-PA

Литография — литография в полиграфии, фотолитография, литография и интегральные схемы — пластины, свет, фоторезист и кремний

Литография — это метод печати изображения путем нанесения узорчатых слоев цвета на бумагу с рядом травленых металлических или каменных пластин.Это процесс, используемый для печати многих газет и разноцветных литографий. Это также общее название методов, используемых для изготовления интегральных схем (ИС).


Изготовление интегральных схем

При производстве интегральных схем кремниевая пластина, выступающая в качестве основы, и светочувствительный полимерный материал, называемый фоторезистом , используются для создания рисунка слоев схемы. Негативные фоторезисты затвердевают под воздействием света, прилипая к основе в процессе проявления.Позитивные фоторезисты разлагаются под воздействием света и проявляются, оставляя углубления. Пластину с покрытием затем сушат в течение 10–30 минут в печи при температуре 176–194°F (80–90°C).

После нанесения фоторезиста на кремниевую пластину она выборочно подвергается воздействию света с помощью сетки . Сетка состоит из слоя узорчатого хрома на прозрачном стекле ; зазоры в хроме позволяют свету достигать пластины, покрытой резистом. Экспонирование происходит в устройстве, называемом степпером , которое освещает пластину через прозрачные области сетки.Только небольшой участок пластины подвергается воздействию одновременно. Затем пластина перемещается или шагает вперед, и открывается новый сегмент. После экспонирования пластина помещается в проявочный раствор , где удаляются позитив и неэкспонированные фоторезисты. Он выпекается в твердом состоянии при температуре от 248 до 356 ° F (120–180 ° C).

После нанесения фоторезиста на пластину наносится слой проводящего, полупроводникового или изолирующего металлического раствора, который приклеивается по рисунку напротив фоторезиста.Нанесение и удаление фоторезиста и металлических растворов повторяется 10-20 раз при изготовлении одной интегральной схемы. В дополнение к количеству шагов, необходимых для изготовления схемы, сложность задачи увеличивается из-за необходимости точности производственного процесса. Например, в некоторых схемах используются печатные элементы размером всего 0,35 микрона. С другой стороны, человеческий волос имеет диаметр около 100 микрон.

Книги

Глендиннинг, Уильям и Джон Хелберт, ред. Справочник по микролитографии СБИС. Парк-Ридж, Нью-Джерси: Noyes Publications, 1991.

Джагер, Ричард. Введение в производство микроэлектроники. New York, NY: Addison-Wesley, 1988.


Основы фотолитографии | Нанотехнологии

В фотолитографии пластина представляет собой тонкий срез полупроводящего материала, такого как кристаллический кремний, являющийся основой для фотолитографического процесса.До пластину можно использовать, она должна сначала пройти несколько этапов очистки и подготовки для удаления органических загрязнений и химической подготовки к нанесению фоторезиста.

Фоторезист

можно наносить на пластину несколькими способами, в большинстве из которых используется устройство, известное как «центрифуга». Коатер для центрифугирования состоит из небольшого барабана с вращающийся диск внутри.Пластина помещается на диск, где происходит отсос из вакуума. удерживает его на месте, и пластина вращается с заданной скоростью. В большинстве лабораторий приложений резист добавляется перед вращением путем нанесения нескольких капель резиста на центр пластины с помощью пипетки. После этого включается центрифуга для нанесения покрытий, и фоторезист распределяется по пластине с использованием двухэтапного процесса. На первом этапе пластину вращают со скоростью примерно 500 об/мин в течение примерно 30 секунд.Это равномерно распределяет резист по всей поверхности пластины. В этот момент спин устройство для нанесения покрытия ускоряется, а скорость вращения и время вращения пластины в сочетании с вязкость фоторезиста определяет конечную толщину покрытия резиста. Покрытия фоторезиста обычно имеют толщину 1-6 микрон, хотя более толстые покрытия иногда используется в коммерческих приложениях.

Проявитель фоторезиста RD-39 — Продукция для производства печатных плат — RD Chemical Company

Моногидрат карбоната натрия

Проявитель фоторезиста (RD-39) представляет собой гидратированный карбонат натрия, который легко растворяется в воде, образуя забуференный щелочной раствор для экономичного проявления полноводных сухих пленок Riston¹, Laminar² и Aqua-mer³ .Проявитель фоторезиста (RD-39) обеспечивает ровные боковые стенки на протяжении всего срока службы и должен использоваться в конвейерном распылительном оборудовании, предпочтительно с добавками с регулируемым уровнем pH. Скорость конвейера следует контролировать таким образом, чтобы «точка разрыва» находилась примерно на 60% длины камеры.

ПОДГОТОВКА:
Подпитка из расчета 1% по весу или на каждые 100 галлонов воды добавьте 8,34 фунта проявителя фоторезиста (RD-39) (см. предостережение). Наполните ведро на 5–10 галлонов горячей (более 120ºF) водой, тщательно смешайте с проявителем фоторезиста (RD-39) , затем вылейте в заполненный резервуар для проявителя.Предпочтительна мягкая или деионизированная вода. При отсутствии инструкции по эксплуатации от поставщика фоторезиста рабочая температура составляет 85 ± 5ºF. После проявления тщательно промойте распылением и высушите на воздухе. рН рабочей ванны будет 11,4 ± 0,1. Отменить, когда рН падает ниже 10,5 или если время разработки увеличивается. Когда pH достигает 10,5, установите точку излома ближе к середине камеры проявителя, регулируя скорость конвейера, когда точка излома выходит за пределы этой уставки, сбросьте и переделайте проявитель.

ОБОРУДОВАНИЕ:
Используется в специально разработанном конвейерном распылительном оборудовании. Оборудование для проявки следует регулярно очищать с помощью средства для очистки оборудования RD Chemical (RD-34) для поддержания качества проявленного изображения.

БЕЗОПАСНОСТЬ:

Вред при проглатывании. Избегать попадания на кожу и глаза. Носите химические очки, перчатки и защитную одежду. Дополнительную информацию см. в паспорте безопасности материала.

УТИЛИЗАЦИЯ:
Отработанный раствор проявителя должен содержать чрезвычайно низкий уровень растворенной меди, так как в нем отсутствуют хелаты.Отрегулируйте pH и утилизируйте в соответствии с федеральными, государственными и местными нормами. Свяжитесь с представителем RD Chemical для получения дополнительной информации.

УПАКОВКА:

Проявитель фоторезиста (RD-39) доступен в мешках по 25 кг (55,1 фунта). Для пользователей, которые не делают постоянное пополнение, рекомендуется, чтобы все содержимое пакета было переупаковано в меньшие пластиковые пакеты, содержащие точное количество, необходимое для заполнения отстойника для проявителя, это может избавить от досадных ошибок, которые обычно случаются в худшем случае. возможное время.

Предупреждение: либо слишком мало, либо слишком много проявителя фоторезиста (RD-39) может замедлить скорость проявления; измеряйте точно для максимальной эффективности.

Для расчета подпитки для отстойников других размеров:

Фунты проявителя фоторезиста (RD-39) = размер поддона (в галлонах) X 0,0834

¹²³Торговые марки ¹Dupont, ²Dynachem, ³Hercules

Новая техника литографии на основе электрогидродинамической платформы печати

https://doi.org/10.1016/j.orgel.2019.05.013Получить права и контент

Основные моменты

Первое исследование и анализ сочетания технологии фотолитографии с платформой струйной печати EHD.

Первое исследование по сокращению сложных технологических этапов традиционной литографии до двух этапов.

Выявление влияния напряжения, высоты печати и различных материалов для нанесения на ширину линии печати.

Получение руководства по параметрам и формул подгонки для печати фоторезиста с несколькими базовыми размерами распылительных игл.

Получение линии фоторезиста толщиной 9 мкм с ровным краем.

Abstract

В настоящей работе мы предлагаем новый метод литографии, сочетающий УФ (ультрафиолетовое) облучение с электрогидродинамической (ЭГД) печатью. Как улучшить традиционную фотолитографию по-прежнему сложно из-за сложных этапов и дороговизны процесса.EHD-печать — очень перспективный и перспективный метод изготовления микро- и наноразмерных электронных структур. Недавно разработанный метод литографии позволяет сократить количество этапов изготовления с шести до двух по сравнению с традиционной фотолитографией. На базе самодельной ЭГД-печатной платформы были напечатаны линейные структуры фоторезиста при различных условиях печати для анализа влияния параметров печати на ширину линии и разрешение печати. Кроме того, мы также обсудили некоторые явления и проблемы в процессе печати, такие как различные комбинации параметров для получения различной ширины линий, различные режимы печати и так далее.Согласно нашим исследованиям, можно изготавливать прямые линии с шириной линии 9 мкм, что демонстрирует возможности разработанной техники литографии на основе ЭГД-печати.

Ключевые слова

Литография

EHD-печать

Конус Тейлора

Фоторезист

Рекомендуемые статьи

Посмотреть полный текст

© 2019 Elsevier B.

alexxlab

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.