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一文解析平行光曝光机原理及图形转移技术

出处:电子发烧友网 发布于:2018-04-10 16:39:51 | 734 次阅读

  随着电子产品高精度成像的需求,对印制电路板的设计与制造的要求也越来越高。这推动了PCB生产所需的曝光设备的研制。为此研发出平行光曝光设备是制作密集细线路的关键。文章介绍了平行曝光机工作原理及图形转移技术,跟随小编来详细的了解一下吧。

  平行光曝光机的特点

  这个类型的设备只有一个灯管,曝光台面也是分有上下方两个镜子,使用的是光线折射的原理。当两个面同时进行曝光的时候,上下灯的曝光是分开的。上等先进行曝光,一面镜子将光线反射到台面的上方镜子,然后再折射到曝光台面上。下灯曝光时,光线是直接直射到下方的镜子里然后在折射到台面上,因此说使用品行曝光机进行曝光的时候,上灯的能量会比下灯的能量要更大一些,曝光及级数才会一样。

  平行光曝光机工作原理

  1、光源

  一文解析平行光曝光机原理及图形转移技术

  图1是高压水银弧光灯构造图。印刷电路板制程中干膜曝光所需的光源大致而言以近紫外光为主,波长范围为:400 nm ~ 300 nm;紫外光源是以水银弧光灯为主。当电流通过一个内部充满惰性气体和金属蒸气的玻璃封管时,就会产生弧光。简单的原理为封管内游离电子经电场加速后本身具有足够的能量,可将被其碰撞的惰性气体(例如氖)使其发生离子化反应。碰撞后,带正电的氖离子往相反电极方向走,再碰到电子时发生互相结合,而成中性。因其之碰撞以及正负结合的能量,使产生一种激发态的氖原子。这种激发态的氖原子寿命较长,可再将激发能移给封管内同时存在的金属蒸气(例如汞原子),使其也被激发。此种激发态汞再以放出光能的方式将能量放出,以回到安定状态。这就是弧光灯发光的原理。如下反应式:

  一文解析平行光曝光机原理及图形转移技术

  2、光路

  图2是平行光原理示意图,光源发出来的光,部份经过聚光器,然后再经过介质性的冷光面镜或双向铝镜,而反射出来;此两种镜面也可当作红外线滤光器双向铝镜,让光源中的红外光透过,其中之热量则被散热座所吸收。剩下的冷光成90°折射透过另外一个双凸透镜的组合(一般称为光线整合器Light Integrator),此时红外光被滤走,剩下来几乎都是很纯的紫外光,是一种外观为蓝色的光,其波长在320 nm ~ 405 nm之间。然后再到达另两个反射表面,一般称此为平行光反射镜,变成平行光线反射出来,到达工作区域上。

  一文解析平行光曝光机原理及图形转移技术

  图形转移技术

  1、干膜

  感光材料介质,由聚酯片基、光敏抗蚀胶膜和聚乙烯保护膜三层构成。片基是光敏抗蚀剂胶膜的载体,使抗蚀干膜保持良好的尺寸稳定性,还可保护抗蚀膜不被磨损;光敏抗蚀剂胶膜由具有光敏性抗蚀树脂组成;聚丙烯或聚乙烯薄膜是覆盖在抗蚀胶层另一面的保护层。

  2、底片

  底片是图形转移媒介,如图3。

  一文解析平行光曝光机原理及图形转移技术

  3、图形转移技术原理

  紫外光透过图形转移媒介(黑片)与感光材料(干膜)发生光化学反应,使高分子内部或高分子之间的化学结构发生变化,从而导致感光性高分子的物性发生变化,其化学活性较差。未照射的不发生化学反应,活性不变,发生反应部分化学活性较低,利用这一特性,采用溶解或剥离方法形成导电图形。

  4、干膜图形转移流程

  一文解析平行光曝光机原理及图形转移技术

  平行光曝光机的用途

  平行光曝光机主要是用于光刻胶曝光。

  一文解析平行光曝光机原理及图形转移技术

  一文解析平行光曝光机原理及图形转移技术

  光刻胶也称为光致抗蚀剂,是一种光敏材料,它受到光照后特性会发生改变。光刻胶主要用来将光刻掩膜版上的图形转移到晶圆片上。

  光刻胶有正胶和负胶之分。正胶经过曝光后,受到光照的部分变得容易溶解,经过显影后被溶解,只留下未受光照的部分形成图形而负胶却恰恰相反,经过曝光后,受到光照的部分会变得不易溶解,经过显影后,留下光照部分形成图形。

  负胶在光刻工艺上应用最早,其工艺成本低、产量高,但由于它吸收显影液后会膨胀,导致其分辨率(即光刻工艺中所能开诚最小图形》不如正胶,因此对于亚微米甚至更小尺寸的加工技术,主要使用正胶作为光刻胶。

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