Фотохимические процессы
Фотохимия – раздел химической науки о превращениях веществ под воздействием света. Свет – это довольно узкая область в спектре электромагнитного излучения, которая простирается в пределах от далекого ультрафиолета до ближайшей инфракрасной области. По современным представлениям свет проявляет как волновые свойства, которые позволяют объяснить явления отражения, преломления, дифракции, интерференции и поляризации света, так и корпускулярные свойства, объясняющие фотоэффект, эффект Комптона, излучение черного тела. Для понимания и объяснения фотохимических процессов используют представления о корпускулярных свойствах света, когда световое излучение распространяется в пространстве дискретными порциями – квантами, или фотонами. Энергия кванта или фотона пропорциональна частоте излучения [5]:
E=h
Фотохимический метод в производстве печатных плат заключается в переносе изображения с негатива или диапозитива на светочувствительный слой, нанесённый на металлизированную поверхность заготовки и проявлении. В основе метода лежит использование фотохимических реакций [6].
Под печатной платой понимают соединения из изоляционного основания и металлических слоев, которое служит для электромонтажа элементов и узлов, соединения их в электрическую цепь для передачи электрических сигналов, а также их механического закрепления. Печатная плата с установленными на ней ЭРЭ представляет собой печатный узел. Система электрических соединений в виде участков металлического покрытия, используемая вместо объемных проводников называется печатным монтажом. Проводники, лежащие в одной плоскости, называются печатным рисунком. Основой печатных плат является диэлектрик с высокой химической и термической стойкостью, минимальной деформацией и фотопоглощением (до 0,5). Удельное сопротивление не менее 1010 Ом. В качестве диэлектрика печатных плат широко используются стеклотекстолит. Стеклотекстолит фольгированный получают склеиванием стеклотекстолита и медной фольги на гидравлических прессах. Фотохимический метод заключается в переносе изображения с негатива или диапозитива на светочувствительный слой, нанесённый на металлизированную поверхность заготовки и проявлении. В основе метода лежит использование фотохимических реакций. При поглощении света происходит разложение превращения полимеров в светочувствительном слое, типа деструкции, структурирования и образования разветвлённых систем. Спектр солнечного света содержит 5 – 7 % ультрафиолетовых лучей и не разрушает полимеров. Для фотолитографических процессов используются искусственные источники света. Перенос рисунка печатных проводников на фольгированный диэлектрик осуществляется с помощью фоторезистов. Фоторезисты образуют устойчивый к травлению слой толщиной 10 – 30 мкм. Фоторезисты – это светочувствительные (фото) и устойчивые к воздействию (резисты) агрессивных факторов: нагревание, химическое травление композиции. Негативные фоторезисты под действием актиничного излучения (вызывающего активизацию фоторезиста) в результате фотополимеризации и задубливания перестают растворяться и остаются на поверхности подложки. Позитивные фоторезисты передают рисунок фотошаблона, т.к. экспонированные участки разрушаются и вымываются. При работе с негативными фоторезистами негатив. Проекционное экспонирование света позволяет исключить дифракционные явления, контакт фотошаблона с заготовкой и увеличивает его срок службы, процесс автоматизирован [7]. Плата, изготовленная с помощью фотолитографии, представлена на рисунке 5.
Рисунок 5
Подготовка поверхности печатной платы является важной операцией, от которой зависит адгезия наносимых впоследствии слоёв. Поверхность фольги подвергается механической обработке смесью маршалита с полировальной известью и промывается. Затем химическая под- готовка поверхности заключается в обезжиривании в горячем щелочном растворе (сода, Na3PO4 + ПАВ) или в органических растворителях (спирт, ацетон), подтравливают в растворе хромового ангидрида или персульфата аммония и промывка водой. Сушка осуществляется при 80 – 100 0 С в течении 10 минут. В специальном очистителе на основе H2SO4 и ПАВ платы одновременно обезжириваются и частично подтравливаются. Отверстия после сверления подвергаются гидроабразивной обработке для удаления заусенец и насоса эпоксидной смолы с помощью пистолетов – распылителей водной суспензии карбида бора или электрокорунда. Для снятия окислов применяется вращающиеся щетки или круги из нетканого нейлона насыщенные абразивным материалом с одновременной подачей воды. Контроль чистоты производится по полноте смачивания фольги водой. Поверхность диэлектрика для химического осаждения меди подвергают механической обработке – пескоструйной или гидроабразивной с порошком A2O3, затем платы промывают тёплой водой с протиркой щётками. Для получения микро-шероховатостей (для лучшей адгезии слоя меди) и повышения скорости связывания (увеличение функциональных групп) производится химическое модификация - обработка в растворах Cr6+, содержащих Na2Cr2O7 и концентрированной H2SO4. Поверхностный слой диэлектрика частично разрушается с присоединением –OH4 и –OSO3H групп. Затем платы промывают, нейтрализуют и снова промывают.