Проявление
Самым распространенным на сегодняшний день, к тому же и самым лучшим, является позитивный метод получения печатных форм (Печатных Плат), основанный на применения диазосоединений, Орто-НафтоХинонДиазидов (ОНХД). Фактически, все виды позитивных фоторезистов, это ничто иное, как ОНХД и отличаются друг от друга, только составом растворителей, количеством светочувствительной компоненты и пленкообразующего состава.
В результате воздействия актиничного потока излучения на Орто-НафтоХинонДиазидов через диапозитив в копировальном слое появляется скрытое изображение. На освещенных участках копировальный слой изменяет свои первоначальные физико-химические параметры, прежде всего, растворимость в слабых растворах щелочных агентов.
Перевод скрытого изображения в явное (получение копии на формном материале) происходит в результате удаления слоя с освещенных участков, т. е. проявления копий Проявление, как уже указывалось, проводится водно-щелочными растворами: продукты фотохимического разложения ОНХД - инденкарбоновые кислоты - взаимодействуют со щелочью с образованием водо-растворимой соли, которая при проявлении переходит в раствор.
Следует отметить, что во время экспонирования только часть ОНХД разрушается, а около 30% остается без изменения. При проявлении в щелочном растворе происходит
реакция азосочетания исходного ОНХД с инденкарбоновой кислотой с образованием азокрасителя, что приводит к окрашиванию освещенных участков копии. В целом процесс проявления можно представить протекающим в 4 стадии: смачивание поверхности проявляющим раствором; диффузия раствора сквозь поры и трещины слоя, набухание слоя; ослабление адгезионной связи и отслаивание пленки от подложки; механическое удаление пленки.
Ввиду малых толщин копировального слоя все эти стадии проходят очень быстро. Смачивание является первым актом действия проявляющего раствора на освещенный слой. Хорошее смачивание обусловлено наличием карбоновых кислот и новолачных фенол-формальдегидных смол в пленке. По мере проникновения проявителя к подложке происходит набухание пленки, в процессе которого образуются водорастворимые соли карбоновых кислот, растворяется новолачная смола, образуются водорастворимые азокрасители между разрушенными и исходными диазокомпонентами и диспергируется пленка В связи о тем, что в состав пленки входят и щелоченерастворимые компоненты (эпоксидные смолы), полного химического растворения пленки не происходит. За счет отслаивания пленки от подложки и растворения отдельных составляющих диспергированные частички удаляются механическим воздействием,
Обычно в качестве проявляющих растворов используют 2-5%-ные растворы трехзамещенного фосфорнокислого натрия или 1-2%-ные растворы кремнекислого натрия. Могут быть использованы 0,2-0,5%-ные растворы едкого натра. Состав, концентрация и температура проявляющих растворов играют исключительно важную роль в процессе проявления. Хотя основное назначение проявления состоит в удалении освещенных участков копировального слоя, не менее важно, чтобы неосвещенные участки при этом не изменяли своих физико-химических свойств. А поскольку в состав пленок входят щелочерастворимые фенолформальдегидные смолы, то при проявлении происходит частичное разрушение слоя и на неосвещенных участках Степень этого разрушения зависит от перечисленных выше параметров проявляющих растворов, а также от времени (скорости) проявления щелочестойкости копировального слоя.
Для характеристики системы копировальный слой - проявитель удобно использовать два показателя: время проявления Тпр. освещенных участков и "избирательность проявления" W, определяемую отношением времени начала разрушения неосвещенных участков слоя Тн.р ко времени проявления: W=Тн.р / Тпр.
Параметр "избирательность проявления" отражает степень критичности проявления и тем самым степень надежности технологического процесса. Чем больше W, тем меньше скажутся на качестве копий отклонения от условий протекания копировального процесса, тем меньше будет опасность возникновения потенциальных дефектов, тем надежнее система копировальный слой - проявитель. Кроме того, при неизменном составе слоя показатель W позволяет выбрать лучший проявитель и оптимальные режимы экспонирования и проявления. В табл 1 приведены значения W для некоторых проявляющих растворов.
Наиболее избирательно работает проявитель на метасиликате натрия (W = 20), остальные проявители не обеспечивают необходимого значения W. Если учесть, что реальное время проявления из-за большого формата пластин составляет 1,5-2 мин, то показатель W сокращается до 1-2,5, что свидетельствует о разрушении неэкспонированных участков слоя и снижении его защитных свойств.
Одним из эффективных путей повышения избирательности проявления является термообработка копий после экспонирования, до проведения процесса проявления. Очевидно, что температура термообработки должна быть выбрана таким образом, чтобы на экспонированных участках не произошло разрушения инденкарбоновой кислоты. Экспериментально доказано, что термообработка после экспонирования сказывается на величине W, начиная с 90° С. При этом эффект зависит как от времени сушки, так и от температуры. В табл. 2 показано изменение величины W в зависимости от температуры термообработки.
Как видно из табл. 2, термообработка при 90-110° С приводит к резкому увеличению избирательности проявления для всех проявляющих растворов за счет значительного увеличения W неэкспонированного слоя.
Для практического использования может быть рекомендована термообработка экспонированных копий при температуре 100-110° С. Время проявления и экспонирования взаимосвязаны и должны выбираться таким образом, чтобы обеспечить наибольшую разрешающую способность процесса. Очень эффективны смеси силиката натрия и едкого натрия. Концентрацию их и соотношение подбирают так, чтобы W составляла не менее 20.
Дефекты при изготовлении печатных форм на основе орто-нафтохинондиазидов и их устранение
Несмотря на разнообразие технологических вариантов изготовления печатных форм с использованием копировального слоя на основе ОНХД, во всех случаях основной технологической операцией, определяющей качество печатных форм, является проявление, большинство дефектов форм связано с "недопроявлением" или с "перепроявлением" копий.
Социальные закладки