< img height="1" width="1" style="display:none" src="https://www.facebook.com/tr?id=1724791474554128&ev=PageView&noscript=1" />

Was ist PCB-Fotolack und warum ist er wichtig?

Inhaltsverzeichnis

PCB-Fotolack ist von unschätzbarem Wert, wenn Sie Fotolithographie zum Drucken von Leiterplatten verwenden. Es reagiert auf Licht und hilft dabei, gewünschte Bereiche abzudecken und die Platine auf den Ätzprozess vorzubereiten. Aber was ist dieses Material und woraus besteht es? Hier erfahren Sie mehr, einschließlich der Verwendung bei der Herstellung von Leiterplatten.

Was ist PCB-Fotoresist?

PCB-Fotolack ist ein fotoaktives Material, das zum Maskieren von Abschnitten der Kupferschicht beim Drucken von Leiterbahnmustern auf Leiterplatten verwendet wird. Seine Löslichkeit ändert sich bei Bestrahlung UV-Licht oder andere EM-Wellenquellen wie Röntgenstrahlen oder ein Elektronenstrahl.

Mithilfe dieser Eigenschaft verwenden Hersteller das Material, um einige Teile kupferkaschierter Platinen abzudecken. Die verborgenen Bereiche bleiben nach dem Ätzen erhalten und erzeugen die gewünschten Leiterbahnen. Der Resist ist in trockener oder nasser Form erhältlich.

  • Trockener Fotolack – Trockenresist ist typischerweise eine lichtempfindliche Verbindung, die zwischen einer PE-Folie und einer schützenden Polyester- oder Mylar-Schicht auf der Oberseite liegt.
  • Nasser Fotolack – Die Nassversion ist eine viskose oder lackartige Flüssigkeit. Es wird auch flüssiger Fotolack oder Leiterplattenfarbe genannt und durch Sprühen oder elektrische Abscheidung aufgetragen.

Woraus besteht PCB-Fotolack?

Der Fotolack für Leiterplatten Fotolithografie ist ein Polymer in einer Lösungsmittellösung. Zur Verbesserung der Eigenschaften wird die Lösung mit verschiedenen anderen Verbindungen vermischt. Es enthält hauptsächlich Folgendes:

  • Harz – der Hauptbestandteil, der für Haftung und andere Eigenschaften sorgt.
  • Lösungsmittel – Das Lösungsmittel löst das Harz auf und fungiert als dessen Träger.
  • Sensibilisator – das photoaktive Material, das auf Licht reagiert.
  • Zusatzstoffe – Verschiedene Zusatzstoffe zur Verbesserung der Resisteigenschaften. Sie erhöhen die Flexibilität, verbessern die Haftfähigkeit, erleichtern das Abziehen usw.
PCB-Fotolack
Ein Beispiel für einen fotozersetzbaren Resisttyp in Trockenfilmform
Ressource: https://www.youtube.com/watch?bAH5A_sarBg

Arten von PCB-Fotolacken

Es gibt drei Haupttypen von Methoden zum Auftragen von PCB-Fotoresist, deren Klassifizierung sich nach der chemischen Zusammensetzung und der Reaktion auf Licht richtet. Dazu gehören fotovernetzende, fotopolymere und fotozersetzende Typen.

Fotovernetzungsresist

Wie der Name schon sagt, aktiviert die Einwirkung von Licht auf dieses Material a Vernetzer. Der Linker verbindet einzelne Harzketten zu längeren Ketten. Bei diesem Prozess entsteht Material, das der Entwickler nicht auflösen kann.

Fotopolymerer Resist

Der fotopolymere Resist ist ein Negativtyp, der unter Licht aushärtet. Es funktioniert, indem man a startet Polymerisation von Monomeren, wodurch das Material weniger löslich und resistenter gegenüber der sich entwickelnden Chemikalie wird.

Fotozersetzender Resist

Der zersetzende Typ ist ein positiver Fotolack, der bei Bestrahlung mit Licht einen Reduktionsprozess durchläuft, wodurch eine Struktur entsteht, die sich in der sich entwickelnden Chemikalie auflöst. Es handelt sich nicht um einen häufig verwendeten Typ.

Positives vs. negatives Resistdiagramm
Positives vs. negatives Resistdiagramm
Ressource: https://www.researchgate.net

Positiver vs. negativer Fotolack für Leiterplatten

PCB-Fotoresistverbindungen sind entweder positiv oder negativ, je nachdem, ob sie bei Lichteinwirkung mehr oder weniger löslich werden. Hier erfahren Sie, was Sie über die beiden wissen müssen.

Negativer Fotolack

Der Negativlack wird härter, wenn er Licht ausgesetzt wird, entweder durch einen Vernetzungs- oder Polymerisationsprozess. Die unbelichteten Teile lösen sich beim Entwickeln der Platine auf und die maskierten Bereiche bleiben intakt.

Negativresist bietet eine hervorragende Haftung und erzeugt dünnere Filme oder Maskierungsanforderungen mit höherer Auflösung. Außerdem kostet es weniger, was es zu einer bevorzugten Wahl macht.

Positiver Photoresist

Positiv bedeutet erhöhte Löslichkeit. Bei Lichteinwirkung wird das Material schwächer. Die belichteten Teile lösen sich in der Entwicklerlösung auf, zurück bleiben die unbelichteten Bereiche.

Der PCB-positive Fotolack ist eine teurere Option. Es bietet außerdem dickere Filme und eine geringere Haftung, was es zu einem weniger beliebten Material für die Fotolithografie macht.

Verwendung von PCB-Trockenfilm-Fotolack zum Drucken von Schaltkreisen
Verwendung von PCB-Trockenfilm-Fotolack zum Drucken von Schaltkreisen
Ressource: https://www.youtube.com/watch?2hQfGtSFe_0

Wie wird PCB-Fotolack aufgetragen?

Die richtige Anwendung des Lacks ist entscheidend für das Erreichen von Präzision und Schaltkreisgenauigkeit. Der Prozess umfasst eine der folgenden Methoden: Sprühen, elektrisch oder mit einer heißen Walze. Jede Methode hat ihre guten und schlechten Seiten.

Sprühbeschichtung

Eine Sprühdüse zerstäubt die Flüssigkeit und trägt sie als dünnen Film auf die Leiterplatte auf. Das Sprühen ist schneller und kostengünstiger. Es erzeugt außerdem gleichmäßige Beschichtungen und ermöglicht die präzise Kontrolle der Dicke.

Elektroabscheidung

Diese Methode verwendet eine elektrochemischer Prozess um die Platine zu beschichten und so eine dünne, hochauflösende Beschichtung zu erzeugen. Es eignet sich hervorragend zum Beschichten von mehrschichtigen Leiterplatten.

Heißwalzenfolie

Bei dieser Methode wird Trockenfilm-Fotolack aufgetragen. Um die Folie zu erhitzen und sie auf der Leiterplatte kleben zu lassen, ist eine heiße Walze erforderlich, oder Sie können einen Heißschuhlaminator verwenden.

Leiterplatte vor und nach der Lackanwendung
Leiterplatte vor und nach der Lackanwendung
Ressource: https://youtu.be/sPnnOcxqUhc?si=9FN_WcLdt9ocrcZu

Verwendung von Fotolack im PCB-Herstellungsprozess

Mehrere Schritte definieren das Ätzen einer Leiterplatte mit einem lichtempfindlichen Film oder einer lichtempfindlichen Tinte. Von der Reinigung der Platine bis hin zur Anwendung und Entwicklung des Resists umfasst es Folgendes:

Schritt 1: Vorbereitung des Boards

  • Die Leiterplattenplatten, bei denen es sich um kupferkaschierte Substrate handelt, werden gereinigt alkalische Lösungen
  • Dies geschieht, um sie von organischen Materialien zu befreien, die den Auftragsprozess behindern könnten
  • Sie sind außerdem mikrogeätzt, um ihre Oberflächen aufzurauen und die Lackhaftung zu verbessern

Schritt 2: Auftragen des Fotolacks

  • Die Platten werden in einem Ofen erhitzt, um Feuchtigkeit auszutreiben
  • Anschließend werden sie mit einem Fotolackfilm oder einer Fotolackfarbe beschichtet, um die richtige und gleichmäßige Dicke zu gewährleisten
  • In großen Produktionsanlagen werden die Platten durch automatisierte Sprühtunnel geführt oder gedreht, um die Gleichmäßigkeit zu verbessern

Schritt 3: Trocknen und Backen

  • Die Bretter werden in Umluftöfen gebracht und getrocknet
  • Anschließend werden sie abgekühlt, um die Beschichtung vollständig zu verfestigen
  • Nachdem sich der Film verfestigt hat, werden die Platten ausgebrannt, um überschüssiges Lösungsmittel zu entfernen

Schritt 4: Visuelle Untersuchung und Prüfung

  • Arbeiter untersuchen die beschichtete Platte, um eine gleichmäßige Beschichtung sicherzustellen
  • Es werden Tests durchgeführt, um die Schichtdicke und andere Anforderungen zu ermitteln

Schritt 5: Fotolackbelichtung

  • Die Platten werden mit einer Fotomaske abgedeckt und Licht oder einer anderen Strahlungsquelle ausgesetzt
  • Bei der direkten Laserbelichtung ist das Fototool nicht erforderlich. Der Laser druckt die Schaltung direkt auf den Lack
  • Abhängig vom Resisttyp können die belichteten Teile aushärten oder löslich werden

Schritt 6: Entwickeln Sie den Fotolack

  • Um den Lack zu entwickeln und die Schaltkreise freizulegen, werden die Platinen in einer chemischen Lösung behandelt
  • Die Lösung löst die löslichen Teile auf und lässt den verborgenen Teil vom unlöslichen Resist bedeckt zurück

Später werden die Platinen mit Chemikalien geätzt, wodurch die freiliegenden Kupferteile entfernt werden. Das verbleibende Muster enthält die Leiterbahnen zum Verbinden von Komponenten auf der bestückten Platine.

Dünner PCB-Fotolackfilm
Dünner PCB-Fotolackfilm
Ressource: https://www.youtube.com/watch?2hQfGtSFe_0

Wie bestimmt man die Dicke des PCB-Resists?

Bei der Herstellung von Leiterplatten ist die Lackdicke ein entscheidender Faktor. Es hilft dabei, die Menge an Strahlungsenergie zu bestimmen, die zur Aktivierung des Resists erforderlich ist, und hilft, Belichtungsprobleme wie fehlerhafte Leiterbahnen zu vermeiden.

Der Trockenfilmtyp hat eine vorgegebene Dicke zwischen 1 und 2 mil – oder etwas dicker, wenn er für Lochzelte gedacht ist. Nassbeständig ist dies nicht; seine Dicke hängt von der Auftragsmethode ab.

Während die Menge des Harzes dabei helfen kann, die Dicke abzuschätzen, können aufgrund unebener Plattenoberflächen oder Lösungsmittelverdunstung Fehler auftreten.

Verschiedene Messtechniken, wie z Weißlichtinterferometrie (WLI) und Rasterkraftmikroskopie (AFM) kann die Dicke überprüfen. Sie bieten eine höhere Genauigkeit und beeinträchtigen die Struktur des Resists nicht.

Entfernung von Fotolack mit Natriumhydroxid
Entfernung von Fotolack mit Natriumhydroxid
Ressource: https://www.youtube.com/watch?IPsE64PMzMg

Wie entfernt man Fotolack von der Leiterplatte?

Nach dem Ätzen muss der PCB-Fotolack vollständig entfernt werden. Sie können dies mit chemischen Mitteln oder physikalisch mit mechanischen Methoden tun. Andere Methoden umfassen das thermische Abisolieren und die Verwendung von Plasmaenergie.

Das chemische Strippen ist die am häufigsten verwendete Methode. Dabei werden die Platten in eine chemische Lösung getaucht, die Aceton oder Methylenchlorid und andere Verbindungen enthält.

Bei der mechanischen Entfernung muss der Resist geschrubbt oder mit abrasiven Partikeln oder Hochdruckwasserstrahlen abgestrahlt werden. Um den Resist thermisch zu entfernen, erhitzen Sie die Platine auf hohe Temperaturen. Die dabei entstehende Hitze verdampft den Resist.

Das Plasma-Stripping funktioniert wie die thermische Methode. Dabei wird Niederdruckplasma eingesetzt, um die chemische Struktur des Resists aufzubrechen und in ein Gas umzuwandeln. Es ist die effektivste Methode.

Zusammenfassung

PCB-Fotolack ist ein lichtempfindliches Material, das zum Drucken von Leiterbahnen auf Leiterplatten verwendet wird. Dabei wird das Leiterbahnmuster auf kupferkaschierten Substraten vor dem Ätzen maskiert. Es stehen verschiedene Resists zur Verfügung, die jeweils unterschiedliche Vorteile bieten. Die Auswahl des richtigen Typs gewährleistet die richtige Dicke und Auflösung.

Neueste Beiträge
Kontakt
Eine Nachricht schicken