Importance du photorésist dans un circuit imprimé

La photolithographie n'est pas seulement largement connue, c'est la seule technique par laquelle les semi-conducteurs sont fabriqués. C'est la méthode utilisée pour fabriquer les PCB, les circuits intégrés et d'autres composants électroniques. Le point le plus important à comprendre, cependant, est de savoir comment fonctionne le processus lithographique et où le photorésist s'insère. Une couche de masque est utilisée lors de la création d'une piste par le processus de gravure. Ce photorésist est ensuite appliqué et laissé à durcir, gravant les parties non couvertes et créant des pistes. Nous effectuons également la même action tout au long de la procédure de gravure du cuivre des PCB. Voici quelques utilisations typiques :

• Transfert de motif pour la gravure du cuivre
• Formation de vias et de pastilles
• Masquage pour l'électrodéposition

L'importance du photorésist dans la fabrication des PCB est examinée dans cet article, ainsi que ses types et ses effets sur les performances et la qualité des cartes.

Qu'est-ce que le photorésist ?

Une substance polymère photosensible appelée photorésist est utilisée dans l'étape de photolithographie de la production de PCB. Le photorésist subit des modifications chimiques qui permettent une gravure sélective ou un dépôt de métal lorsqu'il est exposé à des longueurs d'onde lumineuses particulières, le plus souvent l'ultraviolet. En substance, il définit les motifs de circuit sur un substrat en agissant comme un pochoir ou un masque. Pour améliorer ses propriétés, la solution est combinée avec un certain nombre d'autres substances. Voici ses principaux composants :

• Résine : Le composant principal qui confère l'adhérence et d'autres qualités est la résine.
• Solvant : Le solvant sert de support à la résine et la dissout.
• Sensibilisateur : La substance photoactive qui réagit à la lumière est appelée sensibilisateur.
• Additifs : Ils sont utilisés pour améliorer la résistance à la surface.

Exposition UV négative et positive :

Exposition UV négative :C'est le type de photorésist qui, exposé à la lumière UV, durcit. Ces zones durcies restent sur le PCB après le développement. Les zones non exposées sont éliminées pendant le processus de développement. Le vernis épargné de type négatif est le vernis épargné le plus souvent utilisé dans la fabrication des PCB car il donne de bons résultats sur les petites pistes et les caractéristiques sensibles.

Exposition UV positive :Les sections exposées se dilatent et se dissolvent lorsqu'elles sont exposées à un rayonnement UV positif. Les régions exposées ne durcissent pas, elles peuvent donc être facilement éliminées par le développeur. Les résists positifs sont fréquemment utilisés pour la photolithographie de haute précision, comme le traçage de circuits, plutôt que pour les vernis épargnés.

Processus de fabrication par photolithographie :

La gravure d'une carte PCB avec un film ou une encre photosensible implique un certain nombre d'étapes dans le processus de fabrication par photolithographie. En remontant du nettoyage de la carte pour empêcher l'application et le développement, cela comprend ce qui suit.

1) Préparation du PCB : La carte recouverte de cuivre doit d'abord être nettoyée et examinée pour détecter les impuretés. Avant de continuer, nous devons nettoyer et éliminer toute saleté ou oxydation.

2) Application du photorésist : Comme mentionné précédemment, ce type de polymère est généralement durci par la lumière. Cependant, nous devons d'abord l'appliquer sur les cartes recouvertes de cuivre avant de continuer. Il existe différentes façons d'appliquer un matériau photorésist humide, comme l'écrasement ou l'enduction centrifuge. D'autre part, le film mince recouvert de photorésist doit être laminé sur la surface de cuivre avant que le processus de laminage ne soit effectué lorsque le photorésist en film sec est utilisé.

3) Exposition : Préparez un masque. Ce type de couche de masque est conçu pour empêcher la lumière d'atteindre le photorésist. Le motif des pistes que vous souhaitez placer sur le PCB sera contenu dans le masque.

4) Solution de développement : Pour éliminer le photorésist non durci du PCB après exposition, un dissolvant est nécessaire. Dans le cas du négatif, la région exposée durcit et n'est donc pas éliminée. En revanche, les zones non exposées sont éliminées. Et l'inverse dans le cas d'un résist positif.

5) Processus de gravure : En photolithographie, c'est essentiellement la procédure utilisée pour éliminer le métal, en particulier lorsqu'il s'agit de PCB et de cuivre. Lorsque le photorésist durcit, il maintient fermement le cuivre en dessous en place tout en éliminant tout excès de cuivre.

6) Décapage : Un photorésist est appliqué afin de graver le PCB ; après la gravure, le photorésist doit être retiré afin de récupérer les couches de cuivre pour un traitement supplémentaire. Les sections suivantes passent en revue les différentes techniques pour éliminer le photorésist durci d'un PCB.

La structure chimique du photorésist

En fonction de leur composition chimique et de leurs caractéristiques de réaction à la lumière, les techniques d'application du photorésist pour PCB peuvent être divisées en trois catégories principales. Celles-ci comprennent les types photodécomposants, photopolymériques et photoréticulants.

1. Résist photoréticulant : Comme son nom l'indique, ce produit chimique active les liaisons de réticulation lorsque la lumière le frappe. Il durcit la zone particulière et crée une chaîne qui continue de se solidifier lorsqu'elle est exposée à la lumière. Ainsi, il est classé comme photorésist négatif.

2. Résist photopolymère : Lorsqu'il est exposé à la lumière, le même type négatif de photorésist durcit. La substance devient moins soluble dans la solution de développement. Cependant, cette fois, il déclenche une polymérisation de monomères au lieu de liaisons de réticulation.

3. Résist photodécomposant : Ce type de photorésist positif durcit à mesure que la partie exposée à la lumière se dissout dans la solution de développement. L'azide de quinine est un type de ce photorésist. Ce n'est pas un type fréquemment utilisé.

Méthodes pour appliquer le photorésist sur un PCB ?

Pour obtenir une précision et une exactitude des circuits, une application correcte du résist est nécessaire. Chaque technique présente des avantages et des inconvénients. L'une des techniques suivantes est utilisée dans le processus :

Photorésists de type humide : Il utilise l'enduction par pulvérisation, ce qui nous permet d'appliquer un photorésist standard sur un PCB à l'aide d'un spray. La pulvérisation est moins chère et plus rapide. De plus, elle crée des revêtements uniformes et permet un contrôle précis de l'épaisseur.

Électrodéposition : Cette technique recouvre la carte à l'aide d'une réaction électrochimique. Elle crée une couche mince à haute résolution. Elle est fréquemment utilisée avec les PCB multicouches.

Film à rouleau chaud : Le photorésist en film sec est appliqué à l'aide de cette technique. Le film doit être chauffé par un rouleau chaud afin qu'il adhère au PCB.

Méthodes pour éliminer le photorésist d'un PCB ?

Le photorésist du PCB doit être complètement éliminé après la procédure de gravure. Des techniques chimiques ou mécaniques peuvent être utilisées pour y parvenir. Le décapage thermique et l'application d'énergie plasma sont d'autres techniques. Des solutions de développement sont généralement nécessaires pour éliminer le photorésist non durci. Et pour éliminer un photorésist durci, nous avons besoin de :

Décapage chimique : La technique la plus courante, comparable à la solution de développement, est le décapage chimique. Les cartes sont immergées dans une solution chimique contenant du chlorure de méthylène, de l'acétone et d'autres substances.

Décapage mécanique : Des jets d'eau à haute pression doivent être utilisés pour gratter le résist. Chauffez la carte à des températures élevées afin d'éliminer thermiquement le résist. Le résist est vaporisé par la chaleur qui en résulte. Cependant, cela n'est généralement pas recommandé car cela pourrait endommager le matériau.

Décapage au plasma : Cette technique fonctionne de manière similaire à l'approche thermique. Elle décompose la structure chimique du résist et le transforme en gaz à l'aide d'un plasma basse pression. C'est l'approche la plus efficace.

Conclusion

Les pistes des cartes de circuits imprimés sont imprimées à l'aide du photorésist pour PCB, une substance photosensible. Sur les substrats recouverts de cuivre, il fonctionne en masquant le motif des pistes avant la gravure. Les niveaux d'épaisseur et de résolution appropriés sont assurés en choisissant le type approprié. Des substances réactives et des solvants organiques se trouvent dans les photorésists. Des dommages environnementaux ou des risques d'exposition pourraient résulter d'un traitement inapproprié. Les fabricants adhèrent à des réglementations strictes pour :

• Le stockage et l'élimination sûrs
• Des environnements de salle blanche contrôlés pendant l'application
• Une manipulation appropriée des produits chimiques de développement et de décapage

Le photorésist joue un rôle de plus en plus important dans l'obtention de l'excellence de fabrication à mesure que les conceptions de PCB deviennent plus compactes.