Фотошаблоны (стр. 4 из 6)
Размерная стабильность
Фотопленки для фотошаблонов печатных плат с позиций размерной стабильности могут быть сгруппированы в два класса: фотопленки, которые не имеют вспомогательных слоев и фотопленки, которые его имеют (на желатиновой основе).
Методика измерений
Изменение размеров от изменения влажности приводится обычно для диапазона влажности от 15 до 50% при температуре 21 °С. Эта процедура относительно сложна, так как изменение размеров не линейны по отношению к изменению влажности. Это важно, поскольку измерения в разных диапазонах влажности могут иметь отличия. Можно в качестве примера привести значения коэффициент линейного расширения при изменении влажности, измеренные при низкой, средней и высокой влажности:
Низкая влажность:
от 15 до 50% 0.0014
Средняя влажность:
от 30 до 60% 0.0012 Высокая влажность:
от 50 до 80% 0.0010
Поэтому при сравнении поведения различных фотопленок от изменения влажности важно знать диапазон абсолютного изменения влажности, при котором он определялся.
То же самое относится и к температуре. Показанные в таблицах коэффициенты определены в диапазоне температур между 21 °С и 49 °С (70Т и 120 °F) и относительной влажности 20%. Температурный коэффициент всех фотопленок на полиэфирной основе практически одинаков, независимо от её толщины.
Эффект «Серебряного слоя»
Количество серебра в слое фотоэмульсии может влиять на изменение размера фотопленки. Негативы, имеющие высокое отношение непрозрачной (серебросодержашей) области к прозрачной, будут иметь меньшие изменения линейных размеров, чем позитивы того же изображения. Высокое содержание серебра стабилизирует желатиновый слой. И хотя значение этого эффекта очень мала – во втором знаке температурного коэффициента изменения размеров, с ним приходится считаться.
Время релаксации фотопленки
Время, требуемое, чтобы достигнуть равновесия с влажностью в помещении зависит от толщины фотопленки. Требуется один час на 25 мкм толщины фотопленки, чтобы достигнуть равновесия по относительной влажности с окружающей средой:
| Время | релаксации (час) | |
| Релаксация фотопленки к условиям влажности окружающей среды | для фотопленки для фотопленки с основой 100 мкм с основой 175 мкм | |
| 50% | 1 час | 0.4 часов |
| 75% | 2 часа | 1 час |
| 90% | 4 часа | 2 часа |
| 99% | 7 часов | 4 часа |
Фотопленка адаптируется к окружающей температуре в пределах от 1 до 3 минут.
Неравномерность свойств фотопленок вХи Yнаправлениях
Основы фотопленок изготавливают поливом на движущуюся ленту. Поэтому их свойства должны быть неодинаковыми вдоль и поперек полива. В последующем пленка подвергается всевозможным обработкам, чтобы предотвратить эту анизотропность. Совершенно идеальная основа фотопленки будет иметь идентичные свойства в X, Y, и диагональных направлениях в пределах всего листа. Тем не менее, большие листы фотопленки могут иметь различные изменения размеров в X и Y направлениях, с разницей в пределах ±10%.
Гистерезис
Гистерезис – это необратимое изменение размера фотопленки при изменении относительной влажности окружающей среды, зависящий и от направления изменения влажности. Этот эффект означает, что фотопленка не будет полностью возвращаться к первоначальному размеру, и это зависит от того, как изменяется относительная влажность (увеличивается или понижается).
Эффект гистерезиса для современных типов фотопленок на толстой полиэфирной основе мало заметен: меньше чем 10% любого изменения размера. Для новых типов фотопленок эффект гистерезиса ешё меньше и поэтому практически не учитывается.
Подготовка фотошаблонов к работе
Обшие рекомендации: пленочные фотошаблоны должны быть выдержаны от 4 до 7 часов в условиях рабочего помещения (т.е. рядом с установкой контактной печати или фотоплоттером).
Необходимо поддерживать постоянную температуру (±ГС) и влажность (55+5%) во всех помещениях, где используются фотошаблоны.
Фотопленка должна быть предварительно адаптирована к условиям её эксплуатации (режимам работы) в течение, по крайней мере, 4 часов (адаптация по влажности на 90%) или 7 часов (99%).
Необходимо стандартизировать температуру сушки фотопленки в проявочной машине в зависимости от влажности в помещении. Более точная температура сушки должна быть установлена опытным путем.
Целесообразно определить время адаптации фотопленки после её обработки в проявочной машине, измеряя через 5-минутные интервалы размер между реперными точками до момента его стабилизации.
Создание условий вакуумной гигиеныв рабочих помещениях – «чистые» комнаты
Дверь в помещение, предусмотренное для работы с фотопленкой, должна плотно закрываться и, по возможности, иметь снаружи «темный» тамбур. Светофильтр для неактиничного освещения должен быть корректно выбран и установлен в соответствие с документацией на используемую фотопленку. Необходимо контролировать помещение на содержание пыли и периодически делать «влажную» уборку.
На поверхностях стоек и полок, предназначенных для работы с фотопленкой, должны быть устранены любые заусенцы и неровности, которые могли бы поцарапать эмульсию фотопленки.
Пакет фотопленки (обычно 100 листов) может требовать сотен часов для полной релаксации к климатическим условиям «чистой» комнаты. Практически невозможно достичь необходимого результата, оставив фотопленку в пакете. Поэтому перед использованием необходимо разделить общий пакет фотопленки на отдельные листы для достижения скорейшей релаксации размеров фотопленок к влажности в помещении.
Пример расчета изменения размеров фотопленки
Коэффициент изменения размеров от изменения влажности: 0,0009% на 1% относительной влажности.
Температурный коэффициент: 0,0018% на ГС.
Изменение размера = Первоначальный размерх (0,0009/Ю0) х изменение влажности в% + Первоначальный размер х (0,0018/100) х изменение температуры в °С
Пример №1
Размер фотопленки: 500 мм
Изменение влажности в%: увеличение на 4%
Изменение температуры в «С: уменьшение на 2 °С
Изменение размера = (500 ммхО, 0009/100 х4) +
+ (500 мм х0,0018/100 х (– 2))= 0,018 мм + (-0.018 мм) =
= 0 (без изменения)
Пример №2
Размер фотопленки: 500 мм Изменение влажности в%: увеличение на 4% Изменение температуры в °С: увеличение на 2 °С Изменение размера = (500 мм хО.0009/100x4) + (500 мм х х 0,0018/100 х 2)= 0,018 мм + 0,018 мм = 0.036 мм
Фотостекла
Основы из стекла не подвержены влиянию влажности. Стабильность их размеров зависит только от изменений температуры, но и при этом их температурный коэффициент расширения гораздо меньше, чем у других материалов:
| Наименование | Температурный коэффициент, % на 1 °С | Коэффициент измененияот влажности, % на 1% ОВ |
| Кварц | 0,00005 | 0 |
| Стекло | 0,00080 | 0 |
| Полиэфирная пленка («Майлар») | 0,00180 | 0,0009 |
| Триацетатцеллюлозная пленка 0,00270 | 0,0023 | |
| Полихлорвиниловая пленка («Астралон») | 0,00650 | 0,0018 |
Примеси оксидов железа, неизбежно присутствующие в стекле, делают его непрозрачным в ультрафиолетовой области спектра, в которой должны работать фотошаблоны. Высокой прозрачностью для ультрафиолетовых лучей обладают кварцевое стекло, а также специальные увиолевые стекла на основе В2О5, Р2О5.
Стеклянные фотошаблоны должны обладать хорошей плоскостностью, поэтому стеклянные пластины после отливки шлифуют и полируют. Чтобы придать им прочность их делают относительно толстыми (до 6 мм). От этого они становятся тяжелыми и неудобными для ручной загрузки светокопировальных рам.
При использовании системы совмещения типа PIN-LAM в стекле высверливались окна для размещения в них втулок. Во втулках с большой точностью по диаметру и межцентровым расстояниям высверливались отверстия для входа штифтов системы базирования. Большие технические трудности представляло совмещение системы координат координатографа и сформированной на стекле системы баз. При использовании системы MASS-LAM необходимость в базовых отверстиях отсутствует. И это открывает прямую дорогу к использованию стеклянных фотошаблонов. Остается еще одна проблема: стеклянные фотошаблоны могут изготавливаться только на координатографах (низкая производительность) или планшетных фотоплоттерах (дорогое оборудование). Но если и эта проблема будет преодолена, стеклянные фотошаблоны станут преобладающим носителем топологии при изготовлении плат по высоким проектным нормам.
2. Принципы прорисовки фотошаблонов
2.1 Методы ручной работы
Конечно, эти методы относятся к истории, но чтобы понять значительность достижений последнего времени, стоит хотя бы перечислить методы ручного изготовления фотооригиналов, из которых потом методом репродукции изготавливались рабочие фотошаблоны.
Вычерчивание
Автор еще застал этот метод, по которому большие коллективы работниц, получившие хорошие навыки в картографии, вычерчивали на ватмане гуашью топологию печатных плат. В основном использовались следующие средства работы:
• вручную – с помощью простых чертежных документов и приспособлений, на основе с предварительно нанесенной координатной сеткой, с помощью точных шаблонов;
• вычерчивание на координатографе, управляемом вручную.
Применение координатографов, которые с давних пор использовались в картографии, намного увеличило точность изготовления фотооригиналов.
Метод аппликации примагничивающимися элементами
На стальную пластину, выкрашенную в белый цвет, укладывали шаблоны элементов рисунка, изготовленные из магнитной резины. Для точного позиционирования элементов пластина имела отверстия, высверленные с большой точностью на координатно-свер-лильном станке. Для упрощения работы оператора на стальную пластину проецировали эскиз печатной платы, предварительно нарисованный на миллимитровке.