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Qu'est-ce que la photorésiste pour PCB et pourquoi est-ce important ?

Table des matières

La résine photosensible pour PCB est inestimable lors de l'utilisation de la photolithographie pour imprimer des cartes de circuits imprimés. Il réagit à la lumière et aide à masquer les zones souhaitées, préparant ainsi la planche au processus de gravure, mais quel est ce matériau et de quoi est-il fait ? En savoir plus, notamment comment l'utiliser lors de la fabrication de circuits imprimés.

Qu'est-ce que la photorésiste pour PCB ?

La résine photosensible pour PCB est un matériau photoactif utilisé pour masquer des sections de la couche de cuivre lors de l'impression de motifs de traces sur des circuits imprimés. Sa solubilité change lorsqu'elle est rayonnée lumière UV ou d'un autre Sources d'ondes EM comme les rayons X ou un faisceau d'électrons.

Grâce à cette propriété, les fabricants appliquent le matériau pour recouvrir certaines parties des panneaux cuivrés. Les zones cachées restent après la gravure, créant les traces de circuit souhaitées. La réserve est disponible sous forme sèche ou humide.

  • Photorésist sec – la résistance sèche est généralement un composé sensible à la lumière pris en sandwich entre un film PE et une couche protectrice de polyester ou de Mylar sur le dessus.
  • Photorésist humide – la version humide est un fluide visqueux ou laqué. Elle est également appelée encre photorésistante liquide ou encre pour circuits imprimés et est appliquée par pulvérisation ou par dépôt électrique.

De quoi est composé le photorésist pour PCB ?

La résine photosensible pour PCB photolithographie est un polymère dans une solution solvante. La solution est mélangée à divers autres composés pour améliorer ses propriétés. Il contient principalement les éléments suivants :

  • Résine – l’ingrédient principal qui assure l’adhérence et d’autres propriétés.
  • Solvant – le solvant dissout la résine, agissant comme son support.
  • Sensibilisateur – le matériau photoactif qui répond à la lumière.
  • Additifs – divers ingrédients ajoutés pour améliorer les propriétés de résistance. Ils augmentent sa flexibilité, améliorent ses capacités d'adhésion, facilitent son décapage, etc.
Photorésiste pour PCB
Un exemple de type de réserve photo-décomposant sous forme de film sec
Ressource: https://www.youtube.com/watch?bAH5A_sarBg

Types de photorésist pour PCB

Il existe trois principaux types de méthodes d'application de photorésistes aux PCB, leur classification étant guidée par leur composition chimique et leur réaction à la lumière. Ils comprennent les types de photo-réticulation, photo-polymère et photo-décomposition.

Résistance à la photo-réticulation

Comme son nom l'indique, l'exposition de ce matériau à la lumière active un agent de réticulation. Le lieur joint des chaînes de résine individuelles pour produire des chaînes plus longues. Ce processus crée un matériau que le développeur ne peut pas dissoudre.

Résine photo-polymère

La résine photopolymère est un type négatif qui durcit à la lumière. Cela fonctionne en démarrant un polymérisation de monomères, ce qui rend le matériau moins soluble et moins résistant au produit chimique en développement.

Résine photo-décomposante

Le type en décomposition est une résine photosensible positive qui subit un processus de réduction lorsqu'elle est rayonnée par la lumière, produisant une structure qui se dissout dans le produit chimique en développement. Ce n'est pas un type couramment utilisé.

Diagramme de résistance positive ou négative
Diagramme de résistance positive ou négative
Ressource: https://www.researchgate.net

Photorésist positif ou négatif pour PCB

Les composés photorésistants aux PCB sont soit positifs, soit négatifs selon qu'ils deviennent plus ou moins solubles lorsqu'ils sont exposés à la lumière. Voici ce que vous devez savoir sur les deux.

Photorésist négatif

La réserve négative devient plus résistante lorsqu'elle est exposée à la lumière, soit par un processus de réticulation, soit par polymérisation. Les parties non exposées se dissolvent lorsque vous développez la carte, laissant intactes les zones masquées.

La réserve négative offre une excellente adhérence et produit des films plus fins ou des besoins de masquage à plus haute résolution. Cela coûte également moins cher, ce qui en fait un choix privilégié.

Photoréserve positive

Positif signifie une solubilité accrue. Le matériau s'affaiblit lorsqu'il est exposé à la lumière. Les parties exposées se dissolvent dans la solution révélatrice, laissant les sections non exposées.

La résine photosensible positive pour PCB est une option plus coûteuse. Il offre également des films plus épais et une adhérence réduite, ce qui en fait un matériau de photolithographie moins populaire.

Utilisation d'un film photorésistant sec pour PCB pour imprimer des circuits
Utilisation d'un film photorésistant sec pour PCB pour imprimer des circuits
Ressource: https://www.youtube.com/watch?2hQfGtSFe_0

Comment la photorésiste aux PCB est-elle appliquée ?

Une application correcte de la résistance est cruciale pour obtenir la précision et l’exactitude du circuit. Le processus implique l'une des méthodes suivantes : pulvérisation, électriquement ou avec un rouleau chaud. Chaque méthode a ses bons et ses mauvais côtés.

Revêtement par pulvérisation

Une buse de pulvérisation atomise le liquide et l'applique sous forme d'un film mince sur le PCB. La pulvérisation est plus rapide et moins coûteuse. Il produit également des revêtements uniformes et permet un contrôle précis de l’épaisseur.

Électro-dépôt

Cette méthode utilise un procédé électrochimique pour recouvrir le panneau, produisant un revêtement fin et haute résolution. Cela fonctionne très bien lors du revêtement de circuits imprimés multicouches.

Film à rouleaux chauds

Cette méthode applique un film photorésistant sec. Un rouleau chaud est nécessaire pour chauffer le film et le faire adhérer au PCB, ou vous pouvez utiliser une plastifieuse à sabot chaud.

PCB avant et après l'application de la résistance
PCB avant et après l'application de la résistance
Ressource: https://youtu.be/sPnnOcxqUhc?si=9FN_WcLdt9ocrcZu

Utilisation de la résine photosensible dans le processus de fabrication des PCB

Plusieurs étapes définissent la gravure d'une carte PCB à l'aide d'un film photosensible ou d'une encre photosensible. Cela implique les éléments suivants lorsqu'ils sont tracés depuis le nettoyage des planches pour résister à l'application et au développement.

Étape 1 : Préparation du tableau

  • Les panneaux PCB, qui sont des substrats recouverts de cuivre, sont nettoyés en solutions alcalines
  • Ceci est fait pour les débarrasser des matières organiques qui pourraient gêner le processus de candidature.
  • Ils sont également micro-gravés pour rendre leurs surfaces rugueuses et améliorer l'adhérence de la résistance.

Étape 2 : Application du photorésist

  • Les panneaux sont chauffés dans un four pour éliminer l'humidité
  • Ils sont ensuite recouverts d'un film photorésistant ou d'encre, garantissant une épaisseur correcte et uniforme.
  • Dans les grandes usines de fabrication, les panneaux sont acheminés vers des tunnels de pulvérisation automatisés ou filés pour améliorer l'uniformité.

Étape 3 : Séchage et cuisson

  • Les planches sont passées dans des fours à convection et séchées
  • Ils sont ensuite refroidis pour solidifier complètement le revêtement.
  • Une fois le film solidifié, les panneaux sont cuits pour éliminer l'excès de solvant.

Étape 4 : Examen visuel et tests

  • Les travailleurs examinent le panneau enduit pour garantir une couche uniforme
  • Des tests sont effectués pour déterminer l'épaisseur du revêtement et d'autres exigences

Étape 5 : Exposition à la photorésiste

  • Les panneaux sont recouverts d'un masque photo et exposés à la lumière ou à une autre source de rayonnement
  • Lors de l’utilisation de l’imagerie laser directe, l’outil photo n’est pas requis. Le laser imprime directement le circuit sur la réserve
  • Selon le type de résine, les parties exposées peuvent durcir ou devenir solubles.

Étape 6 : Développer la résine photosensible

  • Pour développer la réserve et révéler les circuits, les cartes sont traitées dans une solution chimique
  • La solution dissout les parties solubles, laissant la partie cachée recouverte par la réserve insoluble

Plus tard, les cartes sont gravées à l’aide de produits chimiques, éliminant ainsi les parties en cuivre exposées. Le motif restant contient les traces conductrices pour connecter les composants sur la carte assemblée.

Film photorésistant mince pour PCB
Film photorésistant mince pour PCB
Ressource: https://www.youtube.com/watch?2hQfGtSFe_0

Comment déterminez-vous l’épaisseur de la résistance aux PCB ?

L'épaisseur de la réserve est un facteur crucial lors de la production de circuits imprimés. Il permet de déterminer la quantité d'énergie de rayonnement nécessaire pour activer la réserve et d'éviter les problèmes d'exposition tels que les traces défaillantes.

Le type de film sec a une épaisseur prédéterminée comprise entre 1 et 2 mil – ou légèrement plus épaisse s’il est destiné à la création de trous. La résistance à l'humidité ne le fait pas ; son épaisseur dépend de la méthode d'application.

Bien que la quantité de résine puisse aider à évaluer l'épaisseur, des erreurs peuvent survenir en raison de surfaces inégales des panneaux ou de l'évaporation du solvant.

Diverses techniques de mesure, telles que Interférométrie en lumière blanche (WLI) et Microscopie à force atomique (AFM), peut vérifier l’épaisseur. Ils offrent une plus grande précision et n'interfèrent pas avec la structure de la résine.

Enlèvement de photorésist à l'aide d'hydroxyde de sodium
Enlèvement de photorésist à l'aide d'hydroxyde de sodium
Ressource: https://www.youtube.com/watch?IPsE64PMzMg

Comment retirer la résine photosensible du PCB ?

Après gravure, la résine photosensible PCB doit être complètement retirée. Vous pouvez le faire en utilisant des produits chimiques ou physiquement en utilisant des méthodes mécaniques. D'autres méthodes incluent le décapage thermique et l'utilisation de énergie plasmatique.

Le décapage chimique est la méthode la plus utilisée. Il s'agit de plonger les panneaux dans une solution chimique contenant de l'acétone ou du chlorure de méthylène et d'autres composés.

Le décapage mécanique nécessite de frotter la résine ou de la décaper avec des particules abrasives ou des jets d'eau à haute pression. Pour retirer thermiquement la résine, chauffez la planche à haute température. La chaleur qui en résulte vaporise la réserve.

Le décapage au plasma fonctionne comme la méthode thermique. Il utilise un plasma à basse pression pour décomposer la structure chimique de la réserve et la convertir en gaz. C'est la méthode la plus efficace.

Conclusion

La photorésiste pour PCB est un matériau sensible à la lumière utilisé pour imprimer des traces sur les circuits imprimés. Il fonctionne en masquant le motif de trace sur les substrats recouverts de cuivre avant la gravure. Différentes résistances sont disponibles, chacune offrant divers avantages. La sélection du bon type garantit les niveaux d’épaisseur et de résolution corrects.

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