一文解析平行光曝光机原理及图形转移技术

　　随着电子产品高精度成像的需求，对印制电路板的设计与制造的要求也越来越高。这推动了PCB生产所需的曝光设备的研制。为此研发出平行光曝光设备是制作密集细线路的关键。文章介绍了平行曝光机工作原理及图形转移技术，跟随小编来详细的了解一下吧。

　　平行光曝光机的特点

　　这个类型的设备只有一个灯管，曝光台面也是分有上下方两个镜子，使用的是光线折射的原理。当两个面同时进行曝光的时候，上下灯的曝光是分开的。上等先进行曝光，一面镜子将光线反射到台面的上方镜子，然后再折射到曝光台面上。下灯曝光时，光线是直接直射到下方的镜子里然后在折射到台面上，因此说使用品行曝光机进行曝光的时候，上灯的能量会比下灯的能量要更大一些，曝光及级数才会一样。

　　平行光曝光机工作原理

　　1、光源

　　

　　图1是高压水银弧光灯构造图。印刷电路板制程中干膜曝光所需的光源大致而言以近紫外光为主，波长范围为：400 nm ~ 300 nm；紫外光源是以水银弧光灯为主。当电流通过一个内部充满惰性气体和金属蒸气的玻璃封管时，就会产生弧光。简单的原理为封管内游离电子经电场加速后本身具有足够的能量，可将被其碰撞的惰性气体（例如氖）使其发生离子化反应。碰撞后，带正电的氖离子往相反电极方向走，再碰到电子时发生互相结合，而成中性。因其之碰撞以及正负结合的能量，使产生一种激发态的氖原子。这种激发态的氖原子寿命较长，可再将激发能移给封管内同时存在的金属蒸气（例如汞原子），使其也被激发。此种激发态汞再以放出光能的方式将能量放出，以回到安定状态。这就是弧光灯发光的原理。如下反应式：

　　

　　2、光路

　　图2是平行光原理示意图，光源发出来的光，部份经过聚光器，然后再经过介质性的冷光面镜或双向铝镜，而反射出来；此两种镜面也可当作红外线滤光器双向铝镜，让光源中的红外光透过，其中之热量则被散热座所吸收。剩下的冷光成90°折射透过另外一个双凸透镜的组合（一般称为光线整合器Light Integrator），此时红外光被滤走，剩下来几乎都是很纯的紫外光，是一种外观为蓝色的光，其波长在320 nm ~ 405 nm之间。然后再到达另两个反射表面，一般称此为平行光反射镜，变成平行光线反射出来，到达工作区域上。

　　

　　图形转移技术

　　1、干膜

　　感光材料介质，由聚酯片基、光敏抗蚀胶膜和聚乙烯保护膜三层构成。片基是光敏抗蚀剂胶膜的载体，使抗蚀干膜保持良好的尺寸稳定性，还可保护抗蚀膜不被磨损；光敏抗蚀剂胶膜由具有光敏性抗蚀树脂组成；聚丙烯或聚乙烯薄膜是覆盖在抗蚀胶层另一面的保护层。

　　2、底片

　　底片是图形转移媒介，如图3。

　　

　　3、图形转移技术原理

　　紫外光透过图形转移媒介（黑片）与感光材料（干膜）发生光化学反应，使高分子内部或高分子之间的化学结构发生变化，从而导致感光性高分子的物性发生变化，其化学活性较差。未照射的不发生化学反应，活性不变，发生反应部分化学活性较低，利用这一特性，采用溶解或剥离方法形成导电图形。

　　4、干膜图形转移流程

　　

　　平行光曝光机的用途

　　平行光曝光机主要是用于光刻胶曝光。

　　

　　

　　光刻胶也称为光致抗蚀剂，是一种光敏材料，它受到光照后特性会发生改变。光刻胶主要用来将光刻掩膜版上的图形转移到晶圆片上。

　　光刻胶有正胶和负胶之分。正胶经过曝光后，受到光照的部分变得容易溶解，经过显影后被溶解，只留下未受光照的部分形成图形而负胶却恰恰相反，经过曝光后，受到光照的部分会变得不易溶解，经过显影后，留下光照部分形成图形。

　　负胶在光刻工艺上应用最早，其工艺成本低、产量高，但由于它吸收显影液后会膨胀，导致其分辨率（即光刻工艺中所能开诚最小图形》不如正胶，因此对于亚微米甚至更小尺寸的加工技术，主要使用正胶作为光刻胶。