Печатные платы (ПП) повсеместно распространены в современной жизни, они являются неотъемлемой частью высокотехнологичных устройств, вычислительных инструментов и бытовой техники. Они бывают разных типов и изготавливаются с использованием различных методов. Традиционное производство ПП включает проектирование медной платы и выборочное травление излишков меди. Однако возможность создания индивидуальных медных плат открывает творческие возможности. Стеклянные ПП представляют собой уникальную категорию в этом разнообразном ландшафте типов ПП.
Что такое стеклянная подложка?
Стеклянные подложки образуют ядро многочисленных оптических устройств. Они тщательно шлифуются, покрываются и полируются для создания зеркал и линз. Стеклянные подложки обеспечивают исключительную термическую стабильность и однородность, что имеет решающее значение для поддержания качества оптической передачи. Они используются в широком спектре размеров, от микрометров толщиной до метров в диаметре.
Стеклянная печатная плата
Стеклянные печатные платы обычно используются в ЖК-дисплеях и светодиодных технологиях. Эти платы изготавливаются из необработанного стекла. При производстве стеклянных печатных плат рисунок схемы переносится на медную плату с помощью маски, отверждаемой УФ-излучением. Маски, отверждаемые УФ-излучением, предпочтительны из-за их способности достигать точных результатов, особенно при узкой ширине дорожек, что делает их пригодными даже для массового производства.
В ходе процесса на медную плату наносится тонкий слой резиста, отверждаемого УФ-излучением. Непрозрачная пленка, содержащая изображение схемы, помещается на покрытую резистом плату и подвергается воздействию УФ-излучения. Это воздействие отверждает резист в областях, где спроектирована схема. Затем неотвержденный резист удаляется с помощью проявителя, который растворяет неэкспонированные части резиста, оставляя нетронутыми отвержденные области.
Пленки с УФ-излучением подразделяются на позитивные и негативные типы. В этом контексте используется негативный резист, где экспонированные части резиста остаются после проявления, образуя рисунок схемы.
Макет схемы
Как только материал будет готов, начните с создания принципиальной схемы вашей схемы, а затем с проектирования макета печатной платы. Чтобы перенести этот макет на чистый лист, обычно используется бумага OHP (проекционная бумага). Для трассировки путей цепи используйте инструмент автоматической трассировки, который поначалу может показаться сложным для новичков, но становится управляемым с практикой.
В проектировании печатной платы важны только дорожки (маршруты) и контактные площадки (точки соединения). Как только вы будете удовлетворены дизайном, изолируйте слой дорожек и контактных площадок в палитре слоев и экспортируйте монохромное изображение в виде файла PNG.
Для нашего процесса мы используем негативный тип фоторезиста. Это требует экспонирования резиста на свету в областях, где мы намерены сохранить медные дорожки. При экспорте изображения выберите опцию «белый на черном», чтобы дорожки и контактные площадки выглядели белыми на черном фоне. Этот формат обеспечивает четкость, так как белые области на бумаге OHP остаются прозрачными после печати.
Печать и макет
Целью OHP-печати является создание маски, которая эффективно блокирует воздействие УФ-излучения на нежелательные области резиста. Для этого убедитесь, что черные области OHP-печати полностью блокируют УФ-излучение, чтобы предотвратить воздействие. Для оптимальной блокировки три отпечатка выровнены и надежно скреплены вместе, чтобы сохранить стабильность во время процесса экспонирования.
Приклеивание стекла к медной фольге
При использовании медной фольги на стекле важно надежно прикрепить медь к стеклянной поверхности. Начните с тщательной очистки стекла и медной фольги спиртом, чтобы обеспечить надлежащую адгезию и предотвратить расслоение меди. Равномерно нанесите щедрый слой клея на стеклянную поверхность, затем плотно прижмите медную фольгу к клею. Удалите все пузырьки воздуха, равномерно надавливая на поверхность фольги. Обрежьте лишнюю фольгу по мере необходимости и дайте клею достаточно времени для полного затвердевания.
Нанесение фоторезиста
Начните с обрезки фоторезиста до нужного размера. Фоторезистивная пленка зажата между двумя защитными покрытиями, которые необходимо аккуратно снять перед нанесением. Надежно приклейте открытую сторону фоторезистивной пленки к медной поверхности. Используйте полоски скотча с обеих сторон пленки, чтобы облегчить снятие защитных покрытий. Плотно прижмите фоторезист к меди, чтобы обеспечить полную адгезию и устранить любые захваченные пузырьки воздуха между пленкой и медной поверхностью.
Настройка для светового экспонирования
Поместите ранее подготовленный OHP-отпечаток на медную доску, обеспечив правильную ориентацию, чтобы предотвратить зеркальные отпечатки. Поместите кусок стекла поверх установки, чтобы надежно закрепить OHP-отпечаток на медной поверхности. Используйте зажимы для стабилизации расположения и предотвращения смещения во время экспонирования.
Воздействие УФ-излучения
Подвергните установку воздействию УФ-излучения либо от специального источника УФ-излучения, либо солнечного света. При использовании солнечного света обычно достаточно примерно 5 минут экспозиции. Поддерживайте устойчивость установки в течение всего процесса экспонирования, используя зажимы для предотвращения любого смещения.
После экспозиции осторожно снимите установку с источника света и разберите конструкцию. Фоторезист должен показывать признаки высыхания, что указывает на успешное экспонирование.
Проявление фоторезиста
После нанесения фоторезиста на нем остается защитная пленка, которую необходимо удалить. Используйте скотч, чтобы аккуратно снять это защитное покрытие. Приготовьте раствор проявителя, используя пищевую соду или аналогичное щелочное вещество, растворенное в воде. Погрузите плату в раствор проявителя примерно на минуту, затем осторожно промойте ее под проточной водой.
Неэкспонированные области фоторезиста смоются, обнажив затвердевшие дорожки резиста. Повторяйте процесс промывки, пока все экспонированные области не будут полностью проявлены, оставив желаемый рисунок схемы на медной плате.
Травление
Приготовьте раствор хлорида железа, растворив порошок хлорида железа примерно в 150 мл воды, пока раствор не станет черным. При необходимости добавьте больше хлорида железа, чтобы обеспечить эффективность. Погрузите медную плату в раствор хлорида железа и регулярно помешивайте его, чтобы облегчить равномерное травление. Примерно через 10-15 минут вся нежелательная медь должна раствориться, оставив нетронутыми только защищенные медные дорожки.
Конечный результат
Удалите оставшийся фоторезист с медных дорожек с помощью ацетона или теплой воды. Печатные платы, изготовленные на стеклянных подложках, могут не обеспечивать электрических преимуществ, но подходят для приложений, требующих прозрачности. Такие приложения, как размещение светодиодов на таких схемах, могут выиграть от их уникальных свойств.
Преимущества стеклянной печатной платы
Благодаря 360-градусному светоизлучающему корпусу и прозрачному стеклянному невидимому проводному декорированию прозрачная стеклянная печатная плата используется в светодиодах, 5G, ЖК-дисплеях и других приложениях.
Стеклянная подложка имеет явные преимущества с точки зрения плоскостности, прозрачности, деформации, термостойкости, сопротивления разрыву и т. д.; скорость деформации очень низкая при работе при высоких температурах в течение длительных периодов; стеклянная печатная плата может излучать 360-градусную люминесценцию с индексом цветопередачи 80, равным 140 лмВт или более; ей не требуется радиатор, и нет затухания света. В настоящее время стеклянная печатная плата широко используется в светодиодных дисплеях, солнечных панелях, 3D-принтерах и других приложениях.