丝网模版正确曝光的讨论

信息来源：eoopoo.com 时间：2010-6-7 0:00:00 浏览次数：76

　　一、前言
网版印刷是一门实用技术，其应用领域越来越广泛，印制电路是网版印刷中要求**高的一种。网版印刷包括制版和印刷二大部分，印刷高质量、高精度、高密度的印制电路板首先取决于高质量的丝网模版，而感光制版中晒版曝光工序是其中关键的环节，丝网模版存在的许多问题与模版的曝光相关联。模版曝光的目的是在丝网版上生成图像或者说是复制原稿。重要的是在曝光期间利用紫外光激发化学反应，把感光乳剂的高分子化合物单体转化成大聚合物，改变其性质，由水溶性物质转变成耐水和耐溶剂物质，使乳剂硬化，经受住印刷胶别的磨损。曝光不足则感光乳剂光化学作用不完全，胶层薄，边缘清晰度差，易出现锯齿，严重时在显影冲洗过程中即会脱落;曝光过度会造成显影困难，解像力下降。
正确的曝光应该是丝网模版足以达到所要求的交联强度。在丝网模版曝光时图像的质量：其再现性、分辨率和模版耐印率取决于下述的自变量因素：
*感光乳剂：感光乳剂种类、涂布厚度、干燥程度(温度和时间);
*丝网：丝网目数、厚度及丝网的颜色;
*光源和曝光设备：光源的种类、几何形状和照经，晒版距离和曝光时间;
*匹配性，感光乳剂的分光感度与光源分光能量分布的重合程度;
*玻璃、聚酯底片片基对紫外光的透过率、曝光表的放置位置等。
二、感光乳剂
对于感光乳剂是有一定要求的，其制版性能好，如便于涂布，有适当的感光光谱范围，波长在 330~420nm之间(感光波长过长的材料的操作和贮存需严于暗室条件，而波长过短则难于光源的选择和防护)，感度高，达到节能**的目的，容差大，显影性能好。
感光乳剂中的敏化剂(即光引发剂)的类型直接影响到感光时间，目前感光乳剂中的敏化剂有二大类;重氮树脂类和非重氮树脂类，而重铬酸盐类的敏化剂由于环保原因已被淘汰。
重氮树脂类的感光乳剂感光速度快、解像力好、耐水、耐溶剂性和耐磨性都很好，是目前应用**广泛的感光乳剂，感光波长的峰值在365nm附近，有较大的曝光宽容度;另一类是非重氮树脂类，是指有别于重氮树脂类的感光乳剂，它们是新开发的一类纯感光化合物，感光速度比重氮树脂还快，但曝光宽容度较重氮树脂类窄，经过激活处理的此类感光乳剂具有存放时间长，曝光时间短，对热和潮气的抵抗力强的特点。通常凡是好的感光乳剂都有较宽的曝光宽容度，曝光宽容度较低点意味着**的解像力，较高点则意味着模版的**强度。实际上应该在这两个极限之间进行选择，寻找**合适应用和要求的曝光时间或曝光能量。
感光乳剂的涂布厚度对曝光时间产生影响，曝光时间与涂布厚度成正比，通常感光乳剂越厚感光时间越长。感光乳剂涂层厚度的均匀性也是很重要的，厚薄不匀的涂层很难确定曝光时间。半自动或自动同版感光乳剂涂布机对于高精度大面积的感光乳剂涂布可消除膜层厚薄不匀的现象，经由设定的涂布压力和涂布次数来确定厚度，涂布的膜层厚度的精度可达3μm之内。而采用间接法感光膜片贴膜的厚度的均匀性则可得到保证。膜层厚度可用厚度测试仪测量，磁感应法或涡流测试法都能在各种尺寸的模版内实现非常简便准确无破坏性的测试，先测试一下绷好网的丝网厚度，随后测试涂胶层的厚度，利用二者的测试值之差就可以得到感光乳剂膜层厚度的正确数据。
感光乳剂的干燥程度即烘干温度和时间同样也对曝光时间产生影响。因为感光乳剂长期含有微量水分，干燥不良的丝网模版由于有残留水分会导致降低感光乳剂涂层的感光性。虽然曝光晒版时间或能量正确，但仍会造成缺陷。一般来说烘干温度应控制在40℃以下，温度过高会对感光乳剂产生暗反应，导致显影冲洗困难。感光乳剂涂层干燥不充分主要会造成胶膜与丝网的粘附不良，严重时会使模版图像在冲洗时局部脱落。在涂布感光乳剂的过程中要确定水分含量并非简单的事，一般是根据操作间空气温、湿度和干燥时间来判断，采用接触式湿度测试仪可以消除不可靠的判断，能正确提供模版正确曝光所必要的依据。将湿度测试仪探头置于被测的感光乳剂涂层，便可以在指示器上确定残留水分，从而可以知道感光乳剂涂层中水分是否完全被排除。
三、丝网
丝网是涂布感光乳剂的载体，精细印制电路板制版用的丝网主要有二种：单丝平织聚酯丝网和不锈钢丝网。不同规格型号的丝网有不同的目数、网纱线径、开度和厚度。因而会影响到丝网模版涂层的厚度(为了获得理想的网印效果，通常涂层厚度是丝网厚度的1/4)，同时也会影响到网孔中的光反射。丝网目数越低，网孔越大，网纱越粗，感光乳剂涂层则越厚，所需的感光时间也越长;丝网目数越高，网孔越小，网纱越细，感光乳剂涂层则越薄，所需的感光时间越短。但从另一角度来说，由于精细丝网的表面积增大，在曝光时光反射程度要比粗丝网强，因此对于精密制版要综合考虑。
当感光乳剂中敏化剂受到紫外光激活与感光乳剂中的成膜剂反应并相互交联时，成膜剂将**破裂形成感光图像。当使用白色聚醋丝网时，网纱反射紫外光会引起倒壁漫反射渗入到照相底片图像边缘的下面产生过度曝光的迹象，而使图像边缘清晰度降低，出现锯齿，再现性差;惟有缩短感光时间来减少这种副作用，但又会妨碍感光乳剂的充分硬化，降低模版的耐印率，因而对于精细制版不宜使用白色丝网。
当使用125目/英寸以上丝网时宜采用染色丝网如桔红、暖黄。染色丝网对于330～420nm的紫外光吸收效果很好，能消除丝网网纱的漫反射，有利于模版的清晰度、解像力和耐化学溶剂性能，从而提高丝网模版的精度和再现原稿图像的能力，而且染色丝网的曝光宽容度比白色丝网大得多，所以由于采用染色丝网必须延长曝光时间30%～50%。
而当采用不锈钢丝网时，由于照射光线受到丝网网纱的阻挡，其曝光时间相对于聚醋丝网要长些。
四、光源
丝网模版晒版曝光用的光源主要采用金属卤素灯和高压汞灯，目前已很少使用脉冲氙灯和碳素弧光灯。它们之间的分光照度和光源分光能量分布(即峰值的波长)是有所差别的。如高压汞灯是一种离子器件，利用在高压状态下弧光放电而产生强烈的电子辐射，其辐射能量是从近紫外光区一直到可见光呈连续状态。因而对于不同的曝光光源所用的曝光时间也不尽相同。上述提到的不同敏化剂的感光材料对紫外光波长吸收也是有差异的，因此感光材料的分光感度也就是波长范围与光源的光能量分布的重合程度即匹配性决定了曝光过程感光材料光能量吸收的多少，反映在曝光时间上如匹配性佳，光源的能量绝大部分为感光材料所吸收，曝光时间则短，反之曝光时间则长。
为了使感光乳剂均匀曝光，网版必须均匀地接受照射，对于点光源来说曝光光源与网版之间距离将影响到曝光性能，一般来说网版的中间部分百分之百接受曝光，而在网版的边缘曝光强度有所减弱，而且网版面积越大减弱强度越多;另外当点光源发射到不同网距的网框上时，离光源 1m的A处平面上所接收的光能量与离光源2m处的B平面所接收的光能量是相等的，但单位面积上A 平面和B平面的光能量照度却是不等的，后者是前者的1/4。这就是点光源所发出的光按被照射距离的平方扩散，因此单位面积内的光能量按距离增大而逐渐减弱，这称为照度的逆平方法则。由于点光源有上述的缺陷，所以应采用“平行光源”，可以达到良好的曝光效果，所谓 “平行光源”是通过曝光机的光源反射罩将点光源漫射型光转换成平行光，这样使到达曝光网框内的表面的光能量基本均匀相等。 为了依照射光源以同等强度到达感光区域，还有一个理想曝光距离，根据实际操作的经验可使用以下的公式：
**小曝光距离(H)=网框对角线距离(D)+1/3网框对角线距离(D) 还有一种简易的计算方法，即：
**小曝光距离(H)≥1.5模版对角线距离(D)
从以上的经验公式中可以看出，网框面积越大，曝光距离则越远，曝光的时间则会越长久。
五、曝光管理
在模版的曝光中需对两个重要参数进行控制：光源的质量以及在网印模版范围内的均匀分布即对照射光的分布和紫外光辐射的密度状态值，当曝光网框的中心和四个角落的光密度处在同一水平时就达到理想的状态。
通常计算感光材料恰当的曝光是使用一些简便实用的测试工具，如21级灰色分级卡，它是在细长透明聚酯片上依次按溶度(D)级差制成梯度标尺，其底片光密度从1~21级依次增大。采用不同的曝光参数用21级灰色分级卡对丝网模版进行曝光，在相同条件下显影后观察模版的解像力情况，而确定曝光参数。另一种为曝光计算器，它是由1、0.7、0.5、0.33、 0.25五个清晰度圆靶列组成，**列后无滤包片，曝光系数为1，其余四个均有一个中性密度滤色片，它将抵达模版上的光分别减少到0.7、0.5、0.33、0.25，因而可以同时进行五种曝光。使用该工具先是估算你认为是正确的曝光时间，然后加倍计，可以从五个圆靶列中选择一个获得**效果，再用试验时间乘以选择系数即可。这二种方法中曝光时间都覆盖整个曝光宽容度，即从严重的曝光不足到曝光过度。
但是由于外界因素的变化如电压波动、灯管表面被沾污及灯管老化等原因，采用时间管理方法不能避免产生曝光不足的现象。因此得到的曝光时间**转化为用累计光量表进行管理，这可防止曝光错误。累计光量表与外界的因素变化、灯光的强弱无关，以累计方式计算出感光材料完全达到光化学反应为止的照射光能量，一旦满足设定需要的光能量值时会自动切断电源，因此对晒版曝光可始终准确的控制，累计光量表的感光波长范围峰值必须与所用的感光材料分光感度特性一致，且安装位置要适宜。
此外使用射线探测仪可测试紫外光范围内的光辐射能量值以及利用感光乳剂制造商提供的数据对感光乳剂敏感度进行正确的网版曝光测试，该仪器还可以对新的晒版灯光源的辐射密度进行记录，并且在灯光光源相同的情况下，每月定期测试检定对比光源的强度。