СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ РАЗРЕШАЮЩЕЙ СПОСОБНОСТИ ПРОЦЕССА ТРАФАРЕТНОЙ ПЕЧАТИ
METHOD FOR DETERMINING THE RESOLUTION OF THE SCREEN PRINTING PROCESS

Изобретение относится к технике измерения разрешающей способности трафаретной печатной формы и процесса трафаретной печати в целом, и может быть использовано в области полиграфии, текстильной и электронной промышленности.
Известен способ определения разрешающей способности светочувствительных материалов [1 - Боброва Ю.С., Цветков Ю.Б. Контактная фотолитография и травление тонкопленочных структур // Методические указания к выполнению лабораторных работ по дисциплине «Процессы и оборудование микротехнологии». - М.: МГТУ имени Н.Э. Баумана, 2018. - С. 19-20], где используется тестовый фотошаблон в виде решетки с участками чередующихся прозрачных и непрозрачных полос, ширина и расстояние между которыми непрерывно уменьшаются. В качестве меры разрешающей способности принимается число линий, дискретно воспроизводимых на одном миллиметре светочувствительного слоя фоторезиста. Недостатком указанного способа является отсутствие криволинейных участков, иммитирующих, например, линии проводящих элементов топологии, присутствующие в любой коммутационной разводке печатных плат или корпусов микросхем, что не позволяет оценить точность оттиска криволинейных элементов при трафаретной печати.
Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является способ определения разрешающей способности фоторезиста [1 - Щеглов С.А. Технология трафаретной печати // Методические указания к лабораторным работам по курсу «Специальные виды печати». - М.: ГОУ ВПО «ОМГТУ», 2011. - С. 13-14], который заключается в экспонировании трафарета, поверх которого размещается тестовая фотоформа с содержанием радиально расположенных элементов штриховой миры, проявлении трафаретной печатной формы и последующей оценке степени проявления центральных участков штриховой миры с соответствующими числовыми значениями. Недостатком известного способа является отсутствие возможности отследить на практике, как меняется качество воспроизводимых элементов одинаковой ширины на более длительных и повторяющихся участках неизменной геометрии.
Тестовые фотоформы с наличием штриховых линейных и радиальных элементов применяются для определения точного времени засветки светочувствительного материала и определения его разрешающей способности, но разрешающую способность самого процесса трафаретной печати оценить не способны. Сложность определения разрешающей способности самого метода трафаретной печати обусловлена наличием большого количества факторов, влияющих на возможность воспроизведения элементов трафаретной печати заданной ширины. К наиболее важным относятся разрешающая способность самого фоточувствительного материала, скорость движения ракеля, вязкость и кроющая способность жидкого материала, с помощью которого формируется рисунок, материал и угол заточки ракельного полотна, и многие др.
Целью настоящего изобретения является разработка способа, позволяющего определять разрешающую способность процесса трафаретной печати.
Поставленная цель достигается тем, что способ определения разрешающей способности процесса трафаретной печати включает изготовление трафарета с использованием тестовой фотоформы с наличием сложного схематического рисунка, содержащего многочисленные изгибы и длительные прямые участки неизменной геометрии, последующее нанесение рисунка через трафарет на запечатываемую поверхность, сравнительный анализ ширины и расстояния между соседними элементами запечатываемого изображения и графической модели пробельных элементов трафарета при вариации любых параметров трафаретной печати и реологических свойств материала, с помощью которого формируется трафаретное изображение.
На фиг. 1 схематически изображена тестовая фотоформа, осуществляющая предлагаемый способ.
Тестовая фотоформа, реализующая предлагаемый способ, содержит светопроницаемый носитель. В качестве светопроницаемого носителя использована стеклянная фотопластина из кварцевого оптического стекла. На ее поверхность нанесен схематический рисунок на основе галогенида серебра. Как показано на Фиг. 2, топологический рисунок тестовой фотоформы состоит из 11 участков, каждый из которых представляет три последовательно размещенные линии с одинаковой шириной 1 и расстоянием между ними 2, которые варьируются от 50 до 150 мкм включительно, с шагом 10 мкм между участками. Ширина линий 1 и расстояние между ними 2 внутри каждого участка остаются постоянными. Линии тестовой фотоформы содержат как прямые 3, так и извилистые области 4, меняющие направление под углом 45°.
Изготовление трафарета проводят с использованием тестовой фотоформы, представленной на Фиг. 1. На трафаретную сетку наносят слой фоторезиста необходимой толщины, затем на поверхности фоторезиста размещают тестовую фотоформу и экспонируют трафаретную заготовку. После проявления фоторезиста, измеряют ширину открытых элементов трафарета и расстояние между ними на каждом из 11 участков. Измерение данных параметров выполняют в количестве 10 раз и для каждого участка высчитывают среднее значение. По средним значениям строят графическую модель пробельных элементов трафарета в системе координат а-d, где а - ширина пробельного элемента трафарета, d - расстояние между соседними пробельными элементами трафарета.
Через трафарет получают изображение на запечатываемой поверхности и повторяют процедуру построения графической модели уже для полученного изображения, измеряя последовательно ширину элементов трафаретного рисунка а и расстояния между ними d.
Далее проводят сравнительный анализ построенных кривых, как показано на Фиг. 3. Точка их пересечения служит пределом разрешающей способности процесса трафаретной печати. При этом часть кривой полученного изображения, лежащей ниже графической модели пробельных элементов трафарета, является благоприятной областью значений и гарантирует качественное воспроизведение элементов соответствующей ширины и расстоянием между ними. Область значений, располагающихся выше графической модели пробельных элементов трафарета, считают нереализуемой методом трафаретной печати с текущими параметрами и материалами.
Предлагаемый способ позволяет не только определить, но и скорректировать текущее значение разрешающей способности путем изменения параметров трафаретной печати или используемых материалов, оценки отклика новой графической модели изображения на заданные изменения, сравнения новой графической модели с предыдущей, и последующей оценки целесообразности вводимого изменения. Таким образом определяют наиболее значимый фактор, влияющий на величину разрешающей способности процесса трафаретной печати, а также оценивают характер его воздействия.
Предлагаемый способ позволяет работать как с сухими пленочными фоторезистами, так и с жидкими фотоэмульсиями, общей толщиной от 5 до 50 мкм включительно.
Сопоставительный анализ заявленного решения с прототипом показывает, что заявленный способ отличается от известного тем, что в заявленном способе оценка разрешающей способности светочувствительного материала проводится по воспроизводимым в слое фоторезиста элементам одинаковой ширины и неизменным расстоянием между ними, а в прототипе - по элементам, непрерывно изменяющимся по ширине. Заявленный способ позволяет определить разницу в разрешении криволинейных и прямолинейных участков, воспроизводимых в слое фоторезиста, а прототип - только прямолинейных участков. Кроме того, заявленный способ в отличие от прототипа, позволяет определить влияние конкретных факторов трафаретной печати на точность воспроизведения дискретных элементов через трафаретную печатную форму, что затрудняет использовать прототип для корректировки параметров трафаретной печати с целью улучшения качества изображения на запечатываемой поверхности.
Результатом сопоставительного анализа является установление факта соответствия заявляемого способа определения разрешающей способности процесса трафаретной печати критерию "новизна".
Сравнение заявленного способа определения разрешающей способности светочувствительного материала не только с прототипом, но и с другими способами определения разрешающей способности фоторезистов позволило выявить признаки, отличающие заявленный способ от прототипа и других способов, что в свою очередь позволило сделать вывод о соответствии заявленного способа критерию "изобретательский уровень".