Fotoresistien soveltuvuuden testaus teräslevyjen etsaukseen

Abstract

ID-turvatuotteiden valmistusprosessi sisältää vaiheen, jossa asiakkaan haluama kuva syövytetään teräslevyyn. Tässä insinöörityössä tutkittiin kahta erilaista, markkinoilla olevaa fotoresistiä ja testattiin niiden soveltuvuutta teräslevyjen etsaukseen. Fotoresisteistä toinen oli koostumukseltaan kiinteä kuivaresisti ja toinen nesteresisti. Sekä kuivaresistillä että nesteresistillä saavutettua syövytyksen laatua verrattiin yrityksellä nykyisin käytössä olevan fotoresistin antamaan laatuun. Nykyiselle fotoresistille pitäisi löytää korvaava vaihtoehto vuoteen 2017 mennessä, ennen kuin yksi sen sisältämistä komponenteista muuttuu luvanvaraiseksi.

Kokeissa resisteille testattiin eri valotusaikoja, kehitysaikoja, kehitystapoja sekä syövytysaikoja. Tavoitteena oli löytää oikeat arvot kullekin parametrille, joilla saisi aikaan yhtä hyvää laatua kuin nykyisellä prosessillakin. Suurin osa kokeista suoritettiin yrityksen tiloissa, lukuun ottamatta muutamia kuivaresistikokeita, jotka suoritettiin piirilevytehtaalla Tuusulassa. Lisäksi kuivaresistillä tehtiin laminointikokeita ja nesteresistille etsittiin sopivaa laimennussuhdetta.

Nykyinen fotoresisti pystyy toistamaan jopa 10 μm leveää viivaa ja sitä tavoiteltiin myös testattavien resistien kanssa. Kuivaresistin kanssa tulokset olivat melko huonoja ja pienin viivanleveys johon päästiin, oli 40 μm. Nesteresisti puolestaan antoi heti selkeästi parempia tuloksia ja lopulta sillä saatiinkin toistettavaa, 20 μm:n levyistä linjaa. Vielä ei voida kuitenkaan sanoa, että nykyiselle fotoresistille olisi löytynyt korvaaja.

Vaikka tavoiteltu viivanleveys jäi vielä saavuttamatta, on suositeltavaa jatkaa kokeita mieluummin nesteresistin, kuin kuivaresistin kanssa. Nesteresistin ongelmat, kuten kalvon reikäisyys, on ratkaistava, jos se halutaan ottaa käyttöön etsausprosessiin. Tutkimus antoi kuitenkin positiivisia tuloksia ja on mahdollista, että tavoiteltu laatu ja viivanleveys saavutetaan vielä lisäkokeiden avulla.

ID product production includes one process step called steel plate etching. The subject of this thesis was study two different, commercial photoresists and to test how they suit the etching process. One of the resists was a solid dry film, and the other was a liquid photoresist. The target was to compare these two films and the etching quality that they give, to the current photoresist’s etching quality. The company must find a new photoresist to replace the current one because one of the components in the current photoresist will be forbidden in 2017.

In the experimental part, resists were tested with respect to different exposure times, development times, development methods and etching times. The aim was to find suitable values for each parameter, in order to achieve the same quality as the process yields. Most of the tests were made at the company, but some tests were made at the PCB factory in Tuusula. Dry film underwent lamination tests, and liquid film was tested with different dilutions.

The current photoresist can reach a 10-μm linewidth, which was also the target for the tested photoresists. The results with dry film were not so good, and the smallest linewidth that was possible to reach was 40 μm. Etching with liquid film gave considerably better results, and the smallest linewidth result was 20 μm. Despite the fact that the result with liquid film was very close to the current quality, it is not possible to say that liquid film could replace the current photoresist immediately.

Although the target of a 10-μm linewidth was not achieved, it is recommended that these tests be continued with liquid film rather than with dry film. Liquid film still has its problems with holes, dust and dirt, which has to be solved before the resist can be used in the etching process. Nevertheless, this research gave very positive results, and it is very possible to reach the desired quality and linewidth by conducting a few extra tests.