Основные этапы конструирования и изготовления аппаратуры радиоконтроля, страница 3

Операция фотонабора наиболее трудоемка на первом ее этапе - разделении изображения на составные элементы. Однако при изготовлении АРК, где основным и наиболее часто повторяющимся элементом является встречно-штыревой преобразователь, операция разделения изображения существенно упрощается.

Традиционный метод последовательного уменьшения (рис. 8.1) предполагает два-три этапа пересъема первичного оригинала. В процессе пересъема, как уже отмечалось, реализуется один - два этапа уменьшения. Второй этап может быть совмещен с мультиплицированием изображения. При этом уже в процессе пересъема получают окончательный (рабочий) фотошаблон. Такой путь получения рабочего шаблона применяется в случае невысоких требований к изображению: минимальный размер элемента 5 – 7 мкм, точность положения элемента 2 – 5 мкм. В экспериментальных низкочастотных устройствах названные параметры шаблона допустимы.

Прецизионные (используемые для изготовления высокочастотных устройств) фотошаблоны проходят еще один обязательный этап уменьшения, осуществляемый с помощью вторичного пересъема. Устройства, осуществляющие вторичный пересъем, получили название фотоповторителей или мультипликаторов.

Применительно к фотошаблонам АРК процесс мультиплицирования строится иначе, чем для ИС. Структура АРК подразумевает размещение на фотошаблоне различных изображений, соответствующих преобразователям, суммирующим шинам, отражательным структурам, акустическим волноводам и другим элементам АРК. Как отмечалось, для последующей реализации требуемой структуры на звукопроводе создается либо комплект рабочих шаблонов, либо один сложный шаблон, содержащий полное изображение всей структуры. Шаблоны комплекса снабжаются метками для последующего совмещения.

Экспонированию изображения с фотошаблона на покрытую фоторезистом поверхность звукопровода предшествует операция совмещения. Если шаблон один, подразумевается совмещение имеющегося на нем изображения с соответствующим участком рабочей поверхности звукопровода; при использовании комплекта шаблонов необходимо обеспечить совместную пространственную ориентацию парциальных шаблонов для получения окончательной структуры изображения.

В процессе экспонирования теневое изображение с шаблона (1, рис. 8.2) проецируется на слой 2 фоторезиста. Засвеченные участки фоторезиста после проявления приобретают устойчивость к травителям. В результате травления на металлизированной (в общем случае) поверхности звукопровода 4 остается рельефная структура фоторезиста 3, негативная или позитивная по отношению к требуемой структуре преобразователей. При экспонировании фотошаблон либо находится в непосредственном контакте с подложкой, либо изображение с фотошаблона проектируется на подложку с помощью оптической системы. В связи с этим различают два метода экспонирования: контактная и проекционная печать.

Проекционная печать применительно к изготовлению АРК подразумевает непосредственное экспонирование изображения на поверхность звукопровода, покрытую фоточувствительным слоем. При проекционной печати чаще всего для переноса изображения применяется оптическая система с определенным уменьшением.

Рис. 8.2. Экспонирование и проявление изображения

Методом проекционной печати могут изготовляться как сами акустические устройства, так и фотошаблоны для последующей контактной печати.

Контактная печать осуществляется путем экспонирования изображения с находящегося в непосредственном контакте со звукопроводом фотошаблона (копирования изображения).

После экспонирования фоторезиста проводится проявление, при котором, в зависимости от применяемого резиста (негативного или позитивного), удаляются экспонированные либо неэкспонированные его участки. Образованный в результате этой операции на поверхности подложки (звукопровода) рельеф соответствует требуемой структуре АРК.

В процессе изготовления АРК чаще всего требуется получить проводящую структуру на поверхности диэлектрического звукопровода. Существует два варианта. В одном из них результат достигается вакуумным напылением металлической пленки (1, рис. 8.3) поверх резистивного рельефа 2 с последующим удалением резиста. При этом проводящая структура образуется на местах, свободных от резиста, после проявления (негативная структура). Качество полученной таким путем проводящей структуры во многом зависит от профиля резистивного рельефа. На рис. 8.3 изображены срезы рельефа резиста , соответствующего структуре встречно-штыревого преобразователя. Прямоугольное сечение 3 и трапецевидное 4 (являющееся результатом подтравливания резиста при фотолитографии) позволяет получить хорошую проводящую структуру с ровными краями. Это объясняется тем, что при удалении резиста с участков 2, лежащая на его поверхности пленка 1 имеет слабый контакт с пленкой 6 на свободной поверхности. При оплывших краях резистивного рельефа 5 этот контакт гораздо сильней и затрудняет отделение резиста и покрывающей его пленки, что приводит к сильной изрезанности краев металлизированных участков.

В другом известном методе необходимый рисунок получают химическим травлением металла через защитный слой фоторезиста. На подложку (1, рис. 8.4) осаждается пленка металла 2, поверх которой подложка покрывается слоем фоторезиста, образующего в процессе фотолитографии защитный рельеф 3, соответствующий требуемой структуре изображения. Трапециевидная форма сечения (профиль) резистивного рельефа образуется из-за расхождения светового потока при экспонировании и подтрава при проявлении. Оптимальным в данном случае является прямоугольное сечение рельефа, позволяющее воспроизвести проводящую структуру с фотошаблона без искажений.

В результате травления металлическая пленка остается лишь на участках, защищенных фоторезистом, после удаления которого на подложке (звукопроводе) остается лишь проводящая структура 4. Химическое травление позволяет получать линии шириной 4 – 5 мкм, что объясняется трудностью контроля скорости травления. Травление ионным лучом (пучком) позволяет свести это значение к 1 – 2 мкм, хотя при этом возникает опасность неконтролируемого подтравливания самого звукопровода.

Промывка подложки с полученным на ней проводящим рельефом завершает этот этап изготовления АРК. Затем следуют операции предварительного контроля, установки в корпус, приварки выводов и окончательного контроля механических и электрических параметров. (Здесь не рассматриваются специфические операции получения глубинных рельефов для отражательных структур, изготовления волноводов и других элементов АРК. Соответствующую информацию можно найти в рекомендуемой литературе.)