第4章 照相制版技术,现代印制电路原理和工艺,www.themegallery.com,Company Logo,第4章 照相制版技术,4.6重氮盐感光材料,www.themegallery.com,Company Logo,在科学高度发达的计算机时代里，许多器件和电路以及整机都朝向高密集、轻量化和小型化的方向发展。 “微细加工技术”最重要的一个环节是所谓的“光刻”工艺。,www.themegallery.com,Company Logo,所需的电路 （光路）,银盐 感光材料,原版或母版 （负像 ）,副版 （正像）,子版 （生产）,放大 缩微 成像,显影,复制,复制,www.themegallery.com,Company Logo,4.1感光材料的结构和性能,4.1.1 感光材料的结构 一般感光材料由乳剂层、支持体和辅助层三部分构成。,www.themegallery.com,Company Logo,1.乳剂层 在照相制版过程中的各种化学反应都在乳剂层中进行，光学图像也记录在这里。 （1）卤化银 卤化银是感光材料中的关键成份。 （2）明胶 支撑卤化银微粒不使其聚沉的保护作用，并把卤化银微粒牢固地粘结在支持体上从而形成“感光层”。 （3）补加剂 增感剂、坚膜剂、稳定剂、防灰雾剂、防氧化剂、防腐剂、防斑点剂等等,www.themegallery.com,Company Logo,2.支持体 乳剂层具有照相感光性能，但它的机械强度很差，必须依附于“支持体”才能使用。 （1）纸基 纸基作成的感光材料主要用于照相。 （2）片基 片基有纤维素酯片基和聚酯片基两大类。 （3）玻璃板 用于照相干版的玻璃板的厚度为25mm。,www.themegallery.com,Company Logo,3.辅助层 为了改善感光材料的理、化、光、机等性能，常常加入各种具有特定性能的辅助成份组成多层辅助层 。,（1）底层 （2）防静电层 （3）防光晕层 （4）保护层 （5）隔层和滤色层,www.themegallery.com,Company Logo,4.1.2 感光材料的照相性能,感光材料本身所固有的、直接决定并影响图像质量的诸因素称为“照相性能”。它包括最大密度、反差系数、宽容度、感光度、感色性、灰雾度、解像力、清晰度及保存性等。 1.最大密度 乳剂中的卤化银颗粒经曝光、显影加工后，还原成金属银微粒，这种银微粒对光起吸收和阻挡作用，具有一定的“致黑性”。,www.themegallery.com,Company Logo,感光材料致黑的程度有透光率、阻光率和光学密度三种表示方式。 透光率 透过胶片的光通量F与实际入射到胶片上的光通量F0的比值“T” 阻光率 透光率的倒数即入射光通量F0与透过光通量F的比值“O”,www.themegallery.com,Company Logo,光学密度 阻光率的对数（以10为底）“D” 感光材料在曝光时的“曝光量”E用曝光的光强I与曝光时间t的乘积表示即E=It。密度与曝光量之间的关系为一曲线，该曲线称为“感光材料特性曲线”或称“HD曲线”。如图41所示。,www.themegallery.com,Company Logo,图41 感光材料特性曲线,AB段：密度与曝光量不成线性关系，称为“曝光不足”或“灰度密度”。 BC段：为一直线，它正确地反映了密度与曝光量之间的线性关系，这一区域称为“曝光适当”。 CD段：又出现非线性关系，称为“曝光过度”。 DE段：随曝光量的增加，密度反而下降，称为“光致密度减少”或“反转”。,感光材料密度随曝光量的 增加而增加，当达到最大时 （即曲线中的D点），这时的 密度达到最大，称为“最大 密度”用“Dmax”表示。,www.themegallery.com,Company Logo,2.反差系数 在显影后的感光材料上，所获得图像的最大“密度差”称为感光材料的“反差”。它与被拍摄图像的实际“反差”有一定的差别。这两个反差的比值，称为感光材料的“反差系数”，用“r”表示。 在感光材料的特性曲线（HD曲线）中，BC段直线部分的延长线与横坐标轴（曝光量logE轴）的夹角的正切值即为 r。,www.themegallery.com,Company Logo,3.宽容度 在感光材料的特性曲线（HD曲线）中，BC段在横座标轴上的投影的大小表示感光材料的“宽容度”。它表明感光材料能正确记录被拍摄景物反差能力的大小。,www.themegallery.com,Company Logo,4.感光度 感光材料对光的敏感程度的大小用“感光度”S表示。在各种条件（曝光量、显影等）相同时，感光度高的感光材料的密度大，感光度低的感光材料的密度小。因此，要使感光材料形成一定的影像密度，则感光度与曝光量成反比关系： 式中K为常数。,www.themegallery.com,Company Logo,5.感色性 感光材料对不同波长的光所表现出来的敏感性，称为它的“感色性”。 只对兰色光敏感的感光材料，称为“盲色片”； 对黄、绿、青、兰、紫色光敏感的感光材料称为“正色片”； 对全部可见光都敏感的感光材料称为“全色片” ； 仅对红外线或紫外线敏感时，则分别称为“红外线胶片”或“紫外线胶片”。,www.themegallery.com,Company Logo,6.灰雾度 未经曝光的感光材料，在经过显影之后出现在底片上的密度称为“灰雾度”用“D0”表示。在HD曲线上，位于曲线起始点A点的密度就是灰雾度。 7.解像力和清晰度 感光材料对微细线条能分辩并记录下来的性质称为“解像力”或“分辩力”。用“R”表示。它表示在每毫米宽的感光材料上，能记录多少宽度、间隔相同的线条数目。 （条/毫米） 式中a为线条宽度；b为条线之间的间隔距离。,www.themegallery.com,Company Logo,感光材料曝光、显影加工之后，线条之间的对比度很好，能清晰地区别它们，即线条的边缘分明可见，不模糊。这种性质称为感光材料的“清晰度”。 感光材料的分辨力与乳剂中的卤化银的颗粒有关，颗粒越小，分辩力越高。而它的灰雾度则影响它的清晰度。灰雾度越大，则其清晰度越小。,双面曝光机,www.themegallery.com,Company Logo,4.1.3 感光材料的分类,1.按感色性能分类 （1）盲色片 在感光材料的乳剂中，未添加任何增感剂。卤化银晶体只对兰紫色光敏感，而对其它的光不敏感。 （2）正色片 在感光材料的乳剂中添加某些可以增感的有机染料，使卤化银晶体的敏感范围扩大到绿光区。它的感光度比盲色片高。 （3）全色片 在乳胶中添加了对红、绿光都有增感作用的增感剂，使卤化银对全部可见光都敏感。这种感光材料称为“全色感光材料”或“全色片”。,www.themegallery.com,Company Logo,2. 按反差系数分类 （1）特硬片 这类感光材料的反差系数在5以上，用它制得的图像黑白分明，没有中间层次。 （2）硬性片 这类感光材料的反差系数在3.5左右。可用于拍摄反差较低的图像原稿。 （3）中性片 这类感光材料的反差系数大约为2。可拍摄中等反差的黑白连续的图像。 （4）软性片 它们的反差系数在1左右。可用于拍摄反差大的黑白连续变化的图像,www.themegallery.com,Company Logo,3.按影像的性质分类 （1）负性感光材料 直接拍摄的图像与被拍摄的原图像的明暗程度恰好相反的感光材料称为“负性感光材料”，简称“负片”。 （2）正性感光材料 直接拍摄的图像的明暗程度与被拍摄图像的明暗程度完全相同的感光材料称为“正性感光材料”，简称“正片”。 （3）反转感光材料 照相性能介于正性片和负性片之间、感光度比正性片高、而反差系数又比负性片高、经过“反转冲洗”加工之后可一次得到与被拍摄图像完全一致的“正像” 的感光材料称为“反转感光材料”。,www.themegallery.com,Company Logo,4.2感光成像原理,感光乳剂层中的卤化银晶粒，是感光材料中对光敏感、能形成影像的最基本的因素。当感光材料曝光、显影加工之后，就能得到图像。 4.2.1 潜影的形成 感光材料曝光之后，所形成的肉眼直接观察不到的潜伏影像称为“潜影”。,www.themegallery.com,Company Logo,在光的作用下进行的化学反应通称为“光化学反应”。 光化学反应是从吸收光量子开始的，只有当光的能量等于或大于该化学反应所需能量大小时，反应才有可能进行。即：“只有被体系吸收的光，对产生光化学反应才可能是有效的。”这就是“格罗塞斯德雷伯（GrotthusDraper）光化学定律”。 爱因斯坦进一步发展并完善了光化学反应定律。他提出了“在光化学初级反应中，被活化的分子数（或原子数）恰等于吸收的光量子数”。这就是“爱因斯坦的光化学当量定律”。,www.themegallery.com,Company Logo,光的化学当量定律只适用于初级反应过程中，即一个光子活化一个分子，使一个分子反应。在这类反应中，感光物质吸收光子后发生反应的分子数（或原子数）与它吸收的光子之比，称为光化学反应的“量子效率”用“”表示： 当1时，发生的光化学反应称为直接反应； 1时，发生的光化学反应称为连锁反应。,www.themegallery.com,Company Logo,由于Ag原子在光化学反应中，具有自动催化能力，可引起次级反应，能促使周围的其它Ag+迅速还原为Ag原子，即它能促使连锁反应的发生和进行。因此，卤化银的总量子效率可高达106108，远远超过其它任何已知的感光材料的量子效率。,表44各类感光材料的量子效率,www.themegallery.com,Company Logo,溴化银晶体在光的作用下，发生如下反应： 反应中，一个溴离子吸收一个光量子后，其价电子被激发，从价带上升到导带，成为自由电子。溴离子除释放出一个电子外，在原来的位置还留下一个正空穴。释放出来的电子与空隙银离子结合，还原为银原子。,www.themegallery.com,Company Logo,随着光分解反应的进行，还原出来的银原子不断增多。在感光中心的银原子聚集到一定大小时，银斑就成了“显影中心”，组成人们肉眼看不见的潜影。潜影实际上就是卤化银光分解的产物。,www.themegallery.com,Company Logo,4.2.2 增感,在照相过程中，增感是指在光化学反应中，每一个光量子对化学反应的增收率。 由于存在着以后显影的“放大”光量子效率的作用，结果也被认为是最初的光量子的影响。所以，包括显影在内，将最初的光量子效应尽可能多地保留下来的现象称为增感。反之，称为减感。 增感分为化学增感与分光增感（也称为光谱增感或光学增感）。,www.themegallery.com,Company Logo,1.化学增感 化学增感是指感光物质的感光波长没有变化，只是感光度增加。 化学增感的方法有两类： 一是在感光乳剂的制作过程中增加其感光能力； 在制造过程中，改进版的制作或胶片涂胶的乳剂，增加其感光度称 为“超增感”。此外，在乳剂制作过程中，还有硫增感、金增感、还原增感和聚乙二醇增感等。 二是在显影过程中加强显影，在显影液中添加适度的还原剂，以提高其显影效果。,www.themegallery.com,Company Logo,（1）硫增感 在乳剂中存在无机硫化物如硫代硫酸钠时，将形成如下络合物： 吸附于卤化银晶体表面的硫代硫酸银与晶体上的银离子发生反应形成硫化银： 卤化银曝光时，释放出自由电子以后，形成的正空穴，在向表面迁移的过程中，容易被硫化银捕获，而释放出空隙银离子：,www.themegallery.com,Company Logo,（2）金增感 常用的金增感剂是用三氯化金或金氯酸配成硫氰酸亚金的络合物溶液使用的。,络合物不稳定，很快就