Para compreender a causa raiz da lacuna de precisão, é necessário primeiro ver as diferenças nos princípios de funcionamento dos dois processos.
Lógica de alta precisão do método fotoquímico
O método fotoquímico, que geralmente corresponde à fotolitografia na fabricação de eletrônicos, tem como lógica central "imagem óptica + gravação/deposição química". Ele utiliza a sensibilidade do fotorresistente a comprimentos de onda específicos de luz e projeta padrões na superfície do substrato revestido com fotorresistente através de uma máscara. A área exposta sofre uma reação fotoquímica, que forma um padrão extremamente fino e resistente à corrosão após a revelação.
O que determina a precisão do método fotoquímico? Comprimento de onda da fonte de luz, resolução do sistema de lentes ópticas, precisão da máscara e desempenho fotorresistente. Na fabricação de semicondutores, a litografia ultravioleta profunda (DUV) e até mesmo ultravioleta extrema (EUV) pode reduzir o tamanho do recurso para alguns nanômetros. As bordas do gráfico são quase verticais, a largura da linha é extremamente uniforme e quase não há deformação causada pelo contato físico. Esta é a razão fundamental pela qual o método fotoquímico pode gravar dezenas de milhões de transistores em pastilhas de silício.
O gargalo da precisão da serigrafia
O princípio da serigrafia é completamente diferente. Ele comprime a tinta (ou pasta) através da área de abertura da tela pela pressão do raspador e a transfere para a superfície do substrato. O mecanismo de "compressão física através da malha" determina que ela enfrente vários tetos intransponíveis com precisão:
Limitações estruturais da malha de tela
A própria malha de arame é composta por fios entrelaçados de urdidura e trama. Não importa quão fina seja a malha ou quão alto seja o tamanho da malha, os orifícios da malha são sempre aberturas discretas quadradas ou aproximadamente quadradas. Ao imprimir linhas finas, a tinta é transferida através dessas aberturas discretas, e as bordas das linhas exibem inevitavelmente um "efeito dente de serra" - assim como usar blocos para criar linhas diagonais, que nunca são suaves no nível microscópico. Esta é a razão fundamental pela qual a precisão da serigrafia não pode exceder o limite físico.
Fluxo e difusão de tinta
Depois que a tinta é extrudada da malha, ela fluirá e se difundirá até certo ponto na superfície do substrato (especialmente em materiais de alta energia superficial). Esta difusão capilar pode fazer com que as linhas impressas sejam ligeiramente mais largas do que as aberturas na tela, resultando em bordas desfocadas. A lei fotoquímica não tem esse problema - o padrão do fotorresistente é estritamente definido pela área de exposição e as bordas ficam nítidas após a revelação química.
Pressão do raspador e deformação da distância da malha
Durante a serigrafia, o raspador pressiona a tela contra o substrato, causando deformação elástica da tela; Após a raspagem, a tela salta e se solta. Durante este processo, a quantidade de transferência de tinta é influenciada pela pressão, ângulo, velocidade e distância da malha (o espaço entre a tela e o substrato) do raspador. Qualquer pequena flutuação nos parâmetros pode levar a uma espessura irregular da camada de tinta, o que, por sua vez, afeta a consistência da largura da linha. O método fotoquímico pertence à imagem sem contato (exposição de projeção) e não envolve deformação física por contato.
A contradição natural entre espessura e precisão do filme
Uma vantagem única da serigrafia é a capacidade de imprimir camadas espessas de tinta (variando de alguns micrômetros a centenas de micrômetros), o que é difícil de conseguir com métodos fotoquímicos. No entanto, durante a impressão de película espessa, o encolhimento e o fluxo de tinta durante o processo de secagem/sinterização reduzirão ainda mais a precisão da borda. A busca por alta precisão exige o sacrifício da espessura do filme, e a busca por um filme espesso exige a aceitação de uma diminuição na precisão - esta é uma difícil compensação na tecnologia de serigrafia.
No geral, a precisão estável da serigrafia industrial é geralmente entre ± 20 μm e ± 50 μm (dependendo do equipamento e do nível do processo), enquanto o método fotoquímico pode facilmente atingir ± 1 μm ou até mais. Os dois são completamente diferentes em termos de dimensão de precisão.
