Принтер для микроэлектроники: в МАИ разработали бюджетную установку для создания печатных плат

Специалисты Московского авиационного института разработали установку для создания печатных плат, оснащённую системой цифровой коррекции позиции заготовки. Оборудование предназначено для фотолитографии — ключевого этапа производства плат, на котором рисунок проводников переносится на фоточувствительный материал. Проект направлен на развитие импортозамещающих технологий для малых лабораторий и опытных производств.

Работа выполнялась на кафедре 307 «Цифровые технологии и информационные системы» МАИ. Как поясняет старший преподаватель и инженер кафедры Максим Коробков, традиционная фотолитография требует изготовления фотошаблонов — специальных плёнок, которые накладываются на заготовку. Минусы такого способа — невозможность оперативно вносить изменения в конструкцию и риск деформации материала фотошаблона, что вызывает сложности при его совмещении с заготовкой. 

Альтернатива традиционному подходу — прямое экспонирование, то есть формирование рисунка на заготовке лазером без фотошаблона. При этом промышленные установки прямого экспонирования стоят дороже 10 миллионов рублей. В МАИ предлагают новую конструкцию с использованием жидкокристаллической матрицы.

— Наша установка — это «офисный принтер» в мире фотолитографии: она позволяет быстро, дёшево и качественно изготавливать прототипы и малые серии, — отмечает Максим Коробков.

Принцип работы установки основан на послойном проецировании цифрового изображения на фоторезист с помощью управляемого источника ультрафиолетового излучения. Ключевая особенность разработки — встроенная система цифровой коррекции позиции заготовки: программное обеспечение в реальном времени компенсирует микродеформации материала, обеспечивая точность, достаточную для решения большинства исследовательских и опытно-конструкторских задач.

В конструкции использованы доступные комплектующие производства России и дружественных стран, что позволило снизить себестоимость оборудования в 20–30 раз по сравнению с промышленными аналогами. Ориентировочная цена установки для конечного пользователя — 300–500 тысяч рублей (до 1 млн рублей с учётом пусконаладочных работ и обучения персонала).

Область применения и преимущества данной технологии охватывают широкий спектр задач: она будет востребована при изготовлении прототипов печатных плат для студенческих проектов, научных исследований и стартапов, что позволяет быстро проверять идеи и реализовывать инновационные решения. Благодаря возможности оперативного внесения изменений в рисунок без необходимости изготавливать новые фотошаблоны существенно сокращаются сроки и стоимость разработки. 

Кроме того, технология уже активно используется для обучения студентов современным методам микроэлектроники на доступном оборудовании, что способствует повышению качества инженерного образования. Не менее важным является и то, что она поддерживает малые серийные производства в регионах, где установка дорогостоящего промышленного оборудования экономически нецелесообразна.

В настоящее время изготовлен и отлажен рабочий прототип установки. Проведены успешные тесты по экспонированию одно- и двухслойных плат с минимальной шириной проводника 150–200 мкм. В планах — адаптация системы для работы с гибкими подложками и интеграция с популярными САПР для печатных плат.

МАИ открыт к сотрудничеству с малыми инновационными предприятиями и образовательными организациями для тиражирования разработки.