Aplicarea pe scară largă a fotoplotoarelor raster în poligrafie a dus la apariția multor modele concepute pentru a rezolva anumite probleme. Scopul acestui articol este de a analiza diferitele modele de fotoploturi în ceea ce privește producția de plăci de circuite imprimate pentru standarde ridicate de proiectare.
Operațiunea de fabricare a măștilor foto este cheia în producția de plăci cu circuite imprimate, deoarece toate erorile fotosensibilelor sunt transferate în topologia plăcii. Producția de fotoirrigide pentru replicarea ulterioară a fotosensurilor de lucru rămâne în trecut. Și astăzi, datorită productivității ridicate a echipamentului, este posibil să se producă fotomaskuri de lucru. În prezent, pe piață se află o mulțime de fotoploturi, poziționate pentru producția de plăci cu circuite imprimate cu diferite soluții de proiectare.
Ce este oferit?
În producția modernă de plăci cu circuite imprimate, fotoplotoarele vectoriale (precum și fotofotografice) nu au fost utilizate mult timp datorită productivității scăzute și costului ridicat. Prin urmare, pentru producția modernă, numai rasterul de expunere rămâne relevant. În această metodă, modelul este format dintr-un spot elementar al sursei luminoase focalizate. Dimensiunea spotului este una dintre cele mai importante caracteristici ale fotoplotterelor raster, numită rezoluția fotoplotter. Pentru a forma topologia fotometrului este necesar să se efectueze scanarea orizontală și verticală a fasciculului. Precizia mecanismelor care asigură aceste martori are un impact semnificativ asupra calității rezultatului final.
Luați în considerare structurile existente ale fotoplotoarelor utilizate în producția plăcilor cu circuite imprimate.
Fotoploturi plate
În cazul unui plan plat, construit pe baza principiului de funcționare a fotoplotoarelor vectoriale, se efectuează iluminarea câmpului fotosensibil
prin mișcarea secvențială a capului cu un laser sau cu o matrice a unui fascicul laser divizat. De obicei, scanarea câmpului de lucru se efectuează așa cum se arată în Fig. 1. Mișcările de scanare nu sunt uniforme. Accelerarea și decelerarea mișcării capului la punctele de capăt, precum și modificarea direcției de mișcare conduc la erori suplimentare de poziționare. În plus, erorile de poziționare pot fi cauzate de selectarea decalajelor în transferul mișcării, deoarece, de regulă, se utilizează un șurub cu bilă. Pentru a asigura acuratețea poziționării, și, în consecință, exactitatea photomasks în acest tip de plottere rol foarte important jucat de sistemul unității de transport sau de pe desktop, precum și un sistem de măsurare care poate oferi o corecție a situației. Toate acestea fac ca fotoploturile să fie scumpe, pe lângă faptul că nu se disting prin performanțe ridicate. Apropo, în unele fotoplotters flatbed lumina este produsă prin sticlă, care afectează în mod negativ calitatea sa. Cu toate acestea, acest tip de fotoplotteri permite obținerea unor rezultate bune atunci când se prelucrează fotomasc pe suporturi rigide, de exemplu pe sticlă.
Fig. 1. Diagrama fotoplotterului plat: 1 - calea căruciorului, 2 și 3 - înclinarea în schimbarea direcției de mișcare
Fotoplotters întinse
Principiul de funcționare al acestui fotoplot poate fi comparat cu principiul imprimantei de birou (figura 2). Filmul se mișcă progresiv de-a lungul rolelor transportorului fotoplot, iar cu ajutorul unor prisme rotative cu oglinzi este produsă o deviere graduală a fasciculului luminos, ceea ce asigură o scanare verticală. Deoarece sursa de lumină este unică și staționară, iar raza de lumină produsă de sursă își schimbă direcția, apare un efect de parallax pe film. Acest dezavantaj poate fi compensat prin software, asigurând uniformitatea topologiei layout-ului. În fotoploturile extinse există erori suplimentare în formă: forma trapezoidală, precum și deplasarea unei linii în raport cu cealaltă. Astfel de erori sunt cauzate de alunecarea rolelor peste film și de mișcarea neuniformă a filmului de-a lungul transportorului. În plus, atunci când se mișcă, filmul suferă deformări (tensiune / compresie), care afectează de asemenea precizia fotosensibilității. Toate acestea limitează utilizarea acestui tip de fotoploturi pentru producerea de fotomask, dar este posibil să se producă fotometre pentru plăci cu circuite imprimate simple.
Fig. 2. Fotoplotter întins: 1 - role care dețin suportul de informație, 2 - purtător de imagine - fotosensie; 3 - scanare a fasciculului laser modulat
Drum Photoplotter
Această dispunere a fotoploturilor este cea mai ușoară de realizat: filmul este fixat pe tambur cu ajutorul unui vid aplicat pe canelurile tamburului. Apoi, tamburul se rotește până la o anumită frecvență, care este susținută foarte bine de un sistem de control cu buclă închisă. După aceasta, căruciorul cu una sau mai multe surse de lumină începe să se deplaseze de-a lungul axei υ. În concordanță cu programul, punctele raster de pe fotometru sunt iluminate. Pentru o întoarcere a tamburului, una sau mai multe linii sunt aprinse (în funcție de numărul de surse de lumină de pe cărucior). Diametrul și lungimea tamburului determină formatul fotometrului, iar viteza de rotație este productivitatea. Trebuie remarcat faptul că lumina este produsă într-o singură trecere a căruciorului, iar viteza redusă permite utilizarea unei transmisii standard cu șurub cu filet trapezoidal. Așa cum se poate vedea în fig. 3, la începutul mișcării (înainte de începerea cursei de lucru), se iau mostre în transmisie, iar în viitor aceste goluri nu afectează precizia de poziționare. Toate acestea simplifică construcția fotoplotterului, făcându-l o soluție ieftină și precisă pentru producerea de fotosensii. Ca regulă, în acest tip de fotoplottere, laserele sunt folosite ca surse de radiație, deoarece fac posibilă focalizarea cu ușurință a fasciculului și schimbarea direcției la o viteză mare.
Fig. 3. Fotoplotter de tambur: 1 - tambur rotativ; 2 - film fotografic atașat tamburului; 3 - conduceți capul radiatorului; 4 și 5 - cuplarea unei piulițe cu șurubul, la mișcarea într-un singur cuplu, este selectat
Tambur "intern"
Tehnologie tambur „intern“ utilizat pe scară largă în photoplotters de imprimare, din cauza mai mare ușurință de automatizarea procesului de furnizare de încărcare a unei role de film. Esența acestui aranjament este înlocuirea tamburului rotativ cu o prismă optică rotativă, cu o oglindă în interiorul tamburului. Desfășurarea de-a lungul axei X se realizează datorită rotirii prismei cu oglinda. Mișcarea întregului mecanism (sistemul de acționare a prismei) oferă o mișcare de-a lungul axei υ. Înlocuirea unui tambur masiv cu o prismă optică ușoară permite obținerea unei viteze mai mari și, în consecință, a performanței [3]. Dar inerția mai mică a sistemului, contrar așteptărilor, nu îmbunătățește acuratețea menținerii vitezei. Cu toate acestea, o astfel de structură este greu de simplu: prismă precizie se rotește într-un lagăr de aer etanș (adică este necesar pentru a asigura în continuare focalizarea fasciculului pe suprafața interioară a tamburului), este necesară pentru a menține sincronismul transmiterii mișcării, capabile să creeze viteze mai mari de deplasare. Acest lucru îi obligă pe producători să utilizeze o pereche de șuruburi cu bilă sau chiar un dispozitiv de acționare liniar liniar cu un sistem de urmărire. Prezența optică complexă și amplasarea elementelor mobile în interiorul tamburului pot necesita costuri suplimentare pentru întreținere și reglare.
Fig. 4. Tambur "intern". 1 - emițător; 2 - prisma optică cu oglindă; 3 - un fascicul modular care iluminează filmul fotografic (5); 4 - unitatea de rotație a prismei; 5 - film fotografic
permis
Rezoluția fotoplotterului este cea mai importantă caracteristică care determină calitatea fotosensorului. De regulă, rezoluția este determinată de tipul de laser și de capacitățile sistemului optic. Pentru a determina rezoluția, se folosește o valoare egală cu raportul dintre numărul de puncte per inch (dpi), care provine de la poligraf. Tabelul prezintă traducerea celor mai comune valori ale rezoluției la dimensiunea punctului [1].
De obicei, lățimea liniei minim reproductibile conține patru puncte elementare.
Pentru a reduce efectul "muchiei ondulate" a conductorilor subțiri, filmul este fotografiat cu un pas mai mic decât dimensiunea punctului (figura 5). Cu toate acestea, acest lucru duce la o scădere a performanței și, prin urmare, necesită un sistem precis de poziționare a căruciorului (cu precizie de poziționare, dimensiune mai mică a punctului).
Tabel. Dimensiunea punctului în funcție de rezoluție
Fig. 5. Reducerea efectului de "margine ondulată"
Fig. 6. Caz ipotetic al desenului conductorului de către un fotoplotter cu precizie de înaltă rezoluție și poziționare redusă
Trebuie remarcat faptul că diferitele aspecte ale fotoplotterelor impun cerințele lor sistemului de expunere la filmul fotografic. De exemplu, în fotoploturile platoului, se utilizează o matrice cu fascicul laser cu diviziune pentru a obține performanțe normale, ale căror calități și caracteristici determină rezoluția sistemului. Astfel de matrice sunt sisteme optice complexe și costisitoare. Iluminarea photoplotters cu tambur poate fi realizată prin mai multe fascicule laser simultan (pentru a îmbunătăți productivitatea), în timp ce tamburul interior cu fascicul photoplotters poate fi doar unul.
Mulți uită că pentru a obține rezultatul final - o fotomască de înaltă calitate de înaltă rezoluție - fotoplotterul nu este suficient. Calitatea fotoservicii este puternic afectată de precizia sistemului de poziționare a carului (sau de masă, în funcție de schema de transfer a filmului). Pentru a evita astfel de conductori, așa cum se arată în Fig. 6, precizia de poziționare trebuie să fie proporțională cu rezoluția fotoplotterului. De exemplu, nu este posibilă fabricarea conductorilor cu o lățime de 10 μm (rezoluție 16.000 dpi) cu o precizie de poziționare de ± 10 μm.
Mai întâi de toate, precizia poziționării este determinată de calitatea de fabricație a părților aflate în funcțiune ale fotoplatoarelor (de exemplu, șurubul în transmisia "piuliței" sau a perechii de șuruburi cu bile). Dar aspectul fotoplotterului își lasă amprenta - de exemplu, în cazul fotoploturilor plate, este necesară o viteză mare de mișcare, forțând producătorilor să utilizeze șuruburi cu bile sau unități liniare scumpe. Iar caracterul de scanare al mișcării conduce la un efect suplimentar al decalajelor de transmisie a mișcării asupra preciziei de poziționare. În Fig. 1 prezintă schema exagerată de eșantionare a golurilor în cazul mișcării în direcții diferite. Situația este complicată de faptul că traficul este neuniform și, prin urmare, este nevoie de un sistem de control mai complex și acest lucru afectează negativ costul echipamentului.
Fotoplotters întinse, datorită caracteristicilor de proiectare, introduc erori de formă suplimentare, cum ar fi trapezoidal sau forfecare. Acest lucru se datorează alunecării rolelor pe film. Utilizarea materialelor speciale de ruliu face posibilă reducerea acestui efect, dar acuratețea generală rămâne insuficientă pentru producerea de fotometre de plăci cu circuite imprimate de precizie.
În plotoarele cu tambur, precizia poziționării este afectată numai de precizia fabricării elementelor de transmisie și de posibilitatea de reglare a elementelor de antrenare. Acest lucru se datorează faptului că mișcarea este uniformă și are o direcție. Acest tip de mișcare face posibilă simplificarea în mare măsură a sistemului de control și a designului fotoplotterului.
Din moment ce o eroare de fabricare a pieselor contribuie la erorile sistematice rezultat final, ele pot fi minimizate prin algoritmi matematici convenționale și software. De exemplu, în photoplotters cu tambur firma Slec acest scop, un model matematic al „foii de cauciuc“ [4], predistortion să introducă un program care produce photomasks. Utilizatorul poate schimba cu ușurință parametrii de model (părtinire la punctele de nod), pe baza măsurătorilor de testare care permite foto-mască pentru a asigura acuratețea și pentru a compensa uzura iluminarea naturală a pieselor în mișcare pe parcursul întregii perioade de funcționare. Utilizarea tamburului rotativ pe un cărucior permis să plaseze mai multe dintre fascicule laser pe părți având o lungime de undă de 632,8 nm (de exemplu, opt fascicule pentru modelul 5088A, figura 7.), o mișcare de viteză redusă a transportului - să utilizeze transferul de „șurub-piuliță“, ușor de întreținut și fiabil în funcționare. In timp ce productivitatea rămâne la nivelul dorit, de exemplu, 5088A permite fotoplotter la lumină masca foto cu rezoluție înaltă (8000 dpi), în doar 20 minute. Toate aceste avantaje au fost făcute de fotoplotoarele Slec care domină piața echipamentelor asiatice și foarte populare în Rusia.
Ce ne înconjoară
Schimbarea condițiilor de mediu (umiditate și temperatură) afectează foarte mult stabilitatea dimensională a photomasks. Pentru a asigura elementele de aliniere a topologiei necesare pentru a efectua operațiuni de expunere multistrat plăci cu circuite imprimate, photomasks prelucrare chimică (manifestare Fixat) și semifabricatele PCB de expunere în condiții egale, adică sub aceeași temperatură și umiditate. De aceea nu se recomandă plasarea fotoplotterului și a procesorului în curs de dezvoltare în aceeași încăpere. Rețineți că umiditatea din filmul de ambalare și camera poate fi diferit, astfel încât filmul înainte de expunere trebuie să se maturizeze în interior, timp de 30 de minute pentru un film sau 6 ore, în cazul în care filmul sunt stivuite. O atenție deosebită trebuie acordată stocarea photomasks finite pentru aceste dulapuri termice și lizat-vlagostabi utilizate în mod obișnuit. Mulți cred că tratamentul chimic al filmului conduce la modificări ale formei, în timp ce tehnologia de ardere cu laser directă a stratului de emulsie este lipsit de ea. Cu toate acestea, energia utilizată în timpul de ardere, de multe ori mai mare decât atunci când iluminarea, ducând la căldură și locale distorsiuni ale filmului și contracția foto-mască după tratamentul chimic este uniform pe tot terenul și, dacă este necesar, pot fi compensate (folosind modele matematice menționate anterior) .
Fig. 7. Fotoplotterul Slec 5088A
Nu trebuie uitat că prezența particulelor în aer duce la defecte suplimentare ale fotosensibilelor. De obicei serebrosoder - pelicula nu atrage particulele electrostatică (față de filmele utilizate în timpul arderii) și pentru a îndepărta praful de ele pot fi aplicate role adezive speciale sau instalare transportoare. Problema de praf în cameră nu poate fi rezolvată cu ajutorul filtrarii locale, prin trecerea prin filtrele de a crea o circulație a aerului suplimentar, ridicând particulele mai grele de pe suprafețele. Pentru a îndepărta microparticulele în camere curate, aerul curat este alimentat de sus în jos și toate filtrele sunt scoase din cameră.
concluzie
În concluzie, vreau să remarcăm că fotoplotterul cu tambur (inclusiv tamburul interior) vă permite să executați măști foto conform standardelor de proiectare ridicate. Cu toate acestea, metoda de antrenare a unei surse de lumină determină complexitatea sistemului de proiectare și control conceput pentru a atinge parametrii de precizie necesari. Prin urmare, cu capacități tehnice egale, fotoplotoarele cu structuri diferite pot să difere semnificativ în ceea ce privește costurile. Articolul arată că pe fotoploturile cilindrilor sunt produse fotometre cu înaltă precizie și înaltă rezoluție. Iar utilizarea componentelor ieftine și mai fiabile reduce costurile de întreținere și configurare. În consecință, costul de proprietate [5] al acestui tip de fotoploturi (costul capitalului și costurile de întreținere) este semnificativ mai mic decât cel al altor modele. Și aceasta înseamnă că, cu ajutorul lor, este posibil să se producă plăci cu circuite imprimate de înaltă precizie, cu un preț mai mic de cost.
literatură
Descărcați articolul în format pdf
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: