Технологии в электронной промышленности №4'2006

Современные растровые планшетные фотоплоттеры в производстве печатных плат. Организация участка изготовления фотошаблонов

Сергей Бурденко


Для изготовления фотошаблонов (ФШ) печатных плат используются не только барабанные лазерные фотоплоттеры, но и планшетные фотоплоттеры, которые получают сегодня все большее распространение. Пленка в таких плоттерах размещается горизонтально, не претерпевая каких-либо деформаций и механических нагрузок. А при необходимости работать и на фотопленке, и на стеклянных фотопластинах планшетные фотоплоттеры становятся оптимальным выбором.


Теперь фотоплоттеры имеют встроенный термодатчик, позволяющий при необходимости автоматически компенсировать уменьшение размеров фотопленки и при изготовлении фотошаблонов свести к минимуму влияние температуры в помещении.

Новые разработки планшетных фотоплоттеров

Благодаря использованию модулятора света, оснащенного новой LCD-матрицей с 1400x1050 пикселей, планшетные фотоплоттеры позволяют создать разрешение до 24 000 dpi, даже в стандартной комплектации MIVA 1624E.

В качестве примера приведем технические характеристики планшетных фотоплоттеров MIVA 1612E и MIVA 2808 (таблицы 1,2).

В отличие от установок других типов планшетные фотоплоттеры в дополнение к пленкам позволяют экспонировать и стеклянные фотопластины, и пластинки с фоторезистом с максимальным разрешением 128 000 dpi (0,2 мкм). В таком универсальном плоттере используется не LCD-матрица, а устройство DMD (Digital Micromirror Device) с размером пикселя/минизеркала 13х 13 мкм и скоростью переключения 7000 раз в секунду, а применение гранитной основы обеспечивает самую высокую точность и степень повторяемости фотошаблонов.

Для того чтобы полностью автоматизировать изготовление фотошаблонов, к планшетным фотоплоттерам (при автоматическом загрузчике фотопленки FilmFeeder) может быть подключена проявочная машина, например ЕС 750 РСВ (Echo Graphic, Дания), рекомендуемая фирмой Kodak для фотошаблонов ПП.

Таблица 1. Технические характеристики фотоплоттера MIVA 1612E
Таблица 2. Технические характеристики фотоплоттера MIVA 2808 Sprinter

К безусловным достоинствам планшетных фотоплоттеров относятся высокие технические параметры, простота обслуживания, низкая стоимость эксплуатации и высокая надежность.

Начиная с 1997 года во всех моделях фотоплоттеров в качестве источника света используется ксеноновая лампа-вспышка, которая в отличие от лазеров характеризуется большой продолжительностью эксплуатации, низким энергопотреблением и простотой юстировки.

Прецизионность

Каждый фотоплоттер проходит индивидуальную автоматическую калибровку по специальному эталону с интервалом 10 мм, и все данные хранятся в чипе самого плоттера (плюс копия на диске управляющего компьютера).

Датчики линейного перемещения с разрешением 1 мкм выдают информацию о точном местоположении фотоголовки по осям X и Υ. Благодаря этому точность изготовления фотошаблонов для всех типов фотоплоттеров составляет 10 мкм.

Фотопленка

Для изготовления ФШ ПП обычно используется ортохроматическая пленка высокого контраста, которую можно проявлять в помещении с красным светом (фильтр lA_Red): Kodak AGX7, АВХ7. Также возможно использование фотопленок, чувствительных к красному свету (тип Kodak RED7 и ARD7), но при этом требуется увеличение экспозиции на 30-40%.

Фотоплоттер имеет простой интерфейс управления, что позволяет оператору быстро изменять основные параметры прорисовки фотошаблонов, в том числе и экспозицию.

При особых требованиях к стабильности работы фотоплоттера и точности изготовления фотошаблона можно использовать стекло с фотоэмульсией.

В моделях MIVA16xx, 25хх фотопленку или фотопластину размещают на стеклянном столе эмульсией вниз, поскольку фотоголовка расположена снизу. На толщину пленки или стекла можно не обращать внимания, если она не превышает 6 мм.

В более габаритных моделях серии 28хх фотоголовка расположена сверху, и фотоматериал размещается на столе и фиксируется с помощью встроенного компрессора.

Ксеноновая лампа-вспышка

Основная особенность планшетных фотоплоттеров — использование в качестве источника света ксеноновой лампы-вспышки, в отличие от лазеров характеризующейся большим сроком эксплуатации, низким энергопотреблением, простотой юстировки. Огромным преимуществом является также то, что белый свет ксеноновой лампы-вспышки позволяет экспонировать пленки, чувствительные как к зеленому, так и к красному спектру излучения.

Рис. 1. Диаграмма работы ксеноновой лампы

ксеноновая лампа имеет срок эксплуатации более десяти лет (или 1011 вспышек) и работает в диапазоне 400-650 нм (синий, зеленый и красный спектр) (рис. 1). Она излучает очень короткие (менее 3 мкс) импульсы света, а жидко-кристаллическая матрица (LCD) модулирует свет согласно данным рисунка фотошаблона, которые кадр за кадром проецируются на фотопленку.

Метод графопостроения

В фотоплоттерах используется стандартный компьютер (Pentium-4, ОЗУ 1 Гбайт) и специальное программное обеспечение, с помощью которого удается одновременно осуществлять процессы формирования растрового изображения и прорисовки ФШ. Обработка информации (растрирования) уже не является трудоемкой, и сразу же после завершения передачи данных в компьютер фотоплоттера можно начинать прорисовку ФШ. Передача данных к плоттеру может выполняться по локальной сети, с CD-ROM или дискеты.

Организация участка изготовления фотошаблонов

Какой бы современный фотоплоттер ни использовался, чистота при производстве шаблонов также очень важна. Тривиальный пример — обрыв дорожки из-за волоска, лежащего на пленке.

Стремление к миниатюризации электронного блока выражается в уменьшении ширины дорожек и зазоров между ними. Одно из основных требований, предъявляемых к помещению, где изготавливаются фотошаблоны, заключается в очистке воздуха от пылинок, размер которых превышает 10% от минимального размера элемента. Это означает, что максимально допустимый размер частицы в воздухе может составлять 10 мкм при размере дорожек и расстояний между ними 100 мкм.

Идеальное решение проблемы чистоты и стабильности шаблонов:

  • хорошо кондиционированные чистые помещения класса 10 000 для хранения материалов, нанесения рисунка и проявки шаблонов;
  • костюмы для чистых помещений и воздушные шлюзы для персонала;
  • полная автоматизация процесса изготовления шаблонов.

Такое решение, хотя и дорогостоящее, является наилучшим способом изготовления шаблонов высокой плотности (МПП 4-5-го класса точности).

Но совсем не обязательно делать полную перепланировку участка ФШ. Для получения приемлемых результатов по климатическим условиям и чистоте на участке изготовления ФШ можно ограничиться более простыми решениями.

Для того чтобы дооснастить помещение, где производятся ФШ, необходимо установить следующее оборудование:

    1. Сплит-систему;

    2. Автоматический увлажнитель воздуха;

    3. Устройство обеспыливания воздуха;

    4. Стеллаж для хранения ФШ.

    Рассмотрим каждую позицию подробнее.

    1. Сплит-система поддерживает температурный режим в помещении в пределах 20-22 °С Современные бытовые сплит-системы обеспечивают равномерное распределение воздуха в помещении и работают практически бесшумно. Они не занимают много места, компактны и удобны в эксплуатации.

    2. Увлажнитель воздуха

    Увлажнитель воздуха (рис. 2) должен имеет воздушный фильтр, препятствующий попаданию пыли внутрь прибора и распылению ее вместе с водяным паром. Устройство легко чистится и не требует регулярной замены.

    Прибор должен поддерживать требуемый уровень влажности (для ФШ ПП обычно в пределах 55 ±5%) автоматически.

    Поставленной задаче отвечает ультразвуковой увлажнитель воздуха Liiot LH-6511FN фирмы Cuckoo Electronics (Корея), хотя существуют и другие, не менее эффективные установки увлажнения воздуха.

    Рис. 2. Увлажнитель воздуха

    Характеристики Liiot LH-6511FN:

    • воздушный фильтр, встроенный гигрометр;
    • автоувлажнение до требуемого уровня;
    • площадь помещения, м2 — до 40;
    • объем бака, л — 6;
    • размеры, мм — 335x190x320.

    3. Установка очистки воздуха от пыли

    При отсутствии возможности спроектировать и построить стационарные чистые комнаты, предназначенные для производства фотошаблонов, можно использовать и другие варианты. В частности, решить проблему локальной очистки воздуха с помощью так называемого «чистильщика воздуха» — AirScrub. Он предназначен для очистки воздуха от пылевидных загрязнений, обеспечивает чистую рабочую среду и постоянно ее поддерживает. Установку желательно разместить в углу помещения (или в противоположных углах при использовании двух систем AirScrub) на расстоянии 0,5-1 м от стен. Такое расположение оптимально для обеспечения необходимого забора воздуха и уменьшения уровня шума в помещении.

    Система AirScrub может комплектоваться тремя типами фильтров:

      1. Participate фильтр для частиц до 1 мкм;

      2. Фильтр НЕРА до 0,3 мкм;

      3. Carbon — угольный картридж (патрон) для удаления запаха.

      Кроме участка изготовления фотошаблонов применение AirScrub возможно и на участках оптического контроля, защитных паяльных масок, совмещения и сборки пакета МПП (для прессования) (рис. 3).

      Рис. 3. AS-1000, AS-500, AS-300

      Технические данные (модель AS-500):

      • электропитание          -220 В, 50 Гц, 1,3 А;
      • воздушный поток 6-14 м3/мин;
      • уровень шума             < 45 дБ;
      • рабочий вес                12 кг;
      • диаметр/высота          305/662 мм

      Технические данные (модель AS-1000; см. на фото в центре):

      • электропитание          -220 В, 50 Гц, 1,5 А;
      • воздушный поток 14-28 м3/мин;
      • уровень шума             55-65 дБ;
      • габариты:                   диаметр — 610 мм,
      • высота— 1016 мм;
      • рабочий вес                13,6 кг.

      Количество и тип установок выбирается в зависимости от площади и объема помещения, а также степени чистоты помещения.

      Например, при площади участка -30 м2 (около 90 м3) достаточно одного AS-500.

      4. Стеллаж для хранения ФШ

      Для постоянного хранения ФШ на участке изготовления ФШ или на участке экспонирования необходимо разместить стационарный стеллаж (рис. 4) для хранения фотошаблонов (до 600 шт.) — 2000-2500 (высота) х 2060x650 мм.

      Стандартный пакет ZIP-BAG — это прозрачный пакет из полиэтилена толщиной 0,2 мм с плоской молнией (по всей ширине) в верхней части. Они комплектуются наклейками. Пакеты удобны для хранения фотошаблонов, трафаретов и т. п.

      Рис. 4. Стеллаж для хранения ФШ

      Если участки изготовления фотошаблонов и экспонирования не могут находиться в смежных помещениях с одинаковыми климатическими условиями, то возможна организация архива фотошаблонов на участке экспонирования и доставка фотошаблонов с участка их изготовления в пыленепроницаемой, термостатированной таре с помощью передвижного стеллажа T-KADDY (рис. 4).

      Таблица 3. Эффективность работы AirScrub
      Таблица 4. Основные характеристики ZIP BAG

      Правильная организация и оснащение участка фотошаблонов не менее важны при изготовлении высокоточных ФШ (и соответственно печатных плат), чем выбор самого фотоплоттера. Ведь при плохой организации труда и без соблюдения условий по поддержанию чистоты и определенных климатических условий даже самое точное оборудование не может быть использовано в полной мере.


       
      ПОДПИСКА НА НОВОСТИ

      Оцените, пожалуйста, удобство и практичность (usability) сайта:
      Хорошо
      Нормально
      Плохо

      Компания эра
      Ландшафтно-дизайнерская компания
      era.trade