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

Сергей Бурденко

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 1400×1050 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.

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.

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.

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).

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 2060×650 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.

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).

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.