CN101794067B - 工作台、高速真空工作台系统及高速真空形成方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种工作台、高速真空工作台系统及高速真空形成方法。该工作台包括：一个上表面，所述上表面具有一组开口；一个位于所述上表面之下的密闭风室；和一个大孔阀，所述大孔阀用于连接所述密闭风室和一个高速真空泵。该高速真空工作台系统包括：一个工作台，所述工作台包括：一个具有一组开口的上表面，一个位于所述上表面之下的密闭风室，及一个可置换的大孔阀，所述大孔阀的内径至少为25mm，所述大孔阀用于将所述密闭风室连接到大气和一个高速真空泵；一个与所述大孔阀相连的高速真空泵。该高速真空形成方法，适用于本发明工作台和高速真空工作台系统。本发明提高了PCB的流水生产效率。

Description

工作台、高速真空工作台系统及高速真空形成方法

技术领域

本发明涉及用于曝光基板上光刻物质的系统和方法，更具体地讲，涉及一种改进的用于承载基板的工作台、高速真空工作台系统及高速真空形成方法。 

背景技术

传统上，印刷电路板，即PCB，在制造过程中需要感光聚合物涂层来定义电路，或者在电路印制好后需要用保护涂层对线路进行保护并防止元件装配时电路短路。在这两种情形下，均使用光聚合有机涂层。紫外线在PCB的制造过程中用于激活涂层物质的聚合，即，固化光聚合物质。通常的做法是，基板又称面板置于工作台上在紫外线曝光系统中曝光约数秒至一分钟。板上曝光区域的物质将固化，而非曝光区域的物质不会固化。曝光区域和非曝光区域由涤纶片或玻璃片上的光刻原图来定义，载有光刻原图的片通常安装于曝光机的玻璃板上。 

为了在曝光时形成正确的图像，基板和原图必须对齐。目前普遍采用基板和原图的手工对齐方法，其通过目视镜来注册验证。对齐后的光刻原图和基板被打包放入手工机器的真空托盘中，然后该托盘将被抽真空，接着，整个包裹放在紫外线下曝光数秒至一分钟。由于使用较小的真空泵和较细管径的真空管道，抽真空以使光刻原图和基板平整、紧密贴合需要花费较长的时间。可见，该做法延长了PCB的制造时间，从而降低了流水生产的效率。 

发明内容

本发明的主要目的之一是提供一种能够快速形成真空的工作台。 

为实现上述目的，本发明的工作台包括：一个上表面，所述上表面具有一组开口；一个位于所述上表面之下的密闭风室；和一个孔阀，所述孔阀用于连接所述密闭风室和一个真空泵。 

由于使用孔阀，真空泵能够将密闭风室内的空气快速抽出，从而能在较短的时间内在工作台上形成真空。故而，提高了PCB的生产效率。 

本发明的主要目的之二是提供一种高速真空工作台系统。 

为实现该目的，本发明的高速真空工作台系统包括：一个工作台，所述工作台包括：一个具有一组开口的上表面，一个位于所述上表面之下的密闭风室，及一个可置换的孔阀，所述孔阀的内径至少为25mm，所述孔阀用于将所述密闭风室连接到大气和一个高速真空泵；一个与所述孔阀相连的高速真空泵，其中，所述高速真空泵可通过所述孔阀以2.83至4.25立方米/分钟速度从所述密闭风室抽气。 

由于使用内径至少为25mm的大孔阀，高速真空泵可通过所述大孔阀以2.83至4.25立方米/分钟速度从所述密闭风室抽气，能够将密闭风室内的空气快速抽出，从而能在较短的时间内在工作台上形成真空。故而，提高了PCB的生产效率。 

本发明的主要目的之三是提供一种适用于本发明工作台和高速真空工作台系统的高速真空形成方法。该方法包括：密封工作台所述上表面之下的一个密闭风室；将一个沿工作台边缘设置的密封件充气，以密封工作台与所述玻璃板之间的空间；向所述密闭风室提供一个高速真空，空气从所述开口被抽出；将所述风室通过一个孔阀与大气连通。 

该方法需要利用本发明工作台和高速真空工作台系统的密闭风室和连通用的孔阀，并最终在工作台形成一个高速真空。类似地，该方法提高了PCB的生产效率。 

附图说明

以下结合附图对本发明进行进一步说明。 

图1是包括本发明工作台的高速真空工作台系统一个实施例的透视图； 

图2是图1另一个方向的透视图； 

图3给出了本发明工作台的一个实施例； 

图4给出了图3所示工作台的内部机械结构； 

图5为图3所示工作台的俯视图； 

图6为图3所示工作台的俯视图，其中，垫片已经降下。 

具体实施方式

以下描述用于使本领域技术人员再现和利用本发明，并利用本发明人所述的最佳实施例来实施本发明。本发明有各式各样的、对于本领域技术人员来说很明显的变形。任何这些变形、等同替换及代替均在本发明的发明思想和范围之内。 

由于工作台为组成高速真空工作台系统的重要部件，故先对高速真空工作台系统进行说明。图1给出了包括本发明工作台的高速真空工作台系统。高速真空工作台系统2主要作为一个用于处理PCB基板的特定的系统来进行描述。本发明的教导可用于任何需经紫外线曝光系统处理的带光聚合物质的基板。高速真空工作台系统2可处理的基板的尺寸范围为356毫米X356毫米至610毫米X720毫米。当然，本系统可根据需要调整以处理更大或更小的基板。一般来说，可处理的普通的基板的厚度值从最小0.2毫米到最大5毫米。整个高速真空工作台系统2通过计算机控制器4来控制(或通过计算器来控制)。 

高速真空工作台系统2自一个传送设备(图中未示，位于左边)接收一个基板放入入料辊A1；入料辊A1将基板(外轮廓线在图中示出，未标注)预对齐，并在A面曝光区域A需要基板前将基板准备好。然后基板被传送辊向前传送到达A面面板工作台A2。在工作台A2，基板承载在空气膜上(通过气体浮力供给泵86)。然后，面板被更准确地预对齐，将气流漂浮模式改变成真空模式(通过图6中的面板把持真空泵85)而使面板被真空固定，然后，将基板提升到A面原图对准模块A3。如后面所述，四个CCD(或CMOS图像感应器)相机比较原图的目标位置与基板上待对准的目标位置，从而使对准达到可接受的公差，接着，整个腔被抽真空，激活紫外灯曝光模块A4进行紫外线曝光。 

然后，工作台A2降低，气流模式从真空转换至漂浮，基板在空气膜上被传送到面板翻转模块90；基板在面板翻转模块90中依然被空气膜支撑并翻转180度，然后被传送至B面面板工作台B2。基板的A面相反的一面(B面)然后被对齐，接着以与A面相同的方式曝光。曝光后，基板传至出料辊组合B1，于该处，基板送出系统以进行后续处理。图2是图1中所述系统2的另一个方向的透视图。在图1和图2中，对应地，B、B 3、B4分别为B面曝光区域、B面原图对准模块和B面紫外灯曝光模块。 

A面和B面面板工作台 

面板工作台A2和B2分别为曝光区域A、B的核心。每个工作台均提供一个功能和结构组合，包括：物料传送、更准确的预对齐、用于对齐和曝光的PCB把持功能，和一个对齐后使基板和原图紧密贴合以便紫外线曝光的腔室抽真空系统。 

倾斜、漂浮、预对齐和把持基板以曝光 

面板工作台A2和B2均在初始位置沿基板的前进方向向下倾斜5度，以使基板运动的下游端比上游端低，因此，每片基板进 入工作台后，由于高度差的存在，基板的重力势能将转化为动能，从而使基板更快地进入。面板工作台A2和B2均具有光滑、硬化的表面，并有承载空气的设计，这样，能使基板在重力作用下向下移动时在较小的摩擦下漂浮起来。作为空气的提供者，空气漂浮系统具有一个向面板工作台和/或翻转模块提供空气流的空气泵(图6中的86)。如果需要，也可设置其他空气泵系统。作为优选的一个实施例，面板工作台A2和B2由铁氟龙的硬质浸渍阳极化铝制成，其能进一步阻止其他物质的粘贴。这样的设计能够使基板在传输过程中保护其抗蚀的表面从而不被刮伤。同时，也减少了拾取和运输的机械臂，降低了系统的复杂性；另外，空气垫在曝光前后和运输过程中还给基板提供了额外的冷却。 

当面板工作台A2准备接收基板来进行处理后，入料辊A1将预对齐的基板向前推进，送到工作台A2的向下倾斜的能够产生浮力的表面。如图3所示，工作台A2利用电机驱动的限位件51-58将基板更准确地对齐到其中央及引导边，该引导边对于A面来讲为左边。电机驱动的方式与前述入料辊A1的类似。一旦基板处于适当的位置，承载空气的表面马上转变成一个独特的真空区(以下描述)以使基板牢牢地固定于该位置，同时，限位件51-58全部缩回。真空区具有几个区域41、42和43，分别用于有效地把持从小尺寸到大尺寸的基板；真空区的四周最边上的位置设有可充气的真空腔密封件44，其用于与原图对准模块A3中安装原图的玻璃板接触以形成真空腔室从而给不同厚度的基板抽真空和曝光。 

工作台A2的内部机械结构在图4中更详细地示出。限位件51-58被电机驱动的板条59-62控制，板条59-62沿着图中的导轨移动，限位件51-58的位置基于要处理的基板的大小由计算机控制(经计算机控制器63)。其外，自动的垫片71-78沿工作台A2的周边设置。作为优选的实施例，垫片71-78由起重螺杆制成，并可上升和下降。 

图5为工作台A2的俯视图。在图中，多个孔79允许包括气体浮力供给泵86(图6)的空气供给系统供给的气流通过以形成空气膜，从而使基板漂浮起来。可以看出的是，孔79布满区域41、42和43，在该图中，仅区域41中的孔被示意地给出。孔79除作为充气通道的一部分，用于基板传送时产生空气膜外；还作为抽真空的通道的一部分，用于形成基板曝光时的基板把持真空。 

从图5中还可看出，工作台上表面还设有允许限位件51-58来回移动以适用不同尺寸的基板的开口槽80、81、91、92(图6)。 

如前所述，如果基板的尺寸小于曝光模块中安装原图的玻璃板，当抽真空以使基板贴向玻璃板时，玻璃板很可能破裂，因为其周边没有支撑。在已有的系统中，一个手工制作的垫片常被安装在面积较小的基板的四周，以填充空间。然而，该已有的手段需要大量的人工安装时间，且经常产生由微粒侵入而引起的瑕疵。 

相应地，工作台A2和B2有一个独特的设计，其无需手工安装垫片以避免真空曝光时玻璃板破裂。当基板面积较小时，电机驱动的垫片71-78自动地填充玻璃板和工作台A2和B2之间的空隙，即支撑玻璃板的四周。垫片71-78可伸出台面与基板厚度相同的高度，或根据需要稍微高于或低于基板的厚度，其可使气流均匀快抽以快速形成真空及其加快曝光周期。因此，本发明的垫片与已有技术相比，极大地减少了设置时间，排除了人工安装垫片而导致的微粒瑕疵，免除了潜在的垫片安装的人为错误。 

在工作中，垫片71-78根据需要可升高可降低，视基板的尺寸和厚度而定。其高度设置，可基于操作员输入的处理的基板的大小尺寸，通过计算机控制(经计算机控制器4和/或63)。垫片71-78也可人工调整。 

当基板在工作台A2完成相应的处理后，沿引导边的限位件57和58将基板沿漂浮面推向面板翻转模块90。 

工作台B2的结构与工作台A2实质上相同，不同点在于，工作台B2上基板的引导边在右边。 

腔室抽真空系统 

如前述，腔室抽真空用于使原图和基板紧密贴合。在现有技术中，抽真空在程序上的迟延经常导致生产放慢，其原因是，操作员确保原图和基板贴合足够紧密以能进行曝光需要较长时间。更深一步，大多数现有系统在将腔室抽至真空初步水平时较快，为获得较好的生产良率，在抽空原图和基板初步接触后两者之间的空间时耗时较多。究其原因是，连接到真空泵的阀门孔径较小，以致抽真空时，流量太低，而在原图和基板初步接触后，该较小的孔径被进一步阻塞。 

本发明的系统具有一个独特的抽真空系统，其利用工作台真空区的下方形成一个高流速的风室，以允许快速抽至所需的真空。 

下面进行更详细的介绍。参照图6，工作台A2、B2具有一个真空泵84，其具有比传统的真空泵更高的流速和更大的流通通道，因此，能够允许真空快速抽成和释放。真空泵84和面板把持泵85均位于工作台的外面，分别通过软管连接到工作台的底部。连接面板把持泵85的软管穿过工作台的内部，通过工作台上表面之下紧贴设置的连通腔与孔79相通，共同形成气流通道。该通道为面板把持真空泵85和气体浮力供给泵86所共享。即当该通道为面板把持真空泵85所用时，其作为抽真空通道；而当该通道为气体浮力供给泵86所用时，其作为充气通道。 

在PCB基板100对中后，其牢牢地被面板把持真空泵85所抽空的连通腔通过孔79(示意性以小点画出)而固定在工作台上。该连通腔仅占工作台内一小部分空间。此时，气体浮力供给泵86关闭，面板把持真空泵85工作。如果需要，面板把持真空 可以分许多块，以把持不同尺寸的基板。自动垫片71-78将上升到与基板上表面平齐的水平。 

在基板对准后，可充气的密封件44将向上接触安装原图的玻璃板，以密封工作台和玻璃板之间的空间。工作台内的密闭空间82，即风室，通过可置换的孔阀83连接到高速流的真空泵84。该风室占据了工作台内除了图4中各机械结构所占据的空间之外的绝大部分空间。真空泵84通过开口槽80、81、91、92和垫片71-78周围的区域而对密封工作台和玻璃板之间的空间进行快速、均匀地抽真空。如有需要，也可采用其他阀门。孔阀最好选用内径在25至50毫米的，优选选38毫米的。作为一个实施例，真空泵84能够以2.83至4.25立方米/分钟的速度抽去风室中的空气。需要说明的是，即使原图和基板紧密贴合后，本发明相对于已有技术仍然有大量的区域可以抽真空。 

一旦PCB曝光后，密闭空间82又重新与大气连通。因为工作台上表面有大量的开口槽和孔，真空能快速地被去除，从而使系统更快运作。在曝光过程完成后，面板把持真空泵85被关闭，气体浮力供给泵86重新启动以浮起所述基板。 

对于本领域普通技术人员，上述实施例有多种变形，其均包括在本发明的范围和思想之内。 

Claims (13)

1.工作台，用于承载基板，包括：

一个上表面，所述上表面具有一组开口；

一个位于所述上表面之下的密闭风室；和

一个孔阀，所述孔阀用于连接所述密闭风室和一个真空泵。

2.根据权利要求1所述的工作台，其特征在于，所述一组开口包括用于容纳用于对基板进行限位的限位件的限位件开口槽。

3.根据权利要求1所述的工作台，其特征在于，所述一组开口包括用于安装用于对基板进行尺寸和厚度进行补偿的自动垫片的自动垫片开口。

4.根据权利要求1所述的工作台，其特征在于，所述孔阀在一个处理周期后将所述密闭风室与大气连通。

5.根据权利要求1所述的工作台，其特征在于，所述真空泵通过所述孔阀以2.83至4.25立方米/分钟的流速从所述密闭风室抽气。

6.根据权利要求1所述的工作台，其特征在于，进一步包括一个沿工作台边缘设置的可充气的密封件。

7.根据权利要求1所述的工作台，其特征在于，所述孔阀的内径至少为25mm。

8.高速真空工作台系统，包括：

一个工作台，用于承载基板，所述工作台包括：

一个具有一组开口的上表面，

一个位于所述上表面之下的密闭风室，及

一个可置换的孔阀，所述孔阀的内径至少为25mm，所述孔阀用于将所述密闭风室连接到大气和一个高速真空泵；

一个与所述孔阀相连的高速真空泵，其中，所述高速真空泵可通过所述孔阀以2.83至4.25立方米/分钟速度从所述密闭风室抽气。

9.根据权利要求8所述的工作台系统，其特征在于，所述一组开口包括用于容纳用于对基板进行限位的限位件的限位件开口槽。

10.根据权利要求8所述的工作台系统，其特征在于，所述一组开口包括用于安装用于对基板进行尺寸和厚度进行补偿的自动垫片的自动垫片开口。

11.根据权利要求8所述的工作台系统，其特征在于，进一步包括一个沿工作台边缘设置的可充气的密封件。

12.真空形成方法，用于提供一腔室真空以使工作台上把持的基板与安装在玻璃板上的原图快速紧密接触，所述基板工作台包括一个具有一组开口的上表面，该方法包括：

密封工作台所述上表面之下的一个密闭风室；

将一个沿工作台边缘设置的密封件充气，以密封工作台与所述玻璃板之间的空间；

向所述密闭风室提供一个真空，空气从所述开口被抽出；

将所述风室通过一个孔阀与大气连通。

13.根据权利要求12所述的真空形成方法，其特征在于，所述真空的流速至少为2.83立方米/分钟。

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