CN102495537A - 一种用于印刷电路板制作的装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于单面印刷电路板制作的装置，包括紫外光源发生装置，其特征在于：由紫外光源发生装置射出的紫外光源经由第一反射镜反射后，照射在匀光系统上，由匀光系统形成的均匀光斑通过第一场镜、第二场镜以及第二反射镜后照射在绘有要曝光的原始图案的胶片上，该胶片上的原始图案与实际要在电路板上形成的图案相比缩小了m倍，m>1，胶片作为光学放大系统的物面，经光学放大系统放大后成像在要曝光的电路板上。本发明的优点在于：采用了非平行光的倍率成像方式，与现有曝光机相比，避免了大口径曲面反射镜的使用，减小了设备加工难度，降低了成本，同时缩小了设备体积。

Description

一种用于印刷电路板制作的装置

技术领域

 本发明涉及一种用于单面或双面印刷电路板制作的装置。

背景技术

在大规模印刷电路板制作中，对印刷电路板图形的转移主要采用曝光机来实现，印制板的质量、精度等问题很大程度上取决于曝光的好坏。目前广泛采用的曝光机设备基本结构原理如图1所示：通过聚光罩聚光的紫外光源11照射在反射镜12上，经反射镜12反射后再通过匀光系统13实现均匀投射。通常匀光系统13由两片复眼透镜构成，从匀光系统13出射的均匀照明光线再经准直镜14a反射，形成平行光束照射在曝光台15上放置的投影胶片16上，准直镜14a通常由一个大口径的非球面反射镜构成，投影胶片16上绘制了要在电路板上进行曝光的整个图案，要曝光的电路板17与投影胶片16平行放置，平行光线束穿过投影胶片16后投射在电路板17上，电路板17的表面涂覆有感光材料（如光刻胶），曝光后经过刻蚀处理，即可得到绘有和投影胶片16上相同图案的印刷电路板图案。反射镜控制装置18通过控制反射镜的位置可以选择将从匀光系统13出射的光线透射或反射。当透射时，光线到达投影胶片16，完成前述过程；当反射时，光线被反射至准直镜14b，准直镜14b是一个与准直镜14a完全相同的反射镜，光线经准直镜14b反射后将平行出射。平行光束可从下方照射投影胶片16和电路板17，从而实现双面电路板制作。在现有技术中，还经常采用两路光源的方法实现双面电路板制作。

在现有曝光机技术中，由于采用平行光投影的方式进行曝光，平行光束口径必须充满整个需曝光的电路板有效范围，因此必须采用口径很大的曲面反射镜对光源进行准直（口径通常将近1000mm以上），才能保证较好的印刷精度，同时实现较高的生产效率。而大口径曲面镜的制作加工困难，周期长、成本高，这就造成了现有的曝光机设备价格昂贵，不利于大规模印刷电路制作行业的发展。

同时，由于现有曝光机采用的是1：1的投影方式进行曝光，所用投影胶片16上的图案与要曝光的电路板17大小必须相同，这样当要制作的电路板17大小规格发生变化时，很难进行调整，如要制作较小尺寸的电路板17，必须重新制作相应大小的投影胶片16与夹具，造成工艺步骤繁复，不利于生产效率的提高。而如果想要制作更大尺寸的电路板17，则根本无法实现。

另一方面，由于印刷电路板的热膨胀率不同，即便是对于同一块印刷电路板，其在二维方向的热膨胀率也有可能不同，在实际制作中需要先分别测量胶片与待印刷的电路板在二维方向的热膨胀率，计算出相应的胶片上原始图像的线宽，再进行曝光。由于目前曝光机的投影倍率无法改变，当更换另一批次的电路板时，热膨胀率发生变化，则必须重新计算胶片上的线宽尺寸，并印制新的胶片进行更换，这样会造成拖延制作周期，增加制作成本的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种降低成本、加工难度及设备体积的用于印刷电路板制作的装置。

为了达到上述目的，本发明的一个技术方案是提供了一种用于单面印刷电路板制作的装置，包括紫外光源发生装置，其特征在于：由紫外光源发生装置射出的紫外光源经由第一反射镜反射后，照射在匀光系统上，由匀光系统形成的均匀光斑通过第一场镜、第二场镜以及第二反射镜后照射在绘有要曝光的原始图案的胶片上，该胶片上的原始图案与实际要在电路板上形成的图案相比缩小了m倍，m>1，胶片作为光学放大系统的物面，经光学放大系统放大后成像在要曝光的电路板上。

    本发明的优点在于：

1、采用了非平行光的倍率成像方式，与现有曝光机相比，避免了大口径曲面反射镜的使用，减小了设备加工难度，降低了成本，同时缩小了设备体积。

2、系统的放大倍率可调，可以方便的实现在同一设备中用一种规格的胶片对不同大小规格的电路板曝光，从而扩展设备适应能力，提高生产效率。

3、通过采用光学放大系统，实现在一维或二维方向放大倍率独立可调，可用一张胶片实现在电路板上的二维不同线宽规格曝光，避免目前技术中由于电路板热膨胀率改变造成的必须更换胶片的问题。

附图说明

图1为原曝光机结构示意图；

图2为实施例中采用的一种用于单面印刷电路板制作的装置的光路示意图；

图3为调整放大倍率示意图；

图4为实施例中采用的一种用于双面印刷电路板制作的装置的示意图。

具体实施方式

为使本发明更明显易懂，兹以一优选实施例，并配合附图作详细说明如下。

如图2所示，为一种用于单面印刷电路板制作的装置的光路示意图，在本实施例中，该装置包括一紫外光源发生装置21，由紫外光源发生装置21产生的紫外光源经第一反射镜221反射后，照射在匀光系统23上。匀光系统23通常由两片复眼透镜阵列构成，也可以由光学积分棒构成。光线从匀光系统23出射后将形成与匀光系统23的通光口径成比例的均匀光斑，通过第一场镜24、第二场镜25以及第二反射镜222，以较小的入射角照射在具有较小尺寸的绘有要曝光的原始图案的胶片26上，该胶片26上的图案与实际要在电路板上形成的图案相比缩小了m倍，m通常为4-10之间的实数。为了提高光能利用率并减小杂光，优选的方案是令匀光系统23的通光口径的形状与胶片26的有效尺寸形状相一致。将被照明的胶片26作为光学放大系统27的物面，经光学放大系统27放大后成像在要曝光的电路板28上。电路板28表面涂有感光材料，从而可通过刻蚀的方法将胶片26上的图案放大得复制在电路板28上。电路板28固定于调整架29上，电路板28的曝光面与胶片26的方向平行，调整架29保证电路板28与胶片26间的距离可沿光学放大系统27的光轴方向在一定范围内可调。光学放大系统27包含调焦结构，当电路板28与胶片26的距离一定时，可通过调焦结构使胶片26共轭成像在电路板上。通过调整调整架29的位置，控制电路板28与胶片26间的距离，并通过光学放大系统27的调焦结构实现胶片26与电路板28处于共轭成像位置，可以获得不同的放大倍率，从而实现在同一设备对不同大小规格的电路板曝光。如图3所示，当调整架29分别位于位置A、位置B及位置C时，可以获得不同的放大倍率。

光学放大系统27通常由若干镀过增透膜的球面或非球面透镜组成，为实现将胶片26上的图案以足够精度放大成像在电路板28上，该光学放大系统27必须严格控制有效视场内的畸变。为更好得布局该光学放大系统27的结构，在系统中可以使用反射镜对光路进行折转，从而压缩系统在某一方向上的体积。光学放大系统27还必须具备调焦功能，以保证胶片26与电路板28在不同的共轭位置时都能获得清晰的图像。

上述装置采用了光学放大系统27，便于实现胶片26在电路板28上投影画面二维方向放大倍率独立可调。通过独立调整二维方向的放大倍率，用一张胶片26实现在电路板28上的二维不同线宽规格曝光，避免目前技术中由于电路板热膨胀率改变造成的必须更换胶片26的问题。

如图4所示，可以采用两套上述的用于单面印刷电路板制作的装置组成一用于双面印刷电路板制作的装置，实现双面电路板制作。如图4所示，由紫外光源发生装置21，第一反射镜221，第二反射镜222，匀光系统23，第一场镜24，第二场镜25，胶片26及光学放大系统27构成第一光路，从电路板28上方照射成像。由第一紫外光源发生装置21b，第三反射镜221b，第一匀光系统23b，第四反射镜222b，第三场镜24b，第四场镜25b，第一胶片26b及第一光学放大系统27b构成第二光路，从电路板28下方照射成像，从而实现双面电路板制作。也可利用反射镜及其调整元件，通过控制反射镜的位置用一路光源实现双面电路板制作。

Claims (6)

1.一种用于印刷电路板制作的装置，包括紫外光源发生装置（21），其特征在于：由紫外光源发生装置（21）射出的紫外光源经由第一反射镜（221）反射后，照射在匀光系统（23）上，由匀光系统（23）形成的均匀光斑通过第一场镜（24）、第二场镜（25）以及第二反射镜（222）后照射在绘有要曝光的原始图案的胶片（26）上，该胶片（26）上的原始图案与实际要在电路板（28）上形成的图案相比缩小了m倍，m>1，胶片（26）作为光学放大系统（27）的物面，经光学放大系统（27）放大后成像在要曝光的电路板（28）上。

2.如权利要求1所述的一种用于印刷电路板制作的装置，其特征在于：所述匀光系统（23）由两片复眼透镜阵列构成，或由光学积分棒构成。

3.如权利要求1所述的一种用于印刷电路板制作的装置，其特征在于：所述匀光系统（23）的通光口径形状大于所述胶片（26）的有效尺寸。

4.如权利要求1所述的一种用于印刷电路板制作的装置，其特征在于：所述m的取值范围为2-20。

5.如权利要求1所述的一种用于印刷电路板制作的装置，其特征在于：所述电路板（28）固定与调整架（29），调整架（29）可沿所述光学放大系统（27）的光轴方向移动。

6.如权利要求1所述的一种用于印刷电路板制作的装置，其特征在于：所述光学放大系统（27）具有调焦结构。

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