CN106773547A - 一种基于自动校准的全自动无掩膜曝光方法 - Google Patents

一种基于自动校准的全自动无掩膜曝光方法 Download PDF

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Abstract

一种基于自动校准的全自动无掩膜曝光方法，在曝光的过程中采用两层曝光板的设计，在曝光的时候为下次曝光已经做好准备，采用全自动曝光的方式，无掩膜曝光，TI的DMD曝光芯片，自动的DMD选择设计，按照板型选择DMD的数量，该方法极大的提高了生产效率，省去了人为的操作过程，减少了人力资源成本，在竞争中更有优势，可以快速的调整图像的处理，避免了掩膜板的使用，减少了污染与浪费，可以更好的节省曝光时间，提高曝光的效率，同时曝光精度能够满足市面上精密化生产的需求。

Description

一种基于自动校准的全自动无掩膜曝光方法
技术领域
本发明涉及精密制造PCB曝光技术领域，具体涉及一种基于自动校准的全自动无掩膜曝光方法。
背景技术
随着电子技术的快速的发展，电子产品正在向小型化、精密化、模块化、高度集成化方向发展，对曝光的线路要求越来越高，线间距越来越小，线宽越来越细，对于曝光的要求也就越来越高。
传统行业的有掩膜曝光技术已经不能满足精密化，高度集成化生产的发展需求，急需一种新的曝光技术来满足现在的发展现状。无掩膜曝光技术不仅能够满足精密化的发展需求，更能节省成本，极大的提高生产效率，改变目前的生产现状，极大的促进我国在电子技术行业，集成电路行业的快速发展。
目前主流的曝光技术都是通过人为操作不能实现全自动，这里提出了一种全自动的曝光技术，并且能够实现自动校准。
发明内容
为了克服上述技术的不足，本发明的目的是提供一种基于自动校准的全自动无掩膜曝光方法，改进生产效率，提高生产量，节省人力，同时解决现有的活动底座需要与固定座通过人为调节，需要不停的微调，而导致的繁琐，人为调节容易导致的曝光误差，导致曝光不准确，肉眼不能更好的调整曝光精度，导致出现的各种人为问题，同时为了避免人为调节XYZ轴相对移动导致的机械误差。
为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案为：
一种基于自动校准的全自动无掩膜曝光方法，包括以下步骤：
1)绘制用于机械小车识别的地面路线，将路线图与出板口，送板口联系在一起，出板口是为了得到打好定位孔的曝光板，送板口是为了将曝光好的PCB板送出；
2) 机械小车的机械臂上具有真空吸盘，机械臂上具有信号发射芯片，小车两侧具有不同的存放标记，真空吸盘可以将未曝光车筐中的待曝光PCB板送到曝光机进行曝光，然后将曝光好的PCB板放入已曝光车筐中，待所有的PCB曝光完毕，小车移动将曝光的PCB板送入送板口，接收新的待曝光PCB板；
3) 在曝光之前，首先接收CAD室传输过来的GERBER文件，将GERBER文件转化为BMP位图，将整副BMP位图送入曝光机，此时，待每次曝光板放入曝光平台，CCD镜头移动到理论上定位孔的位置；
4)CCD镜头在曝光机工作之初，进行初始化设置，进行调焦操作，调焦操作是通过自己的算法进行实现。
5)调焦好的CCD镜头捕捉曝光板上的定位孔，如果1次性捕捉到，证明不用校准，开始曝光；如果有的捕捉到有的没有捕捉到则校正图像的位置，对图像按照一定的算法，均分误差，同时将CCD镜头调整到图像校正后的所对应的定位孔的位置，如果此时还没有捕捉，则在一定的误差范围内进行再次校准，如果超过一定的误差范围仍然没有捕捉到，则曝光板1不能使用，丢弃使用新的曝光板；
6)在曝光开始前，确定曝光板的大小，确定开启的DMD的数量，能够以最大的效率实现曝光，在整个步骤5)图像校正完毕后，切割图像，送到不同的DMD实现曝光；
7)在曝光开始后，上层曝光板通过传送带送到曝光机外侧挡板的内部，内部完全是黑暗的，通过UV紫外线光源实现曝光；
8）在步骤7）曝光的同时，机械臂将待曝光的曝光板送入交替下层曝光平台的台面，曝光平台上有真空吸孔吸附曝光板，完成图像的校正，待上层曝光板曝光完成，将交替下层曝光平台送入曝光机外侧挡板的内部，完成图像的切割与曝光。
所述的步骤3）中提到的数字图像信号处理，是与步骤5）中得到的BMP的定位孔与采集到的图像进行比较，以中心为标准，进行图像的校准处理；
所述的步骤6）中传输给DMD的图像，是将校正后的BMP位图切割为不同型号的DMD所要求的对应的大小，切割的时候需要进行分区化处理，传输给不同的DMD。
所述的机械小车设有机械臂，机械臂设有机械臂真空吸盘，机械小车一侧是未曝光车筐，另一侧是已曝光车筐。
所述的曝光平台设有曝光平台，所述的曝光平台由上层曝光平台、交替下层曝光平台、传送带、曝光机外侧挡板、DMD、光学引擎、曝光机平台侧面挡板组成，传送带上方设有上层曝光平台，下方设有交替下层曝光平台，两端设有曝光机平台侧面挡板；一侧设有曝光机外侧挡板，曝光机外侧挡板上设有DMD及光学引擎。
所述的上层曝光平台、交替下层曝光平台分别具有100个真空吸口；
所述的曝光机外侧挡板设有3-6个DMD，3-6个曝光镜头，每个曝光镜头采用的均为UV紫外线光源。
所述的曝光平台具有电荷耦合元器件（CCD）图像传感器与所述的电荷耦合元器件相连的信号连接处理器，所述电荷耦合元器件（CCD）图像传感器将模拟图像信号转化为数字图像信号，传输给信号连接处理器，信号连接处理器将数字图像信号进行处理。
本发明的有益效果：
本发明采用了自动校准的技术，省去的繁琐人工校准的过程，减少了曝光过程的曝光误差。在曝光的过程中采用两层曝光板的设计，在曝光的时候为下次曝光已经做好准备，极大的提高了生产效率。采用全自动曝光的方式，省去了人为的操作过程，较少了人力资源成本，在竞争中更有优势。采用无掩膜曝光，可以快速的调整图像的处理，避免了掩膜板的使用，减少了污染与浪费。采用了TI的DMD曝光芯片，曝光精度能够满足市面上精密化生产的需求。采用自动的DMD选择设计，按照板型选择DMD的数量，可以更好的节省曝光时间。提高曝光的效率。
附图说明
图1是本发明的小车运动流程图；
图2是本发明的曝光整机架构图；
图3是本发明的机械小车模型图；
图4是本发明的自动校准CCD图；
其中，1是机械小车运动路线；2是曝光机整机；3是机械小车；4是上层曝光平台；5是交替下层曝光平台；6是传送带；7是曝光机外侧挡板；8是DMD；9是光学引擎；10是曝光机平台侧面挡板；11是机械臂真空吸盘；12是未曝光车筐；13是已曝光车筐；14是CCD镜头；15是曝光板；16是曝光板定位孔；17是机械臂。
具体实施方式
以下根据附图对本发明进一步叙述。
如图1、2、3、4所示，一种基于自动校准的全自动无掩膜曝光方法，包括以下步骤：
1)绘制车辆识别的路线图1，将路线图1与出板口，送板口很好的联系在一起。出板口是为了得到打好定位孔的曝光板，送板口是为了将曝光好的PCB板送出。小车在运动的过程中经过曝光机3，将曝光板曝光完毕后小车依次移动，完成曝光板的传送处理。
2)小车的整体架构如图3所示，机械臂17上具有真空吸盘11，可以将未曝光车筐12中的待曝光PCB板送到曝光机2进行曝光，然后将曝光好的PCB板放入已曝光车筐13中。待所有的PCB曝光完毕，小车移动将曝光的PCB板送入送板口，接收新的待曝光PCB板。
3)在曝光之前，首先接收CAD室传输过来的GERBER文件，将GERBER文件转化为BMP位图，将整副BMP位图送入曝光机2，此时，待每次曝光板15放入曝光平台4或者5，CCD镜头移动到理论上定位孔的位置。
4)CCD镜头14在曝光机2工作之初，进行初始化设置，进行调焦操作。调焦操作是通过自己的算法进行实现。
5)调焦好的CCD镜头捕捉曝光板15上的定位孔16，如果1次性捕捉到，证明不用校准，开始曝光；如果有的捕捉到有的没有捕捉到则校正图像的位置，对图像按照一定的算法，均分误差，同时将CCD镜头14调整到图像校正后的所对应的定位孔的位置，如果此时还没有捕捉，则在一定的误差范围内进行再次校准，如果超过一定的误差范围仍然没有捕捉到，则曝光板15不能使用，丢弃使用新的曝光板。
6)在曝光开始前，确定曝光板15的大小，确定开启的DMD 8的数量，能够以最大的效率实现曝光。在整个5)图像校正完毕后，切割图像，送到不同的DMD实现曝光。
7)在曝光开始后，上层曝光板4通过传送带6送到曝光机外侧挡板7的内部，内部完全是黑暗的，通过UV紫外线光源实现曝光。
8）在7）曝光的同时，机械臂17将待曝光的曝光板送入交替下层曝光平台5的台面，曝光平台上有真空吸孔吸附曝光板，完成图像的校正，待上层曝光板4曝光完成，将交替下层曝光平台5送入曝光机外侧挡板7的内部，完成图像的切割与曝光，依次进行实现。极大的提高了生产效率。
所述的步骤3）中提到的数字图像信号处理，是与步骤5）中得到的BMP的定位孔与采集到的图像进行比较，以中心为标准，进行图像的校准处理；
所述的步骤6）中传输给DMD的图像，是将校正后的BMP位图切割为不同型号的DMD所要求的对应的大小，切割的时候需要进行分区化处理，传输给不同的DMD。
如图3所示，所述的机械小车3设有机械臂17，机械臂17设有机械臂真空吸盘，机械小车3一侧是未曝光车筐12，另一侧是已曝光车筐13。
如图2所示，所述的曝光平台2设有曝光平台，所述的曝光平台由上层曝光平台4、交替下层曝光平台5、传送带6、曝光机外侧挡板7、DMD8、光学引擎9、曝光机平台侧面挡板10组成，传送带6上方设有上层曝光平台4，下方设有交替下层曝光平台5，两端设有曝光机平台侧面挡板10；一侧设有曝光机外侧挡板7，曝光机外侧挡板7上设有DMD8及光学引擎9。
所述的上层曝光平台4、交替下层曝光平台5分别具有100个真空吸口；
所述的曝光机外侧挡板7设有3-6个DMD，3-6个曝光镜头，每个曝光镜头采用的均为UV紫外线光源。
所述的曝光平台具有电荷耦合元器件（CCD）图像传感器与所述的电荷耦合元器件相连的信号连接处理器，所述电荷耦合元器件（CCD）图像传感器将模拟图像信号转化为数字图像信号，传输给信号连接处理器，信号连接处理器将数字图像信号进行处理。

Claims (8)

1.一种基于自动校准的全自动无掩膜曝光方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)绘制用于机械小车识别的地面路线，将路线图与出板口，送板口联系在一起，出板口是为了得到打好定位孔的曝光板，送板口是为了将曝光好的PCB板送出；
2) 机械小车的机械臂上具有真空吸盘，机械臂上具有信号发射芯片，小车两侧具有不同的存放标记，真空吸盘可以将未曝光车筐中的待曝光PCB板送到曝光机进行曝光，然后将曝光好的PCB板放入已曝光车筐中，待所有的PCB曝光完毕，小车移动将曝光的PCB板送入送板口，接收新的待曝光PCB板；
3) 在曝光之前，首先接收CAD室传输过来的GERBER文件，将GERBER文件转化为BMP位图，将整副BMP位图送入曝光机，此时，待每次曝光板放入曝光平台，CCD镜头移动到理论上定位孔的位置；
4)CCD镜头在曝光机工作之初，进行初始化设置，进行调焦操作，调焦操作是通过自己的算法进行实现；
5)调焦好的CCD镜头捕捉曝光板上的定位孔，如果1次性捕捉到，证明不用校准，开始曝光；如果有的捕捉到有的没有捕捉到则校正图像的位置，对图像按照一定的算法，均分误差，同时将CCD镜头调整到图像校正后的所对应的定位孔的位置，如果此时还没有捕捉，则在一定的误差范围内进行再次校准，如果超过一定的误差范围仍然没有捕捉到，则曝光板1不能使用，丢弃使用新的曝光板；
6)在曝光开始前，确定曝光板的大小，确定开启的DMD的数量，能够以最大的效率实现曝光，在整个步骤5)图像校正完毕后，切割图像，送到不同的DMD实现曝光；
7)在曝光开始后，上层曝光板通过传送带送到曝光机外侧挡板的内部，内部完全是黑暗的，通过UV紫外线光源实现曝光；
8）在步骤7）曝光的同时，机械臂将待曝光的曝光板送入交替下层曝光平台的台面，曝光平台上有真空吸孔吸附曝光板，完成图像的校正，待上层曝光板曝光完成，将交替下层曝光平台送入曝光机外侧挡板的内部，完成图像的切割与曝光。
2.根据权利要求1所述的一种基于自动校准的全自动无掩膜曝光方法，其特征在于，所述的步骤3）中提到的数字图像信号处理，是与步骤5）中得到的BMP的定位孔与采集到的图像进行比较，以中心为标准，进行图像的校准处理。
3.根据权利要求1所述的一种基于自动校准的全自动无掩膜曝光方法，其特征在于，所述的步骤6）中传输给DMD的图像，是将校正后的BMP位图切割为不同型号的DMD所要求的对应的大小，切割的时候需要进行分区化处理，传输给不同的DMD。
4.根据权利要求1所述的一种基于自动校准的全自动无掩膜曝光方法，其特征在于，所述的机械小车（3）设有机械臂（17），机械臂（17）设有机械臂真空吸盘（11），机械小车（3）一侧是未曝光车筐（12），另一侧是已曝光车筐（13）。
5.根据权利要求1所述的一种基于自动校准的全自动无掩膜曝光方法，其特征在于，所述的曝光平台（2）设有曝光平台，所述的曝光平台由上层曝光平台（4）、交替下层曝光平台（5）、传送带（6）、曝光机外侧挡板（7）、DMD（8）、光学引擎（9）、曝光机平台侧面挡板（10）组成，传送带（6）上方设有上层曝光平台（4），下方设有交替下层曝光平台（5），两端设有曝光机平台侧面挡板（10）；一侧设有曝光机外侧挡板（7），曝光机外侧挡板（7）上设有DMD（8）及光学引擎（9）。
6.根据权利要求5所述的一种基于自动校准的全自动无掩膜曝光方法，其特征在于，所述的上层曝光平台（4）、交替下层曝光平台（5）分别具有100个真空吸口。
7.根据权利要求5所述的一种基于自动校准的全自动无掩膜曝光方法，其特征在于，所述的曝光机外侧挡板（7）设有3-6个DMD，3-6个曝光镜头，每个曝光镜头采用的均为UV紫外线光源。
8.根据权利要求5所述的一种基于自动校准的全自动无掩膜曝光方法，其特征在于，所述的曝光平台具有电荷耦合元器件（CCD）图像传感器与所述的电荷耦合元器件相连的信号连接处理器，所述电荷耦合元器件（CCD）图像传感器将模拟图像信号转化为数字图像信号，传输给信号连接处理器，信号连接处理器将数字图像信号进行处理。
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