CN1170149A - 通过布线图曝光双面印刷电路板的装置 - Google Patents

Abstract

通过配备有位置记号的布线图曝光双面印刷电路板的装置,包括固定在水平面内的第一(10)和第二支持结构、布线图(12)的支持件、探测电路与支持件定位误差的光学装置、垂直于其平面将一个支持件移向另一个的装置、排列在支持件与电路组成单元之外的用来使电路相对于支持结构而保持固定在其平面内的装置(26、28)、以及根据探测到的定位误差而使上述第一支持件(12)相对于上述电路以及上述第二支持件相对于上述电路独立地移动的装置(20、22)。

Description

通过布线图曝光双面印刷电路板的装置

本发明涉及到通过布线图曝光双面印刷电路板的装置。

众所周知，印刷电路板必须的操作牵涉到曝光步骤，特别是对于条形导线的光刻确定而言更是为此。相应的装置被用来使覆盖有薄膜或光敏抗蚀剂的印刷电路通过布线图而暴露于紫外线一定时间，以便使布线图所确定的抗蚀剂或光敏膜的相应部位曝光。

当然，这种操作中基本的一点是要获得布线图相对于待曝光的印刷电路的精确定位。

绝大多数的这类机器只能使印刷电路板的一侧暴露于紫外光。但当印刷电路板是越来越变得普遍的双面类型时，由于这种机器需要在曝光机中使电路板通过二次从而需要使其支持件上的布线图相对于印刷电路进行二次定位操作，故使用这种机器是很不适宜的。

为了克服这一缺点，已提出了一些可以通过布线图对印刷电路的二面同时曝光的曝光机。在美国专利5,337,151和欧洲专利申请EP618505中具体描述了这类机器。

上述美国专利中描述的机器基于下述原理，即用机械对中来定位布线图的下方支持件和上方支持件，且利用一对彼此连接的销使布线图相对于由布线图上下支持件所构成的单元移动。

特别是由于上方布线图未准确地相对于下方布线图定位以及印刷电路因为用来移动印刷电路的销有偏离的危险而不能用二个连接的销如所要求的那样精确地移动，故这种机器带有各种各样的缺点。

而且，这种机器不能做到分别使上方布线图相对于印刷电路上侧定位且下方布线图相对于印刷电路下侧定位。但这种可能性在某些情况下是有用的。

关于上述的欧洲专利，上述专利相当于一种有效的机器，利用二个可使印刷电路正确定位的独立的销，使印刷电路相对于下方和上方布线图而移动。在此专利所述的机器中也存在上方布线图相对于下方布线图的实际定位。但此机器不能分别使上方布线图相对于印刷电路上侧定位且下方布线图相对于印刷电路下侧定位。而且，由于用来定位印刷电路的销的偏离，此机器也有定位误差的危险。

为了克服这些缺点，本发明的目的是提供一种双面印刷电路的曝光装置，它可消除上述缺点，特别是当需要时可获得布线图上方支持件与布线图下方支持件相对于印刷电路的分别定位。

为了达到此目的，通过配备有位置记号的第一和第二布线图的双面印刷电路板曝光装置包括：

在水平平面内的第一和第二固定支持结构，

分别与第一和第二支持结构协同动作的第一和第二布线图的第一和第二支持件，

在布线图的第一和第二支持件之间安排上述电路的装置，上述电路配备有位置记号，

用来探测上述电路与上述第一和第二支持件之间的定位误差的光学装置，

用来使上述支持件中的一个垂直于其平面移向另一支持件的装置，

光源，

用来将上述光源发射的光束同时引向各布线图支持件的光学装置；

排列在上述支持件与上述电路所构成的单元之外的用来使上述电路相对于上述支持结构固定地保持在其平面内的装置；以及

用来根据探测到的定位误差使上述第一支持件相对于上述电路且上述第二支持件相对于上述电路而独立地移动的装置。

显然，由于曝光装置的特别安排，印刷电路相对于机器的支持结构被保持固定，从而避免了这些销被固定时由用来移动印刷电路的位移装置的偏离造成的任何不准确定位的危险，而且装置使第一支持件相对于印刷电路以及第二支持件相对于印刷电路能够独立移动，从而获得上下布线图相对于印刷电路的独立定位。

根据第一实施例，用来保持印刷电路固定的装置包括第一、第二和第三装置，它们构成与下方支持结构的水平面连成一体的对中销且自由地穿过上述下方支持件，并具有一个适于插入提供在上述电路中的相应位置小孔的顶端，上述三个小孔不对准。

显然，根据本发明的这种实行方法，固定的与下方支持结构连成一体的对中销能使印刷电路相对于机器的支持结构从而相对于上下布线图非常精确且稳定地定位。

根据第二实施例，用来使印刷电路保持固定的装置包括第一和第二夹紧单元，各夹紧单元包括：

一个固定于第一支持结构且自由地穿过第一支持件的第一夹紧元件和一个与第二支持结构连成一体且自由地穿过第二支持件的第二夹紧元件，上述夹紧元件沿垂直方向彼此面对面；以及用来使第一和第二夹紧元件彼此相向地相对移动以夹紧印刷电路的装置。

显然，在本实施例中，印刷电路被夹在二个分别与上下支持结构连成一体的夹紧元件之间。从而获得印刷电路相对于曝光装置支持结构的非常准确而稳定的定位。由印刷电路的这一特定位置就有可能用位移装置使上方布线图支持件和下方布线图支持件分别定位。

阅读以非限定性举例方法给出的本发明几个实施例的下列描述，可看到本发明的其它特征和优点。

本描述参照附图，其中：

图1a是曝光装置的下部示意平面图，示出了此下部的主要元件；

图1b是此装置的简化剖面图；

图2是装置的局部图，示出了用来固定印刷电路的夹紧器件；

图3是装置的详图，示出了用销来固定印刷电路的装置；

图4详图示出了图3固定销的端部；

图5是用来使布线图支持件相对于支持结构而固定的固定装置的立面图；

图6详图示出了用来相对于支持结构而支持布线图支持件的支持装置；以及

图7详图示出了用来使下方布线图支持件或上方布线图支持件相对于固定的支持结构而移动的马达的实施例。

在此类装置中，众所周知，在第一步骤中，利用可伸缩的定位销来获得印刷电路相对于布线图支持件的预定位。一旦达到印刷电路相对于上下布线图支持件的预定位，就用光学装置测量此三部件的定位误差。根据这些定位误差测量结果，位移马达被控制来进行最终定位，其定位误差须小于10μm。本发明牵涉到装置的部分，它可从对应于预定位的误差测量获得最终定位。

在欧洲专利申请618505中详细描述了定位误差的光学探测。此装置的这一部分已在本专利申请中用作参考且须认为是本申请的一个组成部分。用来探测预定位误差的光学系统的各种实施例及用途只在某些实行方法中加以指定。

首先参照图1a和1b来描述装置的不同部分，更准确地说是用来支持下方布线图以及有时支持印刷电路的此装置的下部。

图1a示出了此机器的固定的下方支持结构10以及布线图的下方支持件12。此下方支持件12由一个其上固定了一个玻璃16的矩形金属框架14构成，实际上在玻璃上安有下方布线图。

在曝光装置中，下方布线图支持件12最好直接位于支持结构10的上侧面上。为了移动支持件12，利用18所示的滚珠系统将它置于支持结构10上。在此特例中，由排列在框架14四个边上的滚珠来获得支持。下面将更详细地描述的这种滚珠系统使得有可能使支持结构机械上支持整个下方支持件同时确保以非常小的摩擦进行支持。显然，由于这种安排，用来移动下方支持件14的力将极大地减小，这就使用来执行位移的马达的功率和尺寸都可减小。

此图还示意地示出了用来使下方支持件12分别沿X和XY方向移动的器件20和22。如已经解释的那样，与支持结构10连成一体的位移平台不具有任何支持功能而仅仅用来使支持件相对于支持结构移动，可知由于这二部件之间的摩擦非常小，且由于存在滚珠，所需的功率降低了。图1a还示意地示出了电磁制动器或其它相似的制动系统24。这些制动系统24规则地分布在框架14上，使得可以确保框架14从而整个下方布线图支持件12在达到正确定位时相对于支持结构10固定。由于支持结构和下方支持件之间的连接无摩擦，并由于用来产生平台位移的马达20和22的功率很小，这些制动器件24是必须的。

图1a示意地示出了二个用来使印刷电路相对于下方支持结构10固定的单元。这些单元的参考号为26和28。

除了下方支持结构10在水平和垂直平面内都稳定，而上方结构在水平平面内自然稳定且在垂直平面内可动以便可在印刷电路上和在下方布线图上使用上方布线图之外，此机器的上部完全相同。因此不详述此机器的上部。

图1b示意地示出了整个曝光装置的剖面。示出了固定的下方支持结构10，其上置有用来承接下方布线图12a的下方支持件12。此图还示出了由使整个上方支持结构30可升降的齿轮齿条系统之类的机构32支持的上方支持结构30。但这种支持结构30被自然地固定在水平平面内。与下方支持件12完全相同的用来承接上方布线图32a的上方支持件32被安装在上方支持件32上。图1b示意地示出了沿X和沿XY的位移马达34和36，当支持件32相对于上部支持结构30移动时，位移马达对它进行控制。

根据本发明的曝光装置的一般运行如下：

第一步，不管上方支持结构30而定位布线图12a和32a，将待曝光的印刷电路置于支持件12和32之间。待曝光的印刷电路用固定器件26和28处置。用光学系统(未示出)来测量下方支持件12和上方支持件32相对于印刷电路的预定位误差。在印刷电路稳定的情况下，用马达20、22和34、36来控制上方支持件32和下方支持件12的位移，以便获得三个元件的对准，或在可能出现的情况下获得上方支持件32与印刷电路上侧的对准以及下方支持件12与印刷电路下侧的对准。

现参照图2来描述固定器件的第一实施例例如器件26。在此第一实施例中，借助于选择性地夹紧印刷电路40的一个边40a而获得固定。固定器件主要由一个与下方支持结构10连成一体的第一部件42以及一个与上方支持结构30连成一体的第二部件44构成。部件42和44分别相对于支持结构10和30可垂直移动。部件42和44的顶端带有用来加于印刷电路40侧面的平坦夹紧侧46和47。下方部件42配备有可沿垂直方向移动的杆49，其端带有尖峰48。在静止位置时，尖端48相对于侧面46缩回，但利用位移系统50可使尖端48从侧面46伸出。

在曝光装置上下支持件的定位过程中，尖端48从部件42伸出。在参照预定位置安排印刷电路40之后，将部件44降低，使印刷电路40的边缘40a处于部件44和47侧与尖端48之间。于是，印刷电路被完满地固定在此点并在对应于尖端48的大为降低了的表面上。而且，尖端48从玻璃16上侧高程的表面46伸出，印刷电路至少在其周边被升起，使玻璃16可相对于印刷电路移动。当然，为了能够有效地夹紧印刷电路40，部件42和44的端部穿过制作在下玻璃16和上玻璃16′中的小孔52和54。这些小孔52和54的直径大得足以让支持件14和14′移动以达到对准。二个固定器件26和28的协同动作使得有可能严格地保持印刷电路40相对于装置的支持结构处于应有的位置。

现参照图3和4来描述固定器件26′的第二实施例。这种固定器件是基于在印刷电路40的小孔60中引入一个固定销62。销62被装成可沿垂直方向相对于与下方支持结构10连成一体的部件64移动。此固定销62于是可垂直地移动但在水平面上固定。借助于在小孔60中引入销62的端部，获得了印刷电路40相应部分相对于下方支持结构的固定。为了获得印刷电路的完全固定，必须沿印刷电路的边40a提供三个诸如26′的固定器件，上述三个器件不对准。

图4示出了固定销62的一个最佳实施例。销62的本体延伸一个通过弹性变形可胀大的部分64，整个可膨胀部分64形成固定销的尖端。肩部62a被用来暂时提高印刷电路的边缘，以便使下方支持件可移动。在销62的内部，以头部68终止的膨胀杆66可以移动。当头部68处于高位置时，就获得了销端部64的膨胀从而得到此部分印刷电路的严格固定(尽管固定小孔60并未被完满地校准)。

显然，图2和3的固定装置的实施例可得到同样的结果。但在图2的情况下，由于不必在印刷电路边缘附近提高小孔，故印刷电路的无用横向区域的尺寸可减小到约8mm。但在图3实施例的情况下，由于存在小孔，故此无用横向区域必然稍大。

可以附带说的是，由于印刷电路的这种固定系统，在下方支持件12的位移过程中，印刷电路的定位被严格地保持。确实，由于固定销62以及夹紧零件42和44本身是稳定的，其上不可能施加偏离力。

现参照图5来描述下方支持结构10与下方支持件12的框架14的固定器件24的实施例。完全相同的器件可用来将上方支持件32固定于上方支持结构30。固定系统主要由一个电磁头70组成，当它被激活时，它与同下方支持件12的框架14的下侧连成一体的一个铁磁片72协同动作。当激活磁头70时，下方支持结构10变成与下方支持件12连成一体。电磁头70通过弹性系统74和滚珠系统76安装。这些固定器件使上下支持件的严格定位在降低上方支持件以便在二个布线图和印刷电路40的二侧形成接触的过程中得以保持。

上述的电磁器件是优良的固定装置。但为了将支持件固定于支持结构上，也可采用加压系统或抽吸系统。

现参照图6来描述支持滚珠18的实施例，它可对支持件相对于各上下支持结构进行支持或提升。图6示出了一个提升器件18，它将上方支持件12′的框架14′连接到上方支持结构30。滚珠系统主要由一个安装在隔圈82中的金属滚球构成，形成一个肘节。隔圈82用夹紧系统84连接于上方支持件的框架14′。为此，夹具的轴86和88经由诸如90的孔穿过支持结构30。为了确保更好的运行从而减小摩擦，滚珠80与同支持结构30上侧连成一体的移动表面92协同动作。

当下方支持件的框架由支持结构支持时，有同样的滚珠系统，但其轴相反，使滚珠80的隔圈82与下方支持结构10连成一体，且滚珠与下方支持件12的框架14的下侧协同动作。也可用气垫器件来获得对布线图支持件框架的支持。

现参照图7来描述移动器件20和22或34和36的最佳实施例，它可使各支持件相对于对应的支持结构最终定位。例如图7示出了允许下方支持件12沿X和沿Y位移的位移器件22。相似的位移系统被用于上方支持结构30。位移系统32带有一个与支持结构10连成一体的机箱100。对每个沿X或沿Y的位移，有一个马达，例如与支持结构100连成一体的102。此马达带有轴104，其端部有凸轮106，使第一平台108能沿X方向移动。与第一平面协同动作并与同第一平台连成一体而图中未示出的第二马达组合的第二平台，控制着Y方向的位移。利用机械传输112和114，此X和Y方向的组合位移被加于确定校准过的垂直孔118a的部件18。与框架14连成一体的垂直销116自由地沿垂直方向进入孔118a，但在水平平面内，部件之间的间距非常小但不紧密。销也可与第二平台连成一体，且垂直孔也可在支持件的框架14中得到。

Claims (11)

1.一种通过配备有位置记号的第一和第二布线图曝光双面印刷电路板的装置，它包括：

水平平面内固定的第一和第二支持结构，

分别与第一和第二支持结构协同动作的第一和第二布线图的第一和第二支持件，

用来将上述电路安置在第一和第二布线图支持件之间的装置，上述电路配备有位置记号，

用来探测上述电路与上述第一和第二支持件之间的定位误差的光学装置，

用来垂直于其平面将上述支持件中的一个移向另一个的装置，

光源，

用来将上述光源发射的光束同时导向各个布线图支持件的光学装置，

排列在上述支持件和上述电路组成的单元之外的用来使上述电路相对于上述支持结构保持固定于其平面内的装置，以及

用来根据探测到的定位误差而使上述第一支持件相对于上述电路以及上述第二支持件相对于上述电路独立地移动的装置。

2.根据权利要求1的装置，其特征是用来保持固定上述印刷电路的装置包括：

用来在水平面内形成与下方支持结构连成一体的对中销并自由穿过上述下方支持件且各有一个端部可进入制作在上述电路中的相应位置小孔的第一、第二和第三装置，上述小孔不对准。

3.根据权利要求2的装置，其特征是各销形成装置的端部可膨胀。

4.根据权利要求1的装置，其特征是用来保持上述印刷电路固定的装置包括：

第一和第二夹紧单元，各夹紧单元包括：

一个与第一支持结构连成一体且自由穿过第一支持件的第一夹紧元件以及一个与第二支持结构连成一体且自由穿过第二支持件的第二夹紧元件，上述夹紧元件沿垂直方向彼此面对面，以及用来使第一和第二夹紧元件彼此相向地相对移动以夹紧印刷电路的装置。

5.根据权利要求4的装置，其特征是每个夹紧元件有一个确定平坦水平夹紧表面的端部，且夹紧单元的下方夹紧元件还包括一个安装成在上述元件中垂直滑动并具有一个适于伸出夹紧表面的尖端的杆，以及用来控制上述尖端相对于上述夹紧元件的位移的装置。

6.根据权利要求1-5中任何一个的装置，其特征是位移装置包括二个与第一支持结构连成一体的用来使第一支持件相对于第一支持结构移动的马达装置以及二个与第二支持结构连成一体的用来使第二支持件相对于第二支持结构移动的马达装置。

7.根据权利要求6的装置，其特征是位移装置还包括下方支持件相对于下方支持结构的无摩擦支持装置以及上方支持件相对于上方支持结构的无摩擦提升装置。

8.根据权利要求7的装置，其特征是位移装置还包括用来将下方支持件相对于下方支持结构以及上方支持件相对于上方支持结构独立地固定于水平面内的可控装置。

9.根据权利要求7和8中任一个的装置，其特征是上述布线图支持件包括玻璃和金属框架，且上述支持装置包括多个插入在下方支持结构和上述框架之间的滚珠，而且提升装置包括多个插入在上方支持结构和与上方支持件的框架连成一体的夹具之间的滚珠。

10.根据权利要求7-9中的任一个的装置，其特征是上述固定装置包括与支持结构连成一体的适于与同上述框架连成一体的铁磁元件协同动作的电磁制动装置。

11.根据权利要求6-10中任何一个的装置，其特征是各马达装置在轴的端部包括一个与啮合通过支持件的一个小孔的一个销完全协同运动的凸轮。

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