-
Anordnung zur direkten und abschnittsweisen Belichtung von lichtempfindlichen
Schichten Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zur direkten und abschnittsweisen
Belichtung von lichtempfindlichen Schichten zur Herstellung feinster Muster auf
einer Platte nach dem fotocnemischen Verfahren.
-
Derartige Anordnungen können z.B. zur Herstellung von gedruckten Schaltungen,
Dünnfilmschaltungen usw. verwendet werden. Dazu werden kupferkaschierte Isolierplatten
benutzt. Auf die Kupferkaschierung wird ein lichtempfindlicher Lack durch Sprüchen,
Tauchen oder Schleudern aufgebracht. Nach dem Trocknen wird der lichtempfindliche
Lack mit einer Belichtungsmaske, die die gewünshten Strukturen zum Beispiel der
Leiterbahnen auf der Platte enthält, abgedeckt und belichtet. Die belichteten Stellen
polymerisieren in einem anschließenden Srwärmungsvorgang d werden dadurch gegen
die Entwicklungsflüssigkeiten resistent, während die unbelichteten Teile der Lackschicht
herausgelöst werden können. Auf diese Weise wird dle Kupferkaschierung in der Form
des gewünschten Musters abgedeckt. Die Platte wird anschließend in ein Ätzbad gebracht,
in dem nur die unbedeckten Teile der Kupferkaschierungen aufgelöst werden. Zum Schluß
wird der Schutzbelag durch ein Lösungsmittel entfernt. Die Feinheit der auf der
Platte aufgebrachten Muster und damit die erzielbare
Schaltelementendichte
hängt dabei weitgehend von der Feinheit ab, die die Belichtungsmaske und der Potolak
wiederzugeben im Stande sind.
-
Eine größere Feinheit der Muster kann erreicht werden, wenn die lichtempfindliche
Schicht direkt belichtet wird, da dann die Verwendung einer Belichtungsschablone
nicht notwendig ist. Dies kann mit Hilfe eines Laserstrahles oder eines Elektronenstrahles
durchgeführt werden.
-
Die Aufgabe der Erfindung besteht nun darin, eine Anordnung anzugeben,
mit der lichtempfindliche: Schichten zur Herstellung feinster Muster auf einer Platte
direkt und ohne Zwischen schaltung einer Schablone belichtet werden können. Zur
Lösung dieser Aufgabe besteht die Anordnung aus einem in zwei senkrecht aufeinanderstehenden
Richtungen bewegbaren Schlitten, auf dem die in Spalten und in in Punkte aufgeteilten
Zeilen unterteilte Platte befestigt ist, aus einem SelichtungsbauEtein, dessen Lichtstrahl
entlang der Zeilen während c.er Schlittenbewegung In Richtung der Spalte abgelenkt
wird, aus einer Ablaufsteuerung, die die Schlittenbewegung und die Ablenkung des
Lichtstrahles des Belichtungsbausteines steuert und die in Abhängigkeit eines die
Lage des Lichtstrahles innerhall einer Zeile bestimmenden Puktzähltaktes und dem
vorgegebenen Muster die Helligkeit des Lichtstrahles moduliert.
-
Der Schlitten wird also immer nur in einer Richtung bewegt, entweder
von einer Spalte zur nächsten oder entlang einer Spalte. be Bewegung des Schliettens
in wichtung der Spalte erfolgt mit einer konstanten Geschwindigkeit. Während dieser
Bewegung werden die einzelnen Zeilen einer Spalte durch Ablenkung des
Lichtstrahles
in Zeilenrichtung belichtet. Die Belichtung der Zeilen jeder Spalte erfolgt jeweils
entsprechend der verlangten Kontur, die auf der Platte aufgebracht werden soll.
Dazu muß der Lichtstrahl des Belichtungsbausteines scharf gebündelt auf die Platte
fallen und mit hoher Frequenz moduliert werden können.
-
Die Muster, die auf die Platte aufgebracht werden 801-len, können
in einer Datenverarbeitungsanlage gespaichert sein und von dort der erfindungsgemäßen
Anordnung geliefert werden.
-
Andere Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den -Unteransprüchen.
-
Die Erfindung wird anhand von Ausführungsbeispielen weiter erläutert.
Dabei wird davon ausgegangen, daß die Belichtung zur Herstellung von Leiterplatten
verwendet wird, und es wird somit im folgenden die Platte als Leiterplatte bezeichnet.
Damit soll aber die erfindungsgemäße Anordnung nicht auf die Verwendung zur Herstellung
von Leiterplatten beschränkt werden. Es zeigen: Fig. 1 die Einteilung der Leiterplatte,
Fig. 2 den Belichtungsbaustein, Fig. 3 ein Blockschaltbild der Ablaufsteuerung,
Fig. 4 eine Spiegelsteuerung, wenn zur Ablenkung des Lichtstrahles ein Schwingspiegel
verwendet wird, Fig. 5 ein Diagramm des Ansteuerstromes, aufgetragen über der Zeit,
Fig. 6 @@ eine mögliche Form des Steuersignales zur Modulierung des Lichtstrahles
in Abhängigkeit des auf der Leiterpiatte aufzubringenden
Musters,
Fig. 7 ein Prinzipielles Blockschaltbild einer Schaltungsanordnung zur Steuerung
der Modulation des Lichtstrahles.
-
Die Leiterplatte wird auf einem Schlitten befestigt, der in zwei senkrecht
aufeinanderstehenden Richtungen bewegt werden kann. Durch die Bewegung der Leiterplatte
mit Hilfe des Schlittens in der einen Richtung kann sie im Verhältnis zu einem feststehenden
Belichtungsbaustein, in dem der Lichtstrahl zur belichtung der Leiterplatte erzeugt
wird, in Spalten eingeteilt werden. Durch Bewegung der Leiterplatte mit Hilfe des
Schlittens in der anderen Richtung kann jede Spalte einer Leiterplatte in Beziehung
zu dem Belichtungsbaustein in Zeilen unterteilt werden.
-
Da zudem der Lichtstrahl des Belichtungsbaustoines in einer Richtung
abgelenkt werden kann, zum Beispiel in Richtung der Zeilen der Spalten, kann jede
Zeile in einzelne Punkte aufgeteilt werden. F.g. 1 zeigt eine derartige Einteilung
einer Leiterplatte.
-
Mit LP ist die Leiterplatte bezeichnet, die auf den Schlitten aufgespannt
wird und in Y- und X-Richtung bewegt werden kann. Die Leiterplatte LP wird zunächst
unterteilt in Spalten SP; jede Spalte ist wiederum in Zeilen ZE aufgeteilt.
-
Im betrieb wird der Schlitten, auf dem die Leiterplatte befestigt
ist, zuerst durch Bewegung in X-Richtung auf eine bestimmte Spalte eingestellt.
Dann bewegt er sich, nachdem er einen Be'schleunigungsbereich bb durchlaufen hat
bis zum Beginn eines Bremsbereiches BB, mt konstanter Geschwindigkeit in Y-Richtung,
also entlang der Spalte, so daß der Reihe nach sämtliche Zeilen ZE der betreffenden
Spalte SP unter den feststehenden Belichtungsbaustein
zu liegen
kommen. Die Schlittenbewegung wird durch eine Ablaufsteuerung gesteuert, die dafür
sorgt, daq der Lichtstrahl des Belichtungsbausteines in richtiger zeitlicher Folge
in Richtung der Zeilen abgelenkt und entsprechend dein auf der Leiterplatte aufzubringenden
Muster in seiner Helligkeit moduliert wird. Bei der Belichtung einer Leiterplatte
genügt es, daß der Lichtstrahl hell-dunkel gesteuert wird.
-
Sind die auf die Leiterplatte aufzubringenden Muster in einer Datenverarbeitungsanlage
gespeichert, dann muß,bevor eine Zeile unter den Belichtungsbaustein zu liegen kommt,
die dem Muster entsprechende -Information davon der Datenverarbeitungsanlage in
die Ablaufsteuerung überführt worden sein. Dabei ist notwendig, daß diese Informationen
der Ablaufsteuerung so schnell geliefert werden, daß eine fliegende Belichtung der
Leiterplatte bei hoher Schlittengeschwindigkeit möglich ist. Sind also zum Beispiel
die Informationen über die Muster auf einem externen Speicher, zum Beispiel einem
Plattenspeicher einer Datenverarbeitungsanlage gespeichert, dann muß, bevor die
Belichtung der Zeilen einer Spalte beginnen kann, zweckmäßigerweise die Information
für alle Zeichen im Arbeitsspeicher der Datenverarbeitungsanlage stehen. Somit muß
der Informationsblock für eine Spalte vor dem Start des Schlittens in Y-Richtung
aus dem externen Speicher in die Arbeitsspeicher der Datenverarbeitungsanlage übertragen
werden.
-
Dies kann während der Zeit geschehen, in der der Schlitten von einer
Spalte zur nächsten, also in X-Richtung bewegt wird.
-
Der Belichtungsbaustein BBS besteht entsprechend
Fig.
2 aus einem Laser LA zur Erzeugung des Lichtstrahles, einem Modulator MD zur Hell-Dunkelsteuerung
des Lichtstrahles, aus einem Linsensystem LS zur Bündelung des Laserlichtstrahles,
aus einer blende BS, einem Spiegel SP, der den Lichtstrahl in Richtung einer Zeile
ablenkt und einem Fenster FT mit zwei Lichtfühlern LF. Der Spiegel SP kann aus einem
Schwingspiegel bestehen, der mit einer bestimmten Frequenz, zum Beispiel 10 kHz,schwingt.Er
kann aber auch durch einen Drehapiegel realisiert sein dessen Oberfläche in Spiegelflächen,
zum Beispiel 24 an der Zahl, aufgeteilt ist. Der Lichtstrahl wird dann durch die
einzelnen Spiegelflächen in einer Richtung quer zur Spalte abgelenkt. Die Geschwindigkeit,
mit der die anlenkung erfolgt, wird durch die Drehgeschwindigkeit des Drehspiegels
besimmt.
-
bei der weiteren Beschreibung der erfindungsgemäßen Anordnung soll
im wesentlichen davon ausgegangen werden, daß als Spiegel ein Dreh spiegel verwendet
wird.
-
Sowohl das Modulieren (Hell-Dunkelsteuerung) des Laserstrahles als
auch die Bewegung des Spiegels SP werden von der Ablaufsteuerung gesteuert.
-
Für den Belichtungsfleck auf der Leiterplatte LP wird annähernd eine
rechteckige bzw. ovale Form gewählt. Dabei ist er in Richtung länger a,s in X-Richtung.
In Y-Richtung muß er so lang sein, daß sich mit Sicherheit eine Überlappung von
Zeile zu Zeile ergibt, wobei aber keine Überlappung von drei Zeilen gleichzeitig
vorkommen soll. In X-Richtung ist er möglichst kurz, um die Unschärfe bzw. Toleranz
während des Hell-Dunkelsteuerns möglichst gering zu halten. Die Konturen auf der
Leiterplatte,
also der Hell-Dunkelsteuerung beider Belichtung sollen ja möglichst scharf sein.
In Y-Richtung wird der Lichtstrahl durch die Blende BL abgeschnitten, so daß die
Randstrahlen des-Lasers LA nicht für die Belichtung herangezogen werden.
-
Ein wesentliches Prinzip der erfindungsgemäßen Anordnung besteht darin,
daß während der Belichtung einer Spalte auf den Schlitten keinerlei Beschleunigungskräfte
einwirken, Die auf dem Schlitten befestigte Leiterplatte wird also mit konstanter
Geschwindigkeit unter dem Belichtungsstrahl hinwegtransportiert.
-
in X-Richtung wird der Schlitten auf ein Steuersignal der Ablaufsteuerung
hin auf eine gewünschte Spalte, normalerweise jeweils die nächste Spalte, eingestellt.
Die Einstellgenauigkeit muß möglichst groß sein, da sie auf die Lagegenauigkeit
der Leiterbahn auf der Leiterplatte direkt eingeht.
-
Die Ablaufsteuerung, die die Schlittenbewegung steuert, muß während
der bewegung des Schlittens in Y-Richtung über eine Spalte hinweg genau wissen,
welche Zeile der betreffenden Spalte gerade unter dem belichtungsstrahl liegt. Deshalb-wird
ein Signal pro Zeile (Zeilensignal) erzeugt, das jeder Zeile innerhalb einer Spalte
zugeordnet ist, Zur Erzeugung eines solchen Zeilensignales gibt es zwei Möglichkeiten:
Wird der Schlitten mit einem Synchronmotor angetrieben, dann kann von der Ablaufsteuerung
die Frequenz für den Synchronmotor geliegert werden. Unter Voraussetzung, daß zwischen
dem Synchronmotor und dem Schlitten genügend genaue mechanische Verbindungen bestehen,
kann die Ablautsteue.rung die Zeilensignale erzeugen, Es ist auch möglich, daß der
Schlitten in Y-Koordinatenrichtung
einen Maßstab enthält, von dem
das Zeilensignal abgeleitet und der Ablaufsteuerung zur Verfügung,gestellt wird.
-
In einer besonders vorteilhaften Ausführung der erfindungsgemäßen
Anordnung werden zwei Antriebe für den Schlitten vorgesehen. Der eine Antrieb wirkt
nur im Beschleunigungsbereich bzw. Bremsbereich des Schlittens und wird als Grobantrieb
bezeichnet. Der andere Antrieb sorgt für die Bewegung mit syachroner bzw. konstanter
Geschwindigkeit während der Belichtung der Leiterplatte und wird im folgenden als
Feinantrieb benannt.
-
Die für den Grobantrieb erforderliche Antriebskraft könnte zum Beispiel
von einem magnetischen Stab herkommen, der in ein zylindrisches Magnetfeld hineingezogen
wird. Dabei wird die Geschwindigkeit'des Schlittens laufend gemessen. Nach Erreichen
der erforderlichen Geschwindigkeit des Schlittens wird der Strom für die Erzeugung
des Magnetfeldes abgeschaltet und anschließend der Feinantrieb für die Schlittenbewegung
angekuppelt. Diese Ausführung des Grobantriebes kann selbstverständlich auch zum
Bremsen des Schlittens verwendet werden.
-
Der Feinantrieb kommt mit weeentlich weniger Kraftaufwand aus als
der Grobantrieb. Er besteht - wie bereits ausgeführt - aus einem Synchronmotor,
dessen Aufgabe lediglich darin besteht, die Geschwindigkeit des Schlittens auf einem
konstanten Wert zu halten.
-
Es ist auch möglich, mit den geschilderten Susführungen des Grob-
und Feinantriebes die Geschwindigkeiten des Schlittens zu variieren. Der Grobantrieb
müßte
dann entsprechend früher abgeschaltet werden und die Frequenz
für den Synchronmotor des Feinantriebes müßte entsprechend einstellbar sein.
-
Ein Blockschaltbild der Ablaufsteuerung ist in Fig. 3 dargestellt.
Die Ablaufsteuerung ist dar verbindende Teil zwischen der Zentraleinheit einer Datenverarbeitungsanlage
und den verfahrensorientierten Bausteinen wie Schlitten, Beli,chtungsbaustein. Wie
sich aus Fig. 3 ergibt, besteht die Ablaufsteuerung AS aus einem Zentralteil ZT,
einer Spiegelsteuerung SS, aus einer Modulatorsteuerung MS, einer gorrektursteuerung
ES und einer Schlittensteuerung SLS. Der Zentralteil ZT ist mit dem Zentralteil
einer Datenverarbeitungsanlage DVA verbunden, an die noch externe Speicher und Geräte
angeschlossen sind, zum Beispiel ein Plattenspeicher PS und ein Blattschreiber BS.
Die Spiegelsteusrung SS führt zu dem den Laserstrahl ablenkenden Spiegel SP, die
Modulationssteuerung MS zum Modulator MD, die Korrektursteuerung KS ist mit den
Lichtf-Jblern LF verbunden und die Schlittensteuerung SLS ist an den Schlitten SIT
angeschlossen.
-
Im folgenden sollen die einzelnen Steuerungen und der Zentralteil
der Ablaufsteuerung AS ausführlicher erläutert werden.
-
Für den Fall, daß der Spiegel SP aus einem Drehspiegel besteht, wird
mit Hilfe der Spiegelsteuerung SS dessen Drehgeschwindigkeit eingestellt.
-
Wird jedoch als Spiegel SP'ein Schwingspiegel verwendet, dann ist
zur Erzeugung des Ansteuerstromes des Schwingspiegels eine aufwendigere Schaltung
notwendig.
-
Unter der Voraussetzung, daß der von dem Schwingspiegel umgelenkte
Lichtstrahl auf der Leiterplatte eine sinusförmige Bewegung ausführt und Vor- und
Rückwärtsbewegung des Strahles zum Belichten der Leiterplatte verwendet werden,
wird zur Ansteuerung des Schwingspiegels ein Wecnselstrom benötigt, dessen Frequenz
derjenigen des Belichtungspunktes alf der Leiterplatte entspricht. Wird der Schwingspiagel
in der Nähe seiner eigenen Frequenz betriebe, dann kommt es auf die Form dieses
Wechselstromes sicht sehr an. Wichtig ist vielmehr eine hohe Konstanz der Amplitude
und Phasenlage der Schwingung, da durch sie die Lage des Belichtungsfleckes in Abhängigkeit
von der Zeit direkt bestimmt wird. Ein Blockschaltbild der Spiegelsteuerung ist
in Fig. 4 gezeigt. Diese Schaltung ist so beschaffen, laß sie bei verhältnismäßig
geringem Aufwand ein Höchstmaß an Variationsmöglichkeiten bietet. Es können zum
Beispiel die verschiedensten Kurvenbilder für den Ansteuerstrom des Schwingspiegels
mit dieser Schaltungsanordnung erzeugt werden. Das Prinzip, das dieser Spiegelsteuerung
zugrundeliegt, besteht darin, daß die Stromkurve aus binär verschlissel ten digitalen
Werten aufgebaut wird (s. Fig. 5), daß aber dabei zum Aufbau der Stromkurve mit
Hilfe der Spiegelsteuerung nicht alle einzelnen Amplitudenwerte der Stromkurve gespeichert
werden, sondern nur jene Werte, bei denen die Stromkurve einen Knick hat, wobei
dann noch die Steigung der Stromkurve nach dem Knick bekannt sein muß. Aus Symmetrie
-gründen braucht dabei nur ein Viertel der gesamten Periode der Stromkurve gespeichert
werden.
-
In einem Schnellapeicher SSP (zum Beispiel als Schieberegister ausgeführt)
werden die absoluten Amplitudenwerte von zum Beispiel 8 Knickpunkten in jedem Quadranten
der
Stromkurve gespeichert, außerdem der absolute Reziprokwert der Steigung der Stromkurve
nach jedem dieser Knickpunkte (unter Steigung ist dabei die Steigung der geglätteten
Stormkurve zu verstehen, in Fig. 5 sind dies die gestrichelten Linien). Pro Knickpunkt
ergibt dies ein Wort von zum Beispiel 14 it. Ein Aufwärts-Abwärtszähler ABZ stehe
anfänglich auf 0, ein Zählrichtungsflipflop ZRFF auf "Plus".
-
Vom ersten Wort des Schnellspeichers SSP werden nun zum Beispiel 6
Bit als Reziprokwert der Steigung des ersten Stückes der Stromkurve in ein Steigungsregister
SR übertragen, weitere 8 Bit als absoluter Amplitudenwert des nächsten Knickpunktes
in das Weckregister eines Weckers WRR1. Das Steigungsregister SR legt fest, wie
weit ein über eine UND-Schaltung G1 am Eingang Ei zum Beispiel mit 100 .MHz betriebener
Vorzähler VZ Jeweils zählen muß, ehe ein Vergleicher VG1 einen Impuls abgibt und
damit den Aufwärts-Abwärtszähler ABZ um "1" erhöht (oder vermindert, je nach Stellung
des Zählrichtungsflipflops ZRFF); der Vorzähler VZ wird dabei gleichzeitig zurückgesetzt.
-
Hat der Aufwärts-Abwärtszähler A3Z den Stand ges nächsten Knickpunktes
der Stromkurve erreicht, so gibt ein Vergleicher in dem Wecker WRRI ein Signal ab
und schaltet den Schnellspeicher SSP weiter, so daß dessen nächstes Wort an das
Steigungsregister SR und an das Weckregister des Weckers WRRI geliefert wird.
-
Nach dem letzten Wort des Schnellspeichers SSP (d.h.
-
also wenn der-positive bzw. negative Scheitelwert der Stromkurve erreicht
ist), wird das Zählrichtungsflipflop ZRFF auf den Jeweils inversen Wert gesetst,
so daß der Aufwärts-Abwärtszähler ABZ seine Zählrichtung
umkehrt.
-
Die Reihenfolge des Lesens der zum Beispiel 8 Worte des Schnellspeichers
kehrt sich anschließ'end um. Bezeichnet man die zum Beispiel 8 Worte des Schnellspeichers
mit WO, W1, W2 .... W7, so ist die Reihenfolge WO, W1 ...... W6, W7, W7, W6 .......
W1, WO, WO, W1 . usw. Dadurch wird die Symmetrie der vier Quadranten der Stromkurve
erreicht.
-
Der Ausgang des Aufwärts- Abwärtszählers ABZ ist mit zwei digitalen
Analogwandlern DA1, DA2 verbunden. Der Digitalanalogwandler DA1 wird angesteuert,
wenn das Vorzeichen des Aufwärts- Abwärtszählers positiv ist, der Digitalanalogwandler
DA2 , wenn das Vorzeichen negativ ist. Die Ausgangssignale der Digitalanalogwandler
DA1, DA2 werden über einen Summierer SU dem Schwingspiegel zugeleitet. Die mit R
bezeichneten Eingänge der Zähler ABZ und VZ sind Rücksetzeingänge. Die Eingänge
112, El, E2, R sind mit dem Zentralteil ZT der Ablaufsteuerung AS verbunden. Dem
Eingang E2 wird ein Dauersignal angeboten solange sich der Spiegel bewegen soll.
-
Durch die Modulatorsteuerung MS wird der Modulator MD des Belichtungsbausteines
BBS entsprechend dem Muster, das auf die Platte aufgebracht werden soll, moduliert.
Bei der Herstellung einer Leiterplatte wird der Modulator MD entsprechend der verlangten
Leiterbahnenkonfiguration belichtet oder nicht belichtet, also hell oder dunkel
gesteuert. Eine mögliche Leiterbahnkonfiguration auf einer Leiterplatte ist in Fig.
6 dargestellt. Mit LB sind Leiterbahnen, mit LT Lötaugen gekennzeichnet. Das durch
die Nodulatorsteuerung dem Modulator zuzuführende Signal ißt unterhalb der Leiterbahnenkonfigurationen
angegeben. Dabei ist mit U die Spannung, mit S eine
Strecke entlang
einer Zeile bezeichnet. Das Modulatorsteuerungssignal hat in diesem Fall 12 Flanken.
-
Dem einem bistabilen'Zustand, zum Beispiel der niedrigen Spannung,
wird eine binäre "O", dem anderen stabilen Zustand, zum Beispiel der hoben Spannung,
wird eine binäre "1" zugeordnet. Das Modulatorsteuersignal läßt sich dann voll durch
die Lage dieser Flanken innerhalb der Zeile und durch den Wert(binäre "O" oder binäre
"1") des Steuersignales bei Zeilenanfang bzw. bei Zeilenende beschreiben. Unter
der Annahme, daß jede Zeile 1024 Punkte hat, sind zur Kennzeichnung der Lage jeder
einzelnen Flanke 10 Bits erforderlich.
-
Das prinzipielle Blockschaltbild der Modulatorsteuerung ist in Fig.,
7 gezeigt. Das wesentliche Prinzip dieser Modulatorsteuerung ist die Zusammenarbeit
des Punktzähltaktezäblers PZ, der die jeweilige räumliche Lage des Belichtungsfleckes
unabhängig davon, ob hell oder dunkel gesteuert, innerhalb der Zeile angibt, mit
einer Weckanordnung WA, die jeweils auf die Lage der nächsten Flanke des Modulatorsteuersignales
eingestellt wird. Zur Weckanordnung gehören eine Vergleichsschaltung VS, eine der
maximalen Anzahl der möglichen Flanken pro Zeile entsprechende Anzahl von Weckregistern
WR, zum Beispiel 12 im Ausführungsbeispiel, und ein Schieberegister SHR, das Jeweils
nach Abgabe eines Signales aus einem Weckregister das nächste Weckregister auf die
Vergleichsschaltung VS durchschaltet. Bei Übereinstimmung des Punktzähltaktzählers
PZ mit dem Inhalt des gerade durchgeschalteten Weckregisters WR1 bis WR12 liefert
die Vergleichssc,haltung VS einen Impuls, der zum Kippen einer bistabilen Kippschaltung
FF führt, deren Ausgang über einen
Impulsverstärker IV direkt den
Modulator MI des Belichtungsbausteines steuert.
-
Der Punktzähltaktzähler PZ erhält die Punktzähltakte über die Leitung
1 zugeführt, über die Leitung 2 wird ibm mitgeteilt, ob er vor- oder rückwärts zählen
soll. Das Startsignal am Beginn der Belichtung einer Zeile erhält er über die Leitung
3, das Stop-Signal am Ende der Belichtung einer Zeile über die Leitung 4. Die Weckregister
WRI bis WR 2, in denen die codierten Lagen (entsprechend der Zählung der Punktzähltakte
durch den Punktzähltaktzähler PZ) der Flanken des Modulatorsteuersignales stehen,
werden über UND-Schaltungen G2 bis G13, die durch Signale an den Parallelausgängen
des Links/Rechtsschieberegisters SHR aufgesteuert werden und eine ODER-Schaltung
D1 an die Vergleichsschaltung VS geschaltet.
-
Da sowohl Vorlauf als auch Rücklauf des Belichtungsfleckes bei Verwendung
eines Schwingspiegels zur Belichtung herangezogen werden sollen, muß der Punktzähltaktzähler
PZ jeweils abwechselnd vorwärts und rückwärts zählen und die binäre "1" im Vorwärts/Rückwärtsschieberegister
SHR muß abwechselnd nach rechts und links durchgeschcben werden.
-
R sind Leitungen zur Rücksetzung des Punktzähltaktzählers PZ und der
bistabilen Kippschaltung FF. S ist eine Leitung zum Setzen der bistabilen Kippschaltung
FF.
-
Die Betriebsweise der Modulatorsteuerung ist folgende;
Zunächst
werden die codierten Lagen der Flanken des Modulatorsteuersignales in die Weckregister
WR1 bis WR12 eingespeichert. Dem Schieberegister SHR wird über die Leitung 5 mitgeteilt,
ob nach rechts oder links geschoben werden soll. Über den ersten Parallelausgang
des Schißberegisters SHR wird die UND-Schaltung G2 aufgesteuert und der Inhalt des
Weckregisters WRI über die UND-Schaltung G2, die ODER-Schaltung D1 an den einen
Eingang der Vergleichsschaltung VS gelegt. Wenn der Belichtungsbaustein mit der
Belichtung einer Zeile beginnt, wird dem Punktzähltaktzähler PZ ein Startsignal
über die Leitung 3 sugeführt, Anschließend erscheinen auf der Leitung 1 die Punktzähltakte,
die vom Punktzähltaktzähler PZ gezählt werden Das Zählergebnis wird dem zweiten
Eingang der Vergleichsschaltung VS zugelei tet. Bei Gleichheit des Inhaltes des
Weckregisters WR1 und des Inhaltes des Punktzähltaktzählers PZ, d.h. wenn sich der
Oberflächenzustand der Leiterplatte ändern soll, zum Beispiel wenn eine Leiterbahn
auf der Leiterplatte beginnt, gibt die Vergleichsschaltung VS ein Signal ab, durch
das die bistabile Kippschaltung FF gesetzt Wi*d und das Potential am Ausgang des
Impulsverstärkers Iv von dem einen Zustand in den anderen geändert wird.
-
Gleichzeitig wird durch das Ausgangssignal der Vergleichsschaltung
VS das Schieberegister SHR un eine Stelle weitergeschoben. Dadurch wird die zweite
UND-Schaltung G3 aufgesteuert und der Inhalt des Weckregisters WR2 wird dem einen
Eingang der Vergleichsschaltung VS angeboten. Der Punktzähltaktzählers PZ zählt
weiter, Bei Übereinstimmung der Inhalte des Weckregisters WR2 und des Punktzähltaktzählers
PZ gibt die Vergleichsschaltung VS wiederum ein Signal ab, das die bistabile Kippschaltung
FF zurücksetzt,
so daß das Potential am Ausgang des Impulsverstärkers
IV wieder in seinen Ausgangszustand zurückkehrt. Gleichzeitig wird das Schieberegister
wieder um-eine Stelle weitergeschoben. Dieser Vorgang wird entsprechend der innerhalb
einer Zeile auf die Leiterplatte aufzubringenden Anzahl von Leiterbahnen wiederholt
bis der Blichtungsfleck das Ende der Zeile erreicht hat.
-
Dann wird dem Punktzähltaktzähler über die Leitung 4 das Stopsignal
zugeführt. Die Erzeugung des Modulatorsteuersignales für eine Zeile ist beendet.
-
Zur Erzeugung des Startsignales und des Stopsignales für den Punktzähltaktzähler
PZ können die Lichtfühler LF des Belichtungsbausteines BSB verwendet werden.
-
Wenn der Belichtungsfleck über den ersten Lichtfühler LF hinwegstreicht,
wird das Startsignal erzeugt und wenn er nach dem Hinweglaufen über die Zeile den
zweiten Lichtfühler LF beleuchtet, wird das Stopsignal erzeugt. Mit Hilfe der beiden
Lichtfühler LF kann auch die Geschwindigkeit, mit der der Lichtstrahl Aber die Zeile
binweggeleitet wird, gemessen werden. Es kann damit festgestellt werden, ob die
Lichtfühlersignalwecheeleeitpunkte bei der Belichtung der einzelnen Zeilen konstant
bleibt.
-
Die Erzeugung des Punktzähltaktes bei Verwendung eines Drehspiegele
zur Ablenkung eines Lichtstrahles ist einfach. Da hier die Lichtstrahlen zueinander
immer etwa parallel und geradlinig durch die Spalten geführt werden, können die
Punktzähltakte zum Beispiel von einem Zmpulßgenerator, der durch die Lichtfühlersignalwechsel
eynchronisiert wird, abgeleitet werden.
-
In sehr vielen Fällen wird eine Zeile weniger als
die
maximal mögliche Anzahl von Leiterbahnkanten enthalten. Dann werden nicht alle Weckregister
WR1 bis WR12 zur Erzeugung des Modulatorsteuersignales benötigt. Um dieses zu berücksichtigen,
muß jedes der Weckregister noch'ein sogenanntes Gültigkeitsbit enthalten. Dieses
Gültigkeitsbit wird auf "1" gesetzt, wenn die im Weckregister stehende Adresse wirklich
zum Kippen der bistabilen Kippschaltung FF führen soll.
-
Soll ein Stück einer Leiterbahn schräg verlaufen, so bedeutet dies,
daß zwei Weckregister WR der Fig. 6 für. jede neue Zeile einen neuen Inhalt haben
müssen, wobei sich dieser Inhalt bei nicht gekrümmten Beiterbahnen von Zeile zu
Zeile um einen festen Betrag ändert. Um die für die externen Speicher der Datenverarbeitungsanlage
und den Arbeitsspeicher erforderliche Kapazität gering zu halten, kann die Berechnung
dieses festen Betrages um den sich -die Inhalte der Weckregister ändern müssen in
der erfindungsgemäßen Anordnung durchgeführt werden. Zu diesem Zweck wird jedem
der Weckregister WR1 bis WR12 noch ein sogenanntes Richtungsregister zugeordnet.
Zusätzlich dazu wird ein Addierer vorgesehen. In diesem Addierer wird der Inhalt
des Richtungsregisters nach jeder Zeile algebraisch zum Inhalt des eigentlichen
Weckregisters. addiert.
-
Das bedeutet, daß nur bei Richtungsänderung einer Leiterbahn eine
neue Information vom Arbeitsspeicher an die Ablaufsteuerung gehen muß,. aber nicht
bei Jeder neuen Zeile einer schrägen Leiterbahn.
-
Durch die Korrektursteuerung ES wird mit Hilfe der Lichtfühler LF
festgestellt, ob die gerade belichtete Leiterplatte fehlerhaft belichtet worden
ist, zum Beispiel der Laser ausgesetzt hat. Zudem werden von der Korrektursteuerung
KS
die Lichtfühlersignalwechselzeitpunkte überprüft und der Start und Stopzeitpunkt
des Punktzähltaktzählers festgelegt.
-
Die Schlittensteuerung hat folgende Aufgaben: 1. Einstellen des Schlittens
in X-Richtung avf die nächste Spalte sobald der Schlitten in Y-Richtung den Bremsbereich
erreicht hat.
-
2. Bremsen des Schlittens In Y-Richtung bis zum Stillstand und Beschleunigen
auf eine vorgegebene Geschwindigkeit mittels des Grobantriebes.
-
3. Speisung des Synchronmotors des Beinantriebes.
-
4. Umschalten von Grobantrieb auf Feinantrieb und von Feinantrieb
auf bremsung.
-
5. Start eines Zeilenzählers und Lieferung von Zähltakten pro zu belichtender
Zeile für den Zeilenzähler.
-
Der Zentralteil ZT der Ablaufsteuerung AS verteilt die vom Arbeitsspeicher
der Datenverarbeitungsanlage kommende Information auf die verschiedenen Spezialsteuerungen.
Dazu kann Jedes Speicherwort, das dem Zentralteil zugeführt wird, in einen Adressenteil
und einen Informationsteil unterteilt werden. Der Adressenteil sagt, in welches
Register der Ablaufsteuerung die im Informationsteil stehende Information gelangen
soll. Der Zentralteil enthält auch den Zeilenzähler, dem von der Schlittensteuerung
das Startsignal und ein Zähltakt pro Zeile zugeführt wird. Aufgrund des Zeilenzählers
weiß die Ablaufsteuerung immer, welche Zeile der zu belichtenden Spalte gerade unter
dem Belichtungsstrahl liegt.
-
Als Ausführungsbeispiel ist im wesentlichen die Anwendung
der
erfindungsgemäßen Anordnung zur Belichtung von Leiterplatten beschrieben worden.
Die erfindungsgemäße Anordnung kann aber auch zur Belichtung von lichtempfindlichen
Schichten anderer Platten verwendet werden, bei denen die Leuchtdicke des Lichtstrahlers
Zwischenwerte zwischen hell und dunkel annehmen muß.
-
Die Vorteile der erfindungsgemäßen Anordnung liegen besonders in der
größeren Flexibilität der Belichtung und in der größeren Genauigkeit der Belichtung.
-
Bei der Herstellung von Leiterplatten kann die £nderung der auf die
Leiterplatte aufzubringenden Leiterbahnenkonfiguration leichter erfolgen, da dazu
nur.
-
die der Ablaufsteuerung gelieferten Informationen geändert werden
miißten. Die größere Genauigkeit der Belichtung vermindert eventuell Ausschuß und
ermöglicht apOh die Fertigung größerer Leiterplatten.
-
12 Patentansprtiohe 7 Figuren