DE202009013625U1

DE202009013625U1 - Fixierungs- und Justierungseinrichtung für eine Lithographie-Direkt-Belichtungseinrichtung

Info

Publication number: DE202009013625U1
Application number: DE200920013625
Authority: DE
Original assignee: Heim, Attila; Nagel, Matthias
Current assignee: LIMATA GMBH, DE
Priority date: 2009-10-09
Filing date: 2009-10-09
Publication date: 2010-02-18
Anticipated expiration: 2019-10-10

Abstract

Fixierungs- und Justierungseinrichtung, insbesondere für eine Lithographie-Direkt-Belichtungseinrichtung (10), mit:
einem Anpressboden (2), der mit Hilfe eines Führungssystems (3, 5) im Wesentlichen horizontal in und aus einer Belichtungsposition der Lithographie-Direkt-Belichtungseinrichtung (10) geführt werden kann;
dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Anpresselement (7) den Anpressboden (2) in der Belichtungsposition gegen einen Anpressrahmen (6) nach oben drückt, um eine Referenzebene zur direkten Belichtung zu schaffen.

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Fixierungs- und/oder Justierungseinrichtung für eine Lithographie-Direkt-Belichtungseinrichtung. Insbesondere betrifft die Erfindung eine Fixierungs- und/oder Justierungseinrichtung für eine Lithografiebelichtungseinrichtung zum Belichten eines mit einer lichtempfindlichen Schicht beschichteten Substrats zur Herstellung einer Leiterplatte bzw. Platine.
Hintergrund der Erfindung
Eine Leiterplatte (Leiterkarte, Platine, PCB – Printed Circuit Board) ist ein Träger bzw. Substrat aus isolierendem Material mit festhaftenden leitenden Verbindungen. Eine Leiterplatte dient der mechanischen Befestigung und elektrischen Verbindung elektronischer Bauteile. Die Verbindungsleitungen (Leiterbahnen) werden zumeist durch Masken-Ätzen (geätzte Leiterplatte, engl. etched wiring board = EWB) aus einer dünnen Schicht leitfähigen Materials, beispielsweise Kupfer, auf einem isolierenden Substrat (dem sogenannten Basismaterial) hergestellt.
Bei der Erzeugung von Schaltstrukturen bzw. Verbindungsleitungen mittels Masken-Ätzen wird üblicherweise ein Schaltungsmuster auf einer Abdeckmaske bereitgestellt. Eine lichtempfindliche Schicht (Fotoresist, bzw. Fotolack), die auf einem mit einer leitfähigen Beschichtung versehenen Plattenrohling aufgetragen ist, wird durch die Abdeckmaske belichtet, wodurch das Schaltungsmuster von der Abdeckmaske auf den Fotoresist übertragen wird.
Eine andere Möglichkeit Schaltstrukturen auf die lichtempfindliche Schicht zu bekommen, ist die Verwendung einer Lithographie-Direkt-Belichtungseinrichtung wie sie beispielsweise in der EP-Patentanmeldung 09 00 5337.2 beschrieben wird. Insbesondere handelt es sich bei der dort beschriebenen Lithografie-Direkt-Belichtungseinrichtung um eine Direktbelichtungseinrichtung mit der Muster bzw. Strukturen aufgrund der Relativbewegung während der Belichtung direkt auf das Substrat belichtet werden können. Beispielsweise wird ein Belichtungskopf über eine fest eingespannte Platte gefahren und die Lichtquelle des Belichtungskopfes so gesteuert, dass ein Muster auf die Leiterplatte belichtet wird. Dieses Verfahren bietet erhebliche Vorteile gegenüber der Maskenbelichtung, da eine am Computer entworfene Schaltung direkt – ohne Maske – auf die Leiterplatte belichtet werden kann. Zudem bietet dieses Verfahren insbesondere erhebliche Vorteile bei der Produktion von kleinen Stückzahlen. Zudem können mit Hilfe dieses sehr flexiblen Verfahrens auch Schaltungen unterschiedlichster Größen auf unterschiedlich großen Leiterplatten belichtet werden.
Durch die Belichtung wird die Beschaffenheit des Resists so verändert, dass die belichteten und unbelichteten Strukturen unterschiedlich von einer Entwicklerflüssigkeit lösbar sind. So können nach der Belichtung des Fotoresists durch die Maske mit dem gewünschten Platinenlayout, je nach verwendetem Fotoresist, entweder die belichteten oder die unbelichteten Anteile des Lacks in einer passenden Entwicklerlösung gelöst und entfernt werden. Bringt man die so behandelte Leiterplatte in eine geeignete Ätzlösung (z. B. in Wasser gelöstes Eisen(III)-chlorid oder Natriumpersulfat oder mit Salzsäure + H₂O₂), so wird nur der freigelegte Teil der metallisierten Oberfläche angegriffen; die vom Fotoresist bedeckten Anteile bleiben erhalten, weil der Lack beständig gegen die Ätzlösung ist.
Nach dem Stand der Technik existieren mehrere mögliche Verfahren, eine Leiterplatte vor Beginn des Arbeitsschrittes der Belichtung zu fixieren und auszurichten. Eine Möglichkeit ist die Ansaugung des Leiterplattennutzens durch Löcher in einer Unterbodenplatte durch Druckluft bzw. Unterdruck. Dieses Verfahren wird oft im Bereich der Isolationsfrästechnik angewendet.
Eine weitere Möglichkeit ist die Anpressung an eine beidseitige Glasfläche, welche UV-Licht hauptsächlich (90%) transmittiert. Hierbei werden Masken oberhalb und unterhalb des Leiterplattennutzens angebracht und hindurchbelichtet. Dieses Verfahren findet in der Massenfertigung bei der Maskenlithographie häufig Anwendung.
Die Leiterplattennutzen werden hierbei meist durch sogenannnte Pass-Stifte, die in einem Unterboden angebracht sind, fixiert, welche in Löcher gesteckt werden, die in einem vorangegangenen Arbeitsschritt durch eine Bohrmaschineneinrichtung in den Nutzen gebohrt wurden.
Darüber hinaus existieren verschiedene Verfahren der Leiterplattenfixierung z. B. bei der Entwicklungs- und Ätzphase über Rahmenmodell mit Halter mit eingefrästen Nuten z. B. bei Laborätzanlagen.
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, die bekannten Fixierungs- bzw. Justierungseinrichtungen für Belichtungsvorrichtungen für Schaltungsplatten so zu verbessern, dass sie kostengünstiger in der Konstruktion, in der Anwendung und im Service sind, und dennoch flexibel eingesetzt werden können. Insbesondere ist es eine Aufgabe der Erfindung, die Fixierungs- bzw. Justierungseinrichtungen speziell für eine Lithographie-Direkt-Belichtungseinrichtung bereitzustellen, bei der auch häufig unterschiedliche Leiterplattennutzen mit unterschiedlichen Dimensionen verwendet werden können.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung wird durch die unabhängigen Patentansprüche bzw. die unten diskutierten Aspekte gelöst. Die abhängigen Ansprüche beschreiben weitere bevorzugte Ausführungsformen und Abwandlungen der Erfindung.
Zusammenfassung der Erfindung
Die erfindungsgemäße Fixierungs- und Justierungseinrichtung für eine Lithographie-Direkt-Belichtungseinrichtung umfasst einen Anpressboden, der mit Hilfe eines Führungssystems im Wesentlichen horizontal in und aus einer Belichtungsposition der Lithographie-Direkt-Belichtungseinrichtung (10) geführt werden kann und mindestens ein Anpresselement, das den Anpressboden in der Belichtungsposition gegen einen Anpressrahmen von unten nach oben presst, um eine Referenzebene zur direkten Belichtung zu schaffen.
Der Anpressboden weist vorzugsweise Aussparungen bzw. Bohrungen bzw. Gewindebohrungen für Passmarken auf, um einen Leiterplattennutzen an dem Anpressboden anzuordnen bzw. zu befestigen.
Der Anpressboden wird ähnlich wie bei einer Schublade durch das Führungssystem von einer externen Position (Beladeposition) in eine interne Position (Belichtungsposition) geführt, vorzugsweise durch ein Schienensystem mit Teleskopschienen.
Der Anpressboden weist vorzugsweise seitlich angebrachte Rollenelemente auf, die zum Ein- und Ausfahren entlang horizontal angeordneter Führungen bzw. Schienen geführt werden. Um eine vertikale Bewegung des Anpressbodens gegen den Anpressrahmen zu ermöglichen, sind vorzugsweise innerhalb des Belichtungsgerätes im Wesentlichen vertikale Führungen angebracht, um die Rollelemente zusammen mit dem Anpressboden in die vertikale Richtung zu verschieben. Alternativ oder zusätzlich können auch diagonale Führungselemente bzw. Schienen vorgesehen sein, die gleichzeitig eine vertikale und horizontale Bewegung des Anpressbodens zulassen.
Der erfindungsgemäße Anpressrahmen ist vorzugsweise austauschbar.
Das erfindungsgemäße Anpresselement ist vorzugsweise zentral in Bezug auf die Belichtungsposition angeordnet und vorzugweise ein Federelement.
Vorzugsweise weist das Anpresselement ein Bowdenzugseil auf, wodurch das Federelement ge- und/oder entspannt werden kann.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist die erfindungsgemäße Fixierungs- und Justierungseinrichtung derart gestaltet, dass der Anpressboden während des im Wesentlichen horizontalen Einführens in die Belichtungsposition gleichzeitig vermöge des Anpresselements im Wesentlichen vertikal nach oben gegen den Anpressrahmen geführt wird.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform beinhaltet die erfindungsgemäße Fixierungs- und Justierungseinrichtung für eine Lithographie-Direkt-Belichtungseinrichtung einen mit Gewindebohrungen für Passmarken versehenen Anpressboden, der auf einem Schienensystem, vorzugsweise Teleskopschienensystem, mittels seitlich angebrachter Rollenelemente in Gleitschienen in die Lithographiebelichtungseinrichtung eingeführt wird und während des Einführvorgangs an einen variabel ausgesparten Anpressrahmen durch ein vorzugsweise zentrales Federelement, welches durch ein Bowdenzugseil extern ge- und entspannt werden kann, in der Vertikalen angepresst wird, um eine Referenzebene zur direkten Belichtung zu schaffen.
Die Erfindung umfasst ebenfalls einzelne Merkmale in den Figuren, auch wenn sie dort im Zusammenhang mit anderen Merkmalen gezeigt sind und/oder vorstehend oder nachfolgend nicht genannt sind.
Die Erfindung umfasst ebenfalls Ausführungsformen mit jeglicher Kombination von Merkmalen, die vorstehend oder nachfolgend zu verschiedenen Ausführungsformen genannt oder gezeigt sind.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Im Folgenden werden bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Figuren ausführlich beschrieben. Es zeigen:
1 eine perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen Fixierungs- und Justierungseinrichtung für eine Lithographie-Direkt-Belichtungseinrichtung in einem offenen Zustand;
2 eine perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen Fixierungs- und Justierungseinrichtung für eine Lithographie-Direkt-Belichtungseinrichtung in einem geschlossenen Zustand;
3 eine perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen Fixierungs- und Justierungseinrichtung für eine Lithographie-Direkt-Belichtungseinrichtung mit zwei Nutzen;
4 eine perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen Anpressrahmens für eine Nutzengröße;
5 eine Detailansicht einer erfindungsgemäßen Federgruppe;
6 eine Detailansicht einer erfindungsgemäßen Fixierungs- und Justierungseinrichtung während des Lösens bzw. Wechselns der variablen Anpressrahmen; und
7 eine perspektivische Detailansicht eines erfindungsgemäßen Anpressbodens.
Detaillierte Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen
1 zeigt eine perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen Fixierungs- und Justierungseinrichtung mit einem Anpressboden 2 auf den ein oder mehrere Leiterplattennutzen gelegt werden können. Zur Ausrichtung des oder der Leiterplatten können Passstifte 4 verwendet werden, die in (variablen) Passmarken-Aussparungen bzw. Passmarken-Bohrungen im Anpressboden eingesetzt werden. Der Anpressboden hat vorzugsweise eine zentrale Anpress-Verdickung 1.
Der Anpressboden 2 wird mit Hilfe eines Führungssystems, hier als Schienensystem dargestellt, gehalten. Zudem kann der Anpressboden von einer externen Position, die zum Beladen des Anpressbodens mit einem zu belichtenden Nutzen gedacht ist, in eine interne bzw. Belichtungsposition in die Lithographie-Direkt-Belichtungseinrichtung im Wesentlichen horizontal verschoben werden. Vorzugsweise ist das Schienensystem mit Teleskopschienen realisiert, wodurch sich der Anpressboden ähnlich wie eine Schublade ein- und ausfahren lässt. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform sind Gleitelemente am Anpressboden angebracht, die auf Wellenführungen 3 gelagert sind. Die Gleitelemente gleiten innerhalb der ”Schublade” entlang einer Gleitführung. Der Anpressrahmen 6 ist vorzugsweise austauschbar an der Lithographie-Direkt-Belichtungseinrichtung 10 angebracht, so dass unterschiedliche Größen bzw. unterschiedliche Formen von Anpressrahmen in Abstimmung mit den zu belichtenden Nutzen verwendet werden können.
Damit der Anpressboden 2 den Leiterplattennutzen auf eine wohl definierte Ebene ausrichtet, die im Hinblick auf die Lithographie-Direkt-Belichtungseinrichtung eine Referenzebene bildet, wird der Anpressboden 2 vorzugsweise automatisch mittels mindestens eines Federelements 7 von unten nach oben gegen den Anpressrahmen 6 gepresst. Vorzugsweise ist die Federspannung bzw. die Federkraft des mindestens einen Federelements 7 variabel einstellbar, beispielsweise in Abhängigkeit des Leiterplattennutzens. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform kann die Federkraft mittels eines Bowdenzug-Spannungsystems eingestellt oder sogar gelöst werden.
Die erfindungsgemäße Fixierungs- und Justierungseinrichtung zeichnet sich durch ihre Handhabung aus, die im Folgenden exemplarisch kurz geschildert wird.
Der Benutzer des Systems legt zunächst die zu verarbeitende Nutzengröße fest. Danach wählt er einen der Größe entsprechend ausgesparten Anpressrahmen 6 aus, schiebt diesen durch Rahmenfräsungen in die Lithographie-Direkt-Belichtungseinrichtung ein und fixiert diesen, beispielsweise mit verschraubbaren Winkeln. Nachfolgend versetzt er die Pass-Stifte 4 auf dem Anpressboden 1 entsprechend der ausgewählten Nutzengröße. Vorzugsweise sind bereits Gewindebohrungen für die entsprechenden Grössen der Pass-Stifte 4 im Anpressboden 2 enthalten.
Der Benutzer versenkt den vorgebohrten Leiterplattennutzen innerhalb der Pass-Stifte, wodurch Leiterplattennutzen bzw. die Leiterplatte am Anpressboden 2 fixiert ist. Nun wird das Schubladensystem geschlossen. Der Anpressboden 2 wird durch Teleskopschienen geführt und wie eine Schublade in die Belichtungsposition in die Lithographie-Direkt-Belichtungseinrichtung hineingeschoben. Dabei werden, sobald der Anpressboden sich innerhalb des Maschinengehäuses der Lithographie-Direkt-Belichtungseinrichtung befindet, seitliche Wellen mit ausgepressten Rollen bzw. Kugellagern in Gleitführungen 5 geführt.
Das vorzugsweise zentral angeordnete Federelement 7 drückt nun rampenförmig auf den Anpressboden 2 und hebt diesen vorzugsweise 10 mm in der Vertikalen nach oben. Hierbei fahren die seitlich angebrachten Wellen bzw. Rollelemente des Anpressbodens entlang einer vertikalen Aussparung in den Gleitführungen nach oben und der Leiterplattennutzen wird gegen den Anpressrahmen 6 gedrückt.
Die von der Belichtung zu bearbeitende photosensitive Schicht ist somit, unabhängig von der Leiterplattennutzendicke, auf eine Referenzebene angehoben und fixiert worden. Die Direktbelichtung kann somit auf eine z-Achsen-Regulierung der Belichtungseinheit bei unterschiedlich dicken Leiterplattennutzen verzichten. Gleichzeitig kann der Nutzer an der Maschine zur Direktbelichtung ausschließlich von außen arbeiten. Ein Eingreifen in die Arbeitsfläche der Zwei-Achs-Mechanik kann durch ein geschlossenes Gehäuse verhindert werden.
Um nach der Belichtung den Leiterplattennutzen wieder auszuwerfen, betätigt der Nutzer einen Hebel, welcher direkt über einen variabel verlegten Bowdenzug mit dem Federelement 7 verbunden ist. Dieser Hebel spannt durch das Betätigen das Federelement und der Anpressboden bewegt sich in der Vertikalen vorzugsweise 10 mm nach unten. Der Benutzer zieht nun vorzugsweise anschließend die Schublade heraus und kann den Nutzen entnehmen.
Die Erfindung umfasst ebenfalls die genauen oder exakten Ausdrücke, Merkmale, numerischen Werte oder Bereiche usw., wenn vorstehend oder nachfolgend diese Ausdrücke, Merkmale, numerischen Werte oder Bereiche im Zusammenhang mit Ausdrücken wie z. B. „etwa, ca., um, im Wesentlichen, im Allgemeinen, zumindest, mindestens” usw. genannt wurden (also „etwa 3” soll ebenfalls „3” oder „im Wesentlichen radial” soll auch „radial” umfassen). Der Ausdruck „bzw.” bedeutet überdies „und/oder”.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- EP 09005337 [0004]

Claims

Fixierungs- und Justierungseinrichtung, insbesondere für eine Lithographie-Direkt-Belichtungseinrichtung (10), mit: einem Anpressboden (2), der mit Hilfe eines Führungssystems (3, 5) im Wesentlichen horizontal in und aus einer Belichtungsposition der Lithographie-Direkt-Belichtungseinrichtung (10) geführt werden kann; dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Anpresselement (7) den Anpressboden (2) in der Belichtungsposition gegen einen Anpressrahmen (6) nach oben drückt, um eine Referenzebene zur direkten Belichtung zu schaffen.
Fixierungs- und Justierungseinrichtung nach Anspruch 2, wobei der Anpressboden Aussparungen (4) bzw. (Gewinde-)Bohrungen für Passmarken aufweist.
Fixierungs- und Justierungseinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Führungssystem ein Schienensystem (5) mit Teleskopschienen ist.
Fixierungs- und Justierungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Führungssystem seitlich am Anpressboden (2) angebrachte Rollenelemente (3) aufweist, die in Gleitschienen (5) gleiten können.
Fixierungs- und Justierungseinrichtung nach Anspruch 4, wobei die Rollenelemente (3) durch Gleitschienen in der Belichtungsposition in einer vertikalen Richtung geführt werden.
Fixierungs- und Justierungseinrichtung nach Anspruch 4 oder 5, wobei die Rollenelemente (3) zum horizontalen Hin- und Herfahren durch im Wesentlichen horizontale Gleitschienen geführt werden.
Fixierungs- und Justierungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Anpressrahmen (6) austauschbar ist.
Fixierungs- und Justierungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Anpresselement (7) zentral in Bezug auf die Belichtungsposition angeordnet ist und vorzugweise ein Federelement (7) ist.
Fixierungs- und Justierungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Anpresselement (7) mittels eines Bowdenzugseils (70) ge- und/oder entspannt werden kann.
Fixierungs- und Justierungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei Fixierungs- und Justierungseinrichtung derart gestaltet ist, dass der Anpressboden während des im Wesentlichen horizontalen Einführens in die Belichtungsposition gleichzeitig vermöge des Anpresselements (7) im Wesentlichen vertikal nach oben gegen den Anpressrahmen (6) geführt wird.