DE3627136C2 - Belichtungsvorrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Belichtungsvorrich­ tung, die dazu geeignet ist, ein Material mit Parallel­ licht zu belichten, und zwar in einer Art und Weise, bei der entweder das Material oder das Parallellicht bzw. die Parallelichtquellen bewegt werden. Insbesondere be­ zieht sich die Erfindung auf eine mit sich bewegendem Parallellicht arbeitende Belichtungsvorrichtung, die in der Lage ist, eine gleichförmige kumulierte Lichtmenge über einen großen Strahlungsbereich hinweg zu liefern.

Wenn ein Werkstück, wie beispielsweise eine gedruckte Schaltung oder eine Platine belichtet und durch Lichter bzw. Lampen gebacken oder erwärmt werden, so ist es not­ wendig, daß ein Bild der Druckmaske mit hoher Präzision auf dem Werkstück reproduziert wird. Aus diesem Grunde ist es zweckmäßig, eine Belichtungsvorrichtung zu ver­ wenden, die Parallellichter oder kurz Parallelicht verwen­ det. Die übliche Belichtungsvorrichtung ist in Fig. 4A gezeigt. Dabei wird ein parabolischer Reflektor 101 mit einer großen Tiefe verwendet, wobei in diesem Reflektor eine Punktlichtquelle 103 zusammen mit einem Lichtab­ schirmglied 102 vorgesehen ist, welches rechts neben der Lichtquelle 103 angeordnet ist. Das Lichtabschirmglied 102 ist sphärisch ausgebildet, um die direkte Strahlung durch Reflexion oder Absorption zu entfernen, um so nur parallele Lichtstrahlen oder paralleles Licht zu erhal­ ten. Durch den auf einer Bestrahlungsebene zu dieser Zeit durch das Lichtabschirmglied 102 erzeugten Schatten wird diese Bestrahlungsebene begrenzt und jeder Punkt auf einem zu belichtenden Material, wie beispielsweise eine Maske oder ein Werkstück, welches durch die Bestrahlungsebene läuft, wird stets einer speziellen Lichtmenge ausgesetzt.

Bei dem oben beschriebenen alten Verfahren treten je­ doch die folgenden Probleme auf. Da das Lichtabschirm­ glied 102 eine Reflexion ausnützt, wird als erstes eine unregelmäßige Reflexion erzeugt, und zwar infolge der Tatsache, daß die Lichtquelle 103 nicht eine ideale Punkt­ lichtquelle 103 ist. Dies stört die parallelen Licht­ strahlen. Aus diesem Grunde war die Anwendung in der Praxis unmöglich. Zum zweiten ist das zum Abschirmen der direkten Strahlung in optimaler Weise und zum Erhalt einer optimalen kumulierten Lichtmenge geeignete Ab­ schirmglied 102 nicht leicht zu konstruieren oder ein­ zustellen, weil Größe, Form und Abstand, gemessen von der Lichtquelle einander in komplizierter Weise beein­ flussen. Drittens ist die Punktlichtquelle 103 in der Tat keine Punktlichtquelle, sondern hat eine gewisse Größe und eine gewisse Tiefe, so daß die erhaltenen Lichtstrahlen nicht vollständig parallele Lichtstrahlen sind. Aus diesem Grunde war es zum Erhalt einer genauen Belichtungsfläche erforderlich, das Lichtabschirmglied an einer Stelle dichter zu dem zu belichtenden Material hin anzuordnen. Dies hatte eine Abnahme des Gebiets oder Zone zur Folge, in dem die direkte Bestrahlung abge­ schirmt ist. Um zu vermeiden, daß das Material die di­ rekte Bestrahlung empfängt, war es notwendig, das zu be­ lichtende Material an einer Stelle anzuordnen, die weiter wegliegt gegenüber der Stelle oder Position des Licht­ abschirmglieds 102 und/oder das Lichtabschirmglied 102 mußte größer ausgebildet werden. Diese Gegenmaßnahmen bewirken jedoch eine Verminderung der Ausnutzungseffe­ zienz, mit der die Lichtquelle 103 verwendet werden kann. Viertens und letztens macht es die Abnahme der Licht­ quellenausnutzungseffizienz notwendig, einen großen tiefen Parabolreflektor zu verwenden. Die Verwendung eines solchen eine große Tiefe aufweisenden Parabol­ reflektors hat jedoch eine Beleuchtungsverteilung zur Folge, bei der die Lichtintensität stark ungleichmäßig ist, wie dies in Fig. 4 gezeigt ist. Dies macht es schwer, die kumulierte Lichtmenge zu berechnen und gleichzeitig die brauchbare Belichtungsfläche schmal zu machen.

Zusammenfassung der Erfindung

Die vorliegende Erfindung sieht eine Lösung für die obenerwähnten Probleme vor, die dem Stand der Technik anhaften, und das Ziel der Er­ findung besteht darin, eine Belichtungsvorrichtung mit einem sich parallel bewegenden Licht vorsehen, wobei eine große Belichtungsfläche oder ein großes Belichtungsgebiet vorgesehen wird, und wobei ferner das zu belichtende Ma­ terial an einer Position dichter zur Positon einer Licht­ quelle anordenbar ist, und wobei schließlich gleichzeitig der Aufbau und die Herstellung der Belichtungsvorrichtung leicht und kostengünstig vonstatten geht.

Um die obigen Ziele zu erreichen, wird eine Belichtungsvorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 mit den Merkmalen des kennzeichnenden Teils vorgesehen.

Das erste Lichtabschirmglied dient nur als Mittel zum Erhalt parallelen Lichts oder paralleler Lichtstrahlen.

Dieses erste Lichtabschirmglied kann daher mit einer optimalen Größe in einer optimalen Position angeordnet werden, und zwar insbesondere nahe zur Lichtquelle. Dies macht es möglich, die direkten Lichtstrahlen oder das direkte Licht über einen großen Bereich hinweg abzu­ schirmen.

Infolgedessen wird es möglich, das zu belichtende Ma­ terial in einer Position dichter zur Lichtquelle anzu­ ordnen. Ferner ist es möglich, das zweite Lichtab­ schirmglied in einer Position dicht zum zu belichtenden Material anzuordnen, und zwar mit einer optimalen Form und einer erforderlichen minimalen Größe, wobei sowohl Form und Größe dazu beitragen, eine gleichmäßige kumulierte Lichtmenge auf irgendeinen Teil des zu belichtenden Materials auftreffen zu lassen, wenn das Material während der Bewegungsbelichtung dem Licht ausgesetzt ist. Auf diese Weise ist es möglich, die Belichtungsfläche oder das Belichtungsgebiet groß zu machen. Erfindungsgemäß wird durch das Vorhandensein von zwei Lichtabschirmgliedern mit unabhängigen Funktio­ nen die Konstruktion bzw. der Aufbau und auch die Ein­ stellung leichter. Da ferner das zu belichtende Material nahe der Position der Lichtquelle angeordnet ist und die Belichtungsfläche groß ist, wird die Ausnutzungseffizienz der Lichtquelle hoch. Da andererseits die Lichtquellen­ abnutzungseffizienz hoch wird und dennoch die direkte Be­ strahlung über einen großen Bereich hinweg verhindert werden kann, wird es möglich, einen eine geringe Wölbung oder kleine Tiefe be­ sitzenden Parabolreflektor zu verwenden. Auf diese Weise wird die Beleuchtungsverteilung verbessert, um so die Gleichförmigkeit zu erhöhen, mit der parallele Licht­ strahlen auf dem zu belichtenden Material kumuliert und angesammelt werden.

Weitere Vorteile, Ziele und Einzelheiten der Erfindung er­ geben sich aus der Beschreibung von Ausführungsbeispie­ len sowie auch des Standes der Technik; in der Zeichnung zeigt

Fig. 1 einen Vertikalschnitt einer erfindungsgemäßen Belichtungsvorrichtung der Bauart mit Parallel­ licht oder Parallellichtquelle;

Fig. 2 eine Ansicht eines zweiten Lichtabschirmglieds gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung;

Fig. 3A und 3B eine Vertikalschnittansicht bzw. eine Ansicht der Belichtungsebene der erfindungsge­ mäßen Belichtungsvorrichtung, wobei die Beleuch­ tungsverteilung dargestellt ist und

Fig. 4A und 4B einen Vertikalschnitt bzw. eine Ansicht der Belichtungsebene einer bekannten Belichtungsvor­ richtung, wobei die Beleuchtungsverteilung der­ selben dargestellt ist.

Im folgenden werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben. Fig. 1 ist ein Vertikalschnitt einer erfindungsgemäßen Belichtungsvorrichtung der Bauart mit einem sich bewegenden Parallellicht bzw. einer Parallel­ lichtquelle bzw. Parallellichtstrahlen. Eine Lampe 1 bildet eine Lichtquelle und ist an einer Stelle angeordnet, die dem Brennpunkt eines Parabolreflektors entspricht. Die Lampe 1 und der Reflektor 2 sind innerhalb eines Lampen­ gehäuses 3 aufgenommen. Ein oberer Sockel 1a und ein Zu­ leitungsdraht führt über eine Öffnung in der Mitte eines Ausnehmungsteils des Parabolreflektors 2 nach außen, und zwar durch eine Öffnung 3a am oberen Ende des Lampenge­ häuses 3. Ein unteres Mundstück der Lampe 1 und ein Zu­ leitungsdraht sind zusammen mit einem erstenLichtabschirm­ glied 4 unmittelbar unterhalb der Lampe angeordnet; diese Ausführung erfolgt dabei durch das Lampengehäuse 3 und die Halterung durch geeignete Stangen oder Stäbe. Die Öffnung 3a des Lampengehäuses dient gleichzeitig auch als eine Luft­ auslaßöffnung, die zur Ventilation und Kühlung verwendet wird. Das erste Lichtabschirmglied 4 verhindert, daß Licht von der Lichtquelle direkt auf eine Maske 6 und ein Werkstück 7 strahlt, auf welche Weise nur die Belich­ tung mit parallelem Licht gestattet wird. Das erste Licht­ abschirmglied 4 ist mit einem Lichtabsorptionsmittel ver­ sehen, wie beispielsweise Kohlenstoffteilchen, um so eine unregelmäßigere Reflexion vom Glied 4 zu verhindern. Ein Temperaturanstieg infolge der Aufbringung des Lichtab­ sorptionsmittels wird dadurch kompensiert, daß man Luft beispielsweise mittels eines Ventilators aus einer seitli­ chen Richtung anblasen läßt. In der Nähe der Maske 6 ist ein zweites Lichtabschirmglied 5 entgegengesetzt zur Mas­ ke 6 angeordnet. Dieses zweite Lichtabschirmglied 5 wird innerhalb des Lampengehäuses 3 mittels geeigneter Stäbe oder Stangen getragen.

Da in diesem Ausführungsbeispiel ein eine geringe Wölbung oder kleine Tiefe aufweisender Parabolreflektor verwendet wird, werden die Lichtstrahlen von der Lichtquelle aus einer Belichtungszone herausgestrahlt. Um zu verhindern, daß dieses Licht oder diese Lichtstrahlen gestreut werden, ist ein Zylinderglied 8 vorgesehen, welches dazu dient, solche Lichtstrahlen abzuschirmen und zu absorbieren, wobei dieses zylindrische Glied 8 am Außenumfang des Parabol­ reflektors 2 vorgesehen ist. Infolgedessen werden Maske 6 und Werkstück 7 nur von den Lichstrahlen belichtet, die vom Parabolreflektor 2 reflektiert werden. Das heißt also, die Maske 6 und das Werkstück 7 werden nur von im wesentlichen parallelem Licht oder parallelen Lichtstrah­ len belichtet. Dies verhindert eine Verschlechterung der Klarheit oder Schärfe des Bildes infolge der Einwir­ kung des gestreuten Lichts. Die Verwendung des eine geringe Wölbung oder kleine Tiefe aufweisenden Parabolreflektors 2 hat die folgenden Vorteile: die Beleuchtungsverteilung ist weni­ ger ungleichmäßig hinsichtlich der Lichtintensität als dies beim Stand der Technik gemäß den Fig. 3A und 3B der Fall ist. Es wird somit möglich, eine größere Belich­ tungsfläche zu verwenden und gleichzeitig wird die Mes­ sung der kumulierten Lichtmenge und der kumulierten Lichtenergie einfacher, wodurch es möglich ist, die Gleichförmigkeit zu erhöhen, mit der das Licht oder die Lichtstrahlen auf den Punkten des Werkstücks kumuliert werden.

Fig. 2 ist eine Ansicht eines zweiten Lichtabschirmglieds gemäß der Erfindung von oben. Diese Ansicht sei zur Erläu­ terung der Wirkungsweise dieses Gliedes besprochen. In diesem Ausführungsbeispiel wird die Parallellichtquelle umfangsmäßig um eine Mitte O bewegt, und auf diesem Bewe­ gungspfad des Parallellichts oder der Parallellichtstrah­ len sind die Maske 6 und das Werkstück 7 angeordnet und derart befestigt, daß eine fortlaufende oder sich bewe­ gende Belichtung von Maske und Werkstück bewirkt wird. Dieser Vorgang zielt darauf hin, zu erreichen, daß die an jedem Punkt der Belichtungsebene kumulierte Licht­ menge einen bestimmten Wert annimmt. Zu diesem Zweck ist die Form des zweiten Lichtabschirmglieds 5 bestimmt durch die Berechnung der kumulierten Lichtmenge oder durch Mes­ sung derselben unter Verwendung von kumulierenden Licht­ mengen-Meßvorrichtungen, die an verschiedenen in Frage kommenden Positionen angeordnet sind.

Aus der vorstehenden Beschreibung ergibt sich, daß das erste Lichtabschirmglied 4 und das zweite Lichtabschirm­ glied 5 ihre entsprechenden unabhängigen Funktionen aus­ führen. Aus diesem Grund kann Position und Form dieser Glieder nach den optimalen Verhältnissen bestimmt werden, und zwar durch entsprechende Konstruktion oder Einstel­ lung, ohne daß die eine Funktion durch die andere Funktion beeinflußt wird.

Die Erfindung ist nicht auf die oben beschriebenen Aus­ führungsbeispiele beschränkt, sondern läßt verschiedene Abwandlungen zu. Beispielsweise wurde in Fig. 2 die Be­ lichtung durch eine sich bewegende Lichtquelle ausge­ führt. Die Erfindung gestattet jedoch auch eine Bewegung des Materials zum Zwecke der Belichtung oder aber die Lichtquelle oder das Werkstück können auch linear bewegt werden.

Ferner ist die Lichtquelle nicht auf eine Punktlicht­ quelle beschränkt, sondern es ist auch die Verwendung einer Linear-Lichtquelle möglich. In diesem Falle kann ein halbzylindrischer Reflektor als Reflektor verwendet werden. Ferner ist der Reflektor nicht auf einen Parabol­ reflektor beschränkt, sondern es kann auch ein ähnlich ausgebildeter Reflektor eingesetzt werden.

Claims (3)

1. Belichtungsvorrichtung mit einer Lichtquelle (1), die Parallellichtstrahlen durch Reflexion an einem parabolischen oder ähnlich geformten Reflektor (2) erzeugt, wobei die Lichtquelle (1) und ein zu belichtendes Material (7) relativ zueinander bewegt werden, um die Belichtung auszuführen, gekennzeichnet durch:
eine erste Lichtabschirmung (4), welche zwischen der Lichtquelle (1) und dem zu belichtenden Material (7) vorgesehen ist und das zu belichtende Material (7) vor nicht parallelen, direkten Lichtstrahlen von der Lichtquelle (1) abschirmt, und
eine zweite Lichtabschirmung (5), welche zwischen der ersten Lichtabschirmung (4) und dem zu belichtenden Material (7) vorgesehen ist und eine größere Fläche als die erste Lichtabschirmung (4) aufweist und diese vollständig gegenüber dem zu belichtenden Material (7) abdeckt, wobei die Fläche der zweiten Lichtabschirmung (5) entsprechend der Reflektorform so ausgebildet ist, daß eine gleichförmige Verteilung der zeitlich kumulierten Lichtmenge auf dem zu belichtenden Material (7) erreicht wird.

2. Belichtungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Reflektor (2) in Richtung des zu belichtenden Materials gerichtet ist und eine geringe Wölbung aufweist und daß an dessen Außenumfang ein zylinderförmiges Abschirmelement (8) vorgesehen ist, das die nicht auf den Reflektor (2) treffenden Lichtstrahlen abschirmt und absorbiert.

3. Belichtungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Lichtabschirmung (5) nahe einer Maske (6) für das zu belichtende Material (7) angeordnet ist.