DE3925455A1 - Belichtungsvorrichtung zum belichten eines metallkaschierten basismaterials - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Belichtungsvorrichtung zum Be­ lichten eines metallkaschierten Basismaterials für die Her­ stellung von Leiterplatten, mit wenigstens einer auf das Basismaterial gerichteten Lichtquelle.

Bei den aus der Praxis bekannten Belichtungsvorrichtungen sind die Lichtquellen als punktförmige, nicht-paralleles Licht ausstrahlende Lichtquellen ausgebildet. Bei der Belichtung mit nicht-parallelem Licht besteht die Gefahr von Unter- bzw. Überstrahlungen, insbesondere bei Verwendung einer abstands­ vergrößernden Schutzfolie zwischen dem zu belichtenden Basis­ material und dem sogenannten Nutzenfilm mit dem auf das Ba­ sismaterial zu übertragenden Leiterbild. Unter- bzw. Über­ strahlungen führen zu Verzerrungen des Leiterbildes und ins­ besondere bei einem miniaturisierenden Leiterbild mit be­ sonders feinen Linien zu deren Unterbrechung, so daß die Leiterplatte unbrauchbar ist.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Belichtungsvorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, mit der insbesondere miniaturisiertes Basismaterial in besserer Qualität belichtet werden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch optische Fasern ge­ löst, die an die Lichtquelle angeschlossen sind und deren Lichtaustrittsendbereiche im wesentlichen senkrecht zur Ebene des Basismaterials verlaufen.

Mit dem von den optischen Fasern abgestrahlten, bekanntlich nahezu parallelem Licht werden Unter- bzw. Überstrahlungen vermieden. Folglich weist das mittels der Belichtung auf das Basismaterial übertragene Leiterbild keine Verzerrungen und keine Unterbrechungen auf. Es ist nahezu identisch mit dem auf dem Nutzenfilm angebrachten Leiterbild, so daß auch die im Zuge der Miniaturisierung der Leiterplatten immer schmaler werdenden und mit geringeren gegenseitigen Abständen ange­ ordneten Leiterplatten von bester Qualität sind. Die optischen Fasern ermöglichen es ferner, den Abstand zwischen ihren Lichtaustrittsenden und dem Basismaterial bzw. dem Nutzenfilm auf ein Geringstmaß zu reduzieren. Außerdem kann Licht mittels optischer Fasern auch unter beengten Verhältnissen an schwer zugängliche Stellen geleitet werden.

Vorzugsweise sind die Lichtaustrittsendbereiche der optischen Fasern bei einseitiger Belichtung zu einer Lichtleiste und bei doppelseitiger Belichtung zu zwei Lichtleisten zusammen­ gefaßt, wobei jede Lichtleiste relativ und im wesentlichen parallel zum Basismaterial bewegbar ist und lediglich in ihrer Längsrichtung das Basismaterial überspannt. Die Lichtleiste ist besonders schmal, wenn sie eine in Lichtlei­ sten-Längsrichtung verlaufende Reihe von optischen Fasern umfaßt.

Zur kontinuierlichen Belichtung des Basismaterials der Be­ lichtungsvorrichtung sind gemäß einer Weiterbildung der Er­ findung wenigstens zwei hohle Transportwalzen vorgesehen, die einander unter Bildung eines Walzenspaltes für den Durch­ tritt des Basismaterials gegenüberstehen, wobei wenigstens eine der Transportwalzen lichtdurchlässig ist und in ihrem Inneren eine Lichtleiste aufweist. Dies gilt für die ein­ seitige Belichtung. Bei doppelseitiger Belichtung sind beide Transportwalzen lichtdurchlässig und weisen je eine Licht­ leiste in ihrem Inneren auf. Die Verwendung der optischen Fasern ermöglicht die Anbringung der Lichtleiste im schwer zugänglichen und beengtem Inneren der Transportwalzen sowie die Versorgung mit Licht.

Zur Befestigung der Nutzenfilme an einer oder beiden Trans­ portwalzen weisen letztere vorzugsweise eine Nut mit Vakuum­ anschluß auf, die in den Randbereichen der Transportwalze je einen in deren Umfangsrichtung verlaufenden Längsnutab­ schnitt und einen die Längsnutabschnitte verbindenden Quer­ nutabschnitt umfaßt.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den verbleibenden Unteransprüchen.

Nachstehend ist die Erfindung anhand eines bevorzugten Aus­ führungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher beschrieben.

Es zeigt

Fig. 1 eine perspektivische Schemadarstellung eines Ausfüh­ rungsbeispiels der erfindungsgemäßen Belichtungsvor­ richtung,

Fig. 2 eine perspektivische Schemadarstellung der in Fig. 1 gezeigten Lichtleiste,

Fig. 3 eine schematische Seitenansicht der Belichtungsvor­ richtung nach Fig. 1 mit zu belichtendem Basismaterial,

Fig. 4 eine Abwicklung einer der Transportwalzen nach Fig. 3,

Fig. 5 eine schematische Seitenansicht der Belichtungsvor­ richtung nach Fig. 1 mit einem Transportriemen zum Transport des zu belichtenden Basismaterials, und

Fig. 6 einen Schnitt entlang der Linie VI-VI in Fig. 5.

Gemäß der Prinzipdarstellung in Fig. 1 ist die erfindungs­ gemäße Belichtungsvorrichtung zur doppelseitigen Belichtung vorgesehen und umfaßt zwei hohle, aus Polyacryl bestehende und somit lichtdurchlässige Transportwalzen 1, 2 sowie je eine im Inneren der Transportwalzen 1, 2 angebrachte Licht­ leiste 3. Beide Transportwalzen 1, 2 sind drehbar gelagert und stehen einander in einer senkrechten Ebene unter Bildung eines Walzenspaltes 4 gegenüber. Letztere kann durch Verstel­ lung der unteren Transportwalze 1 verändert werden. Die obere Transportwalze 2 wird mittels eines nicht gezeigten Antriebs in Drehung versetzt.

Die Lichtleisten 3 umfassen gemäß Fig. 2 die Lichtaustritts­ endbereiche 5 von optischen Fasern 6, die als Faserbündel 7 von außerhalb der Transportwalzen 1, 2 in das Innere der­ selben geführt und dort fächerförmig zu einer einzigen, in Lichtleistenlängsrichtung verlaufenden Reihe optischer Fasern auseinandergebreitet sind. Das Faserbündel 7 ist außerhalb der Transportwalzen 1 und 2 an eine nur in Fig. 2 gezeigte UV-Lichtquelle 8 angeschlossen. Jede Lichtleiste 3 ist mit ihrem freien Rand 9, in dem die optischen Fasern 6 mit ihren Lichtaustrittsenden 10 ausmünden, in geringem Abstand von der Wandung der jeweiligen Transportwalze 1, 2 angebracht. Die Lichtaustrittsendbereiche 5 der optischen Fasern 6 ver­ laufen normal zur Wandung der Transportwalzen 1, 2. Die Länge der Lichtleisten 3 entspricht im wesentlichen der Breite der Transportwalzen 1, 2. Vor den Lichtaustrittsenden 10 der optischen Fasern 6 kann gegebenenfalls eine plankonvexe Linse angeordnet sein, die das aus den optischen Fasern 6 austre­ tende, nahezu parallele Licht vollständig parallelisiert.

Fig. 3 zeigt die erfindungsgemäße Belichtungsvorrichtung im betriebsbereiten Zustand, d. h. mit auseinandergefahrenen Transportwalzen 1, 2 zur Einstellung des Walzenspaltes 4 auf ein Maß, das ausreichend groß für den Durchtritt eines zu belichtenden Basismaterials 11 ist. Um jede Transportwalze 1, 2 ist ein Nutzenfilme 12 gespannt und dort mittels Vakuum gehalten. Zur genauen Positionierung der Nutzenfilme 12 sind an der unteren Transportwalze 1 Paßstifte 13 und an der oberen Transportwalze 2 Paßstifte 14 angebracht. Zur Halterung der Nutzenfilme 12 mittels Vakuum ist in der äußeren Oberfläche jeder Transportwalze 1, 2, wie in Fig. 4 anhand der unteren Transportwalze 1 dargestellt, eine Nut mit einem nicht-ge­ zeigten Vakuumanschluß ausgebildet, die aus je einem in Um­ fangsrichtung der jeweiligen Transportwalze in deren Randbe­ reichen verlaufenden Längsnutabschnitt 15 und einem diese verbindenden Quernutabschnitt 16 besteht. Da im vorliegenden Ausführungsbeispiel die Länge der Nutzenfilme 12 gleich dem Umfang der Transportwalzen 1, 2 ist, weist die Nut lediglich einen einzigen Querschnittabschnitt 16 auf; dieser Abschnitt ist in Fig. 4, da diese eine Abwicklung einer Transportwalze zeigt, zweimal dargestellt.

In den Randbereichen der unteren Transportwalze 1 ist axial außerhalb der Längsnutabschnitte 15 und parallel zu diesen je eine Rinne 17 zur Aufnahme je eines endlosen Transport­ riemens 18 zum Transport des Basismaterials 11 durch den Walzenspalt 4 hindurch ausgebildet. Dementsprechend sind diese Transportriemen 18, wie in Fig. 5 gezeigt, auf einer horizon­ talen Linie durch den Walzenspalt 4 hindurchgeführt, vor und hinter der unteren Transportwalze 1 um zwei Umlenkrollen 19 nach unten zur Umschlingung eines Teils der unteren Trans­ portwalze 1 umgelenkt. Einer der beiden Transportriemen 18 ist mit Paßstiften 20 für den Eingriff in erste Registrieröff­ nungen des Basismaterials 11 versehen. In dem dem Transport­ riemen 18 mit den Paßstiften 20 gegenüberliegenden Randbereich der unteren Transportwalze 1 sind deren Paßstifte 13 mit in Richtung ihrer freien Enden konischem Verlauf für den Eingriff in zweite Registrieröffnungen des Basismaterials 11 vorge­ sehen. Die ersten Registrieröffnungen sind größer als die zweiten Registrieröffnungen.

Die Länge der Paßstifte 14 und der Paßstifte 20 entspricht im wesentlichen der Dicke des Nutzenfilms 7 bzw. der Dicke des Basismaterials 11, während die Paßstifte 13 eine Länge aufweisen, die etwa der Dicke des Nutzenfilmes 7 und des Ba­ sismaterials 12 entspricht.

Die Funktion der erfindungsgemäßen Belichtungsvorrichtung ist wie folgt:

Je ein Nutzenfilm 12 wird um die untere und die obere Trans­ portwalze 1, 2 gelegt, wobei die Paßstifte 13, 14 in Regi­ strieröffnungen in den Nutzenfilmen 12 eingreifen und auf diese Weise für deren genaue Ausrichtung gegenüber den Trans­ portwalzen 1, 2 sorgen. Dabei überdecken die Ränder der Nutzenfilme 12 die Längsnutabschnitte 15 und den Quernutab­ schnitt 16. Über deren Vakuumanschluß werden die Nutzenfilme 12 in Anlage an die Transportwalzen 1, 2 gehalten.

Das Basismaterial 11 wird auf die Transportriemen 18 aufgelegt und die untere Transportwalze 1 so weit gegenüber der oberen Transportwalze 2 verstellt, daß die Transportriemen 18 und damit das Basismaterial 11 bei Drehung der Transportwalze 2 infolge Reibschluß durch den Walzenspalt 4 hindurchtrans­ portiert werden. Das Basismaterial 11 wird dabei mittels der Paßstifte 20, die in die etwas größeren Registrieröffnungen eingreifen, in etwa auf die Nutzenfilme 12 ausgerichtet. Die Paßstifte 20 unterstützen zusammen mit den Transportriemen 18 auch gleichzeitig den Transport des Basismaterials 11. Wenn das Basismaterial 11 in den Walzenspalt 4 eintritt, die Paßstifte 20 des einen Transportriemens 18 aus den ersten Registrieröffnungen im Basismaterial 11 austreten und die Paßstifte 13 der unteren Transportwalze 1 in die zweiten Re­ gistrieröffnungen des Basismaterials 11 eingreifen, erfolgt die endgültige und genaue Ausrichtung des Basismaterials 11 auf die Nutzenfilme 12. Zu diesem Zweck sind die Durchmesser der zweiten Registrieröffnungen kleiner als diejenigen der ersten Registrieröffnungen und zur passenden Aufnahme der Paßstifte 13 ausgebildet. Letztere weisen in Richtung ihrer freien Enden einen konischen Verlauf auf, so daß sie leicht in die zweiten Registrieröffnungen eintreten können.

Das Basismaterial 11 wird beim Durchlauf durch den Walzenspalt 4 mittels der von der eingeschalteten Lichtquelle 8 mit UV-Licht versorgten Lichtleisten 3 beidseitig belichtet. Das aus den optischen Fasern 6 bekanntlich im wesentlichen paral­ lel austretende Licht wird, wenn die plankonvexe Linse ver­ wendet wird, vollständig parallelisiert, durchdringt die Wan­ dungen der lichtdurchlässigen Transportwalzen 1, 2, die Nut­ zenfilme 12 und belichtet die jeweilige fotoempfindliche Schicht auf den Metallkaschierungen des Basismaterials 11.

Das nächste Basismaterial 11 kann ohne Verzögerung direkt im Anschluß an das vorerwähnte erste Basismaterial 11 durch den Walzenspalt 4 hindurchtransportiert und belichtet werden. Das Basismaterial 11 kann aber auch als langgestreckte Bahn, die später auf die Leiterplattenlängen abgelängt wird, konti­ nuierlich durch die Transportwalzen 1, 2 hindurchlaufen und belichtet werden.

Claims (17)

1. Belichtungsvorrichtung zum Belichten eines metallka­ schierten Basismaterials für die Herstellung von Leiter­ platten, mit wenigstens einer auf das Basismaterial gerich­ teten Lichtquelle, gekennzeichnet durch optische Fasern (6), die an die Lichtquelle (8) angeschlossen sind und deren Licht­ austrittsendbereiche (5) im wesentlichen senkrecht zur Ebene des Basismaterials (11) verlaufen.

2. Belichtungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Lichtaustrittsendbereiche (5) der optischen Fasern (6) zu wenigstens einer Lichtleiste (3) zusammengefaßt sind, die relativ und im wesentlichen parallel zum Basis­ material (11) bewegbar ist und lediglich in ihrer Längs­ richtung das Basismaterial (11) überspannt.

3. Belichtungsvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Lichtaustrittsendbereiche (5) der optischen Fasern (6) zu zwei Lichtleisten (3) zusammengefaßt sind, die beidseits des doppelseitig metallkaschierten Basismaterials (11) angeordnet sind.

4. Belichtungsvorrichtung nach wenigstens einem der vorher­ gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jede Licht­ leiste (3) eine einzige, in Lichtleisten-Längsrichtung ver­ laufende Reihe von optischen Fasern (6) umfaßt.

5. Belichtungsvorrichtung nach wenigstens einem der vorher­ gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß vor den Licht­ austrittsenden (10) der optischen Fasern (6) eine Linse zum vollständigen Parallelisieren des aus den optischen Fasern (6) austretenden Lichtes angeordnet ist.

6. Belichtungsvorrichtung nach wenigstens einem der vorher­ gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Licht­ quelle (8) eine UV-Lichtquelle ist.

7. Belichtungsvorrichtung nach wenigstens einem der vorher­ gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jede Licht­ leiste (3) stationär und das Basismaterial (11) bewegbar ist.

8. Belichtungsvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekenn­ zeichnet, daß wenigstens zwei hohle Transportwalzen (1, 2) vorgesehen sind, die einander unter Bildung eines Walzen­ spaltes (4) für den Durchtritt des Basismaterials (11) ge­ genüberstehen, und daß wenigstens eine der Transportwalzen lichtdurchlässig ist und in ihrem Inneren eine Lichtleiste (3) aufweist.

9. Belichtungsvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekenn­ zeichnet, daß beide Transportwalzen (1, 2) lichtdurchlässig sind und je eine Lichtleiste (3) in ihrem Inneren aufweisen.

10. Belichtungsvorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß jede lichtdurchlässige Transportwalze (1, 2) aus Polyacryl besteht.

11. Belichtungsvorrichtung nach wenigstens einem der vorher­ gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in wenigstens einer Transportwalze (1, 2) eine Nut (15, 16) mit Vakuuman­ schluß ausgebildet ist, die in den Randbereichen der Tran­ sportwalze (1, 2) je einen in deren Umfangsrichtung verlau­ fenden Längsnutabschnitt (15) und einen die Längsnutabschnitte (15) verbindenden Quernutabschnitt (16) umfaßt.

12. Belichtungsvorrichtung nach wenigstens einem der vorher­ gehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch zwei Transportriemen (18) zur Führung des Basismaterials (11) in dessen Randbe­ reichen durch den Walzenspalt (4) hindurch.

13. Belichtungsvorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekenn­ zeichnet, daß in den Randbereichen der unteren Transportwalze (1) axial außerhalb der Längsnutabschnitte (15) und parallel zu diesen je eine Rinne (17) zur Aufnahme der Transportriemen (18) ausgebildet ist.

14. Belichtungsvorrichtung nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens einer der Transportriemen (18) mit Paßstiften (20) für den Eingriff in erste Registrieröff­ nungen des Basismaterials (11) versehen ist.

15. Belichtungsvorrichtung nach wenigstens einem der vorher­ gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine Transportwalze (1) mit Paßstiften (13) für den Eingriff in zweite Registrieröffnungen des Basismaterials (11) versehen ist.

16. Belichtungsvorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Paßstifte (13) für den Eingriff in die zweiten Registrieröffnungen in Richtung ihrer freien Enden konisch verlaufen.

17. Belichtungsvorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 14 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten Registrier­ öffnungen größer als die zweiten Registrieröffnungen sind.