RU2079211C1

RU2079211C1 - Printed-circuit board manufacturing process

Info

Publication number: RU2079211C1
Application number: RU95109176/07A
Authority: RU
Inventors: Сергей Владимирович Петров; Сергей Павлович Баньковский; Леонид Иванович Головко; Елена Владимировна Метельникова
Original assignee: Сергей Владимирович Петров; Сергей Павлович Баньковский; Леонид Иванович Головко; Елена Владимировна Метельникова
Priority date: 1995-06-02
Filing date: 1995-06-02
Publication date: 1997-05-10
Also published as: RU95109176A

Abstract

FIELD: microelectronics. SUBSTANCE: mathematical description of photomask compiled in computer code is entered in computer. Picked off computer output are signals corresponding to photomask pattern which are applied to associated printer. The latter converts signals into photomask pattern applied to paper sheet which is directly used as photomask; pattern on sheet is given mirror image relative to printed-circuit board. Photomask transferred to printed-circuit board is aligned with light-sensing surface of PCB blank with paper photomask surface bearing the pattern. EFFECT: facilitated procedure. 1 dwg

Description

Изобретение относится к производству печатных плат (схем), в частности, к технологии их изготовления. The invention relates to the production of printed circuit boards (circuits), in particular, to the technology for their manufacture.

Одной из главных операций при производстве печатных плат является изготовление фотошаблона, который представляет собой нанесенную на светопроницаемый (светопрозрачный) материал электрическую схему-рисунок (негативное или позитивное изображение, что для дальнейшего производства печатных плат существенного значения не имеет). One of the main operations in the manufacture of printed circuit boards is the manufacture of a photomask, which is an electrical drawing circuit (negative or positive image, which is not significant for further production of printed circuit boards) on a translucent (translucent) material.

Рисунок фотошаблона общеизвестными приемами переносится на покрытый фоточувствительным слоем (фотоэмульсией) фольгированный листовой диэлектрик-заготовку, которая после соответствующей общеизвестной обработки становится печатной платой, готовой для электрического монтажа. Очевидно, что от качества изготовления фотошаблона зависит качество печатной платы. The pattern of the photo-mask is transferred to well-known techniques onto a foil-coated dielectric blank covered with a photosensitive layer (photo-emulsion), which, after corresponding well-known processing, becomes a printed circuit board, ready for electrical installation. Obviously, the quality of the printed circuit board depends on the quality of manufacture of the photomask.

Наиболее старым способом изготовления фотошаблона является ручной способ, при котором конструктор вычерчивает на белой бумаге рисунок будущей печатной платы, рисунок фотографируется и в результате последующей общеизвестной фотохимической обработки преобразуется в фотошаблон. The oldest way to make a photomask is the manual method, in which the designer draws a picture of the future printed circuit board on white paper, the picture is photographed and, as a result of subsequent well-known photochemical processing, is converted into a photomask.

Очевидно, что такой способ получения фотошаблона трудоемок и непроизводителен и пригоден только при штучном изготовлении достаточно примитивных плат. При малых размерах и большой насыщенности плат чертеж выполняют в увеличенном масштабе, приводя затем снимок к масштабу 1:1. Obviously, this method of obtaining a photomask is time-consuming and unproductive and is suitable only for piece production of fairly primitive boards. With small sizes and high saturation of boards, the drawing is performed on an enlarged scale, then leading the picture to a 1: 1 scale.

Применяемые в настоящее время способы изготовления фотошаблона усовершенствуют известный способ благодаря применению ЭВМ. В этих способах, равноценных между собой в их главной части, вместо ручного вычерчивания оригинала схемы (рисунка) применяется ее вычерчивание на светочувствительном материале (преимущественно на фотопленке) световым лучом с помощью координатографа с цифровым программным управлением. Однако, в связи с тем, что фотопленка имеет усадку, легко коробится, повреждается в процессе обработки, использования и хранения, фотошаблоны высокоточных печатных плат изготавливают резанием, например, на стекле, покрытом эмалью (скрайбирование), для чего координатограф оборудуют вместо световой головки специальной резцовой головкой. Получение фотошаблона таким способом связано с большой трудоемкостью, высокой стоимостью и сложностью оборудования. Currently used methods of manufacturing a photomask improve the known method through the use of computers. In these methods, which are equivalent to each other in their main part, instead of manually drawing the original scheme (drawing), it is used to draw it on a photosensitive material (mainly on film) using a light beam using a digital program coordinator. However, due to the fact that the film has a shrinkage, is easily warped, damaged during processing, use and storage, the photomasks of high-precision printed circuit boards are made by cutting, for example, on enameled glass (scribing), for which a coordinator is equipped with a special head instead of a light head tool head. Obtaining a photo template in this way is associated with great complexity, high cost and complexity of equipment.

Таким образом, в способе изготовления печатных плат при их машинном проектировании вводят в ЭВМ математическое описание фотошаблона печатной платы, составленное в машинном коде. На выходе ЭВМ получают электрические сигналы, соответствующие рисунки фотошаблона. Эти сигналы подают на координатограф, снабженный световой или скрайбирующей головкой, который преобразует электрические сигналы в видимый рисунок на фотопленке или стеклянной пластинке. Полученный рисунок используют в качестве фотошаблона. При изготовлении печатной платы фотошаблон совмещают со светочувствительной поверхностью листовой заготовки печатной платы. После соответствующей общеизвестной обработки заготовки из нее получают готовую к электрическому монтажу печатную плату. Thus, in the method for manufacturing printed circuit boards during their computer-aided design, a mathematical description of the photomask of the printed circuit board, compiled in machine code, is introduced into the computer. At the output of the computer receive electrical signals corresponding to the drawings of the photomask. These signals are fed to a coordinator equipped with a light or scribing head, which converts the electrical signals into a visible pattern on a film or a glass plate. The resulting pattern is used as a photomask. In the manufacture of the printed circuit board, the photomask is combined with the photosensitive surface of the sheet blank of the printed circuit board. After the corresponding well-known processing of the workpiece, a printed circuit board ready for electrical installation is obtained from it.

Недостаток известного способа изготовления печатных плат заключается в длительном и трудоемком процессе изготовления фотошаблона, связанном с применением сложных операций и дорогостоящего оборудования, специальными требованиями, предъявляемыми к сохранности фотошаблона при его многократном применении, поскольку, будучи выполненным как на фотопленке, так и на фотопластинке, он легко повреждается как при использовании, так и при хранении. The disadvantage of this method of manufacturing printed circuit boards is the long and laborious process of manufacturing a photomask, associated with the use of complex operations and expensive equipment, special requirements for the safety of the photomask when it is used repeatedly, because, being performed both on photographic film and on a photographic plate, easily damaged both in use and during storage.

Была поставлена задача упростить и удешевить изготовление печатных плат за счет упрощения и снижения стоимости изготовления фотошаблона. The task was to simplify and reduce the cost of manufacturing printed circuit boards by simplifying and reducing the cost of manufacturing a photomask.

Поставленная задача решается тем, что предложен способ изготовления печатных плат при их машинном проектировании, в котором вводят в ЭВМ составленное в машинном коде описание фотошаблона печатной платы, с выхода ЭВМ снимают электрические сигналы, соответствующие рисунку фотошаблона, и подают их на устройство, преобразующее сигналы в рисунок на светопроницаемом листовом носителе визуальной информации, используемом затем в качестве фотошаблона, который в дальнейшем совмещают со светочувствительной поверхностью листовой заготовки печатной платы. The problem is solved in that a method for the manufacture of printed circuit boards in their machine design is proposed, in which the computerized description of the photomask of the printed circuit board is introduced into the computer, the electrical signals corresponding to the pattern of the photomask are removed from the computer output and fed to a device that converts the signals into drawing on a translucent sheet carrier of visual information, which is then used as a photomask, which is subsequently combined with the photosensitive surface of the sheet blank of the furnace tnoj board.

Новым в предложенном способе является то, что сигналы преобразуют в рисунок на бумажном носителей информации с помощью приданного ЭВМ принтера, при этом рисунку придают зеркальное отображение печатной платы, а при совмещении заготовки и полученного фотошаблона последний обращают к светочувствительному слою заготовки поверхностью, имеющей рисунок. What is new in the proposed method is that the signals are converted into a paper image on a storage medium using a computer attached printer, while the image is given a mirror image of the printed circuit board, and when the workpiece and the resulting photo template are combined, the latter is turned to the photosensitive layer of the workpiece with a surface having a pattern.

Технический результат изображения заключается в том, что из производства печатных плат исключаются трудоемкие и сложные операции, связанные с использованием дорогостоящего оборудования в виде координатографа со световой или скрайбирующей головкой, отпадает необходимость в специальных рабочих местах для изготовления фотошаблона, т.е. получение фотошаблона начинается и заканчивается выходом готового изделия непосредственно на рабочем месте конструктора-проектировщика. Кроме того, как будет видно из дальнейшего описания, фотошаблон, полученный предложенным способом, обеспечивает высокое качество готовых печатных плат, сам фотошаблон не требует специальных условий хранения, поскольку может быть изготовлен одноразовым, т.е. его тиражирование практически не требует дополнительных затрат времени и средств. The technical result of the image is that labor-intensive and complex operations associated with the use of expensive equipment in the form of a coordiograph with a light or scribing head are excluded from the production of printed circuit boards, there is no need for special workplaces for making a photomask, i.e. receiving a photomask starts and ends with the release of the finished product directly at the workplace of the designer. In addition, as will be seen from the further description, the photomask obtained by the proposed method provides high quality finished printed circuit boards, the photomask itself does not require special storage conditions, since it can be made disposable, i.e. Its replication practically does not require additional time and money.

На чертеже показана схема совмещения фотошаблона с заготовкой печатной платы. The drawing shows a scheme for combining a photomask with a workpiece of a printed circuit board.

В своей принципиальной части печатную плату изготавливают, например, следующим образом. In its principal part, a printed circuit board is made, for example, as follows.

Фотошаблон "А" из листового светопрозрачного материала 1 с нанесенными на нем элементами 2 рисунка накладывают на заготовку "Б" печатной платы, содержащую диэлектрик 3, на поверхность которого нанесена медная фольга 4, покрытая слоем фотоэмульсии 5. Пакет из фотошаблона "А" и заготовки "Б" облучают световым потоком "В" со стороны фотошаблона, после чего пакет разбирают и заготовку "Б" обрабатывают общеизвестным образом, в результате чего с заготовки удаляется полностью слой фотоэмульсии 5 и соответствующие (в данном случае засвеченные) участки фольги 4. Готовая к электрическому монтажу печатная плата представляет собой диэлектрик 3, на котором сохранились незасвеченные электропроводные элементы 2"а" рисунка, имеющегося на фотошаблоне "А". Как видно из чертежа, при совмещении фотошаблона "А" с заготовкой "Б" фотошаблон накладывают на заготовку (со стороны ее фотоэмульсионного слоя 5) той стороной светопрозрачного (светопроницаемого) материала 1, на которую нанесен рисунок 2 (его элементы). Следовательно, рисунок 2 на фотошаблоне "А" должен иметь зеркальное отображение того рисунка, который должен быть получен на готовой печатной плате. Photo template “A” from sheet translucent material 1 with the elements 2 of the pattern deposited on it is applied to the blank “B” of the printed circuit board containing dielectric 3, on the surface of which copper foil 4 is coated, coated with a layer of photoemulsion 5. Package of photo template “A” and blank “B” is irradiated with a light flux “B” from the side of the photomask, after which the bag is disassembled and the blank “B” is processed in a well-known manner, as a result of which the layer of emulsion 5 and the corresponding (in this case, illuminated) sections are completely removed Olga 4. Ready to an electrical installation the circuit board is a dielectric 3, which survived unexposed conductive elements 2 "and" pattern, available on the photomask "A". As can be seen from the drawing, when combining the photo template “A” with the workpiece “B”, the photo template is applied to the workpiece (from the side of its photo-emulsion layer 5) by that side of the translucent (translucent) material 1, on which figure 2 (its elements) is applied. Therefore, figure 2 on the photomask "A" should have a mirror image of that figure, which should be obtained on the finished printed circuit board.

Особенность такого совмещения фотошаблона с заготовкой обусловлена свойствами света. Так, в соответствии с известным явлением дифракции света элемента 2"б", нанесенный на противоположную эмульсии 5 поверхность материала 1, дает размытый, нечеткий отпечаток, или отпечаток при достаточно малом размере элемента 2"б" может быть вообще не получен. The peculiarity of this combination of a photomask with a workpiece is due to the properties of light. So, in accordance with the known phenomenon of light diffraction of the element 2 "b", deposited on the opposite emulsion 5, the surface of the material 1 gives a blurry, fuzzy print, or a print with a sufficiently small size of the element 2 "b" may not be obtained at all.

В целом качество отпечатка 2"а" зависит как от толщины светопрозрачного материала 1, так и от толщины "Т" непрозрачного слоя элементов 2 рисунка (чем больше толщина, тем ниже качество отпечатка 2"а"). In general, the quality of the print 2 "a" depends on the thickness of the translucent material 1, and on the thickness "T" of the opaque layer of the elements 2 of the picture (the larger the thickness, the lower the quality of the print 2 "a").

В общеизвестных способах изготовления фотошаблона толщина материала 1 и толщина "Т" непрозрачных элементов 2 рисунка соизмеримы между собой. In well-known methods for making a photomask, the thickness of the material 1 and the thickness “T” of the opaque elements 2 of the figure are comparable with each other.

Поскольку в соответствии с изобретением рисунок 2 наносится на бумажный носитель 1 приданным ЭВМ принтером (струйным или лазерным, что не имеет значения), то толщина "Т" в предложенном способе на порядок (и более) меньше, чем в известном, что сводит явление дифракции до минимума, позволяя получить высококачественный отпечаток на заготовке печатной платы. Since in accordance with the invention, Figure 2 is applied to paper 1 by a computer-attached printer (inkjet or laser, which does not matter), the thickness "T" in the proposed method is an order of magnitude (or more) less than in the known one, which reduces the diffraction phenomenon to a minimum, allowing you to get a high-quality print on the workpiece of the printed circuit board.

Из чертежа также видно, что в предложенном способе толщина материала 1 не влияет на качество отпечатка 2"а". Более того, поскольку рисунок наносится на принтерную бумагу, имеющую высокую структурную однородность, эта бумага играет роль матового стекла, сглаживая неравномерность и другие дефекты освещения (светового потока "В"). Тем не менее, как показала опытная реализация предложенного способа, светонепроницаемость (непрозрачность) элементов рисунка 2, выполненного на принтере ЭВМ, настолько высока, что требования к качеству бумаги 1 (ее однородной светопроницаемости) теряют свою существенность. The drawing also shows that in the proposed method, the thickness of the material 1 does not affect the quality of the print 2 "a". Moreover, since the pattern is applied to printer paper with high structural uniformity, this paper plays the role of frosted glass, smoothing out unevenness and other lighting defects (luminous flux "B"). Nevertheless, as shown by the experimental implementation of the proposed method, the opacity (opacity) of the elements of Figure 2, performed on a computer printer, is so high that the requirements for the quality of paper 1 (its uniform light transmission) lose their materiality.

Поскольку согласно предложенному способу изготовление фотошаблона сводится к простой распечатке на приданном ЭВМ принтере, то для изготовления фотошаблона не требуется ни специальных процессов и дорогостоящего оборудования, ни специальных условий хранения, являющихся общеизвестными условиями хранения программ ЭВМ, что позволяет изготавливать фотошаблоны одноразовыми. Since, according to the proposed method, the manufacture of a photomask is reduced to a simple printout on a computer attached printer, then for the manufacture of a photomask no special processes and expensive equipment are required, nor special storage conditions, which are well-known storage conditions for computer programs, which makes it possible to produce disposable masks.

Claims

A method of manufacturing printed circuit boards during their machine design, in which the mathematical description of the printed circuit board photomask is introduced into the computer code, the electrical signals corresponding to the photomask pattern are removed from the computer output and fed to a device that converts the signals into a pattern on a translucent visual sheet carrier information used then as a photomask, which is subsequently combined with the photosensitive surface of the sheet blank of the printed circuit board, characterized in that signals are converted into image data on paper using a printer dowry computer, the drawing attached mirroring circuit board, and when combined the resultant photomask blank and the latter to contact the photosensitive layer of the workpiece surface having a pattern.