手动曝光机自动化改造及光成像生产自动化.doc

手动曝光机自动化改造及光成像生产自动化Imaging?.:一手动曝光机自动化改造及光成像生产自动化深圳市兴森快捷电路技术有限公司摘要手动曝光机自动化改造可满足多层高层和低距线路板曝光对位的精度要求,提高了光成像工序的效率降低了L_T-序生产的人工成本,方便了光成像工序的自动化改造,且节约了该工序自动化的成本,提高了Lx-序自动化的机动性.关键词手动曛光机自动曛光机光成像自动对位自动化改造AutomatizationofManualExposalMachineandAutomatethePhotoImagingProcessShenzhenFastPrintCircuitTechnologyCo.,Ltd.AbstractTheAutomatizationofmanualexposalmachinecansatisfytheexposureprecisionofmultiplayer,highdensityandfinelinePCB.Itimprovestheefficiencyandsaveslaborcostofimagingworkingprocedure.Itiseasytoautomatetheimagingprocess.ItcallSavethecostandincreasetheflexibilityofautomatingthisworkingprocess.Keywordsmanualexposalmachineautomaticexposalmachineimagingautomaticexposureautomaticrebuilding1说明(1)本文提到的手动曝光机,指人工手动对位的曝光机:(2)本文提到的半自动曝光机,指机器自动进行对位的曝光机;(3)本文提到的全自动曝光机指在半自动曝光机的功能基础上增加了自动上下板功能的曝光机;上述曝光机均包括平行光曝光机或散射光曝光机.(4)本文提到的光成像工序指磨板贴膜曝光显影,蚀刻,退膜(DES)的工序.2光成像生产自动化的特点和实施方案举例2.1线路板行业光成像工序生产现状目前线路板行业光成像工序的自动化程度普遍偏低,部分环节实现了自动化,但整个光成像工序实现自动化的并不多,具体的情况有如下四类(见图1).磨板(自动)h贴虞(手动)h一对位(手动)h一光(手动)L一旦.蚀.置l(自砖)碧板(自动)-I贴蔗(自动)一对位(手动)L-光(手动)L_-I量.tl封,鼍l自砖磨板(自动)J贴虞(自动)l光(全自动)ll量.蚀捌,鼍l(自动)图象转移i:(全线机动性自化).图1目前部分独立设备实现自动化,或相邻设备实现自动化(如磨板与贴膜等),也有实现上述提及的全线常规自动化,但全线机动性自动化的并不多.PrintedCircuitInforrnation印制电路信息2005No.:.?Imaging2.2全线常规自动化特点常规自动化具有结构紧凑,占地面积小,速度快,节约人力,操作方便等优点,但全线机动不够好,且只能实现单一设备之间的自动化,而无法实现多台自动贴膜机与自动曝光机或一台自动贴膜机与多台自动曝光机之间的生产自动化,无法自动根据生产需要调整生产中的出板顺序.23全线机动性自动化特点全线机动性自动化具有速度快,节约人力,操作方便,且能实现多台自动贴膜机与多台自动曝光机或一台自动贴膜机与多台自动曝光机之间的生产自动化,可以在生产过程中随时调整做板及出板顺序,可以综合利用光成像设备,实现刚性自动化无法实现的多台设备之间的自动化,但结构不如全线常规自动化紧凑,占地面积也较全线常规自动化大.24机动性自动化实施方案举例图2是一种机动性自动化实施方案示意图.该模式自动化实现多台曝光机与单台磨板,贴膜和显影蚀刻退膜线组成的机动性自动化,适应样板厂的光成像生产.图23手动曝光机生产特点手动曝光机在生产过程中采用人工手动定位,定位精度低(一般只能控制在0.05ram左右),在生产多层尤其是高层和高密度孔线距板时,很难保证对位质量,且需专门配备熟练的对位操作人员,生产人工成本高,生产操作空间大,效率低,但由于设备成本低,目前仍被大量使用.4自动曝光机生产应用状况分析目前自动曝光机有半自动曝光机和全自动曝光机之分:半自动曝光机指机器自动进行照像底版和照像底版,照像底版和板的对位的平行光曝光机或散射光曝光机:全自动曝光机指在半自动曝光机的功能基础上增加了自动上下板功能的平行光曝光机或散射光曝光机.该类曝光机采用CCD自动对位系统进行照像底版和照像底版,照像底版和板的对位,对位精度;.PrintedCircuitInformation印制电路信息2005No.2可控制在0.02ram左右甚至更高,可满足多层,高层和高密度孔线距板的对位要求.该类机器生产因无需进行人工对位,所以生产效率大大提高,人工成本也大大降低.对于全自动曝光机前后与自动贴膜机,DES线相连,则可实现所连部分的常规自动化.但由于自动,全自动曝光机价格昂贵(以半自动散射光曝光机为例一般在130万元左右甚至更高),所以目前该类曝光机还未能在线路板行业得到普及应用.手动曝光机自动化改造的意义对手动曝光机进行对位自动化改造,使现有手动曝光机具备与自动曝光机相同的功能和性能,在现有的基础上提高了对位精度和生产效率,节约了生产的人工成本和设备成本,可实现内层和外层板的对位要求,更为重要的是,改造后的曝光机很容易与自动物流线相连组成生产机动性自动化,大大降低了光成像工序自动化的成本.手动曝光机自动化改造实施方案61自动对位改造装置的配置自动对位改造装置主要由CCD对位信息采集及处理系统,定位调整驱动系统,定位调整机构,自动上下板系统等部分组成.62改造实施方案改造方案如图3所示,在原有曝光机基础上将麦拉膜框架改为自动升降式玻璃框架,另增加上下板装置和CCD自动对位系统.图3改造后的上玻璃框架由原麦拉膜框手动抬起放板抽真空改为自动升降,由上下板装置自动上下板,抽真空,下玻璃框架内增加对位调整装置.CCD对位系统由CCD摄像及控制系统,伺服驱动系统,伺服执行系统和对位调整机构组成,详见图4所示.CCD广1ccD控制嚣嚣r.1PLC广1伺服驱动嚣广.I伺服执行嚣图4;.图象转移;.改造后的曝光机卜板装置照像底版安装功能自动将照像底版贴在卜F玻璃CCD对位系统自动完成照像底版对位将特曝光扳放在卜F板架.设备自动完成板,对位(外线),曝光,H楹的所有工作630CI)系统选择注意事项决定CCD系统的检测精度的参数为像素.在改造设计过程中.选择恰像素的CCD系统很蕈要如选择的CCD的像素过低,则很难满足定位精度的需要;如选择的像素过高,则会导致改造成本的增加OMRON公司摧l_的F500型CCD为例.其捕捉像素最高为1024X1024,(实现此捕捉像素的影像捕捉时间为48.3ms),设定其捕捉的桃野范罔为5mrnr5mm,则其分辨率为(视野/像素):厂_I._Jx丘I丹半X.7024=51024=0O05mmY方向竹辨率:Y11024=i,1024=0舯5ramY由此可见,减小视野范围亦可提高CCD的分辨率,所以在本改造方寨中在上下料中设置了小视野对位装置7手动曝光机自动化改造实沲方案的特点分析卜述手动曝光sr【自动化改造实施力案具有以F特点(1)自动化程度高改造后的曝光机在半自动曝光机的基础上增加了自动I-.下扳功能,自动化程度较半自动曝光机高.接近全自动曝光机的rl动化程度,操作起来更为方便(2)由于上下板架配有辅助对位装置,在外线计位时由于视野变小使对位速度和精度均有所提高(外线对位精度0.025ram).(3)方便实现全线机动闩动化:由于该机为自表1动I.卜扳.且所配的卜下板架具有辅助对位功能,只需将I:F扳装置进行适的调整或增加一套辅助卜卜板装置即可通过自动物流分配系统与其它曝光机,膜机,磨扳机,DES线相连.实现全线机动性自动化L4)对位精度高,照像底版与照像底版对位精度可迓0.02mm:外线对位精度可达0025且定时矫正照像底版与照像底版对位精度可满足多层,高层和高密度孔线距扳生产的定位精度要求.曝光机自动化改造实施方案的r行性分析81技术可行性分析于动曝光机自动化改造的技术核心韶分为CCDl动对证系统如I所述,该系统的CCD对位系绮是由CCD摄像监控制系统,伺服驱动系统,伺服执行系统和对位调整机构组成的.目前已经同OMRON公司做了相关试验,采用该公司F5O0型CCD位置榆删系统,对于照像底版与照像底版对位分辨能力选0.01mm以下.考虑抽真空等因素的影响,在改造后照像底版的对位精度可控制在002盯un以F【忽略照像底版涨缩的影响)另外,改造所使J配件均采用标准件,后期维护方便,维护成本也较低82经济可行性分析1)改造成本分析改造预计成本羊细如表l所示(2)改造经济町行性分析表2是5kW手动曝光机,半自动曝光机的市场价格与相虚手动曝光机自动化后成本比较,并进行改造经济可行性分析.(3)结论手动曝光机自动化改造可满足多层高层线路扳曝兜对位的精度耍求,大大节约了设备成本(改造后图象转移(下转第25页):PrintedCircuitInformation印制电路信息2005肥2.j其它各种特性3.1在平滑表面上的特性图3是抗蚀干膜在平滑锕箍表面I:所形成的形状,此时铜箔表面粗糙度仪01omRa.即使在如此平滑的铜箍表面卜,也未见有干膜浮起分层,具有良好的侧丽形状.圈4干膜剥离后的电路形状为了提高去膜的剥离性能,有部分的干膜在电镀之后采用氨类去膜液而JSF系列干膜,在图形电镀之后.即使仅采fI氨氧化钠水溶液进行去膜,基饭上也无剥离残渣,具有良好的剥离性.33曝光量与线宽图5所示是干膜对线宽,间距为20p.m结果.由图5可知,曝光量增加,JSF抗蚀干膜形成的线宽增加极小,曝光量在光梯尺1O-I6级范围内,干膜线宽足2oum+.5gin.如此的线宽表现性.对于500mm600mm太面积的板面内,干膜线宽的离散性很小,因而可以得到宽度稳定且均匀一致的线条.=E3专皇耋j鼎圈5曝光量与导线宽度的表现性4结柬语本公司所卅=发H_米的新一代半加成法用的JSF系列干膜除具有高解像度之外,还具有在平滑铜箔表面优异的附着性能,图形电镀后的良好剥离性,稳定的线宽表现性正是由于具有以:这些优良特