PL
EN

Bezpośrednie naświetlanie laserowe

Prezentowane przez nas urządzenie zostało stworzone do naświetlania połączeń elektrycznych na płytkach drukowanych w technologii Laser Direct Imaging (LDI). Jest to technologia alternatywna dla konwencjonalnego odwzorowywania mozaiki ścieżek na płytce i polega na bezpośrednim naświetlaniu promieniowaniem lasera powierzchni pokrytej światłoczułym polimerem. Główne cechy urządzenia LDI to możliwość uzyskania wysokiej precyzji naświetlania (rzędu 2 µm) przy jednocześnie dużej gęstości upakowania ścieżek (25 µm / 25 µm). Podstawowe elementy składające się na konstrukcję urządzenia to nowoczesny skaner optyczny z optyką telecentryczną, laser UV generujące promieniowane o długości fali 375 nm o mocy średniej 9 mW, oraz silnik planarny umożliwiający przemieszczanie płytki drukowanej w płaszczyźnie XY, o wysokiej rozdzielczości ruchu i dużej precyzji przesuwu. Urządzenie zawiera ponadto centralny układ sterowania odpowiedzialny za przestrzenną i czasową organizację procesu naświetlania w zależności od parametrów i danych wejściowych.

imagining

Rys.1. Wewnętrzne układy prototypu do bezpośredniego
naświetlania laserowego płytek drukowanych

Urządzenie do bezpośredniego naświetlania laserowego (rys. 1) pracuje w technologii LDI (Laser Direct Imaging) i składa się z półprzewodnikowego lasera UV (λ=375 nm). Laser generuje ciągłe promieniowanie UV o średniej mocy wyjściowej 9 mW. Do „rysowania” żądanych wzorów na powierzchni płytki drukowanej wiązką laserową, został użyty skaner optyczny ze specjalistyczną optyką ogniskującą typu F-theta i ruchomymi zwierciadłami pokrytymi dielektrykiem odbijającym promieniowanie UV. Zwierciadła te odchylają wiązkę laserową w płaszczyźnie X-Y zgodnie z poleceniami sterującymi z komputera. Optyka typu F-Theta ogniskuje wiązkę laserową zawsze w tej samej płaszczyźnie, nie zależnie od kąta padania na nią zogniskowanej wiązki. W ten sposób rozmiar plamki laserowej w obszarze naświetlania zawsze jest taki sam. Maksymalna prędkość przemieszczania wiązki laserowej po naświetlanej powierzchni wynosi 1 m/s. W skład urządzenia wchodzi nowoczesny układ przesuwu XY – stół planarny. Jest to układ dwóch modułów – statora i twornika, które razem tworzą silnik krokowych rozwinięty na płasko. Twornik unosi się na powierzchni statora na poduszce magnetyczno-powietrznej. Ten sposób przemieszczania zapewnia wysoką precyzję (2 µm) ruchu oraz dokładność przemieszczania (±15 µm w całym obszarze stułu planarnego o wymiarach 350 x 330 mm). Stół planarny w tym urządzeniu służy do przesuwania umieszczonej na tworniku płytki drukowanej do kolejnych obszarów naświetlania. W ten sposób możliwe jest naświetlenie płytki o wymiarze maksymalnym 15 x 25 cm wykorzystując skaner optyczny, który może naświetlać tylko w obszarze 5 x 5 cm. Metoda ta polega na kolejnym naświetlaniu podobszarów w chodzących w skład całego wzoru. Do przemieszczenia płytki pomiędzy kolejnymi podobszarami wykorzystywany jest właśnie stół planarny (Rys. 2).

imagining

Rys. 2. Rzeczywisty wygląd systemu do bezpośredniego naświetlania laserowego

Prezentowane przykłady wzorów są wykonane w warstwie fotopolimeru nałożonego na powierzchnię miedzianą na płytce drukowanej po procesie wywoływania (usunięcia nienaświetlonego fotopolimeru). Natomiast, żeby osiągnąć docelowe ścieżki miedziane, trzeba przeprowadzić jeszcze trawienie chemiczne. Przy płytkach o dużej gęstości upakowania ścieżek (poniżej 50 µm/ 50 µm), konieczne jest dostosowanie procesu trawienia (sposób i czas trawienia) w specjalnie do tego przygotowanych maszynach trawiących (konwencjonalne maszyny trawiące nie nadają się do płytek wykonanych w technologii High Density Interconnect). Można to osiągnąć poprzez zastosowanie w konwencjonalnej maszynie trawiącej przystawki Fine-Line, która natryskuje na płytkę czynnik trawiący poprzez Należy również podczas projektowania schematu połączeń elektrycznych wziąć pod wzgląd tzw. efekt podtrawiania ścieżek (zmniejszenie szerokości ścieżek miedzianych w stosunku do ścieżek w fotopolimerze spowodowane izotropową charakterystyka procesu trawienia).

imagining


Rys. 3. Przykładowe wzroy na PCB, obrazujące możliwości programu sterującego systemem LDI

imagining

Rys. 4. Przykłady wzorów linii o różnej szerokości i pod różnym kątem oraz wzorów kołowych

imagining

Rys. 5. Wzór pod układ typu Ball Grid Array (BGA),
gęstość upakowania 50 µm/ 50 µm (wektorowa metoda naświetlania).


Galeria Mikroobróbki »

DO GÓRY