专利名称：传送带式真空施加器及印刷电路板抗蚀干性膜施加方法
技术领域：
本发明涉及一种传送带式真空施加器以及使用该设备在印刷电路板或其他基片表面施加抗光蚀材料，例如光刻胶和焊接掩膜形成的干性薄膜的方法，以使围绕突起的电路线和不规则表面的干性薄膜完全一致。该施加器和方法特别应用在对预先松散放置在印刷电路板或其他基片的至少一面上的干性薄膜施以真空加热加压成型，从而在基片内形成离散的断面。
初级成像光刻胶和次级成像焊接掩膜是广泛应用于制造印刷电路板的光成像材料之一。初级光刻胶被用于制造印刷电路板本身，而焊接掩膜被用在往电路板上焊接元件的时候保护印刷电路板。
初级光刻胶是一层不导电的硬质材料，暂时覆盖在构成印刷电路板的覆着铜片的基片的金属表面上。光刻胶围绕将形成的印刷电路形成了一层抗蚀膜板。
更具体的说，初级光刻胶通常是由一层施加在敷有铜片的电路板上的可光致成像的组份构成的。该光致成像组份通过膜板或布线图暴露在形成图像的光化学射线中。曝光后，施加层的曝光部分或者未曝光部分的光致成像层在水溶性有机溶液或半水溶性溶剂中显影(取决于光致成像材料是正向感光的还是负向感光的)，然后被清洗掉。之后通过电镀或者刻蚀就形成了电路线。在典型的电镀过程中，没有覆盖光刻胶的部分通过电路板上的铜片构成了电镀电路。在对电镀过的铜片层进行保护后，剩下的光刻胶在水溶性有机溶剂或半水溶性溶剂中去除，新暴露的金属区域通过刻蚀剂有选择的去除，最后就剩下了镀铜的线路图样。在典型的刻蚀过程中，没有覆盖光刻胶的部分通过刻蚀剂有选择的除去，将初级抗蚀胶除去后残余的部分就成为了电路线。
另一方面，焊接掩膜是一层不导电的硬质材料，永久覆盖在印刷电路板或其他基片表面上将印刷电路线封装起来。焊接掩膜除了将要暴露的那些部分，例如要焊接别的元件的部分暴露在外之外，将电路整个覆盖了起来。
更具体的说，焊接掩膜通常是由一层施加在敷有铜片的电路板上的可光致成像的组份构成的。与初级成像光刻胶相似，该光致成像组份通过膜板或布线图暴露在形成图像的光化学射线中。曝光后，施加层的曝光部分或者未曝光部分的光致成像层显影于水溶性有机溶液或半水溶性溶剂(取决于光致成像材料是正向感光的还是负向感光的)，然后被清洗掉。剩下的光刻胶层例如通过加热和／或UV光进行固化，最后形成硬质永久封装，将电路板上的电路保护起来。
现有技术中，有一种向印刷电路板施加初级抗蚀胶的方法，首先是向其上施加液体形式的材料，然后或者是通过干燥或者部分固化的方式使其成为半刚性层。然而，向电路板上施加干性薄膜与施加液体材料相比有许多优点。特别是使用干性薄膜可以免除使用有机溶剂对工作环境的危险，并免除了保护中间工作环境所需的设备，更全面来说可以免除有机溶剂挥发的危险。
通常，这样的干性薄膜包括一层支撑材料构成的覆盖层，该支撑材料具有一定的柔韧性，并且对于施加在其一面上的光致成像组份份来说还能提供足够的刚度。该覆盖层可以由聚酯材料，例如聚乙烯脂(PET)构成。为了保护光致成像层并使干性薄膜能够卷曲，通常在光致成像层的曝光面上覆盖由一层可去除的保护层，该保护层例如为一层聚乙烯。
使用该干性薄膜的方法如下。在将干性薄膜施加在印刷电路板表面之前立即将聚乙烯保护层从光致成像组份层上除去。这可以通过，例如，当干性薄膜从辊子上展开后使用自动设备剥离下来的方法完成。干性薄膜的光致成像层直接覆在电路板表面上。然后，或者使用机械热压成型(当使用碾压层合机时)，或者综合使用真空机械热压成型(当使用真空层合机时)，迅速将光致成像层压合在电路板表面。在光致成像层上仍然保留着保护层，用以保护光致成像层免于暴露在空气中并避免损坏。如果使用晒图法的时候(这通常是获得最佳图像的优选方案)，该保护层还可以允许图案(或者模板)直接分布在干性薄膜的晒图面上。带有图案的光化学射线穿过PET保护层照射在干性薄膜上。此时将PET保护层除去，让曝光后的干性薄膜直接与显影剂接触，根据光致成像组份的性质，使用有机水溶性显影剂或半水溶性显影剂对光致成像层进行显影。光致成像层可以是正向感光的，此时曝光了的部分被显影剂除去了，或者可以是反向感光的，此时没有曝光的部分被显影剂除去了。大多数用于初级成像抗蚀胶和焊接掩膜的光致成像层都是反向感光的。显影之后，初级抗蚀胶经过电镀或者刻蚀，然后如上所述的那样，使用水溶性有机溶剂或者半水溶性有机溶剂将剩余的抗蚀胶除去后就形成了电路线。然而，在电路板上还存留有用就焊接掩膜的情况下，大多数的光致成像层都需要在显影之后进行固化，以使其永久硬化层焊接掩膜。根据光致成像层的成分不同，可以通过加热和／或UV光将其固化。
印刷电路板基本上是不规则的表面，因而干性薄膜很难覆盖在其上。当在其上覆盖焊接掩膜的时候，这些不规则表面通常是由从电路板上不导电的部分突出出来的电路线造成的。因而就需要使干性薄膜焊接掩膜能够与突出的电路线配合在一起，以降低短路一类的危险。另外，在施加初级抗蚀胶的时候，这样的不规则表面通常是由于在很薄的多层电路板中嵌入了元件而造成的突起和留下了压痕，因而在形成电路线的时候造成的。所以无论在电路板上覆盖何种光刻胶，都需要使其与这样的不规则突起相配合，以避免空隙、断路或者短路一类的缺陷。并且在制造电路板的时候，由于现今设备小型化的需求，电路板功能增加的同时，其尺寸也越来越小，这也增加了施加干性抗蚀胶薄膜的困难。由于要在更小的表面上布置更多的电路，电路板上的线路之间的空间大为压缩。为了能够制造这些细线以及狭小的空隙，只有通过增加难度以及使初级抗蚀胶完全粘合以及配合在电路板上来获得。否则就会造成空隙、断路或者短路。
现在提出了很多种方法来改进光致成像干性薄膜贴合在电路板上不规则突起表面上，例如，在美国专利488979(发明人Roos等)，4992354(发明人Axon等)，5164284(发明人Briguglio等)中，涉及到了通过带有一个“中间层”的干性薄膜在电路板上施加光刻胶层的方法，这种中间层为一种透明的柔韧性材料，设置在支撑膜或保护层与光致成像层之间。该干性薄膜的中间层更多的是粘结在光致成像复合层上，而不是粘结在保护层上，这样当光致成像层层压在印刷电路板上之后就可以将保护层除掉，以增加配合，而将中间层作为“顶层”保留在光致成像复合层上。该顶层为没有粘性的材料，可以将之与其他表面相接触，例如与晒图用的布线图相接触。顶层还可以作为空气隔绝层，可以在保护层出除后在一段时间内保护印刷电路板上的光致成像层不暴露在外。这种使用带有“中间层”或“顶层”的干性薄膜的方法对于这些专利来说是可行的。
在每一种情况中，为了使干性薄膜贴合，首先将聚乙烯保护层除掉，使暴露出来的光致成像复合层覆盖在印刷电路板上。然后使用真空热压机械成型将干性薄膜部分贴合层压在光致成像层上。在大约60秒内，在印刷电路板和干性薄膜大致冷却之前，将干性薄膜上的保护层去除，这样一来就使光致成像复合层以及覆盖的顶层与印刷电路板完全贴合在一起，并且在进行传统的操作之前将电路线和表面封装了起来。因为保护层是在最终成型步骤之前出除的，特别是对于电路线很接近的电路板上施加干性光致成像复合层来说更加贴合。另外由于使用的顶层可以直接与用于晒图用的布线图接触，因为它要比保护层或者支撑膜更薄，因而这种解决方案比使用支撑膜更好。
在美国专利4946524(发明人Stumpf等)中，公开了一种施加器以及使在印刷电路板上施加一层贴合的干性薄膜材料的方法，其中，在电路板上施加薄膜之后，同时将保护层除去并将薄膜的电路板之间的空气抽出。在进行真空层压之前将干性膜和电路板之间的空气抽出便于在电路板表面自由地覆盖薄膜。就此而言，美国专利4946524中的施加器将自由覆盖有中间层的干性膜的前后边缘粘在电路板上。该膜在电路板四周范围之内以分离截面的方式粘在电路板上。为了方便，这种将干性膜自由覆盖在印刷电路板表面上的状态下面将称为“预压”。
为了适应于前述专利中的方法以流水线操作方式连续自动地进行工作，在美国专利5292388(发明人Candore)中公开了一种传送带式自动真空层压设备。该专利中的设备提供了一种对印刷电路板或其他基片进行自动传送并且进行真空热压成型的改进的高效方法，并且克服了传统的流水线式真空自动层压设备使用中存在的问题。该传送带式自动真空层压机包括两个主要部分，一个真空层压机和一个用于将预压电路板从预压设备输送给真空层压机的输入辊子传送带。该真空层压机，特别包括一个由加热的上部压盘和下部压盘组成的真空腔以及一个安装在压盘之间的不间断的传送带，该传送带用于将印刷电路板移入或者移出真空腔区域。该不间断的传送带特别包括一个放置电路板的不间断的带以及位于其上的孔，当电路板放置在带上传送到真空腔的上下压盘之间的时候，该孔移动到与下压盘对准的位置。工作的时候，将要进行层压的预压印刷电路板(即干性的光致成像膜自由覆盖在其上)通过输入辊传送到不间断的传送带上，并将之移动到加热上压盘和下压盘之间的适当的位置处。之后将下压盘从不间断的传送带上的孔中抬起与上压盘紧密结合在一起，从而在真空腔中将传送带和预压层板挟住并保持在传送带上。然后将真空腔中干性膜和预压层板之间的空气抽成真空，最后施加机械热压成型，以使干性膜贴合在电路板上。当此循环结束后，下压盘降低，层压后的电路板被传送带上到后续程序中，然后将传送带回复到初始位置，同时下一个要进行真空层压的电路板送了进来进行下一次循环。
然而，在美国专利5292388中所述的传送带式真空层压设备中存在如下问题。特别是如果干性膜粘结在电路板上的时间太早就会产生问题。这种问题对于较薄的电路板(例如小于0．25毫米)特别普遍，因为它们易于受到快速加热的影响。为了确保于性膜预电路线和基片表面形状完全贴合，需要在施加热压机械成型之前将自由覆放置在印刷电路板上的干性膜和电路板表面之间的空气完全抽出。但是，在上述设备中，刚完成的真空热压成型循环残留在传送带上的余热会使进入真空腔进行下一循环的干性膜过早粘结在电路板上。这种过早的粘结会在真空层压过程中沿着薄膜特定的区域的空气不能排出，从而防止了薄膜的贴合。在使用焊接掩膜的情况下，没有贴合薄膜的部分会造成层压缺陷，例如由于过早粘结造成的不必要的胶着。在使用初级抗蚀胶的情况下，没有贴合薄膜的部分会由于没有完全粘结而在电路线的整个部分上造成空隙，同样也会造成上述的胶着。本发明正是为了解决这个问题。
虽然为了解决过早粘结的问题有过一些尝试，而且已经有了一个满意的答案。例如，在传统的使用干性膜进行分批生产的真空层压设备中已经提出了一种方法，其中在该设备上装有一个位于上下压盘之间的活动的铜隔热片。在将电路板放置到真空腔中之前立即利用人工方式将活动隔热铜片插入到上下压盘之间。然后，通过隔热片在足够长的时间内将抗蚀胶与升高的温度隔绝起来，从而在进行机械热压成型之前将抗蚀胶和电路板之间的空气全部抽出。但是这种分批生产的方法并不理想，因为对于大批量生产来说，印刷电路板的生产太慢了，而且劳动强度也极大。
因此，本发明的目的之一是提供一种改进的方法和装置，在预压印刷电路板或其他基片表面真空机械热压一层干性光刻胶或焊接掩膜膜，从而将干性膜和印刷电路板或其他基片表面之间的所有空气抽出，似的干性膜和突出的电路线以及基片外表面完全贴合。
本发明的另一目的是提供一种改进的方法和装置，用于对印刷电路板和基片进行真空层压，该方法和装置可以防止在将干性膜和电路板或基片表面之间的空气抽出之前，自由覆盖在印刷电路板上的预压干性膜过早粘结在电路板上。
本发明还有一个发明目的是提供一种可以应用在流水线式系统中和全自动化的连续工作情况下的对预压层板进行真空层压的改进的方法和装置。
为实现上述和其他目的，本发明提供一种在预压印刷电路板或其他基片上真空层压一层干性光刻膜的改进的方法，该方法可以防止干性膜过早粘结在预压电路板或基片上，该方法包括如下主要特征(a)将预压电路板或基片放置在一个移动的下部传送带上，将其移动到施加真空机械热压操作的真空层压装置的真空腔区域内，该下部传送带的特征是具有两个可以放置电路板的独立的部分，这两个部分的布置是，当下部传送带的一个部分带着电路板移动到真空腔区域中的时候，另一个部分从所述区域移出，进行冷却，或者与此相反；(b)将与所述下部传送带隔开的上部传送带的一部分导引到真空腔区域内，该上部传送带的特征是至少具有两个独立的部分，这至少两个部分的布置是，当上部传送带的一个部分移动到真空腔区域中的时候，至少另一个部分从所述区域移出，进行冷却，或者与此相反；(c)一旦电路板移动到真空层压装置中的真空腔中的适当位置就中止下部传送带的移动；(d)将干性膜和电路板或基片之间的空气在足够的时间内抽成真空，将干性膜紧密的和电路板或基片表面接触在一起，然后进行充分加热，使干性膜变形并在电路板或基片上施加充分的机械压力，以使热压层紧密地贴合在电路板或基片地外表面；(e)当真空层压完成后，将处理过的电路板或基片从下部传送带热的部分送出，同时在下部传送带的另一部分装入一个新的预压电路板，该部分在进行前述层压循环的同时在真空腔外已经冷却过；(f)对新的预压电路板重复步骤(a)到(e)。
上述步骤可以使进行真空层压的电路板在开始的时候仅仅位于上部和下部传送带的冷却部分。由于腔中的上下传送带是冷的，在将薄膜间的空气抽出之前，对于暴露在前次真空层压循环的真空层压装置的余热中而言，它们就可以作为防止干性膜太快热起来的隔热层，并能防止其过早粘结在电路板上。
上述步骤最好以连续自动方式应用在流水线上，这样该方法就可以在全自动流水线系统上制造印刷电路板了。
为实现这些和其他目的，本发明还提供一种改进的干性光刻胶或焊接掩膜真空层压装置，该装置包括如下主要特征该真空层压装置具有两个相互关联的传送带系统(即双系统)，具体来说是一个下部传送带和一个上部传送带；下部传送带用于将预压电路板定位其上送进送出施加真空热压机械成型的真空腔，其特征是该带为一不间断的带，并具有两个可以放置电路板的独立的部分，这两个部分的布置是，当下部传送带的一个部分带着电路板移动到真空腔区域中的时候，另一个部分从所述区域移出，或者与此相反，上部传送带与下部传送带隔开位于真空腔区域内，该上部传送带的特征是该带为一不间断的带，并至少具有两个独立的部分，这至少两个部分的布置是二者交替进出该真空腔，也就是当上部传送带的一个部分移动到真空腔区域中的时候，至少另一个部分从所述区域移出，或者与此相反；即在工作过程中，装有电路板或基片的下部传送带移入真空层压装置的真空腔区域的时候，上部传送带的一部分移入真空腔区域中，而下部和上部传送带的其他部分移出真空腔进行冷却，或者与此相反。
上述装置的最优特征是可以进行连续的自动工作。同样的，最好是提供这样一种能够连续工作的传送带式真空施加装置，该装置与将预压印刷电路板输送到自动传送带上的自动输入辊子传送带联系起来工作，其工作方式是使至少一个电路板或基片进入真空层压装置，同时使下一个将要进行真空层压的电路板或基片就位于输入辊子传送带上，准备下一次真空层压循环。真空层压循环完成后，将印刷电路板自动地从真空层压装置送出，并将就位于输入辊子传送带上的新印刷电路板送入到第一真空腔中。
该传送带式真空施加装置最好应用在输送印刷电路板上并对预压有干性光刻胶或焊接掩膜的印刷电路板进行真空热压机械成型，该方法与美国专利4946524中的方法相关，并且根据美国专利4889790和4992354以及5164284进行制造。
对于干性光刻胶或焊接掩膜真空层压的整个自动连续物流生产线来说，本发明的传送带式干性光刻胶或焊接掩膜施加装置是一个很重要的部件。
本发明提供了如流水线系统一样的自动真空施加装置，同时1)减少了通常层压中的缺陷，例如光刻胶的过早粘结，以及2)基本上消除了完成印刷电路板后的重修和返工。
通过对本发明的说明，下面将参照作为本说明书一部分的附图进行详细说明，其中相同的部件用相同的附图标记来表示，并且
图1是本发明的装有传送带式真空施加器的箱式结构侧视图；图2是根据本发明的传送带式真空施加器的双传送带系统的比图1比例大的透视示意图；图3是图1和图2所示的施加器的下部传送带的局部结构视图；图4-7表示的是一台可以方便地与传送带式真空施加器一起使用的真空层压装置，其显示了层压操作工序；图8-13是本真空层压装置加工印刷电路板或基片的时候，如图1和2所示的传送带式真空施加器的循环周期透视图。
根据本发明的传送带式真空施加器特别适用于不同厚度与大小的印刷电路板和基片的真空层压，尤其是在0．1到3．2毫米在之间这个范围内。以及约从25×38cm到60×71cm之间的范围，在上述范围内，按照以上的描述的、带有或者不带有″顶膜″的电路板或基片上″预压″了一干性膜初级光刻胶或者焊接掩膜。本传送带式真空施加器的特定功能是自动地外加一种真空、热、和机械压力的组合，以那样的顺序，来完全地抽出干性膜和电路板或基片表面之间的空气来保证刻蚀或电镀电路线以及不规则的基片表面的干性膜之间的完全贴合。
如图1-2所示，显示了一种用来安装根据本发明所述的标记为12的传送带式真空施加器的支承结构或者框架10，本传送带式真空施加器12包含一个输入或者加工原料传送带14和一个包含一台真空层压装置18和两个独立的特别是一个下部传送带20和一个上部传送带22的传送带的真空部分16。
如图2所示，输入传送带14和下部传送带20以端对端的关系伸长，并且以那样的顺序来定义一个被层压的电路板进入以及离开传送带式真空施加器12的真空部分16的运动连续通路。
输入传送带14，特别地，包含作为施加器12宽度的横向基本间隔的许多耦合的辊子24。安置在输入传送带14的出口端和下部传送带的进口端之间的作为垂直的可动机构的是一个可调的屏障26。
如图2所示，本屏障26沿施加器12的宽度方向伸长并且通过一个关联的空气气缸28运动。这样的运动是从一种″向下″或者非闭锁位置到一种″向上″位置来闭锁从标号为30的前一个设备传输到位于输入传送带上的下一个传送印刷电路板的传送机。
如图2所示，一种光电管32被用来提供检测印刷电路板到输入传送带14的出口端，以开始空气气缸28的活动，用以完成屏障26在印刷电路板的非闭锁与闭锁位置之间的运动。
该下部传送带20包含一副辊子，即一个输入辊子34和一个输出辊子36，两个辊子都是在施加器12的宽度方向上伸长的。在辊子34和36的外侧缠绕的是一副中空的循环链38和40，这些循环链以一定的间距设置以便使一个链38在施加器12的一边而另一个链40在另外一边。如图2所示，链38与一个布置在输入辊子34的末尾的齿轮42和一个布置在输出辊子36的末尾的齿轮44相啮合。同样地，链40也与布置在另一端的输入辊子34和输出辊子36啮合。从而，正如图3所示，链40与一个在输出辊子36的末尾的齿轮46啮合。
在链条38和40之间有一个松弛状态下的皮带48，用于一个印刷电路板进入和移出真空层压装置的运动。该皮带48，如图2所示，被分成为两个部分，具体的是第一皮带部分50和一个第二皮带部分52。每个皮带部分都被坚固地通过一个适当的夹紧装置54在各端附加到链条上，如图3所示，并且长度大约是围绕由链38和40形成的循环的距离的四分之一。该在每个皮带部分50和52的末端的夹紧装置54包括一被坚固地附加在链条38的一端与链40的另外一端上的挡杆56。通过挡杆56支承并坚固地由相配的螺栓连接或铆接的是挡杆元件58和60，以比每个皮带部分的挟住和保持的长度较短。正如图2所示，将皮带48分开成为两个独立的皮带部分50和52的是两个空的形成在整个宽度方向上伸长的孔或者开口62和64。每个孔的长度是大约由链38和40形成的环的周长的四分之一。
每个皮带部分50和52可以由很薄的玻璃纤维强化橡胶或者涂有橡胶的PTFE制成。该皮带的总厚度应在0．013到0．025cm的范围内以理想的确保在真空层压装置18中抽真空的时候有一个完全的密封。这正是该真空层压工序中每个上部运行的皮带部分被挟在真空层压装置18的真空腔区域的上下压盘之间的理由。
驱动输入传送带14的成对辊子的链条和下传送带20的动力是由一电动机66提供的。电动机66应该包含一个直流电动机并且被用单独驱动的齿轮68和70分别地驱动输入传送带14和传送带20。
如图2所示，电动机66是通过齿轮68和链条传动齿轮装置72耦合到输入传输机14上的。电动机66也是通过齿轮70和链条传动齿轮装置74与76被耦合下传送带20的输出辊子36的传动轴上的。一个被定位在链条传动齿轮装置74和76之间的电磁离合器提供了这个输入传送带14和下传送带20的选择性的或结合的驱动。
该电动机66是一个调速电动机，如图1所示，这个调速电动机被有选择的通过电动机转速控制电位器80和82和一个选择器开关84来由直流电源(未显示)供电，用以驱动输入传送带14以大约3米／秒(m／min)的速度移动，还用来驱动输入传送带14和下传送带20以大约9米／秒(m／min)的速度运动，如下文的进一步描述。该布局是使输入传送带14可以独立地被驱动或者与下传送带20共同地被驱动。同样地，下传送带20可以被与输入传送带14无关的驱动。然而，当被同时驱动的时候，传送带14和20的速度决不可能是不同的。
为使下传送带20的皮带部分48的张紧装置能够在真空处理过程中的特定位置松弛，如图2所示，一个在其内部安装有传送带20的输入辊子34的转轴的轴承86通过一个双定位气缸88向着以及背着真空层压装置18移动一短距离。
为了感应在真空层压工序进行过程中当一个预先分层的印刷电路板被通过下传送带20移动到一相对于本真空层压装置18的正常定位装置的时候，在每个皮带部分50和52上，如图2所示，布置有一个凸轮系统90和一配合的传感器92。凸轮系统90被安装并且与轮链38一起围绕传送带20的圈运动。传感器92被以任何合适的方式安装在施加器12的框架10上。
当在下部的皮带部分50或者52的一个的印刷电路板在真空层压工序进行的时候被移动到相对于真空层压装置18的正常的定位装置的时候，在下传送带20的小孔62或者64的一个被立即竖直地定位到真空层压装置的下面，如图2所示。这使得该真空层压装置的下部的压盘94可以通过孔抬起进入与真空层压装置18的上面的压盘96相配合的位置，用以对印刷电路板进行真空层压，然后将下部的皮带部分50或者52的中的一个保持在真空层压装置18内，而其他的下部的皮带部分保持在这空层压装置的外部用来在真空层压周期之间进行冷却。
并且，如图2所示，一个红外线传感器98被布置在它们被输送到该层压装置18的外面的时候感测处理过的印刷电路板或者基片的温度的位置。该处理过的印刷电路板或者基片的温度，通过传感器98被感测到并且通过适当的方法指示或者显示，简化了真空层压装置18的加热方法的控制从而能够预先排除过热和对印刷电路板或基片在被真空层压的时候可能的损害。
由于该被用到预压的被真空层压的印刷电路板上的干性薄膜的压片机在30℃到150℃的温度范围内有较大变形，所以该真空层压工序可在这个范围内实现。
更进一步，如图2所示，上部传送带22在下部传送带20的上面隔开布置的，并且在上下压盘之间贯穿着真空层压装置18的真空腔区域。该上面的传送带22包含一副卷取辊子，特别是一输入卷取辊子100和一输出卷取辊子102，两个辊子都沿着施加器12的宽度方向横向伸长。安装好每个卷取辊子100和102的毗连的分别是一个配合的导向辊104和106。缠绕该卷取辊子并且通过适当的手段(未显示)固定的是一沿该卷取辊子的宽度方向横向伸长的环状的皮带108。
该上部皮带108可以由非常薄的玻璃纤维强化橡胶或涂有玻璃纤维层的特氟隆制造。该皮带的厚度在0．013到0．025厘米的范围内，以确保在真空层压装置18抽取真空的时候存在一个完整的密封。这是因为，当真空层压工序进行的时候，皮带108的上面运行是在真空层压装置18的上部和下部压盘之间被挟住的。
皮带120也提供了足够的长度来使得皮带的一部分在上部和下部压盘之间的这台真空层压装置18的真空腔内部，同时至少一个另外的皮带108部分保持在真空腔区域的外部以便在真空层压周期中冷却。
用于驱动卷取辊子100和102的动力是由使皮带108在前进倒退运转的一个正向和一个反向电动机110和112提供的，以便牵引皮带递增的进入并且移出真空层压装置18的真空腔区域。每个电动机应该包括一个有选择的从直流电源(未显示)中供能的恒定速度的直流电电动机来驱动卷取辊子100和102以大约9米／秒(m／min)的速度移动，以便在所要求的方向和增加下运行。
一个可以应用在本发明的传送带式真空施加器12中的真空层压装置18如图4-7所示。如图4，层压装置18包含一个下部的活动的压盘94和一个上部固定的压盘96。与该上部压盘96关联的是一个用116指示的一块弹性硅橡胶面板114，其作为真空腔区域的顶板。在下部压盘94上有一个腔118，通过该腔预压印刷电路板或基片定位在硅橡胶插入物120上。下部压盘94上还有一个O形密封装置122围绕着下部的压盘94，用以向上移动到与上压盘96接触位置，然后通过一个真空泵124将其中的空气抽出，以便密闭封闭腔118。如图4所示，为了调节印刷电路板厚度布置有一个或更多的填充物126，也就是说，为了调整印刷电路板到一在腔118里边的最优的装置以使真空层压运转最佳。压盘94和96都包含有加热器，特别是在上压盘96中有一个加热器128以及在下压盘94中有一个加热器130。
已经被预压的印刷电路板，也就是在电路板的一个或者两个面上自由的放置有干性光刻胶或焊接掩膜，如上所述，真空层压装置18按照下列顺序真空层压(1)将被真空层压的电路板放置在下部压盘94的腔118内的硅橡胶插入物120的顶部。这可以通过在电路板被输送到真空腔区域116的表面上来解除在下部传送带20的部分皮带48的张紧状态得以简化。该上部传送带22的皮带108也被直接地定位于真空腔内的电路板的正上方，如图5所示。
(2)下部的压盘94被上举，如图6所示，腔118来密封由O型环122与面板114形成的真空腔116。注意被真空层压的电路板与上部传送带22的皮带108一起在50和52上，下部传送带20的部分50和52也都是在上部压盘96和下部压盘94之间被挟住的。
(3)真空处理过程通过真空泵124的增能来启动以便从真空腔116和上部压盘96与面板114之间的区域抽空空气。
(4)当真空处理的第一阶段结束之后，有一个第二阶段或上部压盘96里的面板114的″拍击″过程，如图7所示。这个是通过打开上部压盘96的槽路132以允许空气或压缩空气(例如1到5bars)进入面板114与上面的压盘96之间的空间。这样的拍击使印刷电路板上产生机械压力来强迫热的干性光刻胶或焊接掩膜紧密贴合在电路板或者基片表面。
(5)当周期完成后，让空气通过下压盘94的槽路134进入真空腔116，于是下部压盘94可以向下运动到与上面的压盘96脱离接触的位置。
应该注意的是，对于本发明，用传送带式真空施加器12进行真空层压的预压的电路板是通过流水线系统中的前述设备使其居中的，即使，如果愿意的话，在输入传送带14上可以布置一个可调导板(未显示)与之配合。
电路板通过传送带式真空施加器12进行真空层压的工作周期如图8-13所示。
步骤1，如图8所示，一个被预压的电路板136以3m／min的速度由前述设备30送到输入传送带14上。该可调屏障26位于″上″电路板锁定装置。
步骤2，如图9所示，电路板136通过屏障26中止，并进行调整，即，与之成直角。如上所述，电路板136已经居中位于输入传送带14上了，这样的居中是通过前述的设备或通过与传送带14关联的可调导板(未显示)实现的。一旦电路板136在出口端通过光电管32感测到，传送带14就通过电磁离合器78将运动中止。
由于屏障26是由一图2中的附图标记138表示的可编程逻辑控制器(PLC)进行控制的，屏障26在步骤3中通过空气气缸28驱动，如图10所示，用以释放电路板136。其后，输入传送带14和下传送带20立即都由直流电动机66的适当的能量启动以便以9m／min的速度运行以便将电路板136装载到传送带20的一个下部的皮带部分50上从而进入上部和下部的压盘之间的真空层压装置18的真空腔116当中。
步骤4，如图11所示，当电路板136在下部的压盘94的腔118的正上方的真空腔116中被竖直地放置的时候，凸轮系统90和配合的传感器92就产生一个信号来中止传送带20和输入传送带14。屏障26通过气缸28的活动被上举，同时传送带20的输入辊子34通过双位置气缸88在真空腔116的方向上被移动，以便解除下部传送带20的部分皮带48的张紧状态。在此期间，输入传送带14开始以3m／min的速度运行，同时下传送带20保持静止的以接收一个新的预压的印刷电路板136a来进行真空层压。新的电路板136a来自前述的设备30并且中止在屏障26出，屏障26提供调整的位置。一旦新电路板通过光电管32被感测到，输入传送带14就被中止。同时，真空层压装置18的下部压盘94通过一个空气锤(未显示)竖直地上举。该下部的压盘向上通过下传送带里的孔62中的一个，然后这个小孔与下部的压盘94垂直对齐。真空泵124在真空处理的第一真空级之前的一段时间开动，然后，持续一段规定时间，如图7所描述的一个拍击行动被执行。在真空处理阶段，电路板136通过上面的和下部的压盘的加热器128和130分别地被加热。
步骤5如图12所示。这是在真空层压工序完成以后进行的。该真空腔116内部的真空是通过开动一个装设阀门来使得环境中的大气进入该真空腔来释放的。然后空气锤通过下传送带20的对准的孔62向下运动，以使下部的压盘94向下运动。下传送带20的输入辊子34然后通过双定位气缸88来退缩到输入传送带14的出口端以恢复下传送带20的张紧状态，用以将处理过的电路板136移出真空处理层压装置18之外。屏障26也往下移来，用以将排在屏障26的定位装置上的新电路板136a装载到下传送带20上。通过PLC控制的电动机66的加电，输入传送带14和下传送带20都以9m／min的速度快速通过下传送带20的热部分50将已处理的电路板136卸载，并且新的电路板136a是通过下传送带20的冷部分52输送到真空层压装置的真空腔116里边的，直到与传感器92配合的凸轮系统90提供一个信号来中止该传送带20为止。
同时，由PLC控制的上部皮带电动机110或112中的一个的加电使得上部皮带108向前或向后的方向活动，以使冷皮带部分52上的新电路板136a可用。当上述情况进行的时候，一个新的预压的电路板136b将从前述设备到达。
步骤6，如图13所示，电路板136a被引入真空腔。当上下压盘96和94相邻并且真空腔116里的真空被抽取的时候，真空层压顺序被启动。在真空腔里的上下传送带部分在该层压工序的最初是相对地冷却的，并且相应地，它们作为防止在胶片抽空完成之前的干性薄膜过早粘结的绝热防护层。同时，新电路板136b中止在屏障处26并作调整。本循环如图12所示的那样从步骤5重新启动。
传感器开关包含凸轮系统90和传感器92，这些可以是已知的接近于转接开关、非接触开关的现有技术的类型。更明确的，该凸轮系统可以包含一带有传感器的金属物体以及一电子器件，该器件被固定到适当的位置并相应在金属的凸轮系统的附近运动，以相应于其运动产生一电信号，并因此来感知金属物体。
用来控制传送带式真空施加器12一次对一个预压电路板或两个预压电路板进行真空层压的可编程的逻辑控制器138可以是商业上来自于Saia，Mitsubishi或其他类型的一台微处理器。该控制器138对光电管32产生的不同的信号响应，并由转接开关传感器92开始工作，按照时间控制数据的预设程序进行控制。这些控制作用包含对气缸28和88、下部的压盘的空气锤、电磁离合器78、电动机控制的选择器开关84、还有电动机66，110，112按照预设顺序驱动。为了方便说明，在图2中，在PLC138和一些控制装置之间的控制路径就以虚线的形式显示。虽然未显示，但是对于本领域的普通技术人员来说，在虚线当中的任何必要和恰当的位置都应该包含诸如电动操作气压阀这样的转换设备来控制不同的气缸和空气锤，还有以电气的继电保护方法控制电动机转速来控制选择器开关。此外，从光电管32和从传感器92连接到PLC138的一些输入端(未显示)的电气的电路接线没有在图中显示，目的是为了避免图表的复杂化，而且这样的线路连接对于本领域的普通技术人员来说是熟知的。
权利要求
1．一种在预压印刷电路板(136)或其他基片上层压一层干性光刻膜的传送带式自动装置(12)，该装置可以防止干性膜过早粘结在预压电路板或基片上，该装置包括一个带有一个真空腔区域(16)的真空层压装置(18)，该真空腔区域用于对放置其中的预压电路板或基片施加真空热压；一个有效安装的下部传送带(20)，其用于将预压电路板送进送出真空腔，所述下部传送带包括一具有两个可放置电路板的独立的部分(50，52)的不间断的带(48)，这两个部分的布置是，当下部传送带的一个部分带着电路板移动到真空腔区域中的时候，另一个部分从所述区域移出，或者与此相反；一个与所述下部传送带隔开位布置的上部传送带(22)，所述上部传送带包括一至少具有两个独立的部分的带(108)，这至少两个部分的布置是二者交替进出所述真空层压装置的真空腔区域，当上部传送带的一个部分移动到真空腔区域中的时候，至少另一个部分从所述区域移出，或者与此相反；一个用于控制上下传送带移动的控制器(138)，其控制方式是，装有电路板或基片的下部传送带移入真空层压装置的真空腔区域的时候，上部传送带的一部分移入真空腔区域中，而下部和上部传送带的其他部分移出真空腔进行冷却，或者与此相反。
2．如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述真空层压装置(18)具有一个相对固定的上部压盘(96)以及一个能够向上移动的下部压盘(94)，该下部压盘与所述上部压盘紧密结合起来构成一个真空腔区域(16)；其特征还在于，所述的下部传送带张紧状态下有带有两个孔(62，64)的环状的皮带(48)，这两个孔沿带的宽度方向横向延伸并且将带分成所述的两个不同部分(50，52)，这两个孔的布置是，当电路板进入真空腔区域的时候，一个孔移动进入所述对准下部压盘的区域，并且另外一个孔移动离开所述的区域，反之亦然；并且所述的设备更进一步包括一个第一电动机(66)运转以引起携带着放置在其上的电路板移动的下部传送带(20)的一部分进入所述的真空层压装置的真空腔区域的位置，同时另外一个部分移动离开真空腔区域；一个第二电动机(110，112)运转以引起上部传送带(22)的带(108)的一部分被牵引进入真空腔区域(16)，同时至少一个另外的部分被牵引移出该真空腔区域；一个传感器(92)运转以感测电路板在真空腔区域里的位置控制并且一旦电路板被移动到了正常位置就产生一个信号来中止所述的第一电动机(66)和下部传送带的带(48)的运动；一个张紧调节器(86，88)运转以在电路板被移动进入真空腔区域内的正常位置之后解除所述的下部传送带的带的张紧状态；一个升降机运转以向上提升下部压盘通过下传送带的带的孔从而进入与上部压盘形成密封接合的状态以便挟住电路板和至少下部传送带的带有电路板的那一部分以及在真空区域内部的上部传送带的一部分；并且一个用来抽取真空腔空气的真空泵(124)，所述的作为由传感器产生信号的响应的控制器(138)运转以控制所述的第一和第二电动机(66，110，112)、所述的上部和下部传送带(22，20)、所述的张紧装置调节器(86，88)、所述的升降机、还有所述的真空泵(124)。
3．如权利要求2所述的装置，进一步包括一个由所述的控制器(138)控制的加热器(128，130)用于将真空层压装置(18)的上部压盘(96)和下部压盘(94)加热，使得电路板(136)上的层压或基片有较大变形。
4．如权利要求3所述的装置，进一步包括一个设置在真空内腔(16)出口处的红外传感器(98)以便测量从真空内腔出来的层压电路板的温度并且产生一个信号来使得电热板(128，130)增减该层压的温度。
5．如权利要求2所述的装置，进一步包括一个由所述的控制器(138)控制的机械压力机用来使真空腔的上部压盘(96)在电路板(136)或基片上产生机械压力以便使得干膜完全地贴合在电路板或基片的表面。
6．如权利要求5所述的装置，其特征在于，该真空腔(16)的上部压盘(96)包括一隔膜(114)，该隔膜基本上不透空气并且形成真空内腔的上表面，另外更进一步包括一个第一槽路用来沟通真空泵(124)和由用于产生所述真空内腔的控制器(138)来控制的所述真空内腔；一个第二槽路用来沟通所述的真空泵和隔膜以及被在所述空间产生真空的所述控制器控制的上部压盘(96)之间的空间；一个第三槽路(134)，当一个真空层压工序的第一步骤结束的时候，用来沟通上部压盘和所述隔膜的间距与受到的控制器控制的空气，以便在周围空气被允许进入真空腔之前，使得常压或压缩的空气进入这样的空间，从而引起隔膜的拍击并且在电路板或基片上施加机械压力来使得薄膜与电路板或基片的表面加工的轮廓非常好地吻合；一个第四槽路，当真空层压工序完成并允许在大气压下的空气进入该真空内腔的时候，用来沟通所述的真空腔和被控制器控制的空气；所述的控制器随后运转以便驱动所述的升降机来将所述的下部压盘(94)降低通过下部传送带的孔，以便驱动所述的张紧装置调节器(86，88)来解除带(48)的张紧状态，驱动所述的第一电动机以便将已处理的电路板从真空腔的区域移走并且将下部传送带的冷的部分移动到一个可以接收另外的预压电路板或基片的位置，驱动所述的第二电动机以便将上部传送带的一部分移出真空腔区域并且将上部传送带的一个冷的部分移入所述的区域。
7．如权利要求6所述的装置，进一步包括一输入传送带(14)被安排以便按顺序向下部传送带(20)一次一个的输送预压的电路板(136)或基片。
8．如权利要求7所述的装置，其特征在于，所述的输入传送带(14)以与所述的真空层压装置(18)端对端的方式被定位并且被安排用来由所述的控制器(138)来控制驱动，该设备更进一步包括一个在所述的输入传送带的出口端处的一个可移动的屏障(26)，所述的屏障有一个电路板锁定位置和一个电路板非锁定位置，所述屏障最初处于电路板的锁定状态；而且一个在所述的输入传送带的出口端的用于感测预压电路板(136)的光电管(32)，所述的光电管产生一个作为一个电路板出现响应的信号来使控制器中止所述输入传送带的运动并且将所述的屏障调整到一个非锁定位置，接下来所述的控制器使得第一电动机工作以便使输入传送带(140)和下部传送带(20)都来运载电路板到下部传送带的末端的入口处。
9．如权利要求所述的装置，其特征在于，所述干性膜包括一种焊接掩膜或一种初级成像抗蚀胶。
10．一种在预压印刷电路板(136)或其他基片上真空层压一层干性光刻膜的方法，该方法可以防止干性膜过早粘结在预压电路板或基片上，该方法包括(a)将预压电路板或基片放置在一个移动的下部传送带(20)上，将其移动到施加真空机械热压操作的真空层压装置(18)的真空腔区域(16)内，该下部传送带的特征是具有两个可以放置电路板的独立的部分(50，52)，这两个部分的布置是，当下部传送带的一个部分带着电路板移动到真空腔区域中的时候，另一个部分从所述区域移出，进行冷却，或者与此相反；(b)将与所述下部传送带隔开的一个上部传送带(22)的一部分导引到真空腔区域内，该上部传送带的特征是至少具有两个独立的部分，这至少两个部分的布置是，当上部传送带的一个部分移动到真空腔区域中的时候，至少另一个部分从所述区域移出，进行冷却，或者与此相反；(c)检测电路板在真空腔中的位置并中止下部传送带的移动；(d)将真空封闭挟住电路板；(e)在真空腔中对预压电路板进行真空层压；(f)当真空层压完成后，打开真空腔将下部传送带移出，直到载有被层压的电路板的那一部分移出真空孔腔区域并将电路板取下为止，然后将冷却过的另一部分移到接收另一个预压电路板或基片的位置处。
11．如权利要求10所述的方法，还包括如下步骤(g)在下部传送带(20)上冷却了的部分放置另一块预压印刷电路板(136)或其他基片；(h)重复步骤(a)至(f)。
12．如权利要求10所述的方法，在步骤(a)之前还包括如下步骤(i)在一个输入传送带(14)上从位于其前面的设备向下部传送带(20)输送一块预压电路板(136)或基片；(j)在输入传送带的出口位置布置一个屏障(26)，用于在将电路板或基片送到下部传送带上之前中止电路板或基片的移动使其对齐；(k)识别电路板或基片出现在输入传送带出口位置处并停止输入传送带的移动；(l)将屏障调整到非锁定的位置处；(m)启动输入传送带和下部传送带，将电路板或基片输送到真空层压装置(18)的真空腔区域(16)中。
13．如权利要求10所述的方法，其特征在于，所述真空层压装置(18)具有一个相对固定的上部压盘(96)以及一个能够向上移动的下部压盘(94)，该下部压盘与所述上部压盘紧密结合以构成一个真空腔区域(16)，所述的传送带包括一在张紧状态下的环状的带(48)，该带有两个在带宽度方向上横向延伸，并且将带分成所述的两个独立的部分(50，52)的孔(62，64)，这两个孔的布置是，当电路板被移动到上部和下部压盘之间的真空腔区域的时候，一个小孔移动进入所述的与下部压盘对准的区域，同时另外的那个小孔被向外移出所述区域，反之亦然；其特征还在于，所述的上部传送带(22)包括一个带有所述的独立部分并被导引进入或者移出所述真空层压装置的真空内腔区域的环状带(108)，还有，当电路板(136)到达该真空内腔的时候，层压工序包含下述步骤(n)解除下部带状传输机的环状带(48)的张紧状态；(o)向上提升下部压盘(94)通过下传送带的带的孔(62、64)从而进入与上部压盘(96)形成密封接合的状态，挟住电路板和至少下部传送带的放置电路板的部分以及在真空区域内部的上部传送带的一部分；(p)排空真空层压装置(18)的真空腔(16)并持续足够长的时间以便将自由覆盖的干性薄膜和电路板或基片的表面之间的空气全部除去，从而将干性薄膜与电路板或基片的表面紧密贴合；(q)将真空层压装置的上部压盘(96)和下部压盘(94)加热，以便使电路板上的一个干性薄膜较大变形；(r)引发上面压盘(96)来施加机械压力到电路板或基片上以便将加热的薄膜紧密地贴合到电路板或基片的表面；(s)当真空层压工序完成以后，允许环境空气进入真空腔；(t)使得下部压盘(94)向下通过下部传送带的带的小孔；(u)重新使下部带(48)处于张紧状态；(v)将电路板或基片输送到真空层压装置外边，并且(w)使下部带继续运动使得冷的部分进入用于接收一个新的预压电路板或基片的位置。
14．如权利要求13所述的方法，其特征在于，真空层压装置(18)的上压盘(96)包括一个基本上不透空气的隔膜(114)，以构成真空腔顶板，并且(x)机械压力被施加(y)将隔板和上压盘之间的空气抽出；(z)使空气或压缩空气进入到隔板和上压盘之间，从而对电路板或基片施加向下拍击的机械压力，以使干性层压膜紧密贴合在电路板或基片表面。
15．如权利要求10所述的方法，其特征在于，所述干性膜包括一种焊接掩膜或一种初级成像抗蚀胶。
全文摘要
对自由覆盖有干性光刻膜的预压电路板进行真空加热机械层压的改进的方法和装置。传送带式真空层压装置包括由加热的上部压盘和下部压盘移动紧密结合起来的真空层压腔,及安装在压盘之间的两个独立的传送带系统,其在将薄膜间的空气抽出之前,对于真空层压腔中的上下压盘释放出的余热,它们就可以作为防止自由覆盖的干性膜和印刷电路板太快热起来的隔热层,并能防止其过早粘结在电路板上。
文档编号B29C43/56GK1293534SQ0012622
公开日2001年5月2日 申请日期2000年8月25日 优先权日1999年8月25日
发明者查尔斯·R·凯尔, 奥斯瓦尔多·诺维罗 申请人:希普雷公司