专利名称：使印刷电路板曝光的装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及使印刷电路板双面曝光的装置，更具体地讲，本发明涉及上述装置中布线图(artwork)支撑件的制造。
背景技术：
曝光装置为这样的装置，其能够使上述布线图设置成面向待制造的印刷电路板的至少一个面，为了将布线图印制在预先设置于所述面板至少一个表面上的感光层上，使所述印刷电路板置于透射布线图的光束之下。根据不同的情况，曝光装置可以具有设置在面板两侧上的两个布线图支撑件以制造双面印刷电路，或者也可以只设置单个布线图支撑件，用来制造单面印刷电路。上述布线图由印刷电路的全尺寸图像构成。
第EP 0618505和第EP 0807855号欧洲专利详细地说明了多种曝光装置的布置结构。
接下来参照附图1A、1B和1C对曝光装置，更准确地说是对曝光装置的上、下布线图支撑件的已知实施例进行说明。
上布线图支撑件10包括金属框架12，该金属框架大体上为矩形，其上固定有用来容纳上布线图的透明窗14。类似的，下布线图支撑件16由大体上为矩形的金属框架18构成，与金属框架12类似，该金属框架上固定有透明窗20。比如可以将衬垫22固定在框架12的下表面上以支撑上布线图。曝光的印刷电路板24设置在上窗口14和下窗口20之间。窗口14和20可以包括由玻璃或者一些非玻璃的材料构成的透明板。
在附图1B示出的下一步骤中，上布线图支撑件10朝下布线图支撑件16运动(或者相反)，并且衬垫22膨胀以封闭由上窗口14、下窗口20和衬垫22形成的体积空间V。在接下来的步骤中，借助真空泵装置(未示出)在体积空间V内部建立负压。可以理解因为体积空间V被抽成真空，窗口14和20趋向于产生变形，尤其是在它们的中心区域，结果其紧压印刷电路板24的两个面24a和24b。从而使两布线图尽可能地移动，接近印刷电路板的表面以紧贴上述表面。已经做的测试表明无论何时在印刷电路板表面和布线图之间存在任何间隙，即使局部存在这样的间隙或者间隙尺寸非常小，例如为几十微米(μm)时，都会损害转印(transfer)质量。
如附图1C所示，在周边区域26和28中，即在框架12和18内侧围绕电路板24的窗口14和20的区域中，窗口承受局部应力，由于上述窗口的变形，该应力可能非常大。经验表明在窗口的周边区域26和28施加的应力能够导致窗口破裂。
众所周知印刷电路板可以具有许多种尺寸。自然地，人们非常希望曝光装置能够使不同尺寸的面板曝光，这就是出现周边区域26和28的原因(具有尽可能大的尺寸的面板的特殊情形除外)。
可以理解窗口破裂首先导致更换窗口的花费，由于这样的窗口需要具有非常高的纯度，因此这项花费非常高；其次，最重要的是窗口破裂使得曝光装置无法使用。自然可以理解为了使制造印刷电路板有利可图，人们希望上述装置以较高的生产率自动工作。因此，上述窗口破裂的危险就涉及相当大的经济利益。
此外，市场的趋势大大地减小印刷电路板上导体通道(conductortrack)的宽度以使上述电路小型化。这种情况使得印刷电路板上单位面积通道的密度增大。由于确定导体通道所需的精度增大，因此这导致出现图像转印的问题。为了能够满足上述水平的性能要求，需要移动承载布线图的窗口，使其更靠近印刷电路板的表面以使布线图压紧面板的表面，如上所述。要这样做需要增加窗口之间的空间的真空度。但是，窗口之间较高的真空度也导致窗口内产生额外的应力，从而当获取超过一定限度的真空时，窗口破裂的危险就增大。
为了克服上述缺陷，已经提出了如下的方案，即设置机械衬垫或者垫片，使其与周围区域26和28对齐，以在体积空间V被抽成真空时减小施加在窗口的上述部分上的应力。
结果证明首先，需要高度局部化的上述机械衬垫不能构成限制窗口内局部应力水平这一问题的满意解决方案。因而窗口破裂的机率仍然非常大，在任何情况下该机率都过高；其次，当上述空间被抽成真空时，窗口之间的距离必然由印刷电路板的厚度决定，因此为了与不同厚度的印刷电路相匹配，就需要不同厚度的衬垫。这种要求导致难以实现使一系列不同厚度电路板的暴露于光线照射的操作自动化。此外存在操作人员选择错误的衬垫的危险。
因此，非常需要一种用来有效地减小施加在窗口上应力的曝光框架，更具具体地讲为布线图支撑件，从而实现大大减小特定真空度的窗口破裂，或者在不增加破裂危险的情况下能够使窗口之间的真空度提高。
但是，上述曝光框架最好能与用来进行大量作业的曝光装置相匹配。
发明内容
为了实现上述目的，根据本发明所述用于印刷电路板的曝光装置包括第一布线图支撑件，其包括大体上为矩形的框架和适于容纳所述布线图的透明板，所述透明板通过其周边固定在所述框架上；第二布线图支撑件，其由大体上为矩形的框架和适于容纳所述布线图的透明板构成，所述透明板通过其周边固定在所述框架上，其中一个所述支撑件可以相对于另外一个支撑件移动，所述印刷电路板设计成放置在所述支撑件之间；用于在一个所述框架压紧另外一个框架时在所述支撑件的所述框架之间形成密封的机构；和用于在由所述框架、密封机构和支撑件形成的体积空间内建立真空的机构；所述装置特征在于其还包括至少一个密封的可变形气囊，其设置在位于至少部分所述印刷电路板周围的所述透明面板之间；承压气源，其压力大于所述真空压力；和用来使所述气囊与所述气源连通的至少一个管路，从而当在所述体积空间内建立真空时，使所述透明板的周边紧压所述气囊。
此外，应该将术语“承压气源”理解为处于大气压力的该装置的气体环境，或者可选的理解为包含气体的腔罩，所述气体处于调节压力下并且其压力大于真空压力。
应该理解由于至少一个密封的可变形气囊设置在位于印刷电路板周围的可布线图支撑件窗口之间，并且由于当布线图支撑件窗口之间的体积空间被抽成真空时，所述气囊至少保持大气压力，所以在可变形气囊内出现越来越大的相对压力。从而当窗口在真空作用下变形时，气囊变成窗口内部空间的形状。因此气囊用于确保施加在所述周边区域内窗口上的应力均匀，从而避免产生能够导致窗口破裂的较大的局部应力。还应该理解在这些装有密封气囊的关键区域，在窗口的任一侧上都实现了压力均等，从而大大地减小了应力并因而大大地减小了破裂的危险。
优选地，所述装置包括位于所述面板周围的多个密封的可变形气囊，每个气囊都通过管路与承压气源相接，所述气囊占据在所述面板周边和框架之间伸展的大部分空间。
即使印刷电路板的尺寸远远小于布线图支撑窗口的尺寸，上述设计也可以优化窗口的变形。
优选地，可以设置几组具有不同尺寸的可变形气囊。这使得可以按面板的尺寸函数来更换可变形气囊。
在一个改进的实施例中，除了控制固定在框架上的窗口的变形之外(如上所述，通过在空间内设置密封的可变形气囊来控制窗口的变形)，为了控制框架本体的变形，该装置还进一步包括至少一个机械衬垫，所述衬垫插在所述框架和支撑件之间。
通过阅读下面作为非限定示例给出的本发明的多个实施例的说明，本发明其它的特点和优点会显得更有益。
该说明参照附图，其中上面说明的附图1A至1C示出在现有技术的曝光装置中的上、下布线图支撑件以及这些支撑件是如何工作的；附图2A和2B为穿过一个实施例的纵截面图，示出了本发明双面曝光装置的原理；
附图2C以简化的方式示出用于在布线图支撑窗口之间嵌入可膨胀变形的气囊的优选构造；附图3为上、下布线图支撑件的局部纵截面详图；附图4为布线图支撑件的平面图，示出了可膨胀气囊的不同实施例；附图5为局部简图，示出了在没有设置膨胀气囊时窗口的变形情况；和附图6A、6B和6C示出插在布线图托架(carrier)之间的可调机械衬垫的优选实施例。
具体实施例方式
先参照附图2A至2C，下面是对根据本发明所述的曝光装置的简单说明，更具体地讲是对该曝光装置上、下布线图支撑件的说明。
附图2A示出带有框架12和窗口14的布线图上支撑件10，和带有框架18和窗口20的下布线图支撑件16。该图还示出周边密封衬垫22和设置在两窗口14和20之间用来曝光的印刷电路板24，作为范例，所述衬垫22固定在上框架12上。最后，在此图中附图标记26和28分别表示窗口14和20上靠近其固定到框架12和18的地方的周边区域。
一般该窗口的厚度约为8毫米(mm)。
根据本发明的本质特征，在印刷电路板24周围的体积空间V的周围部分V′内放置一个或者多个密封的可变形气囊30。在附图2A中可以看到两个气囊30和32。气囊30和32分别和管路31、33相连，管路31和33通向上面定义的承压气源。在说明的具体示例中，承压气源为处于大气压力下的周围环境空气。气囊30和32通过管路31和33始终与承压气源相连。
如附图2B所示，当采用常规的方式在体积空间V内建立真空时，周边的体积空间V′内必然也形成真空，从而气囊30、32内部的压力相对于体积V内的压力有所增大。因此气囊30和32在相对压力条件下膨胀，从而气囊在窗口的周边区域26和28压紧窗口14和20的内表面14a和20a。当两窗口14和20朝向彼此移动以压紧印刷电路板24的表面时，与压缩气源保持连通的气囊30和32能够改变压力，并在任何情况下都可以改变形状以有效地压紧变形窗口的内表面14a和20a。因为窗口的周边区域26和28的大部分面积紧靠气囊30和32，从而当窗口的周边区域26和28弯曲时，窗口的内表面仍然保持被压紧。这样，由于窗口在真空作用下变形而产生的应力均匀地分散在窗口的整个周边区域26和28上。因此与采用参照附图1A至1C所述的现有系统得到的应力相比，本发明实现了有效地减小局部应力的效果。这有益于大大地降低窗口14或者20破裂的危险。通常窗口之间建立的真空度相对于大气压约为0.5巴。
附图2C为膨胀部件一种可能构造的平面图。在此图中，可以看到四个膨胀部件30、32、34和36，它们沿印刷电路板24的各个边缘设置并面向两窗口的周边区域26和28。每个膨胀气囊都与通用附图标记为C的管路相连，该管路通向承压气源，该气源的气压通常为大气压力。
各个气囊的形状大体上都为矩形，气囊的“水平”尺寸比其厚度尺寸大很多，厚度是开始建立真空前的窗口之间的距离。优选地，该装置具有几组气囊，这几组气囊的尺寸与不同尺寸的印刷电路板留下的周边空间的大小相应。
参照附图3和4，下面是对本发明优选实施例的更详细的说明。
附图3示出由框架12和窗口14构成的布线图上支撑件10，和主要由框架18和下窗口20构成的下布线图支撑件16。
更准确地讲，在这个优选实施例中，上窗口14具有边缘部14a，该边缘部固定在由薄金属片构成的中间框架40上。上述固定方式优选通过粘合方式实现。而金属片40又通过，例如诸如螺钉42这样的部件，固定到框架12上。最后在该图上可以看到上布线图44。
对于下布线图支撑件，窗口20具有边缘部20a，该边缘部固定在由薄金属片构成的中间框架45上。类似地该固定方式优选通过粘合方式实现。中间框架45夹在框架18和背板46之间，其本身通过诸如螺钉48这样的部件拧在框架本体18上。当两布线图支撑件处于其工作位置时，膨胀垫片22与背板46接触。此图还示出下布线图50，和厚度可调的自动机械衬垫系统52，下面将对自动机械衬垫系统进行更详细的说明。在此处足以说明机械衬垫52用来使框架12和18与上、下布线图支撑件10和16互相保持平行，即使在窗口14和20之间建立真空的情况下也互相保持平行，即，该机械衬垫用来防止或者至少限制上述部件的变形。
最后，该图示出密封的膨胀气囊32，其设置在印刷电路板24和框架边缘部44之间。气囊32面向窗口14和20的周边区域26和28设置。
如附图4中更好地示出的一样，在此实施例中，实际上曝光框架包括两个膨胀气囊30和32，这两个气囊沿着框架18的短边伸展。这些膨胀气囊或者气袋设置在印刷电路板24的任意一侧上。在此实施例中，按照惯例将印刷电路板24设置成临近下布线图支撑框架的边缘部18a，所述边缘部构成位于下布线图支撑件和上布线图支撑件之间的印刷电路板的基准(reference)边缘。该边缘是离操作人员最近的边缘。在一种不同的变形结构中，还可以在短划线附图标记54确定的区域内放置另外一个可变形的气囊，所述的另外一个气囊与大气压或者能够使其充满上述空间的合适气压相通，这自然取决于印刷电路板24的尺寸。
优选地，膨胀气囊占据大部分的周边体积空间V′。
附图5示出在没有本发明的膨胀变形气囊的情况下，上窗口14的变形情况。
从此图中可以看出，在印刷电路板24周围的体积空间V′内的两窗口之间建立真空的作用下，窗口的中心部(附图标记C)逐渐压紧印刷电路板24的上表面和下表面，从而使得每个窗口产生少量的位移e1。此位移量至多约为一毫米的十分之几。与此相反，可以看到在框架和印刷电路板24边缘部之间伸展的窗口边缘区域26、28内，因为没有东西阻挡上述变形，所以由窗口此部分两表面之间存在的压力差引起的窗口变形程度要大得多。这导致窗口的此部分移动距离e2，该距离比距离e1大得多。就是在这个区域产生了最大的应力，因而破裂的危险最大。由于与印刷电路板边缘部24d相应的窗口14的区域26′与应力集中的区域相应，所以在区域26′内破裂的危险机率特别大。
从附图5可以明白因为设置了变形膨胀气囊30或者32，更准确的说是因为变形膨胀气囊设置在区域26内，窗口区域26两侧上的压力保持相等。从而使得固定到框架上的边缘部和紧压印刷电路板24表面的中心部C之间产生的窗口变形是有规则(regular)的，并且最重要的是此变形是有限的。此规则变形在附图5中用短划线示出，并且其是由于设置了变形膨胀气囊30或32而实现的，并用来避免形成较大的局部应力，从而避免了窗口破裂的任何危险。
如上面简单提及的那样，优选地在布线图支撑件的上框架12和下框架18之间设置厚度可控的机械衬垫52，该衬垫插在密封垫片22限定的边界内侧的上述两框架之间。例如，机械衬垫可以固定在下布线图支撑件的中间框架46上，并用来支撑下窗口20。
在一个具体的实施例中，设有四个厚度可控制的机械衬垫52、54、56和58，它们沿下布线图支撑件框架18的四个侧面伸展。
如上所述，这些机械衬垫52至58插在由金属制成的所述布线图支撑框架之间。从而这些衬垫有益于防止框架本身在真空作用下变形，所以衬垫作用在相对强度较高的部分上。因此它们丝毫没有上面援引的现有技术说明的衬垫的缺点。
另外，如下面更详细地说明的那样，可以自动调整衬垫52至58的厚度。控制整个曝光装置工作的控制装置因而能够在不干扰包括正在讨论的曝光装置在内的自动作业线工作的情况下，通过将机械衬垫52至58调整到合适厚度来对与曝光印刷电路板厚度相关的信息做出响应。
参照附图6A、6B和6C，下面是对厚度可调的机械衬垫的优选实施例的说明。
自动可调机械衬垫52包括基部60和衬垫上部62。基部62固定在下布线图支撑件的下框架18上，衬垫上部62的上表面62a与上框架12接触，用于调节两框架之间的间隔。上衬垫部62相对于基部60在水平方向受到限制，而在垂直方向上可以移动。上部62的下表面构成诸如64这样的斜面，该斜面相对于水平面的角度约为10°。将此角度确定为衬垫材料摩擦系数的函数，从而使得能够不可逆的(irreversibly)控制衬垫的厚度。
上部62的垂直位移由衬垫的下部66控制。该下部66可以沿水平方向相对于基部60和衬垫的上部62平移。衬垫下部的上表面具有诸如68这样的斜面，该斜面为斜面64的补充，其具有相对于水平面的相同倾斜角度。
可以理解通过水平移动衬垫的下部66，斜面64上的斜面68的运动使得衬垫的上部62上升一定高度，此高度与衬垫的水平位移成比例。
借助缆索系统70来控制衬垫下部66的水平位移。缆索系统包括固定到基部60上的主体72，杆74在主体内可以移动。杆74的端部74a固定在衬垫的下部66。杆本身由提供正位移的刚性缆索80控制。此缆索可以通过液压或者压缩空气来致动。
权利要求
1.一种印刷电路板曝光装置，其包括第一布线图支撑件，其包括大体上为矩形的框架和适于容纳所述布线图的透明板，所述透明板通过其周边固定在所述框架上；第二布线图支撑件，其由大体上为矩形的框架和适于容纳所述布线图的透明板构成，所述透明板通过其周边固定在所述框架上，其中一个所述支撑件可以相对于另外一个支撑件移动，所述印刷电路板设计成放置在所述支撑件之间；用于当一个所述框架压紧另外一个框架时在所述支撑件的所述框架之间形成密封的机构；用于在由所述框架、密封机构和支撑件限定的体积空间内建立真空的机构；所述装置特征在于还包括至少一个密封的可变形气囊，其设置在位于至少部分所述印刷电路板周围的所述透明面板之间；承压气源，其压力大于所述真空压力；用来使所述气囊与所述气源连通的至少一个管路，从而当在所述体积空间内建立真空时，使所述透明板的周边紧压所述气囊。
2.如权利要求1所述的装置，其特征在于该装置包括位于所述印刷电路板周围的多个密封的可变形气囊，每个气囊都通过管路与承压气源相接，所述气囊占据在所述印刷电路板周边和框架之间伸展的大部分空间。
3.如权利要求1或2所述的装置，其特征在于该装置进一步包括多个机械衬垫，这些衬垫插在所述框架和所述支撑件之间。
4.如权利要求3所述的装置，其特征在于所述衬垫的厚度可以调节。
5.如权利要求1至4中任一项所述的装置，其特征在于所述密封的可变形气囊的水平尺寸比其厚度大得多。
6.如权利要求1至5中任一项所述的装置，其特征在于该装置包括多组密封的可变形气囊，其大小与待曝光的印刷电路板的尺寸相适应。
全文摘要
本发明涉及一种使印刷电路板曝光的装置，其包括所述印刷电路板(24)的支撑件(26)；活动的布线图支撑件(10)，其包括大体上为矩形的框架(12)，和适于容纳所述布线图的透明板(14)；用于进行周边密封的机构；用来在体积空间中建立真空的机构；至少一个密封的可变形气囊(30，32)，其设置在所述支撑件和至少部分所述印刷电路板周围的所述透明板之间；承压气源，其压力大于所述真空用于向所述密封的可变形气囊供气，因此当在所述体积空间内产生真空时，所述透明面板的周边就贴在所述密封的可变形气囊上。
文档编号G03F7/20GK1668983SQ03816681
公开日2005年9月14日 申请日期2003年7月17日 优先权日2002年7月17日
发明者G·维贝, A·勒布谢 申请人:欧特玛－泰科公司