PCB激光制版系统的图形转移关键技术研究

发布时间：2020-03-23 03:29

【摘要】：随着高端电子产品更新换代越来越快,传统PCB制版技术已经无法满足大面积高精度PCB制版的需求。DMD可取代传统PCB制版的掩模板,实现无掩模光刻,为解决大面积高精度PCB制版提供了可能。近年来,基于DMD的无掩模激光投影光刻技术逐渐应用于PCB制版领域,但依然存在PCB曝光面积较小及曝光像素尺寸以外线距、线宽精度低的问题,本文基于DMD对PCB激光制版系统及图形转移关键技术进行了研究,并取得以下成果:首先,基于DMD设计了PCB激光制版系统的架构,包括光学系统、DMD驱动和精密位移平台三部分。实现光路的均匀度达到90%以上;掌握了DMD的控制规律;搭建了±5μm位移精度、500mm行程(X轴和Y轴)的精密位移平台,满足了大面积、高精度PCB曝光的基本条件。其次,提出了基于扫描式的大面积PCB曝光改进模型。对PCB线路图形的预处理得到二进制位图并缓存;通过外同步模式将DMD驱动与精密位移平台之间构成反馈,进一步采用PID算法同步校准龙门结构的双轴。对改进模型进行了仿真,在DMD帧频固定、精密位移平台以24.62mm/s速度移动时拉伸失真最小。之后,提出了基于灰阶调制的高精度PCB曝光改进模型。采用1/2亚像素细分对传统灰阶调制的灰度图像位平面分解改进,即将单幅图像生成两幅相差1/2像素的图像,再经精准位移进行1/2像素距离位移补偿。对改进模型进行了仿真,改进后的曝光分辨率高于原模型,且像素细分越小,曝光分辨率越高。最后,对PCB激光制版系统进行了实物搭建,进行了PCB曝光实验,可曝光PCB尺寸达到300mm×400mm,线宽达到20μm以下,满足了大面积、高精度项目指标的要求。
【图文】：

对比图,步进式,曝光时间,对比图

不能完全相同，因为会导致投影到 PCB 基板上的光照强度曝光技术。Xiaoyu Zheng[10]等人提到了一种步进式投影曝光该曝光技术的原理是每投影一幅图像到基板上完成曝光后，二幅图像到基板上完成曝光，于此往复完成整张基板的曝光对步进式投影曝光技术做了研究将该技术应用于微纳加工领小了 14 倍，曝光出来的线条达到了 2μm。但是该技术也存在出现重叠或者不连续而产生对准误差，这就需要投影到基板拼接精度，，因此增加了平台的控制难度。曝光技术。Emami.M.M[13;14]等人借鉴了传统光刻技术中的激提出了扫描式曝光技术应用于 3D 微纳加工领域，解决了步足。Emami.M.M 等人通过实验得出结论：（1）同等面积下步进式曝光所用的时间，如图 1. 1 所示；（2）相同基板上进式曝光的光照强度更均匀。但是该技术适用于微纳结构的存在限制。

关系图,关系图,波长,复眼透镜

00 2500 30001020300405060708090100射反效率(%)图 2. 2 波长与反射效率关系图2.2.2 匀光透镜设计匀光透镜的常规设计有两种：（1）聚光器、匀光棒和出光透镜；（2）准直透镜、复眼透镜组和场镜。相比较而言第二种方式对激光光束的匀光效果更好[21]，激光光束通过准直透镜形成平行激光光束，打到第一排复眼透镜阵列后，汇聚于第二排复眼透镜阵列上，经场镜聚焦到 DMD 上。对通过匀光透镜的光路进行仿真，得到 DMD 表面的光照强分布如图 2. 3 所示。
【学位授予单位】：长春理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TN41

【参考文献】