DE2437596C3

DE2437596C3 -

Info

Publication number: DE2437596C3
Application number: DE19742437596
Authority: DE
Inventors: Detlef 8901 Koenigsbrunn Badtke; Bruno Dipl.-Ing. 8033 Planegg Freund; Konrad 8900 Augsburg Liefke
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1974-08-05
Filing date: 1974-08-05
Publication date: 1979-09-20
Also published as: DE2437596A1; DE2437596B2

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zinn Positionieren eines Halbzeuges gegenüber einem Kilnulruckwcrkzcug in einem Belichtungsautomalen

gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruches.

In der Druckereitechnik und auf verwandten Gebieten, insbesondere der Ätztechnik, werden bekanntlich Druckbilder durch Kontaktkopieren von Glas- oder auch Filmdruckwerkzeugen auf metallkaschiertc, mit einer lichtempfindlichen Schicht abgedeckte Folien, die hinfort als Halbzeug bezeichnet werden, durch Belichten übertragen. In vielen Anwendungsfällen wird dabei eine exakte Maßhaltigkeit des auf dies; Weise

lu erzeugten Bildmusters auf dem Halbzeug gefordert.

Den Grund für diese Forderung verdeutlicht einer der möglichen Anwendungsfälle, bei dem auf diese Weise Ätzbilder für Konfigurationen von Leiterbahnen elektrischer Leiterplatten auf dem Halbzeug erzeugt

Ii werden. Bei der heute weit fortgeschrittenen Technologie auf vielen Gebieten der Elektrotechnik und der damit erreichten hohen Packungsdichte elektronischer Bauelemente auf Leiterplatten müssen diese Anordnungen von Leiterbahnen exakt angeordnet und ausgerichtet sein, um die Funktionsfähigkeit der Leiterplatte zu gewährleisten. Insbesondere gilt dies auch für die Herstellung von Mehrlagenplalten, bei denen eine hohe Packungsdichte der Regelfall ist. Die einzelnen Lagen einer Mehrlagenplatte müssen zueinander exakt posi-

2^r> tioniert sein, damit die einzelnen Raster der verschiedenen Lagen genau aufeinander ausgerichtet sind und dann auch jeweils e-adeutig in einem Rasterschnittpunkt liegende Verbindungsbohrungen hergestellt werden können.

Ό Deswegen ist es beim Belichtungsvorgang notwendig, das Halbzeug gegenüber dem Druckwerkzeug exakt zu positionieren. Bei Druckwerkzeugen aus Glas ist es bekannt, in das Druckwerkzeug und das Halbzeug Paßbohrungen einzulassen, die in einem dem Kopier-

!■> Vorgang vorgeschalteten Positioniervorgang durch Paßstiftc zueinander ausgerichtet werden. Mit dieser Art des Pcjsitionierens wird — wie auch bei anderen bekannten Druckverfahren — eine hohe Paßgenauigkeit erreicht, jedoch haben GlasHruckwerkzeuge den

^4f> Nachteil, daß ihre Herstellung teuer und ihre Handhabung umständlich ist, da die Glasdruckwerkzeuge üblicher Abmessungen bereits ein beträchtliches Gewicht besitzen. Darüber hinaus besteht beim Umgang mit Glasscheiben dieser Größe und diesem Gewicht "> stets eine gewisse Unfallgefahr.

Man ist deshalb bereits auch dazu übergegangen, Filmdruckwerkzeuge zum Kontaktkopierer zu verwenden. Das dünne und auch verhältnismäßig spröde Filmmatcrial läßt ein direktes Verstiften mit dem

''" Halbzeug, wie bei Glasdruckwerkzeugen üblich, nicht zu. Bei Filmdruckwerk/.cugcn verwendet man deshalb gebleichtes Filmmatcrial, das auf einem Leuchttisch mit Hilfe von Kennmurken zu dem Halbzeug ausgerichtet und dann mit diesem durch handelsübliche einseitig

^v> klebende und wieder lösbare Klebestreifen verklebt wird.

Bei einer kostengünstigeren Herstellung des FiImdruckwerkzeiigcs und Vorteilen seiner Handhabbarkeit muß dabei der Nachteil in Kauf genommen werden.

^h" gebleichtes Filmmalcrial /u verwenden. In der Praxis isl es jedoch schwierig, den lileichgnid dieses I ilmmuterials konstant zu halten. Schwankungen des Bleichgrads erschweren das optische Ausrichten und ilen llelichlungsvorgang. bei dein außerdem mit ultraviolettem

'" Licht belichtet werden muß. Dies ziehl den weiteren Nachteil nach sich, daß die belichlelen Halbzeuge noch nachdunkeln können, wenn nicht Vorsorge gegen jeglichen Lichteinfall vor dem Fixieren des belichlelen

Musters getroffen wird. Wesentlich ist schließlich aber auch noch, daß mit Glasdruckwerkzeugen in einem einfacherem Ausrichivorgang eine höhere Paßgenauigkeit erreicht wird.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, mit möglichst einfachen technischen Mitteln eine bei hoher Standzeit exakt arbeitende Vorrichtung zum Positionieren eines Halbzeuges gegenüber einem Filmdruckwerkzeug gemäß dem Oberbegriff des Hauptansprachs zu schaffen, mit aer es möglich ist, die an sich gegebenen Vorteile von Filmdruckwerkzeugen gegenüber Glasdruckwerkzeugen voll auszunutzen und insbesondere die bei Glasdruckwerkzeugen bereits übliche hohe Paßgenauigkeit auch mit Filmdruckwerkzeugen zu erreichen.

Bei einer Vorrichtung der eingangs genannten Art wird diese Aufgabe erfindungsgemäß gelöst durch die im Kennzeichen des Hauptanspruches beschriebenen Merkmale.

Beim heutigen Stande der Technologie ist es möglich, zwischen elastischen Kunststoffolien, wie Filmmaterial, und metallischen Werkstoffen gut haftende Verbindungen herzustellen, die für diesen Zweck ausreichend widerstandsfähig gegenüber einer scherenden Beanspruchung sind. Die Paßscheiben können also mit engen Toleranzen in bezug auf ihre Paßbohrungen kostengünstig vorgefertigt werden und lassen sich in einem einmaligen Ausrichivorgang gegenüber dem Filmdruckwerkzeug positionieren und dann mit diesem starr verbinden. Ein derartig ausgebildetes Filmdruckwerkzeug läßt sich wie ein Glasdruckwerkzeug verwenden. Dabei wird in einem einfachen Ausrichtvorgang eine hohe Paßgenauigkeit erreicht, es ist also nicht mehr notwendig, gebleichtes Filmmaierial mil seinen nachteiligen Eigenschaften zu verwenden.

Dies wirkt sich z. B. bei einem in der Leiterplattenfertigung verwendeten Fotodruckverfahren insbesondere sehr vorteilhaft aus, da dort vielfach auch nur kleine Serien hergestellt werden, das Druckwerkzeug also häufig ausgewechselt werden muß und immer wieder verwendbar sein soll, wenn eine neue Serie aufgelegt wird. Neben der verbesserten Qualität von Erzeugnissen ergibt sich dabei auch noch eine höhere Standzeit der Filmdruckwerk/.euge, die außerdem eine gegenüber Glasdruckwerkzeugen einfachere Lagerhaltung ermöglichen. Weiterbildungen der Erfindung sind in Unteransprüchen gekennzeichnet und in einer nachstehenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels ausführlich dargestellt.

Ein Ausführungsbei'iniel der Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung naher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 in schematischer Darstellung eine Draufsicht auf ein crfindungsgcrnäß ausgebildetes Filmdruckwerkzeug,

I i g. 2 eine entsprechende Seitenansicht dieses Filmdruck Werkzeugs,

F i g. 3 eine in I·' i g. 2 mit III bezeichnete Einzelheit in vergrößertem Maßstab und

F i g. 4 in schematischer Darstellung ein für den IJelichtungsvorgung gegenüber einem Hulb/etig ausgerichtetes !''ilmdruck werk/cug.

In F ι g. I und F i g. 2 is! mit I ein Filmdruckwcrk/cug bezeichnet, auf dem — wie in Fig. I durch strichpunk-UCMc Linien schematisch angedeutet — eine l.citcrbildflache 100 angeordnet ist Außerhalb dieser l.citerbildflächc besitzt es zwei miuig angeordnete Paßscheiben 2 und J. die als l'aßbohrungcn ein Kund- b/w. ein Langloch aufweisen.

In Fig. 2 ist mit III eine Einzelheit dieses Filmdruckwerkzeuges bezeichnet, die in Fig.3 in vergrößer.'er Darstellung wiedergegeben ist. Daraus ist zu erkennen, daß das Filmdruckwerkzeug 1 an den Stellen des Paßsystemes jeweils eine Freilochung 101 besitzt, die mit jeweils einer der Paßscheiben, in diesem Fall der Paßscheibe 2 mit Rundlochpassung hinterlegt ist. Der in Fig.3 dargestellte Teilschnitt durch das Filmdruck werkzeug zeigt deutlich den gegenüber der Rundlochpassung 200 größeren Durchmesser der Freilochung 101.

Hergestellt wird ein derartiges Filmdruckwerkzeug derart, daß der Planfilm zunächst an den Stellen des Paßsystems gelocht wird und dann auf seiner Glanzseite im Bereich der Freilochungen 101 mechanisch aufgerauht und entfettet wird. Anschließend werden die gereinigten Filmflächen und die ebenso vorbereiteten vorgefertigten Paßscheiben aus verschleißfestem Material, ζ. B. Neusilber, jeweils einseitig mit Kontaktkleber4 beschichtet und dann mit Hilfe ei· ...-{■ Meßvorrichtung, z. B. einer Meßmaschine oder einer tvie'ipiatie zueinander positioniert und miteinander verklebt.

Zur Erläuterung des Ausrichtvorganges und des anschließenden Belichtungsvorganges ist in Fig.4 eine sehen·-itische Darstellung des Belichtungsrahmens eines Belichtungsautomaten in einem Ausschnitt wiedergegeben. Eine vollständige Darstellung eines derartigen Belichtungsrahmens erübrigt sich, da Belichtungsautomaten an sich bereits hinlänglich bekannt sind.

Die schematische Darstellung zeigt das Filmdruckwerkzeug 1 mit einer seiner beiden Paßscheiben 2, das mit seiner Glanzseite plan auf einer Ausrichtplatte 5 aus Glas aufliegt, die zu diesem Zweck im Bereich der Paßscheiben 2 bzw. 3 je eine Einsenkung 51 besitzt. In die Ausrichtplatte 5 sind außerdem an den Stellen des Paßsystems Paßstifte 6 eingesetzt, die durch eine aushärtende Vergußmasse 7 in entsprechenden Durchbrüchen festgelegt sind.

Auf dem Filmdruckwerkzeug 1 liegt ein Halbzeug 8, das zu dem Filmdruckwerkzeug mit Hilfe der Paßstifte 6 zentriert ist. In diesem Zusammenhang ist auf die unterschiedlichen Paßbohrungen in den beiden Paßscheiben 2 bzw. 3 hinzuweisen. Die Rundlochpassung in der ersten Paßscheibe 2 fixiert das Filmdruckwerkzeug 1 in einem Punkt exakt zu der Ausrichtplatte 5 und damit auch zu dem Halbzeug 8, das an dieser Stelle eine ebensolche Passung besitzt. Abstandstoleranzen zwischen den beiden Paßscheiben 2 und 3 werden nun durch das Langloch in der Paßscheibe 3 ausgeglichen, dessen längere Achse in Richtung der Verbindungslinie beider Paßscheiben verläuft. Das Filmdruckwerkzeug 1 und das Halbzeug 8, das eine entsprechende Passung be;, ι/.·, sind damit eindeutig bezüglich eines Punktes und einer Richtung gegenüber der Ausrichtplattc 5 festzulegen.

Beim Belichtungsvorgang ist diese bisher geschilderte Anordnung zwischen einer den Boden des Bclichtiingsrahmens bildenden Glasplatte 9 und einer den Belichtungsrahmen nach oben abschließenden Gummimatte 10 angeordnet. Beim BclichUingsvorgang selbst steht der Raum /wischen dieser Gummimatte 10 und der den Boden des Belichtungsrahmens bildenden Glasplatte 9 unter Unterdruck, so daß sich die Gummimatte an die darunterliegende Anordnung anschmiegt und dabei das Halbzeug 8 mit seiner lichtempfindlichen Schicht 81 plan an das Filmdmckwerkzeug I andrückt. Schließlich ist in F i g. 4 noch

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schematisch eine parallel zu dein geschilderten Aufbau verfahrbare Lichtquelle 11 angedeutet, deren Licht durch die Glasplatte 9, die Ausrichtplatte 5 und das l'ilmdruckwcrk/.eug 1 hindurch auf die fotoempfindliche Schicht 81 des Halbzeuges 8 gelangt.

Hierzu 1 Blatt Zciclinungen

Claims

Pateniansprüche:

1. Vorrichtung zum Positionieren eines als Basismaterial für eine Leiterplatte verwendeten Halbzeuges gegenüber einer als Film ausgebildeten Kopiervorlage, dem sogenannten Filmdruckwerkzeug in einem Belichtungsautomaien, in dem zwischen einer den Boden eines Belichtungsrahmens bildenden Glasplatte und dem durch eine Gummimatte abgedeckten Halbzeug das durch die Glasplatte hindurch beleuchtete und gegenüber dem Halbzeug exakt ausgerichtete Filmdruckwerkzeug angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Filmdruckwerkzeug (1) ebenso wie das Halbzeug (8) eng tolerierte Paßbohrungen aufweist und Paßstifte (6) vorgesehen sind, mit denen die einander zugeordneten Paßbohrungen (200) im Filmdruckwerkzeug bzw. dem Halbzeug zueinander zentrierba; lind und daß dazu in das Filmdruckwerkzeug an den Stellen des Paßsystems Freilochungen (101) eingelassen sind, die auf der Glanzseite des Filmdruckwerkzeuges mit metallischen Paßscheiben (2,3) hinterlegt sind, die die Paßbohrungen tragen.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste mit dem Filmdruckwerkzeug (!) starr verbundene Paßscheibe (2) eine entsprechend dem Durchmesser der Paßstifte (6) eng tolerierte runde Bohrung und die zweite Paßscheibe (3) eine Toleranzen ausgleichende Langlochung aufweist, dpren längere Achse in Richtung der Verbindungslinie beider Paßscheiben ausgerichtet ist.

3. Vorrichtung nach tinem der Ansprüche I oder 2, dadurch gekennzeichnet, daL eine lichtdurchlässige Ausrichtplatte (5) vorgesehen ist, die zwei in Durchbrüchen angeordnete und mit einer aushärtenden Eingießmasse (7) in vorgegebenem Abstand festgelegte Paßstifte (6) und konzentrisch zu diesen Durchbrüchen auf der Oberseite je eine Paßscheibe (2 bzw. 3) des Filmdruckwerkzeuges (1) aufnehmende Einsenkungen (51) aufweist und damit das Filmdruckwerkzeug beim Kopieren im Belichtungsautomaten mit einer Glan/.seite plan auf der Ausrichtplatte aufliegt, während seine Emulsionsseite durch das ihm die fotoempfindlichc Schicht (81) zukehrende Halbzeug (8) abgedeckt ist.

4. Verfahren zum Herstellen eines Filmdruckwerkzeuges nach einem der Ansprüche I und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Paßscheiben (2, 3) aus einem verschleißfesten Material vorgefertigt werden, daß das Filmdruckwerkzeug an den Stellen des Paßsystems vorgelocht im Bereich dieser Freilochungen (101) auf seiner Glanzseite aufgerauht wird, daß die aufgerauhten Filmflächen und die Paßscheiben entfettet, gereinigt und anschließend jeweils einseitig mit einem Kontaktklcbcr (4) beschichtet werden und daß die Paßscheiben und das Filmdruckwcrkzcug mit einer Meßvorrichtiing. insbesondere einer Meßplatle, zueinander ausgerichtet und anschließend miteinander unter Druck verklebt werden.