Технологія LaserGraver

шаблони друкованих плат за один технологічний етап

Відправною точкою будь-якого технологічного процесу є шаблони - графічні зображення шарів друкованих плат. Для досягнення успішного результату важливими є якість і точність шаблонів, адже на наступних етапах довгого технологічного ланцюжка якість вихідного малюнка лише втрачається. На будь-якому виробництві велика увага приділяється обладнанню для виготовлення шаблонів — плотерам, які сьогодні представляють високотехнологічні пристрої, найчастіше на базі лазерів, із застосуванням сучасної електроніки, точної механіки, оптики. Серед найперспективніших технічних тенденцій у розвитку техніки плотерів можна назвати такі:

  • застосування лазерів, які забезпечують високу фізичну роздільну здатність запису зображення, необхідне висококласних друкованих плат;
  • реалізація так званого растрового методу запису, коли зображення шару друкованої плати заздалегідь готується у вигляді двовимірної матриці чорних і білих пікселів малого розміру, зберігається на комп'ютері в растровому файлі (bitmap) і записується променем лазера на плівковому матеріалі;
  • конструктивне виконання плотерів "зовнішній барабан" забезпечує максимальну точність запису зображення, у тому числі в умовах довготривалої експлуатації;
  • реалізація «сухих» технологій запису зображення на матеріалі, без мокрих стадій обробки, як, наприклад, при фотохімічній технології, що гарантує відсутність інтенсивної усадки і, отже, високу геометричну точність шаблонів;
  • застосування під час підготовки даних відкритих форматів зберігання зображення шаблонів — це гарантує сумісність сучасних плотерів із поширеними пакетами проектування друкованих плат.

До фірм-виробників плотерів, що наведені вище тенденціям, відноситься і українська компанія «Альфа», що випускає апарати серії LaserGraver (рис.1). У системах LaserGraver реалізовано «суху» технологію виготовлення шаблонів — термічний спосіб запису зображення шаблону променем волоконного лазера (активне середовище ітербій, ІЧ-випромінювання) безпосередньо з комп'ютера, що управляє, на термочутливу плівку.

технологія

Вся процедура виготовлення шаблону в технології LaserGraver здійснюється за один сеанс запису, без будь-якої додаткової, у тому числі фотохімічної обробки. Метод запису зображення растровий, тому однаково легко та швидко записуються будь-які шаблони: позитивні та негативні, прямі та дзеркальні. Можливості проектування друкованих плат розширюються за рахунок простоти відтворення будь-якої форми провідників та контактних майданчиків. Провідники можуть бути прямими, вигнутими, похилими під будь-яким кутом залежно від того, що потребує оптимального конструкторсько-технологічного виконання плати, зокрема, це актуально для так званих алгоритмів розводки без сітки. Контактні майданчики можуть бути схожими на «слізки» або мати будь-яку іншу доцільну для виробництва форму. Тобто растровий метод, поряд з рештою можливостей, надає процесу проектування друкованих плат додаткову гнучкість. Робота ж без реактивів та «темних кімнат» за високого ступеня автоматизації робить процес виготовлення шаблонів простим і зручним.

За технологією LaserGraver запис виконується на термочутливій плівці з терморелаксованого лавсану (товщиною 175 або 100 мкм) зі схожим на лак тонким (не більше 5 мкм) чорним покриттям. Саме це покриття і видаляється лазером у зонах зображення, що відповідаютьбілих пікселів. Працювати з таким матеріалом можна за денного світла, фактично в офісних умовах. Важливою особливістю цієї плівки є висока оптична щільність (від 4,5 Dlog), що забезпечує високий контраст зображення, необхідний для будь-якого процесу копіювання при виготовленні друкованої плати. Причому оптична щільність чорних ділянок під час запису залишається незмінною і залежить від параметрів самої записуючої системи. Фактично обробка йде із пороговим ефектом; перехід на стику чорного і прозорого полів — без характерної для фотоплівок прикордонної кривої, крутість якої знижується зі збільшенням експозиції (наприклад, коли потрібно збільшити оптичну щільність).

Позитивні якості технології LaserGraver добре доповнюються високою точністю передачі геометричних розмірів малюнка шаблону, що досягається за рахунок застосування найбільш оптимальної з точки зору довготривалої стабільної роботи конструкції «зовнішній барабан». При роботі барабан, на якому за допомогою вакуумного притиску фіксується заготівля, безперервно обертається з високою швидкістю це одна координата розгортки зображення. Інша координата визначається переміщенням оптичної каретки шляхом точної гвинтової передачі. Точність виконання механічних, оптичних, електронних вузлів обладнання LaserGraver дозволяє робити запис шаблонів з роздільною здатністю до 10 160 dpi (крок 2,5 мкм), забезпечуючи виготовлення друкованих плат 5-го класу і навіть мікроскладання.

"Серце" лазерних плотерів, звичайно ж, сам лазер. Від його характеристик, надійності та зручності в експлуатації залежить багато технічних даних всього обладнання. Багаторічний досвід роботи з технологією LaserGraver показує, що найбільш оптимальними для її реалізації є так звані волоконні лазери з напівпровідниковим накачуванням.(Активне середовище ітербій, ІЧ-випромінювання, рис.2). Це надзвичайно зручні та надійні джерела, що є ідеальними перетворювачами світлової енергії лазерних діодів оптичного накачування в лазерне випромінювання. Вони не вимагають водяного охолодження, не мають змінних компонентів, що зношуються, і володіють рекордним серед лазерів подібного призначення ККД. Створення таких випромінювачів є результатом багаторічного розвитку лазерної техніки. З ними системи LaserGraver стають практично офісною технікою, ступінь автоматизації та захищеність якої відповідають сучасним європейським стандартам.

плат

Сумісність не тільки з сучасними програмними пакетами підготовки друкованих плат, але і з такими популярними програмами як PCAD 4.5 – важлива особливість обладнання LaserGraver. Зазвичай під час встановлення нового плоттера завжди постає питання адаптації систем проектування плат і програмного забезпечення самого плоттера. Але не у випадку з LaserGraver!

«Безболісність» інтеграції технології LaserGraver у вже існуючий процес проектування друкованих плат полягає в застосуванні сучасних підходів до роботи з графічними даними, використанні загальновживаних форматів опису графічної інформації. Адже коли проведено розведення друкованої плати або розроблено топологію мікроскладання, і настає етап виготовлення шаблону, найбільш важливими стають саме графічні зображення окремих шарів, паяльних масок, маркування тощо. Очевидно, для роботи з цими графічними даними доцільно використовувати засоби, спеціально розроблені для цих цілей. У технології LaserGraver обробка даних шаблонів заснована на такому популярному, універсальному та потужному засобі роботи з графікою, як мова PostScript. За довгі роки свого розвитку тавдосконалення PostScript зайняв справді унікальне становище у світі графіки — він залежить ні від програмного забезпечення, ні від типів комп'ютерних платформ чи операційних систем. Більше того, саме всі сучасні пакети програмного забезпечення та операційні системи мають "підлаштовуватися" під PostScript. Тому будь-які сучасні пакети підготовки даних друкованих плат (PCAD 2000, PCAD 2001, Protel, CAM 350, OrCAD, AutoCAD та ін) сумісні з PostScript, а значить і з PostScript-пристроями LaserGraver. У разі застосування для розробки плат таких поширених в Україні програм, як PCAD 4.5 і PCAD 8.5/8.7, сумісність з PostScript реалізована внутрішніми драйверами цих пакетів.

У технології LaserGraver застосований растровий метод запису, тому зображення шаблону друкованої плати або мікроскладання має бути представлене в растровому форматі, наприклад, TIFF, PCX. Для конвертування PostScript-файлу шаблону в растрове зображення використовується спеціальна програма - растрове процесор FlexWorks (рис.3). Додатково до цієї функції FlexWorks має засоби контролю растрових зображень шаблонів, електронного монтажу для формування групових заготовок, управління LaserGraver . Таким чином, програмне забезпечення систем LaserGraver вирішує все коло завдань з обробки комп'ютерних даних шаблонів, забезпечуючи повну сумісність із усіма пакетами підготовки даних друкованих плат. А його встановлення на підприємстві не потребує зміни прийнятого порядку проектування. Більш того, LaserGraver — це своєрідний місток для тих, хто сьогодні використовує пакети PCAD 4.5,8.5/8.7 під DOS, але планує перейти на сучасне потужне та різнобічне програмне забезпечення, наприклад PCAD 2001, Protel.

LaserGraver

Універсальність - щеодна дуже важлива особливість технології LaserGraver. Лазерний промінь - це тонкий різець розміром 15 -20 мкм, здатний формувати з високою роздільною здатністю як завгодно складні зображення не тільки на термочутливій плівці, але і на різних пластиках, металізованих плівках, інших матеріалах з покриттями, що поглинають ІЧ-випромінювання. Ця властивість технології LaserGraver дуже популярна серед її користувачів - на тому самому обладнанні шляхом лазерного гравіювання можна виготовляти і шаблони друкованих плат, і, скажімо, таблички позначення роз'ємів, кабелів, лицьові панелі приладів. Іншим популярним застосуванням лазерного обладнання є виготовлення висококонтрастних фотоформ для сеткографії. Очевидно, всі ці додаткові можливості є дуже актуальними для багатьох підприємств електронної техніки.

Технологія LaserGraver набуває все більшого поширення. Сьогодні ці системи успішно працюють на десятках підприємств, причому дедалі більша кількість виробників друкованих плат використовує цю технологію як найбільш прогресивну і таку, що відповідає вимогам сьогоднішнього дня. Крім того, висока роздільна здатність систем LaserGraver (до 10 160 dpi!) дозволяє багатьом користувачам застосовувати їх для виготовлення шаблонів електронних мікроскладання.

Практично LaserGraver є повним програмно-апаратним комплексом, що дозволяє забути масу проблем, пов'язаних із сумісністю програмного забезпечення та адаптованістю до умов конкретного підприємства. Ці завдання вирішуються виробником у самому комплексі.

У машин LaserGraver досить широкий модельний ряд - від формату 430...650 мм (це найбільш популярний формат для друкованих плат) до 770...1067 мм. Забезпечуються технологічна підтримка обладнання, обслуговування. Таким чином, технологія LaserGraver- Оптимальне рішення для українського ринку. Зупинимося ще раз на основних її перевагах:

  1. Висока швидкість побудови будь-якого (позитивного чи негативного, прямого чи дзеркального) шаблону, незалежно від складності та насиченості друкованої плати.
  2. Вся технологія реалізується однією одиниці устаткування.
  3. Можливість відразу готувати робочі шаблони - адже коли комплект шаблонів можна вивести за лічені хвилини, контрольні шаблони без потреби - достатньо зберігати лише файли і при необхідності відразу виводити робочі шаблони.
  4. Високий контраст шаблонів, що полегшує подальші процеси копіювання.
  5. Зручність та простота експлуатації, підготовки комп'ютерних даних.
  6. Повна відсутність хімії.
  7. Універсальність.
  8. Висока надійність.
  9. Висока точність.
  10. Сумісність із усіма пакетами підготовки даних друкованих плат.

Статті по: ARM PIC AVR MSP430, DSP, RF компоненти, Перетворення та комутація мовних сигналів, Аналогова техніка, ADC, DAC, PLD, FPGA, MOSFET, IGBT, Дискретні напівпровідникові прилади. Sensor, Проектування та технологія, LCD, LCM, LED. Оптоелектроніка та ВОЛЗ, Дистрибуція електронних компонентів, Обладнання та вимірювальна техніка, Пасивні елементи та комутаційні пристрої, Системи ідентифікації та захисту інформації, Корпуси, Друковані плати