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大面积PCB投影扫描式激光曝光机的研制

作　者: 欧阳琴
导　师: 周金运
学　校: 广东工业大学
专　业: 物理电子学
关键词: 曝光机印制电路板激光投影成像 XeF准分子激光分辨力
分类号: TN249
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

随着电子产品对大面积、高精度成像的需求,对印制电路板的设计与制造的要求也越来越高。这也推动了PCB生产所需的曝光设备的研制。同时,对制造成本的持续压力,要求设备在满足其性能需要的同时也要降低成本。可以通过提高生产量、使用传统光致抗蚀剂等关键因素。传统的PCB曝光工具所存在的缺陷逐渐暴漏出来：基板尺寸有限、产量低、接缝误差大,精度低,效益差,成本高等等。一种新型的激光投影成像(LPI)曝光应运而生,取代了传统的汞灯曝光,采用351nm的XeF准分子激光作为其光源。并且这种曝光是用传统的光致抗蚀剂,传统的融石英玻璃掩模版。基于LPI系统理论,我们研制了激光光刻设备,只要我们调整好合适的参数,该设备能够实现在460mm×610mm基板区域内大面积曝光,并达到10μm的分辨力。它消除了当前光刻设备的限制。它的优势是可以在PCB制造中马上得到应用而不需要对目前的光刻胶还有光刻工艺做任何改变。该设备由四个主要的部分组成：波长为351nm、单脉冲能量为120mJ的XeF准分子激光器；数值孔径为0.02、均匀性达到5%以内的光学照明系统；数值孔径为0.025的双远心光学投影系统；控制掩模版和基板同时扫描直到基板完成成像的X-Y精密移动工作台。本文描述了曝光机的结构,曝光光学设计参数和机械设计加工,分析了光学和机械匹配存在的问题和合理的技术方案。最后,在设定不同条件下,在激光投影曝光机上进行曝光实验,得到最优的曝光参数。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-7
目录  7-9
Content  9-11
第一章绪论  11-18
  1.1 本课题的研究背景  11-13
  1.2 传统的光学曝光技术  13-16
    1.2.1 接触式成像技术  13-14
    1.2.2 接近式成像技术  14-15
    1.2.3 步进重复成像技术  15
    1.2.4 激光直接成像技术  15-16
  1.3 LPI激光投影成像技术  16-17
  1.4 本论文的研究内容  17-18
第二章整机的主要性能指标  18-21
  2.1 光刻分辨力  18
  2.2 光刻焦深  18-19
  2.3 生产效率  19-20
  2.4 小结  20-21
第三章准分子激光微加工技术  21-28
  3.1 准分子激光微细加工的特点  21-22
    3.1.1 单光子能量高  21-22
    3.1.2 峰值功率高  22
    3.1.3 分辨力高  22
  3.2 准分子激光器的原理  22-24
  3.3 TOL型XeF激光器的光束质量  24-26
  3.4 小结  26-28
第四章曝光机的光学系统  28-37
  4.1 光学照明系统  29-34
    4.1.1 光学设计  30-31
    4.1.2 光束的均匀性  31-32
    4.1.3 照明系统的机械制造  32-34
  4.2 光学投影系统  34-36
    4.2.1 光学设计  34-35
    4.2.2 投影系统的机械制造  35-36
    4.2.3 投影系统与照明系统的匹配  36
  4.3 小结  36-37
第五章 X-Y移动工作台的设计  37-44
  5.1 六角形无接缝扫描技术  37-38
  5.2 精密工作台的设计结构  38-42
    5.2.1 工作台的主要性能指标  38
    5.2.2 工作台的设计结构  38-39
    5.2.3 驱动电机的选择  39-40
    5.2.4 电控系统设计  40-42
  5.3 机械部分与光学部分的匹配  42-43
  5.4 小结  43-44
第六章光刻实验及结果  44-51
  6.1 光刻工艺流程  44-45
  6.2 投影扫描曝光实验  45-50
    6.2.1 光刻胶  45-46
    6.2.2 实验前的准备  46-47
    6.2.3 实验步骤及结果  47-50
  6.3 小结  50-51
结论  51-54
主要参考文献  54-57
发表的学术论文及申请的专利  57-59
致谢  59

大面积PCB投影扫描式激光曝光机的研制

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