PCB-Fotoplotting

PCB-Fotoplotting ist ein elektromechanisch-optisches Verfahren, bei dem ein latentes Bild in einem Medium, in der Regel ein kontrastreiches monochromes (schwarz-weißes) fotografisches Bild, mit Hilfe einer computergesteuerten Lichtquelle sichtbar gemacht wird. Nach Abschluss der Belichtung wird das Medium in einem Fotoprozessor mit einer Entwicklerlösung verarbeitet und anschließend fixiert, gewaschen und getrocknet.

Anwendungen des PCB-Fotoplottings

Nahezu jedes denkbare Bild kann erzeugt werden. PCB-Fotoplotter werden in erster Linie für die Herstellung von PCBs (Leiterplatten) und IC-Verpackungen verwendet. Weitere Anwendungsbereiche sind das chemische Fräsen und spezielle grafische Verfahren. Das Fotoplottern ist der erste Schritt zur Herstellung von Fotolithografie-Masken für Leiterplatten. In der Leiterplattenindustrie werden diese Masken als PCB-Fotoplots bezeichnet und sind im Allgemeinen auf Merkmale von 20 µm oder mehr beschränkt. Integrierte Schaltkreise werden in ähnlicher Weise mit Fotomasken mit Merkmalen im Submikrometerbereich hergestellt; die Fotomasken werden traditionell durch die Photoreduktion der Fotoplotterausgabe hergestellt.

Historischer Hintergrund

Der erste Fotoplotter wurde in den 1960er Jahren von Gerber Scientific Inc. (heute Ucamco) eingeführt. Frühe Geräte verwendeten eine Xenon-Blitzlampe mit hoher Entladungsintensität (HID) und benötigten ein Bild, das auf einem rotierenden Blendenrad auf der lichtempfindlichen Oberfläche des Films oder der Glasplatte angebracht war. Der Belichtungskopf fuhr über die Oberfläche des Mediums, ohne es zu berühren, und erzeugte so Zeichnungen und Blitzlichter. Zeichnungen sind Vektoren oder Bögen, die durch kontinuierliche Beleuchtung entstehen, während sich der Belichtungskopf über die lichtempfindliche Oberfläche bewegt. Mit den Blitzlichtern werden einzelne einfache Grafiken erzeugt, indem Licht durch eine Blende mit der entsprechenden Form an einer festen Stelle eingestrahlt wird.

Moderne Fotoplotting-Techniken

Raster-Scan-Ausrüstung

Moderne Fotoplotter sind im Allgemeinen Rasterabtastgeräte, die einen auf einen oder mehrere Punkte fokussierten und mit Multimegahertz-Raten modulierten Laserstrahl verwenden, um das Bild zu erzeugen. Ursprünglich wurden häufig grüne Argon-Ionen-Laser und blaue Helium-Cadmium-Laser verwendet. Aktuelle Modelle verwenden rote Helium-Neon-Laser, rote Laserdioden oder sogar rote LEDs (Leuchtdioden).

Fotoplotter vs. Belichter

Fotoplotter sind eng mit Belichtern verwandt. Fotoplotter unterscheiden sich von den Belichtern durch die Art der Steuerung, mit der das Bild erzeugt wird, sowie durch die Auflösung und die absolute Genauigkeit des Bildes, wobei Fotoplotter wesentlich strengere Spezifikationen erfüllen als Belichter.

Laser Direct Imaging (LDI)

Die jüngste Entwicklung im Zusammenhang mit dem Fotoplotting ist das LDI (Laser Direct Imaging), bei dem ein Hochleistungslaser oder eine Xenon-Lampe verwendet wird, um den Fotolack direkt auf ein beschichtetes Substrat zu belichten, anstatt einen fotografischen Film zu belichten. Dadurch entfällt die Handhabung des fotografischen Films. LDI-Maschinen werden derzeit zu Preisen im Bereich von einer halben Million US-Dollar verkauft.

Eingabeformate

Die Eingabe von Fotoplottern ist eine Vektorgrafikdatei, normalerweise im Gerber-Dateiformat. Einige Fotoplotter akzeptieren auch Bitmap-Formate wie TIFF.

Schlussfolgerung

Das Fotoplotting von Leiterplatten hat sich seit seinen Anfängen in den 1960er Jahren erheblich weiterentwickelt. Von der frühen Verwendung von Xenon-HID-Blitzlampen bis hin zum modernen Einsatz der Laserdirektbelichtung schreitet die Technologie weiter voran und bietet höhere Präzision und Effizienz. Mit der Weiterentwicklung der Branche werden sich die Anwendungen und Möglichkeiten des Fotoplottens wahrscheinlich erweitern und seine Rolle bei der Herstellung von Leiterplatten und anderen spezialisierten grafischen Erzeugnissen weiter festigen.