薄膜電路帶孔瓷片光刻真空夾具的制作方法

本發明涉及一種適用于MJB4自動光刻真空設備不同功能兩路真空吸附承載臺的薄膜電路帶孔瓷片光刻真空夾具。

背景技術：

陶瓷薄膜電路基片制造過程都要將設計圖形轉移到鍍膜瓷片上，從而達到設計圖形與產品電路圖形的同步，使用一種叫光刻的工藝實現上述目的。目前在陶瓷基片上光刻蝕薄膜電路圖形的方法是通過使用紫外敏感正性光刻膠作為抗蝕劑，陶瓷基片上表面進行薄膜電路圖形的光刻成像。再經過一系列后續工藝處理，最終形成陶瓷薄膜電路。光刻工藝包含涂膠、光刻和顯影三個工序。涂膠是在已鍍金屬膜的瓷片表面均勻涂覆一層光敏絕緣抗蝕膜,并使之預烘固化的過程。涂膠是在涂膠或叫勻膠、甩膠等真空設備上完成，達到需要的厚度和均勻性指標要求，完成預烘使光刻膠具有光敏性又不粘。后續工序是將涂膠后瓷片放入光刻機進行光刻。目前應用最廣的是紫外光刻機，用紫外光能量分解或聚合光刻膠(根據光刻膠材料不同區分，以最終圖形與設計要求一致為準，薄膜光刻與PCB曝光的區別在出射光的平行性和能量，PCB曝光的平行性差，能量可做到很大，對應的圖形分辨率不高。由于MJB4光刻機真空設備中不能同時工作，不互鎖的真空管路，工作不同步。薄膜光刻為了追求提高圖形分辨率，強調出射光的平行性，加入了很多透鏡實現光線平行，輸出能量比PCB曝光比偏低。

為滿足陶瓷電路要求，薄膜工藝需要設計多次光刻，分別制造不同金屬層電路。在光刻時需要多次對位，因此瓷片電路中除了金屬化孔，工藝區域還設計有對位標記孔。在光刻時瓷片工件需要保持在設備中固定，確保設備光學對位機構校準的位置不變。

目前陶瓷電路制造光刻自動真空設備，設有兩路不同功能的真空吸附承載臺，使用中發現該真空吸附承載臺對于通孔瓷片存在適應性缺陷。比如，MJB4光刻機真空設備原廠提供的承載兩路吸附夾具的載物臺，該夾具將兩路真空吸附孔均設計在夾具裝載面的中間，只適用于無孔瓷片工件而不適用帶孔瓷片的光刻。帶孔瓷片因其中間打孔，會使吸附夾具表面的抽真空孔漏氣而使瓷片不能被真空設備載臺真空吸附固定，真空吸附失效，不能完成基片和光刻版圖形對位工作。如果用膠帶粘瓷片工件固定，缺陷一是膠帶厚度產生間距使曝光的圖形邊緣虛光，影響高頻電路尺寸穩定性；缺陷二是膠帶作為突出物夾在瓷片和光刻版之間，圖形高精度要求光刻機采用硬接觸模式，真空設備升降平臺會自動升起瓷片工件硬頂光刻版，由于光刻版厚度遠大于瓷片工件，損壞的是瓷片工件。

目前已知的真空夾具為了有效控制氣源的消耗，節約氣源，穩定吸附工件，提高生產效率，采用工件裝夾面板、吸真空氣管接頭、測壓氣管接頭、夾具外殼、密封條、孔型密封板和薄膜，使用時通過PLC控制器，啟動吸真空電磁閥和保壓電磁閥，氣源通過真空發生器對密封空腔吸氣，密封空腔形成負壓，當負壓達到負壓表設定值時，PLC控制器斷開吸真空電磁閥和保壓電磁閥，當密封空腔負壓值跌破負壓表設定值時，吸真空電磁閥跟保壓電磁閥自動啟動，在負壓值所產生的吸附力加工零件。

技術實現要素：

本發明針對上述現有技術存在的問題，提供一種裝夾方便，通用性強，成品率高，能夠可靠使用MJB4自動光刻機真空設備自帶的兩路不同功能真空吸附承載臺的薄膜電路帶孔瓷片光刻真空夾具，以解決目前陶瓷電路制造光刻自動真空設備，兩路不同功能真空吸附承載臺難適應通孔瓷片的問題。

本發明的上述目的可以通過以下措施來達到：一種薄膜電路帶孔瓷片光刻真空夾具，包括：對位分流底盤1及其位于圓周角平分線上的對位標記線(6和設置在所述對位分流底盤1底盤下端安裝槽5內的吸附臺2，其特征在于：對位分流底盤1制有由三個不同直徑同心圓平臺構成的兩個圓平面，圓平臺中心制有導氣孔4和位于導氣孔4兩側的凹槽11及其形成的吸附面7和密封面8，其中位于導氣孔4兩側的凹槽11形成了與真空設備互相氣密的兩路氣路；連接同心圓平臺的法蘭圓環面9相鄰根部的一側制有移動對位導氣孔3，另一側制有傳感器架空槽10；吸附臺2制有以導氣孔4為中心，繞過對位標記線6自由端上的標線端點真空吸附孔17，構成矩形環槽的內環密封槽12，在所述內環密封槽12區域中心制有導氣孔4，與上述矩形環槽對角線重合輻射的十字交叉導氣槽14，在十字交叉的四個端點上制有真空吸附孔16，在內環密封槽12外圍制有通過對位標記線6根部矩構成形環槽的中層導氣槽15，以及圍繞所述中層導氣槽15的外層內環密封槽13，真空吸附孔16分布在瓷片工件承載面的四角與十字交叉導氣槽14貫通相連，工作時吸住瓷片的四角固定瓷片工件。

本發明相比于現有技術具有如下有益效果：

裝夾方便。本發明針對現有自動光刻真空設備不同功能兩路真空吸附承載臺只能加工規定尺寸無孔瓷片和原廠提供復雜設計的夾具，氣路加工必須用激光和其它高能加工手段，不能用機械加工完成，氣路吸附出口都集中在夾具中心區域，螺釘緊固在結構上僅是為了壓迫夾具內部兩路的“O”形密封圈，才能達到氣路密封目的的問題，充分理清自動光刻真空設備不同功能兩路真空吸附承載臺的原理，通過對位分流底盤1制有的由三個不同直徑同心圓平臺構成的兩個圓平面，圓平臺中心制有導氣孔4和位于導氣孔4兩側的凹槽11及其形成的吸附面7和密封面8，實現通孔方瓷片方便裝夾，采用對位分流底盤1與吸附臺2組合結構夾具方便氣路和密封加工，減少了加工量，避免了國內外真空設備廠家只能適應無孔瓷片的問題。為適用MJB4光刻機，滿足真空設備工作程序要求，高端電路基片電路通孔金屬化瓷片，干法濺射鍍膜制備陶瓷薄膜金屬化孔電路的工藝，涂膠顯影工序真空轉臺夾具夾持工件,保證了瓷片在真空設備移動拖板和升降平臺動作中的固定，形成高精度圖形,使廢品率直接降低到正常容許范圍內。

通用性強。本發明在充分理清自動光刻真空設備管路、功能的基礎上，針對現有技術存在的只能加工無孔瓷片的缺陷,在瓷片的工藝區域和真空設備傳感器盲區設計了真空吸附孔位置,按生產習慣設計，遠離瓷片內部設計區域的電路布局打孔，將真空吸附孔設計在操作不用的工藝區域和真空設備傳感器盲區內，最大限度發揮了夾具的適用性和通用性，不論有孔無孔瓷片工件均可應用。采用對位光刻和保證光刻板與瓷片表面涂覆的光刻膠直接接觸，減少折射，提高光刻圖形精度，避免了薄膜電路帶孔瓷片直接真空固定接觸光刻版。

成品率高。本發明針對現有技術存在的不能固定帶孔瓷片的缺陷，在瓷片工件邊緣對應于真空設備和工藝操作的空閑區域內設置兩路真空吸附孔，采用兩層嵌入結構方便加工夾具內部氣路和密封裝配，保證兩路吸附對瓷片固定等技術措施，滿足有孔、無孔瓷片工件都能吸附對位和圖形精密光刻。在承載面邊緣設置的分散氣路真空吸附孔改變了現有技術夾具氣路和吸附位置，匹配了自動光刻真空設備的真空系統，操作上與原廠的設計完全一致，保證了曝光過程瓷片涂膠表面與光刻版表面能夠硬接觸，減少了虛光，保證了圖形尺寸的穩定性和一致性，提高了加工效率和成品率。

本發明針對工藝區域是加工瓷片電路時工藝用于轉運夾持、導電電極接觸、設計工藝標記等用途的操作區域，加工完成后不在產品中保留的區域。采用兩路氣路互相氣密的且與真空設備兩個真空孔相連的兩路真空十字交叉導氣槽14、中層導氣槽15，使氣路分別覆蓋到瓷片工件邊緣的工藝區域的中間位置；真空吸附孔16分布在瓷片工件承載面的四角與十字交叉導氣槽14貫通相連，工作時吸住瓷片的四角固定瓷片工件，四點吸附變為三點吸附仍能保持一個面的穩定固定，避開了瓷片工件的中部鉆孔區域，克服了實際工作中，由于瓷片薄0.127mm或者0.254mm且脆，常發生一角在工藝區域內破碎的情況。真空吸附孔在承載臺的表面邊緣，破碎角的真空吸附孔便于密封操作，從而保證其余真空吸附孔的吸附力。在圖1位置位于圖形中線上的上下兩端，標線端點真空吸附孔17與中層導氣槽15貫通相連，避開了真空設備在夾具左右方向已布置了對位攝像頭的位置，做到了瓷片工件上下工藝區域的充分利用，上下兩個點吸附，可有效防止瓷片工件在拖動時發生旋轉。夾具的承載面開槽18，減小了與瓷片工件的接觸面積，可有效減少兩個平面的加工誤差累積的影響，使工作時真空設備工作臺上頂的壓力不集中在瓷片工件的某個小的區域，有效防止瓷片破裂。

本夾具對應真空設備操作的要求設計了對應真空孔和密封面，通過設計將原廠夾具在中心區域位置的兩路氣路對應兩個吸附點，變為在對應真空設備傳感器的盲區和工藝不使用區域內增加拖動兩個吸附點、光刻四個吸附點，吸附點位置變到瓷片工件邊緣的工藝區域內，通過設計簡化了加工要求和更容易實現夾具裝配精度。夾具設計的吸附點位置由于避開了瓷片工件打孔區域和工藝標記區域，又處于工藝區域內，因此對有孔、無孔瓷片工件均適用。

本發明適用于陶瓷電路MJB4自動光刻真空設備的有孔無孔瓷片對位和曝光加工。

附圖說明

圖1是本發明薄膜電路帶孔瓷片光刻真空夾具俯視圖。

圖2是圖1的剖視圖。

圖3是圖1的仰視圖

圖4是吸附臺2的仰視圖。

圖5是對位分流底盤1的俯視圖

圖6是圖5的剖視圖

圖中：1對位分流底盤，2吸附臺，3移動對位導氣孔，4導氣孔，5安裝槽，6對位標記線，7吸附面，8密封面，9圓環面，10傳感器架空槽，11凹槽，12內環密封槽，13外環密封槽，14導氣槽，15中層導氣槽，16真空吸附孔，17標線端點真空吸附孔、18環槽、19聚合物密封粘劑。

具體實施方式

在圖1-圖5所示的實施例中，一種薄膜電路帶孔瓷片光刻真空夾具，包括：對位分流底盤1及其位于圓周角平分線上的對位標記線6和設置在所述對位分流底盤1底盤下端安裝槽5內的吸附臺2。對位分流底盤1制有由三個不同直徑同心圓平臺構成的兩個圓平面，圓平臺中心制有導氣孔4和位于導氣孔4兩側的凹槽11及其形成的吸附面7和密封面8，其中位于導氣孔4兩側的凹槽11形成了與真空設備互相氣密的兩路氣路；連接同心圓平臺的法蘭圓環面9相鄰根部的一側制有移動對位導氣孔3，另一側制有傳感器架空槽10；吸附臺2制有以導氣孔4為中心，繞過對位標記線6自由端上的標線端點真空吸附孔17，構成矩形環槽的內環密封槽12，在所述內環密封槽12區域中心制有導氣孔4，與上述矩形環槽對角線重合輻射的的十字交叉導氣槽14，在十字交叉的四個端點上制有真空吸附孔16，在內環密封槽12外圍制有通過對位標記線6根部構成矩形環槽的中層導氣槽15，以及圍繞所述中層導氣槽15的外環密封槽13，真空吸附孔16分布在瓷片工件承載面的四角與十字交叉導氣槽14貫通相連，工作時吸住瓷片的四角固定瓷片工件。

十字交叉導氣槽14、中層導氣槽15構成了與真空設備兩個真空孔相連的兩路氣路，該兩路氣路分別覆蓋在瓷片工件邊緣的工藝區域的中間位置，所述工藝區域避開了瓷片工件的中部鉆孔區域，是加工瓷片電路時用于轉運夾持、導電電極接觸和工藝標記用途的操作區域。

真空吸附孔16和標線端點真空吸附孔17貫穿到吸附臺2邊緣表面上制有便于平面研磨校正調試的多道同心的方形環槽18。

標線端點真空吸附孔17與中層導氣槽15貫通相連，避開真空設備在夾具左右方向已布置了對位攝像頭的位置。

對位分流底盤1圓面上制有分隔分別完成夾具與臺面吸附和光刻吸附管路延伸的接觸面密封的凹槽11，作用是使上述兩平面更容易研磨形成同一水平面。

吸附面7和密封面8形成了覆蓋真空設備升降平臺的兩路真空孔位置的的密封面。

夾具工作時只受到壓力，設計成嵌入的上下結構可以不需要任何緊固件，簡化了加工，裝配時先在內環密封槽內注入密封膠，將吸附臺2嵌入對位分流底盤1制有的安裝槽5內，加壓，內環密封槽內注入的密封膠因重力作用會自動密封接觸面，因加工兩個接觸面的平面度要求高，側向流動很少，實現了密封和粘接；移動對位導氣孔3、導氣孔4和對位標記線6的位置關系是實測真空設備的數據而來，夾具的對位標記線6對正真空設備拖板的標記線后，移動對位導氣孔3、導氣孔4分別正對真空設備的兩個真空孔，按照真空設備操作拖板按鍵時，位于夾具中心線的兩個標線端點真空吸附孔17產生吸附力，瓷片工件固定在夾具表面完成瓷片裝夾后送入真空設備移動。推入后的停頓因吸力保證瓷片不在夾具表面滑動，此時夾具處于真空設備升降工作臺上方；光刻工作時真空設備升降工作臺上升，接觸夾具吸附面7和密封面8，吸附面7剛好封住真空設備升降工作臺面外圍的真空吸附孔，被吸附到真空設備升降工作臺面上完成固定，密封面8主要保證真空設備升降工作臺面中心的真空孔與夾具導氣孔4對接密封，使夾具四角真空吸附孔16產生足夠的吸力，完成對位和光刻。

移動對位導氣孔3與真空設備真空孔對接，其位置和大小與真空設備拖板的尺寸和位置匹配對應。

位于吸附臺面2底面的內環密封槽12和外環密封槽13內填充有聚合物密封粘劑19，在吸附臺2加重物加壓，聚合物密封粘劑19在重力作用下，從內環密封槽12、外環密封槽13中流淌到安裝槽5表面形成固化粘接的平面密封。

放入真空設備移動托架的光刻真空夾具，其組件之一的對位分流底盤1上的對位標記線6對正真空設備移動托架上標記線，對位分流底盤1上的移動對位導氣孔3與真空設備移動托架上真空孔重合。放置瓷片工件在光刻真空夾具組件之一的吸附臺面2表面并與其凸臺外形對齊，托架進入光刻機時，真空設備真空打開并通過移動托架上真空孔和與之重合的移動對位導氣孔3、夾具內部中層導氣槽15通道，到達夾具表面標線端點真空吸附孔17真空抽氣入口，吸附固定放置在其上的瓷片工件中間邊緣，托架帶動夾具和瓷片進入真空設備并到位后后，真空設備移動托架真空管路關閉，開始光刻程序，真空設備升降平臺的真空打開，升降平臺上升接觸夾具由凹槽11分隔的吸附面7和密封面8，吸附面7被升降平臺周邊的真空孔吸附后將夾具固定在升降平臺表面，隨真空設備平臺移動。密封面8使導氣孔4與真空設備升降平臺中心的真空孔重合并保證真空密封，真空設備真空管路通過導氣孔4和夾具內部導氣槽14通道連通，到達夾具表面真空吸附孔16真空抽氣入口，吸附住放置在其上的瓷片工件邊緣的四角完成瓷片固定。開始瓷片與光刻版對位程序，真空設備臺面自動下降一個距離，使瓷片與光刻版形成間隙，然后瓷片因真空固定隨真空設備升降平臺X\Y軸移動和θ軸旋轉，使瓷片工件完成與光刻版的對位。對位完成后真空設備升降平臺上升，瓷片表面光刻膠接觸光刻版，UV光接入，自動計時，完成曝光后平臺下降，關斷真空。移動托架連帶光刻真空夾具滑出，取出瓷片工件，轉入顯影工序。

MJB4光刻機的瓷片光刻臺面功能分為兩個步驟完成，一步驟為滑動拖板，瓷片夾具就放在拖板上，拉出拖板，夾具遠離真空設備的曝光機械裝置，可以非常方便裝夾和取下瓷片。推入瓷片時拖動氣路工作，傳感器架空槽10沒有壓迫其位置下托板上的傳感器，真空設備的移動真空吸附氣路打開，夾具的標線端點真空吸附孔17固定瓷片，瓷片工件不因拖板到位的撞擊振動移位，到位后拖動氣路停止工作。二步驟是光刻觸發，真空設備內光刻真空氣路自動打開的同時升降臺面上升，接觸夾具的吸附面7和密封面8，夾具吸附面7被真空設備升降臺面上處于周邊的真空吸附孔固定，密封面8中心的導氣孔4接入了真空設備的工件吸附管路，通過工件真空吸附孔16固定工件，此時夾具圓環面9脫離與拖板表面的接觸。打開對位開關，升降臺面自動下降一定距離使工件瓷片表面脫離接觸光刻版，可以操作光學對位機構把光刻版對位標記與瓷片的工藝定位孔進行對位，對位完成后關閉對位開關，自動完成曝光。最后利用成熟的顯影工藝完成顯影。

以上所述的僅是本發明的優選實施例。應當指出，對于本領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明原理的前提下，還可以作出若干變形和改進，這些變更和改變應視為屬于本發明的保護范圍。