DE1590148B1 - Verfahren und vorrichtung zur herstellung von foto schablonen fuer gedruckte schaltungen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Herstellen einer Fotoschablone für gedruckte Schaltungen, bei dem die Fotoschablone aus einem Schaltschema mittels fotografischer Reproduktion hergestellt wird.

Bei der Herstellung gedruckter Schaltungen macht die ständige Verkleinerung der Elemente der gedruckten Schaltungen die Herstellung einer Schablone nach einem Schaltungsentwurf in zunehmendem Maße schwieriger und zeitraubender. Nach einem bekannten Verfahren wird die vom Konstrukteur entworfene Schaltung von einem technischen Zeichner in einem größeren Maßstab aufgezeichnet, wobei für die Leitungszüge und die Anschlußstellen sehr genaue Toleranzen eingehalten werden müssen. Von dieser sorgfältig hergestellten technischen Zeichnung wird dann eine verkleinerte Fotografie hergestellt, welche als Schablone beim Aufdrucken des Leitungsbildes auf den mit Kupfer überzogenen Isolierträger dient.

Die Notwendigkeit, durch eine Fachkraft erst eine Zwischenanfertigung einer exakten technischen Zeichnung herstellen zu lassen, bedingt jedoch einen zusätzlichen Zeit- und Kostenaufwand.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Verfahren und eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die es ermöglichen, ohne diese Zwischenzeichnung auszukommen. Die Lösung dieser Aufgabe besteht darin, daß auf einem Datenträger Daten aufgezeichnet werden, die der Lage und der Art der Schaltelemente des Schaltschemas entsprechen, daß durch schrittweise Abtastung des Datenträgers den Daten entsprechende elektrische Signale erzeugt werden, daß bei jedem Abtastschritt entsprechend den elektrischen Signalen ein Schattenriß aus einer Anzahl von Schattenrissen, die die möglichen Schaltelemente darstellen, ausgewählt und von diesem Schattenriß fotografische Ablichtung auf einem FUm oder einer Fotoplatte erzeugt wird und daß zwischen zwei Belichtungen der Film oder die Fotoplatte entsprechend den elektrischen Signalen relativ zur Belichtungsstelle bewegt wird, so daß auf dem Film oder der Fotoplatte schrittweise ein Bild des Schaltschemas erzeugt wird.

Daraus ergeben sich verschiedene Vorteile. Zunächst einmal kann der ursprüngliche Schaltungsentwurf ohne eine Zwischenzeichnung direkt in eine fertige Fotoschablone umgewandelt werden. Zeitens kann der Aufzeichnungsträger mit den Daten einer bestimmten Schaltung aufbewahrt und erneut verwendet werden. Ferner können die Daten auf dem Aufzeichnungsträger auch Teile eines größeren Schaltkreises enthalten. Schließlich wird durch die Verwendung von Schattenrissen eine sehr hohe Genauigkeit erzielt.

Eine geeignete Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens besteht aus einem optischen Belichtungsgerät mit einem Schattenriß-Träger, der die den Schaltelementen entsprechenden Schattenrisse enthält, einer Belichtungseinrichtung zum wahlweisen Belichten eines der Schattenrisse sowie aus einer auf die elektrischen Signale ansprechenden Steuereinrichtung zum Steuern der Relativbewegung zwischen Fotoplatte und Belichtungsstelle und zum Auswählen der Schattenrisse.

Dabei kann zur Abtastung des Datenträgers ein Detektor vorgesehen werden, der auch die Steuereinrichtung betätigt. Vorteilhafterweise sind die Schattenrisse auf dem Schattenriß-Träger in Form eines Kreises angeordnet, wobei unterhalb des Trägers ein um die Achse dieses Kreises drehbares Prisma angeordnet ist, das das von einem Schattenriß kommende Licht in die Achse des Kreises ablenkt. Auch kann die Fotoplatte auf einem Koordinatentisch angeordnet sein, der mittels eines von der Steuereinrichtung gesteuerten Servo-Mechanismus bewegbar ist. Zweckmäßigerweise ist die Steuereinrichtung mit einem Zeitgeber verbunden, der die Belichtung in ίο Abhängigkeit von der Winkellage des drehbaren Schattenriß-Trägers auslöst. Durch die Anordnung der Lichtquelle im Mittelpunkt eines kreisförmigen Prismas kann eine gleichmäßige Belichtung des Schattenriß-Trägers erzielt werden.
Eine Ausführung der Erfindung soll unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben werden.

F i g. 1 ist eine schematische Darstellung der Vorrichtung zur Herstellung von Fotoschablonen;

Fig. 2 ist eine perspektivische Ansicht eines Koordinatentisches, welcher mit der in F i g. 1 gezeigten Vorrichtung verwendet wird;

F i g. 3 ist ein Querschnitt durch die optische Anordnung von Fig. 1;

F i g. 4 ist ein schematischer Schaltplan des Steuerkreises für die in F i g. 1 gezeigte Vorrichtung;

Fig. 5 ist eine schematische Darstellung einer Schaltung, welche durch die in F i g. 1 gezeigte Vorrichtung hergestellt worden ist.

In den F i g. 1 und 2 wird ein Film 1 gezeigt, weleher auf einem Koordinatentisch 2 befestigt ist und belichtet werden soll. Die optische Anordnung besteht aus einer (nicht gezeigten) Blitzlichtlampe im Mittelpunkt eines Ringprismas 3, welches das von der Blitzlichtlampe kommende Licht gleichmäßig auf den Umfang einer Platte verteilt, auf welcher das Prisma gelagert ist. Das Licht wird durch runde Öffnungen in der Platte 4 nach unten abgelenkt, geht durch Kondensatorlinsen an der Platte 4 und fällt auf eine Trägerplatte 5, in welcher sich Ausnehmungen zur Aufnahme der Schattenrisse mit den Formen der einzelnen Schaltungselemente befinden. Unterhalb der Trägerplatte 5 befindet sich eine weitere Platte 6, welche Kollimatorobjektive 11 trägt. Der Lichtweg zwischen den Kondensatorlinsen und den Kollimatorobjektiven wird durch Rohrverkleidungen 7 umgeben, um Streulicht auszuschalten. Die drei Platten sind fest in einem Rahmen 8 befestigt.

Der übrige Teil der optischen Anordnung ist aus F i g. 3 ersichtlich. Er enthält ein Prisma 9 und ein Abbildungsobjektiv 10. Das Prisma 9 dreht sich um die Achse A -A und befindet sich in der hier gezeigten Stellung gerade unterhalb eines Kollimatorobjektivs 11. Das Prisma 9 befindet sich in einer Halterung, welche aus einer oberen Ringscheibe 12 und einer unteren Ringscheibe 13 besteht. Diese Halterung ist in bezug auf die Objektivhalterung 14 mit dem Objektiv 10 drehbar gelagert. In der oberen Ringscheibe 12 befindet sich eine Aussparung 15, durch welche das vom Kollimatorobjektiv kommende Licht in das Prisma eintreten kann. Das in das Prisma 9 eintretende Licht fällt unter einem Winkel von 45° auf die Seitenfläche 18 auf, wird unter einem Winkel von 90° abgelenkt und verläuft in der Längsachse des Prismas. Es trifft die zweite Seitenfläche 19 an einer Stelle, an welcher sich diese Seitenfläche mit der Achse A-A schneidet, wird wiederum um 90° abgelenkt und verläuft in der Achse A-A nach unten. Das Licht gelangt durch eine Aussparung 16 in der

unteren Ringscheibe und durch ein Objektiv 10 auf den Film 1. Da die Austrittsachse des Lichtes mit der Achse A-A zusammenfällt, gelangt das von der Blitzlichtlampe ausgehende und durch irgendeinen der Schattenrisse gehende Licht bei jeder Prismenstellung in das Objektiv 10 und tritt entlang der Achse A-A aus der optischen Anordnung aus.

Die Einzelheiten des Koordinatentisches 2 werden in F i g. 2 gezeigt. Der Film 1 befindet sich in einem Filmhalter 20 auf einem Block 22, der in einer Führungsschiene beweglich ist und durch den Motor 21 um kleine Beträge in der Richtung der Y-Achse bewegt werden kann. Der Block 22 ist seinerseits auf einer weiteren Führung senkrecht zur Richtung der ersten Führung verschiebbar auf dem feststehenden Block 24 befestigt. Der Block 22 kann um gleiche, kleine Beträge durch den Motor 23 in der Richtung der X-Achse bewegt werden. In der Zeichnung wird der Einfachheit halber ein einfacher Motorantrieb gezeigt, in der praktischen Ausführung erfolgt jedoch der Antrieb durch ein Malteserkreuz. Die Belichtung entsprechender Schattenrisse muß bei bestimmten Stellungen des Koordinatentisches erfolgen, damit bei der stufenweisen Herstellung eine einwandfreie Reproduktion der ursprünglichen Schaltung erhalten wird. Bei der hier gezeigten optischen Anordnung werden bei Betätigung der Blitzlichtlampe gleichzeitig alle Schattenrisse beleuchtet. Die Auswahl eines bestimmten Schattenrisses erfolgt deshalb in der Weise, daß das Blitzlicht in dem Augenblick aufleuchtet, wenn das rotierende Prisma unterhalb des dem Schattenriß zugeordneten Kollimatorobjektivs liegt. Wenn die Belichtung erfolgt ist, wird der Koordinatentisch vor der nächstfolgenden Belichtung neu eingestellt.

Der gesamte Belichtungsvorgang wird durch die in F i g. 4 gezeigte Schaltung gesteuert. Die ursprüngliche Schaltung wird auf einem Aufzeichnungsträger programmiert, welcher auch die Angaben für den Typ des Schattenrisses und seine Lage im X, Y-Koordinatensystem enthält.

Der Signalanzeiger 30 gibt entsprechende elektrische Signale an einem Speicher 29 ab, welcher die X- und Y-Koordinaten, den Typ des Schattenrisses und die Befehle für den Antrieb des Koordinatentisches getrennt speichert. Die Lageangaben werden als getrennte X, Y-Koordinaten an zwei entsprechende Servoantriebe 31 für die beiden Koordinaten abgegeben. Die einzelnen Schattenrisse für die verschiedenen Schaltungselemente werden fortlaufend numeriert, und die entsprechenden Signale werden einem Symbolwähler 32 zugeführt. Der Zeitgeber und Steuerkreis 33 erhält ein Einstellsignal vom Koordinatentisch 2, welches anzeigt, wenn sich der Koordinatentisch in der richtigen Stellung befindet. Der Symbolwähler erhält ein Signal, welches die augenblickliche Winkelstellung des Prismas anzeigt. Wenn sich das Prisma unterhalb des gewünschten Schattenrisses befindet, gibt der Symbolwähler ein weiteres Einstellsignal an den Steuerkreis ab. Nachdem sich der Filmhalter 20 bereits in der richtigen Lage befindet, veranlaßt das vom Symbolwähler abgegebene Einstellsignal, daß der Steuerkreis 33 ein Auslösesignal für die Blitzlichtlampe 34 erzeugt, wodurch die Belichtung des erwünschten Schattenrisses auf eine bestimmte Stelle des Filmes erfolgt. Ein Belichtungssignal zeigt dem Steuerkreis an, daß die Belichtung erfolgt ist.

Im folgenden soll die Signalablesung kurz beschrieben werden. Wenn angenommen wird, daß der Signalanzeiger ein Signal erhält, welches die Koordinaten X₁, Y₁ und den Schattenriß S₁ aufweist, dann wird der Schattenriß S₁ an der Stelle X₁Y₁ abgebildet. Das nächstfolgende Signal soll die Koordinaten X₀ Y., und den Schattenriß S₂ beinhalten. Das an den" Servoantrieb für den Koordinatentisch abgegebene Signal entspricht dem Unterschied zwischen X₁ und X₂ und zwischen Y₁ und Y₂. Wenn diese Signalwerte nicht gleich Null sind, bewegt sich der Koordinatentisch eine Stufe in dieser Richtung und bildet den Schattenriß S₂ in dieser neuen Stellung ab. Dann werden die Werte X₂ und Y₂ wieder mit den neuen Koordinaten verglichen, und wenn sich für diese Werte immer noch ein Unterschied ergibt, wiederholt sich dieser Vorgang, und eine neue Belichtung erfolgt. S₂ wird jeweils auf der nächstfolgenden Einstellungsstufe des Koordinatentisches abgebildet, bis die Differenzen X₂ — X₁ und Y₁ — Y₂ den Wert Null erreicht haben. Dann wird durch den Steuerkreis der Aufzeichnungsträger weiterbewegt, so daß der Signalanzeiger die nächstfolgende Reihe von Signalen anzeigt.

Auf diese Weise wird der Film wie in dem in Fig. 5 gezeigten Schema belichtet. Die einzelnen Elemente 35, welche zusammen die Leitungszüge bilden, entsprechen den einzelnen Schattenrissen in der Trägerplatte. Da sich der Koordinatentisch stufenweise fortbewegt, haben die einzelnen Elemente 35 alle die gleiche Länge, überlagern sich jedoch gegenseitig so weit, daß ununterbrochene Leitungszüge auf dem Film entstehen.

In einer anderen Ausführung der Vorrichtung kann die Trägerplatte für die Schattenrisse drehbar und das Prisma feststehend angeordnet sein. In diesem Falle werden nur eine Kondensatorlinse und ein Kollimatorobjektiv benötigt.

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Herstellen einer Fotoschablone für gedruckte Schaltungen, bei dem die Fotoschablone aus einem Schaltschema mittels fotografischer Reproduktion hergestellt wird, dadurch gekennzeichnet, daß auf einem Datenträger Daten aufgezeichnet werden, die der Lage und der Art der Schaltelemente des Schaltschemas entsprechen, daß durch schrittweise Abtastung des Datenträgers den Daten entsprechende elektrische Signale erzeugt werden, daß bei jedem Abtastschritt entsprechend den elektrischen Signalen ein Schattenriß aus einer Anzahl von Schattenrissen, die die möglichen Schaltelemente darstellen, ausgewählt und von diesem Schattenriß eine fotografische Ablichtung auf einem Film oder einer Fotoplatte erzeugt wird und daß zwischen zwei Belichtungen der Film oder die Fotoplatte entsprechend den elektrischen Signalen relativ zur Belichtungsstelle bewegt wird, so daß auf dem Film oder der Fotoplatte schrittweise ein Bild des Schaltschemas erzeugt wird.

2. Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein optisches Belichtungsgerät (Fig. 1) mit einem Schattenriß-Träger (5), der die den Schaltelementen entsprechenden Schattenrisse enthält, und einer Belichtungseinrichtung zum wahlweisen Belichten eines der Schattenrisse und eine auf die

elektrischen Signale ansprechende Steuereinrichtung (F ig. 4) zum Steuern der Relativbewegung zwischen Fotoplatte und Belichtungsstelle und zum Auswählen der Schattenrisse.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch einen zur Abtastung des Datenträgers dienenden Detektor (30), der die Steuereinrichtung betätigt.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schattenrisse auf dem Schattenriß-Träger (5) in Form eines Kreises angeordnet sind, wobei unterhalb des Trägers ein um die Achse dieses Kreises drehbares Prisma angeordnet ist, das das von einem Schattenriß kommende Licht in die Achse des Kreises ablenkt.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Fotoplatte auf einem Koordinatentisch (2) angeordnet ist, der mittels eines von der Steuereinrichtung gesteuerten Servomechanismus (23, 21) bewegbar ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung einen Zeitgeber aufweist, der die Belichtung in Abhängigkeit von der Winkellage des drehbaren Schattenriß-Trägers auslöst.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtquelle im Mittelpunkt eines kreisförmigen Prismas (3) angeordnet ist, das für eine gleichmäßige Belichtung des Schattenriß-Trägers sorgt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen