薄膜电路带孔瓷片光刻真空夹具的制作方法

本发明涉及一种适用于MJB4自动光刻真空设备不同功能两路真空吸附承载台的薄膜电路带孔瓷片光刻真空夹具。

背景技术：

陶瓷薄膜电路基片制造过程都要将设计图形转移到镀膜瓷片上，从而达到设计图形与产品电路图形的同步，使用一种叫光刻的工艺实现上述目的。目前在陶瓷基片上光刻蚀薄膜电路图形的方法是通过使用紫外敏感正性光刻胶作为抗蚀剂，陶瓷基片上表面进行薄膜电路图形的光刻成像。再经过一系列后续工艺处理，最终形成陶瓷薄膜电路。光刻工艺包含涂胶、光刻和显影三个工序。涂胶是在已镀金属膜的瓷片表面均匀涂覆一层光敏绝缘抗蚀膜,并使之预烘固化的过程。涂胶是在涂胶或叫匀胶、甩胶等真空设备上完成，达到需要的厚度和均匀性指标要求，完成预烘使光刻胶具有光敏性又不粘。后续工序是将涂胶后瓷片放入光刻机进行光刻。目前应用最广的是紫外光刻机，用紫外光能量分解或聚合光刻胶(根据光刻胶材料不同区分，以最终图形与设计要求一致为准，薄膜光刻与PCB曝光的区别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，对应的图形分辨率不高。由于MJB4光刻机真空设备中不能同时工作，不互锁的真空管路，工作不同步。薄膜光刻为了追求提高图形分辨率，强调出射光的平行性，加入了很多透镜实现光线平行，输出能量比PCB曝光比偏低。

为满足陶瓷电路要求，薄膜工艺需要设计多次光刻，分别制造不同金属层电路。在光刻时需要多次对位，因此瓷片电路中除了金属化孔，工艺区域还设计有对位标记孔。在光刻时瓷片工件需要保持在设备中固定，确保设备光学对位机构校准的位置不变。

目前陶瓷电路制造光刻自动真空设备，设有两路不同功能的真空吸附承载台，使用中发现该真空吸附承载台对于通孔瓷片存在适应性缺陷。比如，MJB4光刻机真空设备原厂提供的承载两路吸附夹具的载物台，该夹具将两路真空吸附孔均设计在夹具装载面的中间，只适用于无孔瓷片工件而不适用带孔瓷片的光刻。带孔瓷片因其中间打孔，会使吸附夹具表面的抽真空孔漏气而使瓷片不能被真空设备载台真空吸附固定，真空吸附失效，不能完成基片和光刻版图形对位工作。如果用胶带粘瓷片工件固定，缺陷一是胶带厚度产生间距使曝光的图形边缘虚光，影响高频电路尺寸稳定性；缺陷二是胶带作为突出物夹在瓷片和光刻版之间，图形高精度要求光刻机采用硬接触模式，真空设备升降平台会自动升起瓷片工件硬顶光刻版，由于光刻版厚度远大于瓷片工件，损坏的是瓷片工件。

目前已知的真空夹具为了有效控制气源的消耗，节约气源，稳定吸附工件，提高生产效率，采用工件装夹面板、吸真空气管接头、测压气管接头、夹具外壳、密封条、孔型密封板和薄膜，使用时通过PLC控制器，启动吸真空电磁阀和保压电磁阀，气源通过真空发生器对密封空腔吸气，密封空腔形成负压，当负压达到负压表设定值时，PLC控制器断开吸真空电磁阀和保压电磁阀，当密封空腔负压值跌破负压表设定值时，吸真空电磁阀跟保压电磁阀自动启动，在负压值所产生的吸附力加工零件。

技术实现要素：

本发明针对上述现有技术存在的问题，提供一种装夹方便，通用性强，成品率高，能够可靠使用MJB4自动光刻机真空设备自带的两路不同功能真空吸附承载台的薄膜电路带孔瓷片光刻真空夹具，以解决目前陶瓷电路制造光刻自动真空设备，两路不同功能真空吸附承载台难适应通孔瓷片的问题。

本发明的上述目的可以通过以下措施来达到：一种薄膜电路带孔瓷片光刻真空夹具，包括：对位分流底盘1及其位于圆周角平分线上的对位标记线(6和设置在所述对位分流底盘1底盘下端安装槽5内的吸附台2，其特征在于：对位分流底盘1制有由三个不同直径同心圆平台构成的两个圆平面，圆平台中心制有导气孔4和位于导气孔4两侧的凹槽11及其形成的吸附面7和密封面8，其中位于导气孔4两侧的凹槽11形成了与真空设备互相气密的两路气路；连接同心圆平台的法兰圆环面9相邻根部的一侧制有移动对位导气孔3，另一侧制有传感器架空槽10；吸附台2制有以导气孔4为中心，绕过对位标记线6自由端上的标线端点真空吸附孔17，构成矩形环槽的内环密封槽12，在所述内环密封槽12区域中心制有导气孔4，与上述矩形环槽对角线重合辐射的十字交叉导气槽14，在十字交叉的四个端点上制有真空吸附孔16，在内环密封槽12外围制有通过对位标记线6根部矩构成形环槽的中层导气槽15，以及围绕所述中层导气槽15的外层内环密封槽13，真空吸附孔16分布在瓷片工件承载面的四角与十字交叉导气槽14贯通相连，工作时吸住瓷片的四角固定瓷片工件。

本发明相比于现有技术具有如下有益效果：

装夹方便。本发明针对现有自动光刻真空设备不同功能两路真空吸附承载台只能加工规定尺寸无孔瓷片和原厂提供复杂设计的夹具，气路加工必须用激光和其它高能加工手段，不能用机械加工完成，气路吸附出口都集中在夹具中心区域，螺钉紧固在结构上仅是为了压迫夹具内部两路的“O”形密封圈，才能达到气路密封目的的问题，充分理清自动光刻真空设备不同功能两路真空吸附承载台的原理，通过对位分流底盘1制有的由三个不同直径同心圆平台构成的两个圆平面，圆平台中心制有导气孔4和位于导气孔4两侧的凹槽11及其形成的吸附面7和密封面8，实现通孔方瓷片方便装夹，采用对位分流底盘1与吸附台2组合结构夹具方便气路和密封加工，减少了加工量，避免了国内外真空设备厂家只能适应无孔瓷片的问题。为适用MJB4光刻机，满足真空设备工作程序要求，高端电路基片电路通孔金属化瓷片，干法溅射镀膜制备陶瓷薄膜金属化孔电路的工艺，涂胶显影工序真空转台夹具夹持工件,保证了瓷片在真空设备移动拖板和升降平台动作中的固定，形成高精度图形,使废品率直接降低到正常容许范围内。

通用性强。本发明在充分理清自动光刻真空设备管路、功能的基础上，针对现有技术存在的只能加工无孔瓷片的缺陷,在瓷片的工艺区域和真空设备传感器盲区设计了真空吸附孔位置,按生产习惯设计，远离瓷片内部设计区域的电路布局打孔，将真空吸附孔设计在操作不用的工艺区域和真空设备传感器盲区内，最大限度发挥了夹具的适用性和通用性，不论有孔无孔瓷片工件均可应用。采用对位光刻和保证光刻板与瓷片表面涂覆的光刻胶直接接触，减少折射，提高光刻图形精度，避免了薄膜电路带孔瓷片直接真空固定接触光刻版。

成品率高。本发明针对现有技术存在的不能固定带孔瓷片的缺陷，在瓷片工件边缘对应于真空设备和工艺操作的空闲区域内设置两路真空吸附孔，采用两层嵌入结构方便加工夹具内部气路和密封装配，保证两路吸附对瓷片固定等技术措施，满足有孔、无孔瓷片工件都能吸附对位和图形精密光刻。在承载面边缘设置的分散气路真空吸附孔改变了现有技术夹具气路和吸附位置，匹配了自动光刻真空设备的真空系统，操作上与原厂的设计完全一致，保证了曝光过程瓷片涂胶表面与光刻版表面能够硬接触，减少了虚光，保证了图形尺寸的稳定性和一致性，提高了加工效率和成品率。

本发明针对工艺区域是加工瓷片电路时工艺用于转运夹持、导电电极接触、设计工艺标记等用途的操作区域，加工完成后不在产品中保留的区域。采用两路气路互相气密的且与真空设备两个真空孔相连的两路真空十字交叉导气槽14、中层导气槽15，使气路分别覆盖到瓷片工件边缘的工艺区域的中间位置；真空吸附孔16分布在瓷片工件承载面的四角与十字交叉导气槽14贯通相连，工作时吸住瓷片的四角固定瓷片工件，四点吸附变为三点吸附仍能保持一个面的稳定固定，避开了瓷片工件的中部钻孔区域，克服了实际工作中，由于瓷片薄0.127mm或者0.254mm且脆，常发生一角在工艺区域内破碎的情况。真空吸附孔在承载台的表面边缘，破碎角的真空吸附孔便于密封操作，从而保证其余真空吸附孔的吸附力。在图1位置位于图形中线上的上下两端，标线端点真空吸附孔17与中层导气槽15贯通相连，避开了真空设备在夹具左右方向已布置了对位摄像头的位置，做到了瓷片工件上下工艺区域的充分利用，上下两个点吸附，可有效防止瓷片工件在拖动时发生旋转。夹具的承载面开槽18，减小了与瓷片工件的接触面积，可有效减少两个平面的加工误差累积的影响，使工作时真空设备工作台上顶的压力不集中在瓷片工件的某个小的区域，有效防止瓷片破裂。

本夹具对应真空设备操作的要求设计了对应真空孔和密封面，通过设计将原厂夹具在中心区域位置的两路气路对应两个吸附点，变为在对应真空设备传感器的盲区和工艺不使用区域内增加拖动两个吸附点、光刻四个吸附点，吸附点位置变到瓷片工件边缘的工艺区域内，通过设计简化了加工要求和更容易实现夹具装配精度。夹具设计的吸附点位置由于避开了瓷片工件打孔区域和工艺标记区域，又处于工艺区域内，因此对有孔、无孔瓷片工件均适用。

本发明适用于陶瓷电路MJB4自动光刻真空设备的有孔无孔瓷片对位和曝光加工。

附图说明

图1是本发明薄膜电路带孔瓷片光刻真空夹具俯视图。

图2是图1的剖视图。

图3是图1的仰视图

图4是吸附台2的仰视图。

图5是对位分流底盘1的俯视图

图6是图5的剖视图

图中：1对位分流底盘，2吸附台，3移动对位导气孔，4导气孔，5安装槽，6对位标记线，7吸附面，8密封面，9圆环面，10传感器架空槽，11凹槽，12内环密封槽，13外环密封槽，14导气槽，15中层导气槽，16真空吸附孔，17标线端点真空吸附孔、18环槽、19聚合物密封粘剂。

具体实施方式

在图1-图5所示的实施例中，一种薄膜电路带孔瓷片光刻真空夹具，包括：对位分流底盘1及其位于圆周角平分线上的对位标记线6和设置在所述对位分流底盘1底盘下端安装槽5内的吸附台2。对位分流底盘1制有由三个不同直径同心圆平台构成的两个圆平面，圆平台中心制有导气孔4和位于导气孔4两侧的凹槽11及其形成的吸附面7和密封面8，其中位于导气孔4两侧的凹槽11形成了与真空设备互相气密的两路气路；连接同心圆平台的法兰圆环面9相邻根部的一侧制有移动对位导气孔3，另一侧制有传感器架空槽10；吸附台2制有以导气孔4为中心，绕过对位标记线6自由端上的标线端点真空吸附孔17，构成矩形环槽的内环密封槽12，在所述内环密封槽12区域中心制有导气孔4，与上述矩形环槽对角线重合辐射的的十字交叉导气槽14，在十字交叉的四个端点上制有真空吸附孔16，在内环密封槽12外围制有通过对位标记线6根部构成矩形环槽的中层导气槽15，以及围绕所述中层导气槽15的外环密封槽13，真空吸附孔16分布在瓷片工件承载面的四角与十字交叉导气槽14贯通相连，工作时吸住瓷片的四角固定瓷片工件。

十字交叉导气槽14、中层导气槽15构成了与真空设备两个真空孔相连的两路气路，该两路气路分别覆盖在瓷片工件边缘的工艺区域的中间位置，所述工艺区域避开了瓷片工件的中部钻孔区域，是加工瓷片电路时用于转运夹持、导电电极接触和工艺标记用途的操作区域。

真空吸附孔16和标线端点真空吸附孔17贯穿到吸附台2边缘表面上制有便于平面研磨校正调试的多道同心的方形环槽18。

标线端点真空吸附孔17与中层导气槽15贯通相连，避开真空设备在夹具左右方向已布置了对位摄像头的位置。

对位分流底盘1圆面上制有分隔分别完成夹具与台面吸附和光刻吸附管路延伸的接触面密封的凹槽11，作用是使上述两平面更容易研磨形成同一水平面。

吸附面7和密封面8形成了覆盖真空设备升降平台的两路真空孔位置的的密封面。

夹具工作时只受到压力，设计成嵌入的上下结构可以不需要任何紧固件，简化了加工，装配时先在内环密封槽内注入密封胶，将吸附台2嵌入对位分流底盘1制有的安装槽5内，加压，内环密封槽内注入的密封胶因重力作用会自动密封接触面，因加工两个接触面的平面度要求高，侧向流动很少，实现了密封和粘接；移动对位导气孔3、导气孔4和对位标记线6的位置关系是实测真空设备的数据而来，夹具的对位标记线6对正真空设备拖板的标记线后，移动对位导气孔3、导气孔4分别正对真空设备的两个真空孔，按照真空设备操作拖板按键时，位于夹具中心线的两个标线端点真空吸附孔17产生吸附力，瓷片工件固定在夹具表面完成瓷片装夹后送入真空设备移动。推入后的停顿因吸力保证瓷片不在夹具表面滑动，此时夹具处于真空设备升降工作台上方；光刻工作时真空设备升降工作台上升，接触夹具吸附面7和密封面8，吸附面7刚好封住真空设备升降工作台面外围的真空吸附孔，被吸附到真空设备升降工作台面上完成固定，密封面8主要保证真空设备升降工作台面中心的真空孔与夹具导气孔4对接密封，使夹具四角真空吸附孔16产生足够的吸力，完成对位和光刻。

移动对位导气孔3与真空设备真空孔对接，其位置和大小与真空设备拖板的尺寸和位置匹配对应。

位于吸附台面2底面的内环密封槽12和外环密封槽13内填充有聚合物密封粘剂19，在吸附台2加重物加压，聚合物密封粘剂19在重力作用下，从内环密封槽12、外环密封槽13中流淌到安装槽5表面形成固化粘接的平面密封。

放入真空设备移动托架的光刻真空夹具，其组件之一的对位分流底盘1上的对位标记线6对正真空设备移动托架上标记线，对位分流底盘1上的移动对位导气孔3与真空设备移动托架上真空孔重合。放置瓷片工件在光刻真空夹具组件之一的吸附台面2表面并与其凸台外形对齐，托架进入光刻机时，真空设备真空打开并通过移动托架上真空孔和与之重合的移动对位导气孔3、夹具内部中层导气槽15通道，到达夹具表面标线端点真空吸附孔17真空抽气入口，吸附固定放置在其上的瓷片工件中间边缘，托架带动夹具和瓷片进入真空设备并到位后后，真空设备移动托架真空管路关闭，开始光刻程序，真空设备升降平台的真空打开，升降平台上升接触夹具由凹槽11分隔的吸附面7和密封面8，吸附面7被升降平台周边的真空孔吸附后将夹具固定在升降平台表面，随真空设备平台移动。密封面8使导气孔4与真空设备升降平台中心的真空孔重合并保证真空密封，真空设备真空管路通过导气孔4和夹具内部导气槽14通道连通，到达夹具表面真空吸附孔16真空抽气入口，吸附住放置在其上的瓷片工件边缘的四角完成瓷片固定。开始瓷片与光刻版对位程序，真空设备台面自动下降一个距离，使瓷片与光刻版形成间隙，然后瓷片因真空固定随真空设备升降平台X\Y轴移动和θ轴旋转，使瓷片工件完成与光刻版的对位。对位完成后真空设备升降平台上升，瓷片表面光刻胶接触光刻版，UV光接入，自动计时，完成曝光后平台下降，关断真空。移动托架连带光刻真空夹具滑出，取出瓷片工件，转入显影工序。

MJB4光刻机的瓷片光刻台面功能分为两个步骤完成，一步骤为滑动拖板，瓷片夹具就放在拖板上，拉出拖板，夹具远离真空设备的曝光机械装置，可以非常方便装夹和取下瓷片。推入瓷片时拖动气路工作，传感器架空槽10没有压迫其位置下托板上的传感器，真空设备的移动真空吸附气路打开，夹具的标线端点真空吸附孔17固定瓷片，瓷片工件不因拖板到位的撞击振动移位，到位后拖动气路停止工作。二步骤是光刻触发，真空设备内光刻真空气路自动打开的同时升降台面上升，接触夹具的吸附面7和密封面8，夹具吸附面7被真空设备升降台面上处于周边的真空吸附孔固定，密封面8中心的导气孔4接入了真空设备的工件吸附管路，通过工件真空吸附孔16固定工件，此时夹具圆环面9脱离与拖板表面的接触。打开对位开关，升降台面自动下降一定距离使工件瓷片表面脱离接触光刻版，可以操作光学对位机构把光刻版对位标记与瓷片的工艺定位孔进行对位，对位完成后关闭对位开关，自动完成曝光。最后利用成熟的显影工艺完成显影。

以上所述的仅是本发明的优选实施例。应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些变更和改变应视为属于本发明的保护范围。