專利名稱：一種高精度平行光曝光機的pcb板定位裝置及其定位方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及PCB板的生產(chǎn)加工設備及對PCB板的加工方法，具體是一種高精度平行光曝光機的PCB板定位裝置以及利用該定位裝置對PCB板定位的方法。
背景技術(shù)：
在當今信息時代，我們見到的所有電子產(chǎn)品，小到電子手表、計算器、移動電話、掌上電腦，大到計算機、電子通訊設備、軍用武器系統(tǒng)，都離不開組裝電子元器件的基板—— 印制電路板(PCB)。只要有集成電路等電子組件，它們之間的互連都要用到PCB。在電子產(chǎn)品研究過程中，最基本的成功因素就是該產(chǎn)品的PCB的設計和制造。PCB的設計和制造質(zhì)量直接影響到整個產(chǎn)品的質(zhì)量和成本，甚至商業(yè)競爭的成敗。PCB生產(chǎn)過程中的一個關鍵工序是利用光學曝光(又稱光刻)的方法進行底板和印制板間的圖像轉(zhuǎn)移，工業(yè)上又稱PCB成像。PCB成像的方法有多種，但在考慮大面積曝光、高產(chǎn)量、高精度等因素時，平行光曝光法是首選的方法。平行光曝光機就是采用平行光曝光法來實現(xiàn)PCB成像技術(shù)的設備。隨著技術(shù)的不斷進步，電子產(chǎn)品的體積變得越來越小，電路集成度越來越高，這就要求生產(chǎn)PCB的線寬與線距的尺寸精度越來越高。因此，對平行光曝光機的精度要求也越來越高。也就是對平行光曝光機的精密定位裝置的精度要求也越來越高。同時，為了提供加工效率，PCB生產(chǎn)過程中的定位速度也較快。所以，迫切需要一種定位裝置來實現(xiàn)高精度平行光曝光機的快速與精密的定位。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種具有快速及精確定位功能的高精度平行光曝光機的 PCB板定位裝置。本發(fā)明的另一目的是利用高精度平行光曝光機的PCB板定位裝置進行PCB板定位的方法。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是
一種高精度平行光曝光機的PCB板定位裝置，它是由宏動定位裝置、微動定位裝置、控制器和位置檢測裝置構(gòu)成，其中，宏動定位裝置是由伺服電機、聯(lián)軸器、絲杠和宏動工作臺構(gòu)成，所述控制器通過伺服控制器與伺服電機電連接，伺服電機通過聯(lián)軸器帶動絲桿轉(zhuǎn)動， 絲桿帶動宏動工作臺移動；微動定位裝置是由壓電陶瓷驅(qū)動電源和壓電陶瓷微動工作臺構(gòu)成，所述壓電陶瓷驅(qū)動電源與壓電陶瓷微動工作臺電連接，壓電陶瓷微動工作臺設在宏動工作臺上，所述壓電陶瓷微動工作臺，用以放置PCB板；所述位置檢測裝置，用以檢測宏動定位裝置對PCB板快速移動后的實際位置與預定位置的位移誤差，并將該位移誤差信息傳送給控制器；控制器依據(jù)該位移誤差信息得出使PCB板到達指定位置時壓電陶瓷微動工作臺所需要的位移量，依據(jù)該位移量對壓電陶瓷驅(qū)動電源進行控制。所述位置檢測裝置，是由四象限光電二極管傳感器、信號處理模塊和激光光源裝
3置構(gòu)成，所述激光光源裝置設在壓電陶瓷微動工作臺上，所述四象限光電二極管傳感器將接收到的激光光源裝置的光信號傳送給信號處理模塊，信號處理模塊計算出宏動定位裝置對PCB板快速移動后的實際位置與預定位置的位移誤差信息，并將該位移信息傳送給所述的控制器。利用高精度平行光曝光機的PCB板定位裝置進行PCB板定位的方法，其特征在于包括以下步驟A、利用宏動定位裝置對PCB板快速定位在控制器控制下，宏動定位裝置中的伺服電機通過絲桿帶動宏動工作臺，從而帶動使壓電陶瓷微動工作臺及其上的PCB板到達預定位置；B、計算微動定位裝置的位移利用位置檢測裝置檢測宏動定位裝置對PCB板快速移動后的實際位置與預定位置的位移誤差，并利用該位移誤差計算出PCB板到達指定位置時壓電陶瓷微動工作臺所需要的位移；C、利用微動定位裝置實現(xiàn)PCB板的精確定位 控制器依據(jù)步驟B中所得出的位移信息對壓電陶瓷驅(qū)動電源進行控制，使壓電陶瓷微動工作臺帶動PCB板到達指定位置，以實現(xiàn)對PCB板的精確定位。本發(fā)明的有益效果由于采用上述的PCB板定位裝置及定位方法，不僅實現(xiàn)了 PCB 板的快速移動定位，以提高工作效率，而且還大大提高了定位精度，以保證PCB板的產(chǎn)品質(zhì)量；本發(fā)明還具有結(jié)構(gòu)簡單，可靠性高，成本低，易推廣等多項優(yōu)點。
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步的詳細說明。圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中1、伺服電機；2、聯(lián)軸器；3、絲杠；4、宏動工作臺；5、控制器；6、伺服控制器；7、壓電陶瓷驅(qū)動電源；8、壓電陶瓷微動工作臺；9、PCB板；10、四象限光電二極管傳感器；11、信號處理模塊；12、激光光源裝置。
具體實施例方式
如圖ι所示，一種高精度平行光曝光機的PCB板定位裝置，它是由宏動定位裝置、微動定位裝置、控制器5和位置檢測裝置構(gòu)成，其中，宏動定位裝置是由伺服電機1、聯(lián)軸器2、絲杠3和宏動工作臺4構(gòu)成，所述控制器5通過伺服控制器6與伺服電機1電連接，伺服電機 1通過聯(lián)軸器2帶動絲桿3轉(zhuǎn)動，絲桿3帶動宏動工作臺4移動。微動定位裝置是由壓電陶瓷驅(qū)動電源7和壓電陶瓷微動工作臺8構(gòu)成，壓電陶瓷驅(qū)動電源7與壓電陶瓷微動工作臺8電連接，壓電陶瓷微動工作臺8設在宏動工作臺4上， 所述壓電陶瓷微動工作臺8，用以放置PCB板9。所述位置檢測裝置，是由四象限光電二極管傳感器10、信號處理模塊11和激光光源裝置12構(gòu)成，所述激光光源裝置12設在壓電陶瓷微動工作臺8上，四象限光電二極管傳感器10將接收到的激光光源裝置的光信號傳送給信號處理模塊11，信號處理模塊11計算出宏動定位裝置對PCB板9快速移動后的實際位置與預定位置的位移誤差信息，并將該位移信息傳送給所述的控制器?？刂破?依據(jù)該位移誤差信息得出使PCB板9到達指定位置時壓電陶瓷微動工作臺8所需要的位移量，依據(jù)該位移量對壓電陶瓷驅(qū)動電源7進行控制。所述四象限光電二極管傳感器是由四個光電探測器構(gòu)成，每個探測器探測一個象限，激光信號經(jīng)光學系統(tǒng)后在四象限光電二極管傳感器上聚焦，傳感器對聚焦誤差信號很敏感。信號處理模塊就將傳感器的光強信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，并通過接口將數(shù)據(jù)傳輸至平CN 102540765 A行光曝光機的控制器，經(jīng)過處理后就能得到精確的位置。因此，利用四象限光電二極管傳感器的聚焦誤差信號對位移變化敏感的特性，使用四象限光電二極管傳感器與信號處理模塊來檢測位置，檢測精度可以達到0. 1微米。利用高精度平行光曝光機的PCB板定位裝置進行PCB板定位的方法，包括以下步驟
首先確定PCB板的大致定位位置，誤差在2mm以內(nèi)。然后根據(jù)該位置將四象限光電二極管傳感器安裝在平行光曝光機的機架上，將激光光源裝置安裝在壓電陶瓷微動工作臺上，并調(diào)整相對位置，使激光的光斑落在四象限光電二極管傳感器的中心；利用高精度位置檢測儀器，如激光干涉儀，將四象限光電二極管傳感器的精確位置測量出來。其次利用宏動定位裝置對PCB板快速定位在控制器控制下，宏動定位裝置中的伺服電機通過絲桿帶動宏動工作臺，從而帶動使壓電陶瓷微動工作臺及其上的PCB板到達預定位置；
然后，計算微動定位裝置的位移利用位置檢測裝置檢測宏動定位裝置對PCB板快速移動后的實際位置與預定位置的位移誤差，并利用該位移誤差計算出PCB板到達指定位置時壓電陶瓷微動工作臺所需要的位移。最后，利用微動定位裝置實現(xiàn)PCB板的精確定位控制器依據(jù)步驟B中所得出的位移信息對壓電陶瓷驅(qū)動電源進行控制，使壓電陶瓷微動工作臺帶動PCB板到達指定位置，以實現(xiàn)對PCB板的精確定位。定位精度小于1微米，可滿足高精度平行光曝光機的定位要求。因此，利用四象限光電二極管傳感器與宏微復合定位方式，具有很高的定位精度并且成本較低，實現(xiàn)了高精度平行光曝光機的快速與精密的定位。以上所述是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式而已，當然不能以此來限定本發(fā)明之權(quán)利范圍。應當指出，對于本技術(shù)領域的普通技術(shù)人員來說，對本發(fā)明的技術(shù)方案進行修改或者等同替換，都不脫離本發(fā)明的保護范圍。
權(quán)利要求
1.一種高精度平行光曝光機的PCB板定位裝置，其特征在于它是由宏動定位裝置、 微動定位裝置、控制器和位置檢測裝置構(gòu)成，其中，宏動定位裝置是由伺服電機、聯(lián)軸器、絲杠和宏動工作臺構(gòu)成，所述控制器通過伺服控制器與伺服電機電連接，伺服電機通過聯(lián)軸器帶動絲桿轉(zhuǎn)動，絲桿帶動宏動工作臺移動；微動定位裝置是由壓電陶瓷驅(qū)動電源和壓電陶瓷微動工作臺構(gòu)成，所述壓電陶瓷驅(qū)動電源與壓電陶瓷微動工作臺電連接，壓電陶瓷微動工作臺設在宏動工作臺上，所述壓電陶瓷微動工作臺，用以放置PCB板；所述位置檢測裝置，用以檢測宏動定位裝置對PCB板快速移動后的實際位置與預定位置的位移誤差，并將該位移誤差信息傳送給控制器；控制器依據(jù)該位移誤差信息得出使PCB板到達指定位置時壓電陶瓷微動工作臺所需要的位移量，依據(jù)該位移量對壓電陶瓷驅(qū)動電源進行控制。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高精度平行光曝光機的PCB板定位裝置，其特征在于所述位置檢測裝置，是由四象限光電二極管傳感器、信號處理模塊和激光光源裝置構(gòu)成，所述激光光源裝置設在壓電陶瓷微動工作臺上，所述四象限光電二極管傳感器將接收到的激光光源裝置的光信號傳送給信號處理模塊，信號處理模塊計算出宏動定位裝置對PCB板快速移動后的實際位置與預定位置的位移誤差信息，并將該位移信息傳送給所述的控制器。
3.利用權(quán)利要求1所述的高精度平行光曝光機的PCB板定位裝置進行PCB板定位的方法，其特征在于包括以下步驟A、利用宏動定位裝置對PCB板快速定位在控制器控制下，宏動定位裝置中的伺服電機通過絲桿帶動宏動工作臺，從而帶動使壓電陶瓷微動工作臺及其上的PCB板到達預定位置；B、計算微動定位裝置的位移利用位置檢測裝置檢測宏動定位裝置對PCB板快速移動后的實際位置與預定位置的位移誤差，并利用該位移誤差計算出PCB板到達指定位置時壓電陶瓷微動工作臺所需要的位移；C、利用微動定位裝置實現(xiàn)PCB板的精確定位控制器依據(jù)步驟B中所得出的位移信息對壓電陶瓷驅(qū)動電源進行控制，使壓電陶瓷微動工作臺帶動PCB板到達指定位置，以實現(xiàn)對PCB板的精確定位。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種高精度平行光曝光機的PCB板定位裝置及其定位方法，該裝置包括有宏動定位裝置、微動定位裝置和高精度位置檢測裝置，其中宏動定位裝置包括伺服電機、聯(lián)軸器、精密絲杠、宏動工作臺。微動定位裝置包括壓電陶瓷驅(qū)動電源、壓電陶瓷微動工作臺。高精度位置檢測裝置包括激光光源裝置、四象限光電二極管傳感器、信號處理模塊，以實現(xiàn)PCB板的位置檢測。本發(fā)明采用宏微復合的定位方法，來實現(xiàn)平行光曝光機的快速與精密的定位。先使用宏動定位裝置實現(xiàn)PCB板的快速定位，然后使用微動定位裝置實現(xiàn)PCB板的精確定位。因此，本發(fā)明的宏微定位裝置，可實現(xiàn)PCB板的定位精度小于1微米，能滿足高精度平行光曝光機的定位要求。
文檔編號G03F7/20GK102540765SQ20121003065
公開日2012年7月4日 申請日期2012年2月13日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月13日
發(fā)明者黃建 申請人:志圣科技(廣州)有限公司