การถ่ายภาพแผงวงจรพิมพ์ (PCB Photoplotting)

การถ่ายภาพด้วย PCB photoplotting เป็นกระบวนการไฟฟ้า-กลไก-แสง ที่เผยภาพที่ซ่อนอยู่ในสื่อ โดยปกติเป็นภาพถ่ายขาวดำที่มีความคอนทราสต์สูง โดยใช้แหล่งกำเนิดแสงภายใต้การควบคุมของคอมพิวเตอร์ หลังจากขั้นตอนการเปิดรับแสงเสร็จสิ้น สื่อจะถูกประมวลผลในเครื่องประมวลผลภาพด้วยสารละลายพัฒนาภาพ พร้อมกับการตรึง การล้าง และการอบแห้ง

การใช้งานของ PCB Photoplotting

ภาพใด ๆ ที่เป็นไปได้สามารถสร้างขึ้นได้ เครื่องถ่ายภาพ PCB photoplotters ถูกใช้หลัก ๆ สำหรับการผลิตแผ่นวงจรพิมพ์ (PCB) และบรรจุภัณฑ์ IC พื้นที่การใช้งานอื่น ๆ รวมถึงการกัดเคมีและศิลปะกราฟิกเฉพาะทาง การถ่ายภาพด้วยแสงเป็นขั้นตอนแรกในการสร้างหน้ากาก photolithography สำหรับแผ่นวงจรพิมพ์ ในอุตสาหกรรม PCB หน้ากากเหล่านี้เรียกว่าภาพถ่าย PCB photoplot และโดยทั่วไปจำกัดคุณสมบัติที่ 20 ไมครอนขึ้นไป วงจรบูรณาการถูกสร้างขึ้นในลักษณะเดียวกันโดยใช้หน้ากากถ่ายภาพที่มีขนาดคุณสมบัติย่อยไมโครเมตร; หน้ากากถ่ายภาพโดยทั่วไปผลิตโดยการลดขนาดผลลัพธ์ของ photoplotter ด้วยแสง

ประวัติความเป็นมา

เครื่องถ่ายภาพด้วยแสงตัวแรกถูกนำเสนอโดย Gerber Scientific Inc. (ปัจจุบันคือ Ucamco) ในทศวรรษ 1960 เครื่องจักรในช่วงแรกใช้หลอดแฟลช Xenon high-intensity discharge (HID) และต้องการภาพที่ติดตั้งบนล้อรูรับแสงที่หมุนได้บนพื้นผิวที่ไวต่อแสงของฟิล์มหรือแผ่นกระจก ชุดหัวถ่ายภาพเคลื่อนที่ไปบนพื้นผิวของสื่อโดยไม่แตะต้องเพื่อสร้างภาพและแสงแฟลช ภาพวาดเป็นเวกเตอร์หรือโค้งที่สร้างโดยการส่องแสงต่อเนื่องในขณะที่หัวถ่ายภาพเคลื่อนที่บนพื้นผิวที่ไวต่อแสง แฟลชสร้างกราฟิกง่าย ๆ เดี่ยวโดยการฉายแสงผ่านรูรับแสงที่มีรูปร่างเหมาะสมในตำแหน่งคงที่

เทคนิคการถ่ายภาพด้วยแสงในยุคปัจจุบัน

อุปกรณ์เรสเตอร์สแกน

เครื่องถ่ายภาพด้วยแสงยุคใหม่โดยทั่วไปเป็นเครื่องสแกนแบบเรสเตอร์ที่ใช้ลำแสงเลเซอร์โฟกัสไปยังจุดเดียวหรือหลายจุดและปรับโมดูเลตในอัตราหลายเมกะเฮิรตซ์เพื่อสร้างภาพ ในช่วงแรกใช้เลเซอร์อาร์กอนไอออนสีเขียวและเลเซอร์ฮีเลียมคาไดเมียมสีน้ำเงิน รุ่นปัจจุบันใช้เลเซอร์ฮีเลียม-นีออนสีแดง ไดโอดเลเซอร์สีแดง หรือแม้แต่ LED สีแดง (ไดโอดเปล่งแสง)

เครื่องถ่ายภาพด้วยแสงกับเครื่องสร้างภาพ (Imagesetters)

เครื่องถ่ายภาพด้วยแสงมีความเกี่ยวข้องใกล้ชิดกับเครื่องสร้างภาพ (imagesetters) เครื่องถ่ายภาพด้วยแสงแตกต่างจากเครื่องสร้างภาพในด้านของตัวควบคุมที่ใช้ในการสร้างภาพ และในด้านความละเอียดและความแม่นยำของภาพ โดยเครื่องถ่ายภาพด้วยแสงมีข้อกำหนดที่เข้มงวดยิ่งกว่ามากเมื่อเทียบกับเครื่องสร้างภาพ

การสร้างภาพด้วยเลเซอร์โดยตรง (LDI)

ความก้าวหน้าล่าสุดที่เกี่ยวข้องกับการถ่ายภาพด้วยแสงคือ LDI (Laser Direct Imaging) ซึ่งใช้เลเซอร์กำลังสูงหรือหลอด Xenon เพื่อเปิดเผย photoresist บนวัสดุเคลือบโดยตรง แทนที่จะเปิดเผยฟิล์มถ่ายภาพ ซึ่งช่วยลดการจัดการฟิล์มถ่ายภาพ เครื่อง LDI ปัจจุบันมีราคาขายในช่วงครึ่งล้านดอลลาร์สหรัฐ

รูปแบบอินพุต

อินพุตของเครื่องถ่ายภาพด้วยแสงคือไฟล์กราฟิกเวกเตอร์ โดยปกติอยู่ในรูปแบบไฟล์ Gerber บางเครื่องยังรองรับรูปแบบบิตแมป เช่น TIFF

บทสรุป

การพิมพ์ภาพ PCB ได้พัฒนาขึ้นอย่างมากตั้งแต่เริ่มต้นในทศวรรษ 1960 จากการใช้หลอดแฟลชไฮโดรเจนซีนอน (xenon HID) ไปจนถึงการนำเทคโนโลยีการถ่ายภาพด้วยเลเซอร์โดยตรงมาใช้ในปัจจุบัน เทคโนโลยียังคงพัฒนาอย่างต่อเนื่อง โดยให้ความแม่นยำและประสิทธิภาพที่สูงขึ้น เมื่ออุตสาหกรรมก้าวไปข้างหน้า การใช้งานและความสามารถของการพิมพ์ภาพ PCB คาดว่าจะขยายตัวต่อไป ซึ่งจะช่วยเสริมบทบาทของมันในการผลิตแผ่นวงจรพิมพ์และงานศิลปะกราฟิกเฉพาะทางอื่น ๆ