Курсовая работа: Установка экспонирования

Расчетно-пояснительная записка

к курсовому проекту по курсу:

«СИСТЕМЫ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ»

тема проекта:

«УСТАНОВКА ЭКСПОНИРОВАНИЯ»

Москва

2001г.

Введение

В данном курсовом проекте рассматриваются вопросы, связанные с автоматизацией процесса экспонирования установки экспонирования. Была разработана система автоматического управления (САУ) данным процессом, которая позволяет осуществить следующие функции:

• контроль давления в камере.
• контроль времени экспонирования.
• управление вакуумной системой.
• управление лампами.

Курсовой проект выполнен в объеме 4-х листов графической части и расчетно-пояснительной записки. На первом листе приведены блок-схема алгоритмов работы установки и таблица процессов. На втором листе приведена комплексная принципиальная схема (КПС) установки. На третьем листе приведены системы связи с объектами, а так же таблица привязки сигналов. На четвертом листе приведена принципиальная электрическая схема.

Процессная модель

1.1.Назначение установки экспонирования.

Операция экспонирования – одна из основных операций изготовления печатных плат. При выполнении этой операции необходимо точно выдержать оптимальное время экспонирования для обеспечения требуемого разрешения и точности размеров. При экспонировании фоторезиста, нанесенного на заготовку печатной платы, производится получение скрытого изображения, которое при дальнейшем проявлении становится рельефным. Далее фольга заготовки травится для получения рисунка проводников.

Установка экспонирования является двухсторонней и состоит из двух осветителей, системы вакуумной откачки и камеры для размещения заготовки.

Каждый из осветителей представляет собой четыре люминесцентных лампы мощностью по 15 Вт каждая, расположенных параллельно друг другу. Для получения более равномерного потока излучения вместо сложной оптической системы используются отражающие экраны, что допускает требуемое разрешение. Так как спектр излучения данных люминесцентных ламп находится в ультрафиолетовой области, то в целях безопасности жизнедеятельности необходима возможность определения вышедшей из строя лампы невизуальным методом. Этого можно добиться введением дополнительной функции системы автоматического управления – контроля работоспособности ламп с выдачей на панель управления информации о состоянии всех восьми ламп, сигнализируя в случае отказа.

Прижим фотошаблона к заготовке осуществляется с помощью вакуумирования полости камеры. Камера представляет собой невысокую полость, ограниченную по периметру упругим материалом. Позволяющим герметизировать полость при вакуумировании. Необходимый вакуум для прижима фотошаблона к заготовке –100Па. Его можно добиться используя форвакуумный насос. Нижняя стенка камеры изготовлена из стекла, что необходимо для прохождения ультрафиолетового излучения. Верхняя представляет собой упругую, прозрачную для ультрафиолета мембрану, за счет изгиба которой в процессе вакуумирования и производится прижим.

Экспонирование производится при одновременном включении обеих рядов ламп, расположенных выше и ниже полости камеры. По истечении времени экспонирования лампы выключаются, камера разгерметизируется и заготовка извлекается.

1.2. Функции системы.

Система управления должна реализовать основные целевые, сервисные функции и функции коррекции цели.

1.2.1. Основные целевые функции.

• Откачка камеры
• Экспонирование
• Напуск воздуха в камеру
  1. Сервисные функции.

• Сигнализация об авариях.

1.2.3. Функции коррекции цели.

• Задание времени экспонирования.

1.3. Режимы работы.

Система управления может работать в двух режимах: рабочий режим и аварийный режим.

1.3.1. Рабочий режим.

Работа установки начинается с ее включения. Затем с пульта управления установки задаем время экспонирования. Его можно задавать с помощью 3-х клавиш: «+10с» (время экспонирования увеличивается на 10 секунд), «+1с» (время экспонирования увеличивается на 1 секунду), «-1с» (время экспонирования уменьшается на 1 секунду). Индикация времени производится на этом же пульте управления. (При включении установки оно равно 0, т.е. на индикаторе отображены нули). Кроме того, существует возможность при неправильном наборе времени обнулить его значение при помощи клавиши «СБРОС».

После задания времени производится установка заготовки с фотошаблонами. Для этого открывается крышка установки, при этом конечный выключатель фиксирующий открытие/закрытие крышки размыкается. В камеру, представляющую собой небольшую полость, ограниченную по периметру упругим материалом, кладется заготовка. Крышка закрывается, и конечный выключатель замыкается.

После того, как заготовка установлена, и время экспонирования задано, нажимаем клавишу «СТАРТ» и дальнейшая работа установки происходит в «автоматическом» режиме.

Для получения требуемой точности производится прижим фотошаблонов к заготовке путем вакуумирования камеры. Откачка производится следующим образом: Открывается клапан и начинается работа вакуумного насоса. При этом давление в камере отслеживаем с помощью датчика давления. При достижении давления в камере Р=100Па насос выключается и начинается экспонирование.

Включаются верхние и нижние люминесцентные лампы. Их работа продолжается в соответствии с заданным временем экспонирования при этом на пульте производится индикация оставшегося времени и загорается светодиод «Экспонирование» Когда время экспонирования истекает (на индикаторе нули) производится выключение ламп. Затем включается натекатель и подается воздух в камеру до достижения Р=1 атм. Затем загорается светодиод «Цикл завершен». Соответственно работа установки закончена. Затем открываем крышку и извлекаем заготовку.

1.3.2. Аварийный режим.

В этом режиме установка работает в том случае, когда обнаружена неисправность установки. Так, при повреждении в каком-нибудь месте камеры ее откачка не приведет к нужному давлению в Р=100 Па, поэтому если время откачки превышает 40 секунд, то на пульт управления подается сигнал о неисправности вакуумной системы и загорается светодиод «Насос». Соответственно работа установки на этом прекращается. Так же возможно перегорание какой-нибудь из ламп, тогда датчик контроля тока лампы посылает сигнал о ее неисправности и на пульте управления загорается светодиод «Неисправность ламп».

2. Локальный анализ целевых процессов

2.1. Выбор физических принципов проведения операций.

Пуск - операция ручная.

Установка заготовки с фотошаблоном - операция ручная.

Закрытие крышки - операция ручная.

Откачка камеры – работа вакуумной системы (автоматическая).

Экспонирование – работа осветителя (автоматическая).

Напуск воздуха в камеру – работа вакуумной системы (автоматическая).

Открытие крышки - операция ручная.

Снятие заготовки с фотошаблонами - операция ручная.

2.2. Выбор контролируемых переменных.

2.2.1. Давление в камере.

Можно измерить с помощью датчика давления.

2.2.2. Контроль времени экспонирования.

Осуществляется средствами САУ и при его истечении выдается управляющий сигнал на выключение ламп.

2.2.3. Управление вакуумной системой.

После закрытия крышки установки запускается форвакуумный насос и по достижении необходимого вакуума насос отключается. При разработке САУ необходимо исключить вероятность повторного включения насоса при напуске воздуха, когда давление начинает расти.

2.2.4. Управление лампами.