紫外线曝光机灯源系统设计

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1、紫外线曝光机灯源系统设计：紫外线曝光机是印制板制造工艺中的重要设备，灯源是影响印制板曝光质量的主要因素。提供一种曝光机灯源系统设计方案，包括灯源的调光电路选择、三菱PLC扩展模块模的使用、以及控制灯箱抽风风扇的PLC程序。　　关键词：紫外线曝光机；印制板；调光电路；PLC　　：TN41：A：1671－7597（2011）0310055－01　　　　0引言　　曝光机在制作印制板的过程中的作用是进行图像转移，通过UV灯发出的紫外线对有机聚合物进行曝光，受电子束辐照后的光刻胶，其物理化学性质发生变化，在一定的溶剂中形成良溶或非良溶

2、区域，从而在抗蚀剂上形成精细图形。　　本设计基于对一台旧曝光机改造，曝光机系统主要包括：晒架系统、光源系统、冷却系统、曝光控制系统四大部分[1]。主要机构有：双晒架由电机正反转控制其进出曝光室；上下灯箱实现PCB板双面曝光，灯源的曝光时间采用快门打开、闭合控制；空调提供曝光室冷却，灯箱的冷却采用间接型循环风冷；动作控制采用三菱的FX1S－30MT可编程控制器（PLC）。　　紫外线曝光机使用的灯管为金属卤素灯，为保证灯的紫外线强度，满足油墨固化要求，灯管的工作功率较大，灯管工作时会不停的发热。同时，必须在较高的温度下金属卤素灯

3、功率才能维持在额定功率，但是灯管周围温度过高会影响灯管的使用寿命。因此，为保证灯的正常工作，必须在灯箱中设计冷却系统来控制灯管周围的温度。本文主要讲述曝光机光源系统的调光电路，以及灯管的冷却控制。　　1调光电路　　金属卤化物灯的调光技术主要有：利用电子镇流器调光；采用变感抗式调光；采用变容抗式调光。本曝光机金卤灯为8KT可编程控制器电压模拟量输入I/O接口，需要模数扩展模块，设计中采用三菱FX1N-2AD-BD模数转换模块，提供两路模数转换，其分辨率为2.5mV[2]。模块只能接受电压范围为0-10V直流电压输入，因此需要将

4、灯管两端的0-500V交流电压经过变压和整流后得到符合要求的直流范围内，通过单向桥式整流电容滤波电路实现，如图2所示：　　因为金卤灯工作的最高电压500V，PLC的I/O口输入的最大直流电压为10V，在电路中设计U灯：U2=100:1，即将输入到整流的交流电压范围降到0-5V。参考灯的使用说明书，通过多次实验，获得灯管电压高于450V时开启灯箱抽风风扇，灯管电压低于450V时关闭风扇。　　3PLC程序编写　　根据系统运动控制所需要的输入输出信号的数量，系统选用了三菱的FX1S－30MT可编程控制器，软件设计采用三菱公司的GE

5、Develop软件。首先设置模数转换模块为电压信号输入，并储存数据，同时设置灯箱抽风风扇开启闭合灯管两端的电压值，语句表如下：　　M8000为特殊功能寄存器，PLC运行时常闭。PLC开启D8112获得曝光灯的电压模拟输入信号，同时将灯管的电压数值存到D215里面，设置D11=2030（即灯管电压为450V）为灯箱抽风风扇的开启点。通过一段比较程序，设计灯管电压大于450V时，M53接通；灯管电压低于450V时，M55接通。由于灯管工作时电压会波动，因此设计风扇延时2s开启可避免抽分风扇频繁启动，即电管电压大于450V维持2s

6、后，灯箱抽风风扇开启，灯管电压低于450V维持2s后，灯箱抽分风扇关闭。　　4结束语　　针对以上给出的以变容抗式CWA型镇流器调光电路，以灯管两端的电压为控制量控制灯箱抽风风扇的冷却系统，应用于旧曝光机的实际改造，实现了使用国产金卤灯达到高质的曝光效果，节约了曝光机的改造成本，降低机械维护难度。但是，本电源系统设计方案仅从电压方面控制金属卤素灯的工作状态，可在方案中增加温度控制和电流控制，确保设备的工作性能和安全。