priborИзвестия высших учебных заведений. ПриборостроениеJournal of Instrument Engineering0021-34542500-0381Национальный исследовательский университет ИТМО10.17586/0021-3454-2024-67-7-622-632pribor-144Research ArticleПРОЕКТИРОВАНИЕ И ТЕХНОЛОГИЯ ПРОИЗВОДСТВА ПРИБОРОВDESIGN AND PRODUCTION TECHNOLOGY OF INSTRUMENTSПрименение установки прямого экспонирования на основе жидкокристаллической матрицы для компенсации деформации печатных платApplication of the Direct Exposure Unit Based on LS-Matrix for Compensation of Printed Circuit Boards DeformationКоробковМ. А.KorobkovM. A.

Максим Андреевич Коробков — аспирант;  кафедра цифровых технологий и информационных систем; ст. преподаватель

Москва

Maksim A. Korobkov — Post-Graduate Student; Department of Digital Technologies and Information Systems; Senior Lecturer

Moscow

josef_turok@bk.ruМосковский авиационный институтMoscow Aviation Institute202427112024677622632Copyright © Национальный исследовательский университет ИТМО, 20242024Национальный исследовательский университет ИТМОНациональный исследовательский университет ИТМОhttps://pribor.ifmo.ru/jour/about/submissions#copyrightNoticehttps://pribor.ifmo.ru/jour/article/view/144

 Исследуется возможность применения лабораторного прототипа установки прямого экспонирования, использующего жидкокристаллическую (ЖК) матрицу для формирования топологии на фоточувствительном материале, для компенсации деформации печатных плат (ПП) в процессе их производства. Рассмотрены существующие способы оценки деформации ПП — предложен метод компенсации деформации на этапе экспонирования на основе метода контроля совмещаемости топологических слоев. Для предложенного метода определены упрощающие его реализацию допущения. Произведена аппаратная модернизация лабораторного образца установки путем добавления контура обратной связи в виде видеокамеры, предоставляющей информацию о положении ПП на рабочем поле. Определены элементы подготовки установки к работе. Разработан и протестирован алгоритм генерации изображений для отображения на ЖК-матрице.

The possibility of using a laboratory prototype of a direct exposure setup using a liquid crystal (LC) matrix to form a topology on a photosensitive material to compensate for printed circuit board (PCB) deformation during their production is investigated. Existing methods for assessing PCB deformation are considered — a method for compensating for deformation at the exposure stage based on the method of controlling the compatibility of topological layers is proposed. Assumptions simplifying its implementation are defined for the proposed method. The hardware upgrade of the laboratory prototype of the setup was performed by adding a feedback loop in the form of a video camera providing information on the PCB position on the working field. Elements of preparing the setup for operation are defined. An algorithm for generating images for display on the LCD matrix is developed and tested.

производство печатных платдеформация печатных платпрямое экспонированиецифровой фотошаблоннадежность технологических процессов производства печатных платPCB manufacturingPCB deformationdirect exposuredigital photomaskreliability of PCB manufacturing processesработа выполнена при поддержке Российского научного фонда, грант № 23-29-10204the work was supported by the Russian Science Foundation, grant No. 23-29-10204.References. Vasilyev F. V., Medvedev A. M., Barakovsky F. A., Korobkov M. A. Development of the Digital Site for Chemical Processes in the Manufacturing of Printed Circuit Boards // Inventions. 2021. N 6 (3). P. 48. DOI: 10.3390/inventions6030048.Vasilyev F.V., Medvedev A.M., Barakovsky F.A., Korobkov M.A. Inventions, 2021, no. 3(6), pp. 48, DOI: 10.3390/inventions6030048.Бараковский Ф., Ванцов С., Васильев Ф. Струйный метод получения проводящего рисунка печатной платы // Электроника: Наука, технология, бизнес. 2020. № 3 (194). С. 108-113.Barakovsky F., Vantsov S., Vasiliev F. Electronics: Science, Technology, Business, 2020, no. 3(194), pp. 108–113. (in Russ.). Медведев А. М., Сокольский А. М. Технологическое обеспечение надежности электрической изоляции электронных сборок авионики // Сборка в машиностроении, приборостроении. 2015. № 11. С. 41–44.Medvedev A.M., Sokolsky A.M. Sborka v mashinostroyenii, priborostroyenii, 2015, no. 11, pp. 41–44. (in Russ.). Бегер Е. Практические способы уменьшения деформаций печатных плат на этапе конструирования // Компоненты и технологии. 2009. № 1. С. 116–119.Beger E. Components and technologies, 2009, no. 1, pp. 116–119. (in Russ.). Ванцов С., Хомутская О., Лийн Е. Влияние конструктивных параметров на плоскую деформацию печатных плат // Электроника: Наука, технология, бизнес. 2023. № 8 (229). С. 108–113.Vantsov S., Khomutskaya O., Liin E. Electronics: Science, Technology, Business, 2023, no. 8(229), pp. 108–113. (in Russ.). Н икитин С., Поздняков К., Хомутская О. Оценка деформации печатных плат // Производственные технологии. 2019. № 5. С. 144–150.Nikitin S., Pozdnyakov K., Khomustkaya O. Proizvodstvennyye tekhnologii, 2019, no. 5, pp. 144–150. (in Russ.). Khomutskaya O. V., Medvedev A. M., Korobkov M. A., Vancov S. V. The Method of Automated Evaluation of the Deformation of the Printed Circuit Board // Proc. – ICOECS 2021: Intern. Conf. on Electrotechnical Complexes and Systems. 2021. P. 510–512. DOI: 10.1109/ICOECS52783.2021.9657420.Khomutskaya O.V., Medvedev A.M., Korobkov M.A., Vancov S.V. Proceedings – ICOECS 2021: 2021 Intern. Conf. on Electrotechnical Complexes and Systems, 2021, рр. 510–512, DOI: 10.1109/ICOECS52783.2021.9657420.. Васильев Ф. В. Физическая надежность электроники. М.: МАИ, 2022. 160 с.Vasiliev F.V. Fizicheskaya nadezhnost' elektroniki (Physical Reliability of Electronics), Moscow, 2022, 160 р. (in Russ.). Платы печатные: Справочник / Под ред. К. Ф. Кумбза. М.: Техносфера, 2011. Кн. 1. 1016 с.Coombs C.F. Printed Circuits Handbook, McGraw-Hill Companies, 2008.Коробков М. А., Зайкин В. Д., Мареичев Е. С., Хомутская О. В., Васильев Ф. В. Система прямого экспонирования на основе жидкокристаллической матрицы // Научное приборостроение. 2023. № 33 (1). C. 65–85.Korobkov M.A., Zaikin V.D., Mareichev E.S., Khomutskaya O.V., Vasiliev F.V. Nauchnoe Priborostroenie (Scientific Instrumentation), 2023, no. 1(33), pp. 65–85. (in Russ.)Коробков М. А., Зайкин В. Д. Метод масочной компенсации неравномерности излучения в системе прямого экспонирования на основе жидкокристаллической матрицы // Тр. МАИ. 2023. № 132.Korobkov M.A., Zajkin V.D. Trudy MAI, 2023, no. 132. (in Russ.)Крылов С. А., Медведев А. М., Сержантов А. М. Развитие технологии межсоединений универсальных высокопроизводительных ЭВМ // Вопросы радиоэлектроники. Серия ЭВТ. 1989. № 7. С. 9–19.Krylov S.A., Medvedev A.M., Serzhantov A.M. Voprosy radioelektroniki. Seriya EVT, 1989, no. 7, pp. 9–19. (in Russ.)Медведев А. М. Технологическое обеспечение надежности соединений в печатных платах // Технологии в электронной промышленности. 2005. № 6 (6). С.48–51.Medvedev A.M. Tekhnologii v elektronnoi promyshlennosti, 2005, no. 6 (6), pp. 48–51 (in Russ.)Иевлев В. И. Анализ точности производства электронных средств: Учеб. пособие. Екатеринбург: УГТУ–УПИ, 2010. 103 с.Ievlev V.I. Analiz tochnosti proizvodstva elektronnykh sredstv (Analysis of the Accuracy of Electronic Production), Ekaterinburg, 2010, 103 р. (in Russ.)Цветков Ю. Б. Управление топологической точностью фотолитографии: Учеб. пособие. М.: Изд-во МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2005. 174 с.Tsvetkov Yu.B. Upravleniye topologicheskoy tochnost'yu fotolitografii (Control of Topological Accuracy of Photolithography), Moscow, 2005, 174 р. (in Russ.)Можаров В. А. Математическая модель пространственного совмещения элементов межсоединений в многослойных структурах авионики // Тр. МАИ. 2013. № 65. С. 36.Mozharov V.A. Trudy MAI, 2013, no. 65, pp. 36. (in Russ.)Можаров В. А. Обеспечение пространственного совмещения элементов межсоединений в многослойных печатных структурах: Автореф. дис. … канд. техн. наук. М., 2013.Mozharov V.A. Obespecheniye prostranstvennogo sovmeshcheniya elementov mezhsoyedineniy v mnogosloynykh pechatnykh strukturakh (Ensuring Spatial Alignment of Interconnection Elements in Multilayer Printed Structures), Candidate’s thesis, Moscow, 2013, 149 р. (in Russ.)Хомутская О. В. Разработка методики и алгоритмов автоматизированной оценки деформации в многослойных печатных структурах: Автореф. дис. … канд. техн. наук. М., 2019.Khomutskaya O.V. Razrabotka metodiki i algoritmov avtomatizirovannoy otsenki deformatsii v mnogosloynykh pechatnykh strukturakh (Development of Methods and Algorithms for Automated Assessment of Deformation in Multilayer Printed Structures), Candidate’s thesis, Moscow, 2019. (in Russ.)Chen I.-C., Hwang R.-C., Huang H.-C. PCB Defect Detection Based on Deep Learning Algorithm // Processes. 2023. N 11. P. 775. DOI: 10.3390/pr11030775.Chen I.-C., Hwang R.-C., Huang H.-C. Processes, 2023, no. 11, pp. 775, https://doi.org/10.3390/pr11030775.Набор программных модулей pcb-tools 0.1.6. [Электронный ресурс]: https://pypi.org/project/pcb-tools/, 01.03.2024.https://pypi.org/project/pcb-tools/. (in Russ.)Максимов Н. А., Склеймин Ю. Б., Шаронов А. В. Программный комплекс построения маршрута движения беспилотного авиационного комплекса при его перебазировании в зону действия // Вестник Московского авиационного института. 2016. Т. 23, № 3. С. 102–111.Maximov N., Skleymin Yu., Sharonov A. Aerospace MAI Journal, 2016, no. 3(23), pp. 102–111. (in Russ.)Максимов Н. А., Малюта Е. В., Шаронов А. В. Система автоматизированного учета повреждений воздушного судна, зафиксированных при предполетном осмотре // Вестник Московского авиационного института. 2015. Т. 22, № 4. С. 85-90.Maximov N., Malyuta E., Sharonov A. Aerospace MAI Journal, 2015, no. 4(22), pp. 85–90. (in Russ.)Максимов А. Н., Александров А. А., Романов В. Д. Метод чтения кадров с видеокамер и реализации алгоритмов обработки видеоизображений в программах на языках стандарта IEC 61499 // Научно-технический вестник Поволжья. 2022. № 4. С. 96–98.Maximov A.N., Alexandrov A.A., Romanov V.D. Scientific and Technical Volga Region Bulletin, 2022, no. 4, pp. 96–98. (in Russ.)

The authors declare that there are no conflicts of interest present.