Det gäller vare sig det är en mobil, surfplatta eller dator. Skulle du mot förmodan läsa på tv:n har Mycronics fotoritare använts för att tillverka maskerna även till den. Verksamheten saknar i princip konkurrenter.

Mycronics rötter går tillbaka till KTH och principen är fortfarande den-samma som för 40 år sedan – ljuset från en laser ritar mönstret på de masker som sedan används för att tillverka bildskärmen.

Förhållandet mellan mask och bildskärm är 1:1. Idag är dimensionerna på det som ritas nere på 0,9 µm. Dock finns det ingen skarp gräns för vad maskinen klarar.

– Vi kan rita betydligt mindre, säg ca 0,5 µm, men då kan vi inte garantera resultatet, säger Charlott Samuelsson som är ansvarig för affärerna som rör laserritarna på Mycronic.

Det innebär att exempelvis en linje inte blir exakt 0,5 µm, men också att bredden i början, mitten och slutet av linjen kan vara olika.

0,9 µm är hur som helst 0,6 µm bättre än vad alignern, den maskin som används för att överföra mönstret på fotomasken till skärmen, har i noggrannhet och en marginal som krävs för dagens bästa AMOLED-skärmar.

Precis som vid halvledartillverkning är kraven på dimensionerna olika i olika lager. Störst precision behövs i de undre lagren där transistorerna finns.

Fundamentet i maskritaren är en rejäl skiva av diabas, ett material som är extremt kompakt och formstabilt. Diabasen bryts i Skåne och ledtiden för att färdigställa den är en av anledningarna till att det kan ta 12 till 18 månader från beställning till leverans av en ritare.

Basstenen vilar på en luftfotsram för att eliminera vibrationer från omgivningen. Ovanpå basstenen finns dessutom ett tunnare bord som flyger på en luftkudde. Bordet kan vara av diabas eller av en keram kallad Zerodur.

– Zerodur är extremt formstabilt, en sten kan torka ut och böja sig.

Bland annat valet av material i den tunnare skivan förklarar skillnaden mellan den lite enklare Prexision Lite-8 som lanserades för någon månad sedan och Prexision-8 (se ruta). Zeroduren är betydligt dyrare än diabasen men ger bättre noggrannhet i ritningen.

Prexision Lite-8 har därför ett lägre pris men kan inte rita med samma precision och kan ersätta äldre LRS-ritare.

De blivande fotomaskerna består av ett kvartsglas som är belagd med ett tunt kromlager. Ovanpå det finns fotoresisten som exponeras av laserljuset.

Ljuset är mycket rent med ett smalt spektrum. Det genereras av en kraftfull gaslaser som väger ett runt 50 kilo och sitter under stenbordet. Ljuset leds upp till ovansidan och vinklas ned på den blivande masken. För att styra och forma strålen används akustooptik.

I det sista steget delas ljuset upp i upp till 15 strålar som sakta ”krattar” sig fram över den blivande masken för att rita mönstret. Förflyttningarna är så små att varje omtag med ljuskrattan delvis överlappar det föregående.

Med hjälp av akustooptiken kan man också eliminera systematiska fel som annars skulle visa sig som så kallade muraeffekter. Det är fel och systematiska variationer som det mänskliga ögat är ytterst känsligt för.

Innan ritningen påbörjas måste data från designfilen omvandlas till rörelser som styr maskritaren. Det blir en fil på upp till 15 Tbyte som strömmas till ritaren.

I motsats till företagets ytmonteringsmaskiner finns det inget löpande band genom maskritaren eftersom cykeltiderna är så långa. Att rita en fotomask tar mellan en och två dagar.

De blivande maskerna kan väga över hundra kilo och laddas istället i en hållare på ena sidan av ritaren som sedan lyfter in substratet och placerar det på stenbordet.

Invändigt håller maskinen ISO 3 till 4 i renhet (motsvarar klass 1-10). Dessutom står maskinen i ett renrum med en lägre klass, ISO 5 (klass 100).

Efter ritningen kontrollerar man att mönstret överensstämmer med designen. Bland annat mäts mönstrets position.

Mycronic har en speciell maskin för uppgiften kallad Prexision-MMS som baseras på ritaren Prexision-8 eller Prexision-10 beroende på om maskerna ska användas i en G8- eller G10-fabrik. Den kan mäta position med en noggrannhet ned till 65 nm.

Det går att reparera vissa fel i masken, exempelvis kan man addera mer krom om det fattas på ett ställe eller blivit för lite. När allt är klart beläggs masken med en skyddande plastfilm.

De flesta som äger en av företagets maskritare har också ett serviceavtal och köper tilläggsprodukter. Faktisk kommer drygt 30 procent av ritarverksamhetens intäkter därifrån. Det handlar exempelvis om regelbundet underhåll inklusive utbyte av förbrukningsmateriel som lasrar och mekaniska delar som olika typer av filter.

Artikeln är tidigare publicerad i magasinet Elektroniktidningen. Prenumerera kostnadsfritt!

Eftersom varje system kostar så mycket kan försäljningen variera kraftigt mellan kvartal men också mellan år. Under 2018 levererades exempelvis sju system, år 2017 blev det tio stycken. Ser man istället till omsättningen som även inkluderar service och eftermarknad landade omsättningen på knappt 1,8 miljarder kronor under 2018 mot knappt 1,6 miljarder år 2017.

Mycronic har ett kontinuerligt utvecklingsarbete för att förbättra noggrannheten samtidigt som skrivhastigheten inte får bli lidande. Normalt lanseras en ny generation vart tredje till vart fjärde år.

Större delen av arbetet sker i Täby där utvecklingsavdelningen delas med ytmonteringsdelen av företaget. Dock finns det vissa grupper som enbart arbetar med maskritarna. Det finns också utvecklingsverksamheter på andra ställen i världen. Företaget har exempelvis satt upp ett center för artificiell intelligens i Silicon Valley, USA.

– Det som driver maskindu­s­t­rin tekniskt är att transistorerna blir mindre och mer avancerade för att upplösningen i ­skärmen ska bli högre eller för att bildkvalitén skall bli bättre, säger Charlott Samuelsson.

Ritare för stora skärmar

För dagens generation av display­fabriker, så kallade G8-fabriker med substrat upp till 2200 × 2500 mm, kan kunderna välja på ­modellerna Prexision-8, Prexision-80 och Prexision-800. Den senare lanserades för två år sedan och det första exemplaret installerades hos en kund för ett år sedan. Det är bara Prexision 800 som kan rita med en upplösning på ca 0,9 µm. De andra har lägre noggrannhet, men är samtidigt billigare.

Tilläggas kan att själva masken är mindre än panelen med sina ca 1200 × 1400 mm. För att exponera hela ytan på panelen får man flytta masken fyra gånger men varje exponering tar bara några sekunder.

Skärmarna byggs upp av mellan tio och femton lager som skapas med hjälp av fotomaskerna. Beroende på hur stor verksamhet masktillverkaren har finns det minst två olika laserritare för att rita ett set av fotomasker. Större masktillverkare har ofta tre eller fler ritare. Prexision-800 används för de mest avancerade lagren. Priset på en P800 kan vara 40 miljoner dollar beroende på tillval. I sortimentet finns också Prexision-10, hittills finns bara två G10-fabriker i världen. Den ena finns i Japan och den andra i Kina men just nu uppförs ytterligare fabriker i Kina. Dessa processar displaysubstrat med en storlek på ca 2900 × 3300 mm.