CN101106871B - 在用于生产多层印刷电路板的处理中使用的标记设备 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种在用于生产多层印刷电路板的处理中使用的标记设备。从X射线发生器(11)将X射线照射在板(5)处，将基准标记(50，51)的图像投影到荧光板(12)上，生成的图像通过可见光CCD照相机(13)的一次拍摄而被同时照相，并最终通过控制装置(9)进行处理以同时确定基准标记(50和51)的位置。通过镜(22，23)的组将X射线照射到干膜抗蚀层(55)上，从而分别基于基准标记(50，51)的位置将绘制在光掩模(24和25)上的对准标记印在干膜抗蚀层(55)上。

Description

在用于生产多层印刷电路板的处理中使用的标记设备
技术领域
本发明涉及一种在用于生产多层印刷电路板的处理中使用的标记设备。
背景技术
随着电子产品变得更轻、更薄、更短、更小和多功能(这在蜂窝式电话中典型地表现出来)，在这些电子产品中使用的印刷电路板也变得更加精确。在这种趋势下已经研发了多层印刷电路板，该板通过所谓的组合法(build-up method)制造。多层印刷电路板具有一芯板，在该芯板的背面和正面交替形成和层压有树脂绝缘层和由铜等制成的导电图案。所述层通过称为通孔的镀有铜的孔而导电。导电图案通过使用具有光掩模的对准器的光刻法形成，其中光掩模绘制有原始图案。
在组合所述层时，非常重要的是调整层的位置。新的组合层上的新图案必须精确形成在与已经形成在旧层上的旧图案相关的一定位置。为了实现新旧图案之间的对准，利用绘制在掩模上的对准标记和在板上形成的板标记(下文称为基准标记)。
另外，必须与形成在下层上的看不见的图案相关地精确确定通孔的位置。
然而，在芯板上的对准标记是看不见的，因为在形成图案之前该层被铜箔覆盖。
因此，申请人通过日本专利特开2003-131401号公报(对应于EP1307079A1、US 6597757B2(US 2003081719A1)、CN 1414431A、KR20030035872A、TW 545090B)提出了一种在用于生产多层印刷电路板的处理中使用的创造性标记设备，该标记设备具有：多个绝缘层和带有图案的导电层，在所述多层印刷电路板的所述层的至少一个层上形成可通过X射线检测到的基准标记；用于向包含所述标记的区域照射X射线并检测标记的位置的装置；以及用于基于基准标记的位置在所述多层印刷电路板的外层上形成另一新标记的装置。
在所述设备中，因为可基于检测到的标记在随后的外层上形成另一对准标记，所以可以使新标记对准基准标记。新对准标记通常形成在各个层上与检测到的标记位置精确对应的位置处。
然而，当在板的两侧上形成新标记时，只能在平面方向(X-Y方向)中的相同位置上形成前侧标记和背侧标记，因为标记是基于所述同一个基准标记形成的。
在形成所述层的处理中，可能会由于各种原因而引起多个层之间沿平面方向的定位间隙。传统的标记装置在形成前侧的新标记和背侧的新标记时使用一个基准标记。从而当所述层在其间沿平面方向具有间隙时，可能出现新标记针对下层的定位间隙。
本发明的目的在于解决传统标记设备的问题。
发明内容
本发明的标记设备在用于生产多层印刷电路板的处理中使用，该标记设备具有芯板、在该芯板的前侧和背侧处的多个绝缘层和导电层。所述设备具有至少两个基准标记、位置检测装置、标记装置和另一标记装置。
所述至少两个基准标记形成在所述多个层的不同层上并布置在沿平面方向的一定区域中。
所述位置检测装置通过利用朝向所述多层印刷电路板的厚度方向照射的X射线在一定区域中对所述基准标记进行同时照相，而同时检测所述基准标记沿平面方向的位置。
所述标记装置基于其中一个所述基准标记的检测位置在所述多层印刷电路板的表面上形成新标记。
所述另一标记装置基于另一个所述基准标记的检测位置在所述多层印刷电路板的表面上形成另一新标记。
本发明的设备可同时对所述两个基准标记进行照相并在短时间内检测所述两个标记的位置。所述基准标记优选至少在尺寸和形状之一上不同从而容易区分。
当所述基准标记分别布置在前侧和背侧上时，可以在短时间内容易地在前侧和背侧上进行标记处理。
在优选实施例中，所述至少两个基准标记在一定区域内沿平面方向在其间布置有间隙，从而可更加容易地区分标记。所述平面方向是指在其上通过X射线辐射对基准标记进行投影的表面的X-Y方向。所述一定区域通常与所述位置检测装置的照相装置的视场对应，并且是最窄的区域。
其中一个所述基准标记可具有一孔，另一个可放置在该孔中并在它们之间具有所述间隙。
所述间隙优选大于其上形成有所述基准标记的所述层的沿平面方向的位置公差，从而当在形成所述层的过程中所产生的层之间沿平面方向存在位置差时避免所述标记的图像重叠。
还可以通过借助于所述标记的图像的浓淡区分所述标记，从而根据一些条件检测所述重叠的基准标记的位置。
在优选实施例中，所述位置检测装置包括：X射线发生器，该X射线发生器布置在所述多层印刷电路板的所述一侧，用于沿所述电路板的厚度方向照射X射线；荧光板，该荧光板布置在所述多层印刷电路板的另一侧，用于检测穿透所述电路板的所述X射线，将所述X射线转化成可见射线并将所述基准标记的可见图像投影到所述荧光板的表面上；以及照相装置，该照相装置用于对所述基准标记的投影到所述荧光板上的所述图像进行照相。
附图说明
图1是本发明的实施例的示意图。
图2是板5的局部放大剖视图。
图3是基准标记50的平面图。
图4是基准标记51的平面图。
图5是基准标记50和基准标记51的投影形状的平面图。
图6是基准标记50和基准标记51的投影重叠形状的平面图。
图7是基准标记50和51的另一实施例的投影形状的平面图。
图8是说明可见区域15的示意图。
图9是基准标记50和基准标记51的其它形状的平面图。
图10是本发明的另一实施例的示意图。
具体实施方式
下面将参照附图描述本发明。
参照图1，在该实施例中，新的对准标记将通过紫外线曝光和印记在用来于待组合的下一层上构图的干膜上。
从前一工序传送来的板5包括在芯板60上形成的电路图案52、在电路图案52上形成的绝缘层53、为形成下一电路图案而进一步形成的导电层54、最后还包括位于顶部的干膜抗蚀层55。这些多层结构分别形成在板5的前侧和背侧上。
在芯板60的前侧和背侧中的边框(boarder)处布置有在形成电路图案52、52的同时形成的铜箔基准标记50、51。
板5在该状态下从前一工序开始传送，并将放置在板台3上。板台3可沿XYZ方向运动并可旋转θ度的角度，这使板5可以沿任意方向运动。
本发明的标记设备包括基准标记检测装置1、标记装置2、上述板台3和控制装置9。
基准标记检测装置1配备有X射线电源10、X射线发生器11、荧光板12和可见光CCD照相机13。
X射线发生器11布置成沿朝向板5的方向照射X射线。荧光板12放置在板5后方，从而接收穿过板5透射的X射线。
荧光板12将X射线转化为可见光，并将通过X射线生成的图像投影到其背侧上。可见光CCD照相机13放置在荧光板12的更下方，从而对出现在荧光板12的背侧上的图像进行照相，并将该图像传送至其中进行适当图像处理的控制装置9。
荧光板12的尺寸通常大于CCD照相机13的可见视野，光学系统的可见视野(基准标记检测装置1的可见视野)的区域由CCD照相机13的可见视野的区域限定。
下面参照图2至5说明基准标记50和基准标记51的细节。
基准标记50布置在芯板60的前侧上，作为前侧上的电路图案52的一部分，基准标记51布置在芯板60的背侧上，作为背侧上的电路图案52的一部分。如图3所示，基准标记50在平面图中呈圆形。基准标记51在平面图中呈方形，如图4所示，并且基准标记51在中央部分处具有圆孔59。
圆孔59的直径大于基准标记50的直径，基准标记50在平面图中位于圆孔59内，如图5所示，从而基准标记50和51可在可见光CCD照相机13的一次拍摄中被照相。
基于基准标记50在前侧的干膜抗蚀层55的对应部位处形成新标记40，并且基于基准标记51在背侧的干膜抗蚀层55的对应部位处形成另一新标记41。
如图5所示，在平面图中基准标记50与基准标记51之间存在间隙G，基准标记50和基准标记51都具有可以布置在可见区域15内的尺寸。
间隙G对应于在形成基准标记50和基准标记51时的公差。间隙G必须至少是公差，优选大于公差。
图6表示其中间隙G较小、小于公差且不够充分、从而出现重叠部分D的情况。间隙G必须至少对应于公差以避免这种重叠。
由于相同的原因，基准标记51可以位于可见区域15之外，并且基准标记51与可见区域15之间的间隙G也是必需的。基准标记51与可见区域15之间的间隙G必须至少是公差或者更大。
图7中示出了基准标记50和基准标记51的另一实施例，其中基准标记50成形为圆形并且基准标记51形成为正方形。基准标记50和51优选至少在形状或尺寸上不同，从而容易区分标记。而且在基准标记50与基准标记51之间、基准标记50与可见区域15之间、以及基准标记51与可见区域15之间也设定有间隙G。
下面将参照图8详细说明可见区域15。基准标记检测装置1的可见区域15由光学系统限定，并且受到X射线辐射区域、荧光板12的尺寸和可见光CCD照相机13的视野中最窄视野的限制。
考虑到安全性，X射线辐射区域通常限制成尺寸与荧光板12的尺寸相同，而荧光板12的尺寸通常大于可见光CCD照相机13的视野。因此可见区域15通常与可见光CCD照相机13的可见视野区域相同。
基准标记50和51的形状是可变的，图9(A)至9(E)以平面图表示可采用的形状的其它示例。
在所述实施例中，在平面方向上对基准标记50和基准标记51的位置进行设置，从而可见光CCD照相机13可分别获取基准标记50和基准标记51的不同图像。
然而，即使在标记50和51重叠时，也可以通过根据一些条件对图像进行浓淡处理从而区分标记50和51。
在图10的实施例中，基准标记70为方形，而基准标记71为比基准标记70大的圆形。在图10中荧光板12下方示出荧光板12的平面图。荧光板12p具有基准标记70p和基准标记71p的相互重叠的投影图像。在基准标记70p和基准标记71p的图像之间存在由于X射线对基准标记70与71的穿透值不同而引起的浓淡，从而该浓淡使得可区分两个标记并检测标记的位置。
区分基准标记70和基准标记71的能力取决于X射线的功率、抗蚀厚度、芯板60的厚度、标记的厚度、荧光板12的特性、以及可见光CCD照相机13的特性。因此，为了在区别标记时获得良好的性能，必须适当选择这些条件。
在上述结构中，板5放置在台3上并且适当定位，从而使得基准标记50和基准标记51被设置在待从X射线发生器11发送的X射线的区域内并在荧光板12内(在可见光CCD照相机13的视野内)。然后，从X射线发生器11将X射线照射在板5处，基准标记50、51的图像被投影到荧光板12上，生成的图像通过可见光CCD照相机13照相，并最终通过控制装置9进行处理以确定基准标记50和51的位置。如图5所示，基准标记50和51可通过一次拍摄而被同时照相。
荧光板12在完成标记检测处理后缩回到预设位置。
而且，可以用常规的II照相机代替可见光CCD照相机13。
标记装置2包括紫外线灯20、光纤21、镜22、23、分别具有对准标记的光掩模24、25和所述XY台29。
通过将镜22和23分别定位在板5的前侧和背侧上，可将绘制在光掩模24和25上的对准标记分别印记在干膜抗蚀层55上。
镜22、23和光掩模24、25的组可分别通过XY台29、29沿XYZ方向运动，并且在控制装置9的控制下布置在分别与先前通过基准标记检测装置1检测到的基准标记50、51相对应的位置处。
在该实施例中，对准标记分别印在与检测到的基准标记50和51精确对应的相同位置处，但它们也可以分别印在与基准标记50和51的位置相关的另一位置处。
由紫外线灯20生成并由光纤21和21分开的紫外线被镜22和23偏转至板5，并同时照射到上下干膜抗蚀层55、55上。在该状态下，通过紫外线在光掩模24和25上生成的对准标记分别印记在干膜抗蚀层55、55上。紫外线辐射使干膜抗蚀剂变蓝，变成新标记40和41。新的蓝标记40和41对于CCD具有足够的对比度，以在随后处理中通过曝光装置曝光标记时捕捉标记。新标记将用于与在电路构图处理中使用的光掩模的对准标记对准。
在完成紫外线辐射后，标记装置2缩回原始设定位置。
可用液体抗蚀层代替干膜抗蚀层55。
除了如上所述通过紫外线进行图案印记的方法之外，还可以通过激光器或喷墨或甚至通过冲压进行标记。
在图1所示的实施例中，基准标记检测装置1和标记装置2相对于板5沿上下方向水平布置。然而，还可以垂直布置全部基准标记检测装置1、标记装置2和板5。
而且，除了使基准标记检测装置1和标记装置2运动之外，也可以将板5制成为可运动的，并且它们都可制成为可运动的。
如上所述，本发明的标记设备可以在一次检测处理中检测基准标记50和基准标记51，从而提供对标记的快速检测。
另外，本发明的设备基于基准标记50在板5的前侧上形成新标记40，并且还基于基准标记51在背侧上形成新标记41。因为这些新标记独立形成，所以该设备可实现精确的标记，这减小了新标记在内侧层与外侧层之间沿平面方向的位置差异。

Claims (11)

1.一种在用于生产多层印刷电路板的处理中使用的标记设备，该标记设备具有芯板、在该芯板的前侧和背侧处的多个绝缘层和导电层，所述设备包括：
至少两个基准标记，所述基准标记分别形成在所述多个层中的两个层上并布置在一定区域中，
位置检测装置，该位置检测装置通过使用朝向所述多层印刷电路板的厚度方向照射的X射线对在所述一定区域内的所述基准标记同时进行照相，从而同时检测所述基准标记沿平面方向的位置，
标记装置，该标记装置用于基于其中一个所述基准标记的检测位置在所述多层印刷电路板的表面上形成新标记，
另一个标记装置，该另一个标记装置用于基于另一个所述基准标记的检测位置在所述多层印刷电路板的表面上形成另一新标记。
2.根据权利要求1所述的标记设备，其中，
所述至少两个基准标记至少在尺寸或形状之一上彼此不同。
3.根据权利要求1所述的标记设备，其中，
所述至少两个基准标记在预定区域内沿平面方向在其间布置有间隙。
4.根据权利要求1所述的标记设备，其中，
所述两个基准标记中的至少一个具有一孔，另一个基准标记布置在所述孔中并沿平面方向具有间隙。
5.根据权利要求3所述的标记设备，其中，
所述间隙大于在制成其上形成有所述基准标记的所述层时沿平面方向的公差。
6.根据权利要求4所述的标记设备，其中，
所述间隙大于在制成其上形成有所述基准标记的所述层时沿平面方向的公差。
7.根据权利要求1所述的标记设备，其中，
所述两个基准标记的至少一部分沿平面方向重叠，
所述位置检测装置通过利用所述基准标记的照相图像的浓淡来检测所述位置。
8.根据权利要求1所述的标记设备，其中，
所述基准标记形成在所述芯板的前侧和背侧上。
9.根据权利要求4所述的标记设备，其中，
所述基准标记形成在所述芯板的前侧和背侧上。
10.根据权利要求1所述的标记设备，其中，
所述位置检测装置包括：
X射线发生器，该X射线发生器布置在所述多层印刷电路板的所述一侧，用于沿所述电路板的厚度方向照射X射线，
荧光板，该荧光板布置在所述多层印刷电路板的另一侧，用于检测穿透所述电路板的所述X射线，将所述X射线转化成可见射线并将所述基准标记的可见图像投影到所述荧光板的表面上，以及
照相装置，该照相装置用于对所述基准标记的投影到所述荧光板上的所述图像进行照相。
11.根据权利要求4所述的标记设备，其中，
所述位置检测装置包括：
X射线发生器，该X射线发生器布置在所述多层印刷电路板的所述一侧，用于沿所述电路板的厚度方向照射X射线，
荧光板，该荧光板布置在所述多层印刷电路板的另一侧，用于检测穿透所述电路板的所述X射线，将所述X射线转化成可见射线并将所述基准标记的可见图像投影到所述荧光板的表面上，以及
照相装置，该照相装置用于对所述基准标记的投影到所述荧光板上的所述图像进行照相。
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