CN102573308A - 印刷电路板图形拼接误差的修正方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及印刷电路板图形转换技术领域，具体涉及一种用于激光直接成像曝光设备中的印刷电路板图形拼接误差的修正方法。本修正方法首先通过光学装置在基底上投影二维拼接图形，再通过显微装置确定二维拼接图形的拼接形变处；随即确定所述二维拼接图形的拼接形变处的拼接误差值ΔX和ΔY；最后将ΔX和ΔY通过软件补偿的方式输入平台移动控制器，所述平台移动控制器控制载物平台移动以修正二维拼接图形的形变。本发明通过显微装置确定二维拼接图形的拼接形变处，并精确测量拼接形变处的拼接误差值，再将拼接误差值补偿入平台移动控制器以解决图形形变问题，从而有效地提高了图形的准确度，降低了产品的不良率。
Description
技术领域
本发明涉及印刷电路板图形转换技术领域，具体涉及一种用于激光直接成像曝光设备中的印刷电路板图形拼接误差的修正方法。
背景技术
对于印刷电路板加工领域，尤其是高精度HDI板(即高密度电路板)和封装基板的制造，图像转移设备无疑是其中最核心的部分。
目前印刷电路板(PCB)图像转移设备有两大类：传统的投影式曝光设备和激光直接成像设备(LDI)。传统的投影式曝光设备图形已经印制在菲林底片上，通过投影菲林底片将图形转移到感光干膜上；而在激光直接成像设备中，激光束将曝光图形通过空间光调制器直接扫描成像在感光干膜上，然而由于空间光调制器自身尺寸很小，这就需要将原来完整的图形分割成与空间光调制器尺寸相同的许多小图形，在将这些小图形曝光在印刷电路板表面时重新将这些小图形拼接成完整的图形，在实际工作中由于运动控制系统在X方向和Y方向上的精度误差，所述小图形之间的拼接处会产生固定的拼接误差，也即小图形之间的拼接处会产生形变，这种形变就会导致最终得到的完整图形中存在有拼接的痕迹，进而在工厂生产中就会造成产品的质量间题。
发明内容
本发明的目的是提供一种印刷电路板图形拼接误差的修正方法，本方法能够提高对图形拼接处的拼接误差的测量精度，且能够有效提高图形的准确度，从而大大降低了产品的不良率。
为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：一种印刷电路板图形拼接误差的修正方法，其包含如下步骤：
1)、通过光学装置在基底上投影用于测量的二维拼接图形，所述基底设置在载物平台上；
2)、当所述二维拼接图形在基底上显影后，通过显微装置确定二维拼接图形的拼接形变处；
3)、确定所述二维拼接图形的拼接形变处的拼接误差值，所述拼接误差值包括二维拼接图形在X方向上的拼接误差值即ΔX和Y方向上的拼接误差值即ΔY；
4)、将所得到的ΔX和ΔY通过软件补偿的方式输入平台移动控制器，所述平台移动控制器控制载物平台移动以修正二维拼接图形的拼接误差。
本印刷电路板图形拼接误差的修正方法还可以通过以下方式得以进一步实现：
所述光学装置包括光源、第一透镜组、空间光调制器组、分束器以及第二透镜组；所述光源发出的光经过第一透镜组将用于测量的二维拼接图形投影至空间光调制器组，所述二维拼接图形经空间光调制器组反射后，再依次通过分束器和第二透镜组投影至基底表面成像。
进一步的，所述显微装置包括反射镜、CCD图像传感器以及显微镜，二维拼接图形在基底上所成的像经第二透镜组投射至分束器处，并经分束器投射至反射镜处，经反射镜反射后再通过CCD图像传感器传输至显微镜处。
所述平台移动控制器和显微镜均与计算机相连，所述ΔX和ΔY补偿入计算机中的软件，计算机再通过平台移动控制器控制载物平台移动以修正二维拼接图形的形变。
所述空间光调制器组中的空间光调制器设置为2～4个；所述二维拼接图形的二维尺寸与空间光调制器组的扫描范围相吻合。
所述二维拼接图形由呈阵列式排布的图形模块构成，所述图形模块为框套框图案，也即图形模块由中心彼此重合的外框和内框构成。
进一步的，所述图形模块沿横向依次排列成行单元，且图形模块自上而下排布成若干行单元，各个行单元之间彼此平行，且各个行单元的起始图形模块自上而下沿横向朝同一方向逐渐缩进或逐渐伸出，所述任意相邻两个行单元之间的缩进量或伸出量均相等；任意一个行单元中相邻图形模块之间的横向间距均相等。
优选的，所述外框和内框均为长方形或正方形，且内框的对角线与外框相应方向上的对角线彼此重合。
进一步优选的，所述正方形状的外框和内框的线宽均为50um，同一方向上的外框内缘与内框外缘之间的间隔为200um；且任意相邻两个行单元之间的缩进量或伸出量均为200um。
所述ΔX和ΔY的计算公式如下：
ΔX＝[(外框内径-X1)+(内框内径-X2)]/2
ΔY＝(Y1-Y2)/2
上式中，
X1为拼接形变处的图形模块也即框套框图案在X方向上的外框内径；
X2为拼接形变处的图形模块也即框套框图案在X方向上的内框内径；
Y1为拼接形变处的图形模块也即框套框图案在Y方向上的外框内缘与内框外缘之间的最大间距；
Y2为拼接形变处的图形模块也即框套框图案在Y方向上的外框内缘与内框外缘之间的最小间距。
本发明具有以下有益效果：本发明通过显微装置确定二维拼接图形的拼接形变处，并精确测量拼接形变处的拼接误差值，从而将图形在不同空间光调制器之间以及不同的条带之间的拼接误差量化表示；本发明并通过将测量得到的拼接误差值补偿入平台移动控制器以解决图形形变问题，从而有效地提高了图形的准确度，降低了产品的不良率。
附图说明
图1是本发明中的光学装置的结构示意图。
图2、3均是二维拼接图形的结构示意图。
图4是图形模块的结构示意图。
图5是图形模块的拼接形变处的放大示意图。
图中标记的含义如下：
1-光源 2-第一透镜组 3-空间光调制器组 4-分束器
5-第二透镜组6-基底 7-载物平台 8-反射镜
9-CCD图像传感器 10-显微镜 11A-第一控制器
11B-第二控制器 11C-平台移动控制器 12-电机
13-计算机 14-外框 15-内框 16-图形模块
具体实施方式
如图1所示，所述光学装置包括光源1、第一透镜组2、空间光调制器组3、分束器4以及第二透镜组5；所述光源1发出的光经过第一透镜组2将用于测量的二维拼接图形投影至空间光调制器组3，所述二维拼接图形经空间光调制器组3反射后，再依次通过分束器4和第二透镜组5投影至基底6表面成像。
进一步的，所述显微装置包括反射镜、CCD图像传感器以及显微镜，二维拼接图形在基底上所成的像经第二透镜组投射至分束器处，并经分束器投射至反射镜处，经反射镜反射后再通过CCD图像传感器传输至显微镜处。
所述第一控制器11A用于控制空间光调制器组3，第二控制器11B用于控制光源1，第三控制器11C用于控制载物平台7的精密移动；所述显微镜、第一控制器11A、第二控制器11B、第三控制器11C均与计算机13相连，所述ΔX和ΔY补偿入计算机13中的软件，计算机13再通过平台移动控制器11C控制载物平台7移动以修正二维拼接图形的拼接误差。
所述空间光调制器组3中的空间光调制器设置为2～4个；所述二维拼接图形的二维尺寸与空间光调制器组3的扫描范围相吻合。
如图2、3所示，所述二维拼接图形由呈阵列式排布的图形模块16构成，如图2、3、4所示，所述图形模块16为框套框图案，也即图形模块16由中心彼此重合的外框14和内框15构成。
图2、3中虚线所示的拼接位置也即由不同空间光调制器所成图像的拼接处。
进一步的，所述图形模块16沿横向依次排列成行单元，且图形模块16自上而下排布成若干行单元，各个行单元之间彼此平行，且各个行单元的起始图形模块自上而下沿横向朝同一方向逐渐缩进或逐渐伸出，所述任意相邻两个行单元之间的缩进量或伸出量均相等；任意一个行单元中相邻图形模块之间的横向间距均相等。
以左侧为起始位置，则如图2所示，各个行单元的起始图形模块自上而下沿横向朝同一方向逐渐缩进，且任意上下相邻两个行单元之间的缩进量B1均相等；而图3所示为各个行单元的起始图形模块自上而下沿横向朝同一方向逐渐伸出，且任意上下相邻两个行单元之间的伸出量B2均相等。
优选的，如图4所示，所述外框和内框均为长方形或正方形，且内框的对角线与外框相应方向上的对角线彼此重合。
进一步优选的，所述正方形状的外框14和内框15的线宽均为50um，同一方向上的外框内缘与内框外缘之间的间隔L均为200um；且任意相邻两个行单元之间的缩进量或伸出量均为200um。
下面结合附图对本发明的工作过程做进一步说明。
1)、如图1所示，将基底6置于可以精密移动的载物平台7上；光源1发出的光经过第一透镜组2，将二维拼接图形投影至空间光调制器组3处，二维拼接图形再经空间光调制器组3反射后，经过分束器4及第二透镜组5，投影至基底6的表面成像；所述空间光调制器组3中的空间光调制器3一共有四个；
2)、所述二维拼接图形在基底6上显影后，通过反射镜8、CCD图像传感器9以及显微镜10构成的显微装置寻找二维拼接图形的拼接位置，以确定拼接形变处；
3)、利用显微镜10检测二维拼接图形的拼接形变处的拼接误差值，所述拼接误差值包括二维拼接图形在X方向上的拼接误差值即ΔX和Y方向上的拼接误差值即ΔY，ΔX和ΔY的计算公式为：
所述ΔX和ΔY的计算公式如下：
ΔX＝[(外框内径-X1)+(内框内径-X2)]/2
ΔY＝(Y1-Y2)/2
上式中，
X1为拼接形变处的图形模块也即框套框图案在X方向上的外框内径；
X2为拼接形变处的图形模块也即框套框图案在X方向上的内框内径；
Y1为拼接形变处的图形模块也即框套框图案在Y方向上的外框内缘与内框外缘之间的最大间距；
Y2为拼接形变处的图形模块也即框套框图案在Y方向上的外框内缘与内框外缘之间的最小间距。
4)、将所得到的ΔX和ΔY补偿进计算机13中的软件，软件再通过平台移动控制器11C控制电机12动作，电机12驱动载物平台7移动进而解决拼接误差。
Claims (10)
1.一种印刷电路板图形拼接误差的修正方法，其特征在于包含如下步骤：
1)、通过光学装置在基底上投影用于测量的二维拼接图形，所述基底设置在载物平台上；
2)、当所述二维拼接图形在基底上显影后，通过显微装置确定二维拼接图形的拼接形变处；
3)、确定所述二维拼接图形的拼接形变处的拼接误差值，所述拼接误差值包括二维拼接图形在X方向上的拼接误差值即ΔX和Y方向上的拼接误差值即ΔY；
4)、将所得到的ΔX和ΔY通过软件补偿的方式输入平台移动控制器，所述平台移动控制器控制载物平台移动以修正二维拼接图形的拼接误差。
2.根据权利要求1所述的印刷电路板图形拼接误差的修正方法，其特征在于：所述光学装置包括光源、第一透镜组、空间光调制器组、分束器以及第二透镜组；所述光源发出的光经过第一透镜组将用于测量的二维拼接图形投影至空间光调制器组，所述二维拼接图形经空间光调制器组反射后，再依次通过分束器和第二透镜组投影至基底表面成像。
3.根据权利要求2所述的印刷电路板图形拼接误差的修正方法，其特征在于：所述显微装置包括反射镜、CCD图像传感器以及显微镜，二维拼接图形在基底上所成的像经第二透镜组投射至分束器处，并经分束器投射至反射镜处，经反射镜反射后再通过CCD图像传感器传输至显微镜处。
4.根据权利要求3所述的印刷电路板图形拼接误差的修正方法，其特征在于：所述平台移动控制器和显微镜均与计算机相连，所述ΔX和ΔY补偿入计算机中的软件，计算机再通过平台移动控制器控制载物平台移动以修正二维拼接图形的形变。
5.根据权利要求2或3或4所述的印刷电路板图形拼接误差的修正方法，其特征在于：所述空间光调制器组中的空间光调制器设置为2～4个；所述二维拼接图形的二维尺寸与空间光调制器组的扫描范围相吻合。
6.根据权利要求5所述的印刷电路板图形拼接误差的修正方法，其特征在于：所述二维拼接图形由呈阵列式排布的图形模块构成，所述图形模块为框套框图案，也即图形模块由中心彼此重合的外框和内框构成。
7.根据权利要求6所述的印刷电路板图形拼接误差的修正方法，其特征在于：所述图形模块沿横向依次排列成行单元，且图形模块自上而下排布成若干行单元，各个行单元之间彼此平行，且各个行单元的起始图形模块自上而下沿横向朝同一方向逐渐缩进或逐渐伸出，所述任意相邻两个行单元之间的缩进量或伸出量均相等；任意一个行单元中相邻图形模块之间的横向间距均相等。
8.根据权利要求6或7所述的印刷电路板图形拼接误差的修正方法，其特征在于：所述外框和内框均为长方形或正方形，且内框的对角线与外框相应方向上的对角线彼此重合。
9.根据权利要求8所述的印刷电路板图形拼接误差的修正方法，其特征在于：所述正方形状的外框和内框的线宽均为50um，同一方向上的外框内缘与内框外缘之间的间隔为200um；且任意相邻两个行单元之间的缩进量或伸出量均为200um。
10.根据权利要求9所述的印刷电路板图形拼接误差的修正方法，其特征在于所述ΔX和ΔY的计算公式如下：
ΔX＝[(外框内径-X1)+(内框内径-X2)]/2
ΔY＝(Y1-Y2)/2
上式中，
X1为拼接形变处的图形模块也即框套框图案在X方向上的外框内径；
X2为拼接形变处的图形模块也即框套框图案在X方向上的内框内径；
Y1为拼接形变处的图形模块也即框套框图案在Y方向上的外框内缘与内框外缘之间的最大间距；
Y2为拼接形变处的图形模块也即框套框图案在Y方向上的外框内缘与内框外缘之间的最小间距。
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