CN105549346A - 获取激光直接成像设备的最佳焦面距离的方法 - Google Patents
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Abstract
针对激光直接成像设备的曝光焦面难以精确快速获取的难题，本发明提供一种获取激光直接成像设备的最佳焦面距离的方法，包括：向激光直接成像设备输入焦面检测图形的步骤；安装并调试基板的步骤；对基板进行初次曝光的步骤；对基板进行第一次移位曝光的步骤；重复对基板进行移位曝光的步骤；对基板进行显影的步骤；找出基板上脱落最少图形的步骤。有益的技术效果：本发明省去了传统方法中所必须的采用显微镜测量线宽的检测步骤，能够快速、直观、精确地找到最佳的曝光焦面，一方面提高了焦面的检测效率和准确度，另一方面，也降低了PCB由于曝光不足造成的报废风险。
Description
技术领域
本发明涉及印刷电路板图形转移技术领域，具体涉及一种获取激光直接成像设备的最佳焦面距离的方法。
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，通过紫外线照射菲林底片将图形转移到表面覆有感光干膜的PCB上，干膜曝光完成后经过化学溶液将未曝光部分的干膜溶解掉，剩下的干膜就是所要制作的图形；而在激光直接成像设备中，激光束发出的紫外光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，再经过同样的化学显影。由于激光是通过光学透镜聚焦在干膜上，当聚焦焦面刚好在干膜表面时，干膜所接收到的光强最强，成像也最清晰，所以在曝光前需要确定聚焦的焦面位置是否在干膜的表面上，如果焦面有偏移（即通常所说的离焦），则会造成曝光图形在干膜上所接收到的光强不足，光强不足会导致干膜曝光不完全，在经过化学显影的时候就会被化学溶液溶解掉或者由于粘附力降低而脱落，严重影响图形成像质量。
目前通常采用的焦面检测方法是将覆有干膜的PCB通过曝光显影后，用显微镜测量实际的线路是否与设计值一致，如果不一致就继续调整光路到达板面的距离，重复曝光显影测量，直至找到最佳曝光焦面，这种检测方法过程繁琐耗时，而且由于显微镜的测量误差会导致不够精确。
发明内容
本发明的目的在于提供了一种快速获取激光直接成像设备的曝光焦面的方法，可以快速直观的检测到最佳焦面，提高了检测效率和准确度。
为了达到上述目的，本发明所采用以下的技术方案：
获取激光直接成像设备的最佳焦面距离的方法，包括依次进行的七个步骤：1）将一幅焦面检测图形输入激光直接成像设备，所述曝光图形由曝光单元组成；2）将一块基板（也称为基底）装配到激光直接成像设备的曝光工作台上；3）启动激光直接成像设备内部的激光头，对基板进行初次曝光；4）对基板进行第一次移位曝光；5）按步骤4的方法对基板进行2次以上的移位曝光；6）对基板进行显影；由于激光头对基板进行曝光时的间距不同，导致基板在每次曝光时形成的图形所接收到的激光能量不同，因而在显影时，基板上图形脱落的程度也不相同；7）找出基板上脱落最少图形，该脱落最少的图形所对应的激光头与曝光工作台之间的距离即为最佳焦面距离。
进一步说，获取激光直接成像设备的最佳焦面距离的方法，具体如下：
步骤一：由操作人员向激光直接成像设备输入一幅焦面检测图形；所述焦面检测图形板内含n个曝光图形；其中，n取2至200；
步骤二：在黄光的环境下在激光直接成像设备的曝光工作台安置一块基板，所述基板为表明覆有一层感光干膜的PCB板；随后，调整激光直接成像设备的激光头与曝光工作台之间的相对距离在0.00mm至10.00mm之间；
步骤三：在黄光的环境下，令激光直接成像设备的激光头所产生的激光按步骤一所录入的焦面检测图形的形貌直接投影在基板上，即完成对基板的第一次曝光，此时，在基板的感光干膜上形成与曝光图形的轮廓相近似的n个激光投影区域，该n个激光投影区域记为第一组感光区域；
步骤四：在黄光的环境下，就将安装有感光干膜的曝光工作台朝激光头的方向竖直移动0.01mm至1.00mm，同时，将该曝光工作台沿与曝光图形垂直的方向水平移动0.50mm至100.00mm；令激光直接成像设备的激光头所产生的激光经焦面检测图形板将按步骤一所录入的焦面检测图形的形貌再次直接投影在基板上，即完成对基板的第二次曝光，在基板的感光干膜上新增形成n个与曝光图形的轮廓相近似的激光投影区域，该新增的n个激光投影区域记为第二组感光区域；
步骤五：按步骤四所述的方法再进行Z-2次的激光头与曝光工作台之间相对位置的调整与曝光，最终在基板的感光干膜上形成Z组感光区域；其中，Z为总的曝光次数，且Z的取值范围在4至500之间；
步骤六：将由步骤五得到的经过Z次曝光的基板放在黄光环境下静置5至10分钟后进行显影，感光区域所对应的感光干膜在显影过程中发生脱落，即在感光区域形成显影图形，获得含有Z组显影图形的基板；
步骤七；目测基板表面感光干膜上Z组显影图形的脱落情况，比较确认其中图形脱落最少的一组显影图形，将该组显影图形在曝光时激光头与曝光工作台之间的距离作为最佳曝光距离，将该组显影图形在曝光时所对应的曝光焦面作为最佳焦面位置；
由于步骤二至五的每一次曝光时，激光头与曝光工作台之间的距离均不同，因此基板表面的感光干膜上每组感光区域实际接收到的激光光强和能量大小也不同，故上述Z组感光区域在显影过程中所发生脱落的程度不同；只有当感光干膜处于最佳焦面位置时，其在曝光过程中形成的感光区域的面积最小、光强最大、能量最高，其在显影时脱落的面积最小。
进一步说，所述曝光图形的轮廓呈圆形、方形、三角形、矩形或多边形。
进一步说，所述曝光图形由曝光单元排列而成；所述曝光单元为圆形、方形、三角形、矩形或多边形。
进一步说，轮廓呈方形或矩形的曝光图形是由s×t个圆形的曝光单元排列而成。
进一步说，所述n个曝光图形呈横向或竖直方向排列，且曝光图形之间的间距相等。
进一步说，所述曝光单元的直径在0.001mm至0.500mm之间，相邻两个曝光单元的间距在0.001mm至0.500mm之间。
进一步说，构成曝光图形的曝光单元的直径相等，且每个曝光图形内相邻两个曝光单元的间距相等。
进一步说，所述n个曝光图形内的曝光单元直径与间距按2或3的倍数递增。
本发明具有以下有益效果：
本发明提供了一种用于激光直接成像设备的焦面检测方法：令激光直接成像设备直接在覆有感光干膜的基板上进行Z次的投影，每进行一次投影就改变一次激光直接成像设备与覆有感光干膜的基板之间的相对位置，利用每次曝光时焦面位置的不同，使得激光投影在覆有感光干膜的基板上的光强各不相同，进而使得感光干膜上对应不同的焦面位置的曝光图形所接受到的能量各不相同，而曝光图形所接收到能量（光强）大小与显影时曝光图形的脱落程度相对应，且脱落程度最小的其曝光的质量就越好。因此，操作人员直接目视观察感光干膜上图形的脱落情况，找出显影时脱落最少的一组曝光图像，该曝光图像所对应的焦面即是最佳焦面位置。本发明省去了传统方法中所必须的采用显微镜测量线宽的检测步骤，能够快速、直观、精确地找到最佳的曝光焦面，一方面提高了焦面的检测效率和准确度，另一方面，也降低了PCB由于曝光不足造成的报废风险。
附图说明
图1是本发明的流程图。
图2是本发明第1个实施例中所使用的焦面检测图形的示意图。
图3是本发明第1个实施例中覆有感光干膜的基板显影后的示意图。
图4是本发明第2个实施例中所使用的焦面检测图形的示意图。
图5是本发明第2个实施例中覆有感光干膜的基板显影后的示意图。
具体实施方式
现结合附图详细说明本发明的方法步骤。
参见图1，获取激光直接成像设备的最佳焦面距离的方法，包括依次进行的七个步骤：1）将一幅焦面检测图形输入激光直接成像设备，所述曝光图形由曝光单元组成；2）将一块基板装配到激光直接成像设备的曝光工作台上；3）启动激光直接成像设备内部的激光头，对基板进行初次曝光；4）对基板进行第一次移位曝光；5）按步骤4的方法对基板进行2次以上的移位曝光；6）对基板进行显影；由于激光头对基板进行曝光时的间距不同，导致基板在每次曝光时形成的图形所接收到的激光能量不同，因而在显影时，基板上图形脱落的程度也不相同；7）找出基板上脱落最少图形，该脱落最少的图形所对应的激光头与曝光工作台之间的距离即为最佳焦面距离。
实施例1
获取激光直接成像设备的最佳焦面距离的方法，具体按如下步骤进行：
步骤一：由操作人员向激光直接成像设备输入一幅焦面检测图形；所述焦面检测图形内含10个曝光图形；
步骤二：在黄光的环境下，在激光直接成像设备的曝光工作台安置一块基板，所述基板为表明覆有一层感光干膜的PCB板；所述感光干膜为日立生产的型号为SL1329的干膜；随后，调整激光直接成像设备的激光头与曝光工作台之间的相对距离为5.00mm；
步骤三：在黄光的环境下，令激光直接成像设备的激光头所产生的激光按步骤一所录入的焦面检测图形的形貌直接投影在基板上，即完成对基板的第一次曝光，此时，在基板的感光干膜上形成与曝光图形的轮廓相近似的10个激光投影区域，该10个激光投影区域记为第1组感光区域；
步骤四：在黄光的环境下，就将安装有感光干膜的曝光工作台朝激光头的方向竖直向上移动0.10mm，同时，将该曝光工作台沿与曝光图形垂直的方向水平向右移动20.00mm；将令激光直接成像设备的激光头所产生的激光经焦面检测图形板将按步骤一所录入的焦面检测图形的形貌再次直接投影在基板上，即完成对基板的第二次曝光，在基板的感光干膜上新增形成10个与曝光图形的轮廓相近似的激光投影区域，该新增的10个激光投影区域记为第二组感光区域；
步骤五：按步骤四所述的方法再进行8次的激光头与曝光工作台之间相对位置的调整与曝光，即曝光工作台朝激光头的方向以0.10mm的跨度竖直向上移动9次（累计垂直向上偏移0.90mm），与此同时，沿以20.00mm的跨度水平向右的移动9次（累计水平向右偏移180.00mm），最终在基板的感光干膜上形成10组感光区域；
步骤六：将由步骤五得到的经过10次曝光的基板放在黄光环境下静置5至10分钟后进行显影，感光区域所对应的感光干膜在显影过程中发生脱落，即在感光区域形成显影图形，获得含有10组显影图形的基板；
步骤七；目测基板表面感光干膜上10组显影图形的脱落情况，比较确认其中图形脱落最少的一组显影图形，将该组显影图形在曝光时激光头与曝光工作台之间的距离作为最佳曝光距离，将该组显影图形在曝光时所对应的曝光焦面作为最佳焦面位置；
参见图2，在本实施例中，曝光图形有10个且轮廓均呈方形，并沿竖直方向排列。所述曝光图形由s×t个圆形的曝光单元呈矩阵排列而成。s与t相等，且取值范围均为10至100。具体排列如下：
第1个曝光图形(A1)由100×100个圆形的曝光单元构成，在第1个曝光图形内的每个曝光单元的直径为0.001mm，相邻两个曝光单元之间的间距为0.001mm；
第2个曝光图形(A2)由50×50个圆形的曝光单元构成，在第2曝光图形内每个曝光单元的直径为0.002mm，相邻两个曝光单元之间的间距为0.002mm；
依次类推，余下8个曝光图形内的曝光单元直径与间距递增，而曝光单元的数量递减。
第10个曝光图形(A10)由10×10个圆形的曝光单元构成，在第10个曝光图形内每个曝光单元的直径为0.01mm，相邻两个曝光单元之间的间距为0.01mm。
由于步骤二至五的每一次曝光时，激光头与曝光工作台之间的距离均不同，因此基板表面的感光干膜上每组感光区域实际接收到的激光光强和能量大小也不同，故上述10组感光区域在显影过程中所发生脱落的程度不同；只有当感光干膜处于最佳焦面位置时，其在曝光过程中形成的感光区域的面积最小、光强最大、能量最高，其在显影时脱落的面积最小。
参见图3。在示意图中，其第5组的脱落最少，该组对应的曝光焦面即为该基片条件下的最佳焦面位置。通过本方法，能够针快速、准确地找到该基板所适合的最佳进行的焦面位置。本实施例中，激光头与曝光工作台之间的最佳曝光距离为至5.40mm。
实施例2
获取激光直接成像设备的最佳焦面距离的方法，具体按如下步骤操作：
步骤一：制作一块焦面检测图形板；所述焦面检测图形板内含10个曝光图形；
步骤二：在黄光的环境下，在激光直接成像设备的曝光工作台安置一块基板，所述基板为表明覆有一层感光干膜的PCB板；所述感光干膜为旭化成生产的型号为YQ40PN的干膜；随后，调整激光直接成像设备的激光头与曝光工作台之间的相对距离为2.00mm；
步骤三：在黄光的环境下，令激光直接成像设备的激光头所产生的激光按步骤一所录入的焦面检测图形的形貌直接投影在基板上，即完成对基板的第一次曝光，此时，在基板的感光干膜上形成与曝光图形的轮廓相近似的10个激光投影区域，该10个激光投影区域记为第1组感光区域；
步骤四：在黄光的环境下，就将安装有感光干膜的曝光工作台朝激光头的方向竖直移动0.5mm，同时，将该曝光工作台沿与曝光图形垂直的方向水平移动50.00mm；令激光直接成像设备的激光头所产生的激光经焦面检测图形板将按步骤一所录入的焦面检测图形的形貌再次直接投影在基板上，即完成对基板的第二次曝光，在基板的感光干膜上新增形成10个与曝光图形的轮廓相近似的激光投影区域，该新增的10个激光投影区域记为第2组感光区域；
步骤五：按步骤四所述的方法再进行4次的激光头与曝光工作台之间相对位置的调整与曝光，即曝光工作台朝激光头的方向以0.50mm的跨度竖直向上移动5次（累计垂直向上偏移2.50mm），与此同时，沿以50mm的跨度水平向右的移动5次（累计水平向右偏移250mm），最终在基板的感光干膜上形成5组感光区域；
步骤六：将由步骤五得到的、一共经过6次曝光的基板放在黄光环境下静置5至10分钟后进行显影，感光区域所对应的感光干膜在显影过程中发生脱落，即在感光区域形成显影图形，获得含有5组显影图形的基板；
步骤七；目测基板表面感光干膜上6组显影图形的脱落情况，比较确认其中图形脱落最少的一组显影图形，将该组显影图形在曝光时激光头与曝光工作台之间的距离作为最佳曝光距离，将该组显影图形在曝光时所对应的曝光焦面作为最佳焦面位置。
参见图4，在本实施例中，曝光图形的轮廓呈方形，且沿竖直方向排列。
所述曝光图形由s×t个圆形的曝光单元呈矩阵排列而成。s与t相等且取值范围在100至1000之间。具体排列如下：
第1个曝光图形（B1）由1000×1000个圆形的曝光单元构成，第1个曝光图形内每个曝光单元的直径为0.01mm，间距为0.01mm；
第2个曝光图形（B2）由500×500个圆形的曝光单元构成，第2个曝光图形内每个曝光单元的直径为0.02mm，间距为0.02mm；
依次类推，余下8个曝光图形内的曝光单元直径与间距递增，而数量递减。
第10个曝光图形（B10）由100×100个圆形的曝光单元构成，第10个曝光图形内每个曝光单元的直径为0.1mm，间距为0.1mm。
由于步骤二至五的每一次曝光时，激光头与曝光工作台之间的距离均不同，因此基板表面的感光干膜上每组感光区域实际接收到的激光光强和能量大小也不同，故上述6组感光区域在显影过程中所发生脱落的程度不同；只有当感光干膜处于最佳焦面位置时，其在曝光过程中形成的感光区域的面积最小、光强最大、能量最高，其在显影时脱落的面积最小。
参见图5。其中第3组的脱落最少，该组对应的曝光焦面即为该基片条件下的最佳焦面位置，换算得到该条件下的激光头与曝光工作台之间的相对距离为3.00mm。通过本方法，能够针快速、准确地找到该基板所适合的最佳进行的焦面位置。
Claims (9)
1.获取激光直接成像设备的最佳焦面距离的方法，其特征在于：包括依次进行的七个步骤：
1）将一幅焦面检测图形输入激光直接成像设备；
2）将一块基板装配到激光直接成像设备的曝光工作台上；
3）启动激光直接成像设备内部的激光头，对基板进行初次曝光；
4）对基板进行第一次移位曝光；
5）对基板再进行2次以上的移位曝光；
6）对基板进行显影；由于激光头对基板进行曝光时的间距不同，导致每次曝光接收到的能量不同，显影时基板上图形脱落的程度也不相同；
7）找出基板上脱落最少图形，该脱落最少的图形所对应的激光头与曝光工作台之间的距离即为最佳焦面距离。
2.如权利要求1所述的获取激光直接成像设备的最佳焦面距离的方法，其特征在于：具体按如下步骤进行：
步骤一、向激光直接成像设备输入焦面检测图形：
由操作人员向激光直接成像设备输入一幅焦面检测图形；所述焦面检测图形内含n个曝光图形；
步骤二、安装并调试基板：
在黄光的环境下，在激光直接成像设备的曝光工作台上安置一块基板，所述基板为表面覆有一层感光干膜的PCB板；随后，调整激光直接成像设备的激光头与曝光工作台之间的相对距离在0.00mm至10.00mm之间；
步骤三、对基板进行初次曝光：
在黄光的环境下，令激光直接成像设备的激光头所产生的激光按步骤一所录入的焦面检测图形的形貌直接投影在基板上，即完成对基板的第一次曝光，此时，在基板的感光干膜上形成与曝光图形的轮廓相近似的n个激光投影区域，该n个激光投影区域记为第一组感光区域；
步骤四、对基板进行第一次移位曝光：
在黄光的环境下，就将安装有感光干膜的曝光工作台朝激光头的方向竖直移动0.01mm至1.00mm，同时，将该曝光工作台沿与曝光图形垂直的方向水平移动0.50mm至100.00mm；令激光直接成像设备的激光头所产生的激光经焦面检测图形板将按步骤一所录入的焦面检测图形的形貌再次直接投影在基板上，即完成对基板的第二次曝光，在基板的感光干膜上新增形成n个与曝光图形的轮廓相近似的激光投影区域，该新增的n个激光投影区域记为第二组感光区域；
步骤五、对基板再进行22次以上的移位曝光：
按步骤四所述的方法再进行Z-2次的激光头与曝光工作台之间相对位置的调整与曝光，最终在基板的感光干膜上形成Z组感光区域；Z为总的曝光次数；
步骤六、对基板进行显影：
将由步骤五得到的经过Z次曝光的基板放在黄光环境下静置5至10分钟后进行显影，感光区域所对应的感光干膜在显影过程中发生脱落，即在感光区域形成显影图形，获得含有Z组显影图形的基板；
步骤七、找出基板上脱落最少图形：
目测基板表面感光干膜上Z组显影图形的脱落情况，比较确认其中图形脱落最少的一组显影图形，将该组显影图形在曝光时激光头与曝光工作台之间的距离作为最佳曝光距离，将该组显影图形在曝光时所对应的曝光焦面作为最佳焦面位置。
3.如权利要求2所述的获取激光直接成像设备的最佳焦面距离的方法，其特征在于：所述曝光图形的轮廓呈圆形、方形、三角形、矩形或多边形。
4.如权利要求2所述的获取激光直接成像设备的最佳焦面距离的方法，其特征在于：所述曝光图形由曝光单元排列而成；所述曝光单元为圆形、方形、三角形、矩形或多边形。
5.如权利要求2或3所述的获取激光直接成像设备的最佳焦面距离的方法，其特征在于：轮廓呈方形或矩形的曝光图形是由s×t个圆形的曝光单元排列而成。
6.如权利要求5所述的获取激光直接成像设备的最佳焦面距离的方法，其特征在于：所述n个曝光图形呈横向或竖直方向排列，且曝光图形之间的间距相等。
7.如权利要求5所述的获取激光直接成像设备的最佳焦面距离的方法，其特征在于：所述曝光单元的直径在0.001mm至0.500mm之间，相邻两个曝光单元的间距在0.001mm至0.500mm之间。
8.如权利要求7所述的获取激光直接成像设备的最佳焦面距离的方法，其特征在于：构成曝光图形的曝光单元的直径相等，且每个曝光图形内相邻两个曝光单元的间距相等。
9.如权利要求7所述的获取激光直接成像设备的最佳焦面距离的方法，其特征在于：所述n个曝光图形内的曝光单元直径与间距按2的倍数递增。
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |