CN109597283A - 一种激光直接成像设备正反面成像对位误差的检测方法 - Google Patents

一种激光直接成像设备正反面成像对位误差的检测方法 Download PDF

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Abstract

本发明的一种激光直接成像设备正反面成像对位误差的检测方法，可解决现有的检测方法效率低下而且检测精度低的技术问题。包括S10、向产品的A面图形边缘添加对位检测标记MARK‑A；S20、向产品的B面图形边缘添加对位检测标记MARK‑B，MARK‑A与MARK‑B中心对齐；S30、向产品基板的对称两板边固定两条与基板等厚度的透明材质；S40、安装并调试基板；S50、对基板A面进行曝光成像；S60、对基板进行左右翻版；S70、对基板B面进行曝光成像；S80、CCD图像处理系统抓取MARK‑A中心坐标；S90、CCD图像处理系统抓取MARK‑B中心坐标；S100、计算MARK‑A与MARK‑B中心坐标误差值。本发明省去了化学显影化学蚀刻化学退膜和X‑Ray照射、显微镜测量等步骤，提高了检测效率和准确性。

Description

一种激光直接成像设备正反面成像对位误差的检测方法
技术领域
本发明涉及印刷电路板图形转移技术领域，具体涉及一种激光直接成像设备正反面成像对位误差的检测方法。
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。在激光直接成像设备中，由于运动控制系统在X方向和Y方向上的精度误差，设备各个组件相对位置误差等，导致最终得到的两面对位精度误差，造成产品质量问题。
目前的对位检测手段，双面曝光后，需要经过化学溶液将未曝光部分的干膜溶解掉，即显影后，再经过化学溶液将没有干膜保护部分的铜溶解掉，即蚀刻后，再经过化学溶液将残留干膜溶解掉，用X-Ray照射检测，此种方法存在效率低下而且检测精度低，人工测量误差大等问题。
发明内容
本发明提出的一种激光直接成像设备正反面成像对位误差的检测方法，可解决现有的检测方法效率低下而且检测精度低的技术问题。
为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：
一种激光直接成像设备正反面成像对位误差的检测方法，设产品的正面为A面，产品的反面为B面，包括以下步骤：
1)向产品的A面图形边缘添加对位检测标记MARK-A,MARK-A为圆形；
2)向产品的B面图形边缘添加对位检测标记MARK-B,MARK-B为环形，MARK-A与MARK-B中心对齐；
3)向产品基板的对称两板边固定两条与基板等厚度的透明材质如亚克力、玻璃、菲林等；
4)安装并调试基板；
5)对基板A面进行曝光成像；
6)对基板进行左右翻版；
7)对基板B面进行曝光成像；
8)CCD图像处理系统抓取MARK-A中心坐标；
9)CCD图像处理系统抓取MARK-B中心坐标；
10)计算MARK-A与MARK-B中心坐标误差值。
进一步说，激光直接成像设备正反面成像对位误差的检测方法，具体如下：
步骤一：由操作人员向产品的A面图形边缘添加对位检测MARK-A图形，该MARK-A为圆形，直径大小在2mm至3mm之间；
步骤二：由操作人员向产品的B面图形边缘添加对位检测MARK-B图形，该MARK-B为圆环形，内直径在3.5mm至4mm之间，外直径大于内之间1mm,并且MARK-B与步骤一中的MARK-A中心对齐；
步骤三：向产品基板的对称两板边，如上下两个板边固定两条与基板等厚度的透明材质如亚克力板材，可以用胶布粘和固定，不能有相对位移，固定后在黄光的环境下对基板和透明板材进行双面压合感光干膜；
步骤四：在黄光的环境下在激光直接成像设备的曝光工作台安置上述双面覆有感光干膜的基板加透明材质；
步骤五：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添加MARK-A的打样图形的形貌直接投影在基底上，即完成对基底的曝光成像；
步骤六：对基板进行左右翻版，原来向下的面翻转向上接受曝光；
步骤七：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二所录入的添加MARK-B的打样图形的形貌直接投影在基底上，即完成对基底的曝光成像；
步骤八：在黄光的环境下，移动曝光工作台和载有CCD的平台使投影成像后的MARK-A正好在CCD图像传感器下方，通过CCD图像处理系统抓取圆心坐标(X1，Y1),单位为mm；
步骤九：在黄光的环境下，移动曝光工作台和载有CCD的平台使投影成像后的MARK-B正好在CCD图像传感器下方，通过CCD图像处理系统抓取圆环中心坐标(X2，Y2)，单位为mm；
步骤十：根据步骤八和九得到的两个MARK的中心坐标，计算对位误差，实际对位误差值在X方向计算公式为ΔX＝X2-X1，误差值在Y方向计算公式为ΔY＝Y2-Y1，圆心距误差值的计算公式为
由上述技术方案可知，本发明的激光直接成像设备正反面成像对位误差的检测方法具有以下有益效果：
本发明提供了一种用于激光直接成像设备正反面图形成像位置对位误差的检测方法：将对位误差检测图形MARK添加到产品图形后，输入激光直接成像设备，通过空间光调制器成像在覆有感光干膜的固定有透明材质的基板上，通过激光直接成像设备自带的CCD图像处理系统分别抓取圆形MARK和圆环形MARK的圆心坐标，计算两个MARK中心坐标在X,Y方向的误差，此误差即为对位误差，此方法省去了化学显影化学蚀刻化学退膜和X-Ray照射、显微镜测量等步骤，极大的提高了检测效率和准确性。
附图说明
图1是本发明的流程图；
图2是本发明实施例中A面图形添加MARK的示意图；
图3是本发明实施例中B面图形添加MARK的示意图；
图4是AB面MARK图形叠加效果的示意图；
图5是产品基板的上下两个板边固定两条与基板等厚度的透明材质如亚克力板材的示意图；
图6是本发明实施例中双面覆有感光干膜的边缘固定有透明材质的基板双面都曝光成像后效果的示意图；
图7是本发明中的激光成像设备的光学装置的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
本实施例所述的激光直接成像设备正反面成像对位误差的检测方法，利用激光成像设备，如7所示，所述设备包括以下结构光源1、第一透镜组2、空间光调制器组3、分束器4、第二透镜组5、基底6、曝光工作台7、反射镜8、CCD图像传感器9、显微镜10、第一控制器11A、第二控制器11B、平台移动控制器11C、电机12、计算机13。
上述设备也具有测量MARK中心的功能，首先将基底6置于曝光工作台7上，通过平台移动控制器11C使得CCD图像传感器9能够抓取到基底6上MARK的中心坐标；
如图1所示，具体检测包括以下步骤：
S10、向产品的A面图形边缘添加对位检测标记MARK-A；
S20、向产品的B面图形边缘添加对位检测标记MARK-B，MARK-A与MARK-B中心对齐；
S30、向产品基板的对称两板边固定两条与基板等厚度的透明材质；
S40、安装并调试基板；
S50、对基板A面进行曝光成像；
S60、对基板进行左右翻版；
S70、对基板B面进行曝光成像；
S80、CCD图像处理系统抓取MARK-A中心坐标；
S90、CCD图像处理系统抓取MARK-B中心坐标；
S100、计算MARK-A与MARK-B中心坐标误差值。
其中，MARK-A为圆形；MARK-B为环形；
所述透明材质为亚克力、玻璃、菲林等；
由于基板两面有铜为不透明材质，基板两面都需要激光成像，并且上下两面成像图形之间的相对位置需要对应，成为对位，由于基板的不透明无法直接检查对位是否合格，所以在基板两边固定的透明材质，上下两面成像MARK就可以直接检测；
以下结合图2-图6及具体数据具体说明：
检测激光直接成像设备正反面成像对位误差的方法，具体按如下步骤进行：
步骤一：由操作人员向产品的A面图形边缘添加对位检测MARK图形，该MARK为圆形，直径大小为3mm，(参见图2)；
步骤二：由操作人员向产品的B面图形边缘添加对位检测MARK图形，该MARK为圆环形，内直径为4mm，外直径为5mm(参见图3),并且该圆环形MARK与步骤一中的圆形MARK中心对齐(参见图4)；
步骤三：向产品基板的对称两板边，如上下两个板边固定两条与基板等厚度的透明材质如亚克力板材，板材宽度1cm,可以用胶布粘和固定，不能有相对位移，固定后在黄光的环境下对基板和透明板材进行双面压合感光干膜(参见图5)；
步骤四：在黄光的环境下在激光直接成像设备的曝光工作台安置上述双面覆有感光干膜的基板加透明材质；
步骤五：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添加圆形MARK的打样图形的形貌直接投影在基底上，即完成对基底的曝光成像；
步骤六：对基板进行左右翻版，原来向下的面翻转向上接受曝光；
步骤七：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二所录入的添加圆环形MARK的打样图形的形貌直接投影在基底上，即完成对基底的曝光成像；
步骤八：在黄光的环境下，移动曝光工作台和载有CCD的平台使投影成像后的圆形检测MARK正好在CCD图像传感器下方，通过CCD图像处理系统抓取圆心坐标(50，100),单位为mm；
步骤九：在黄光的环境下，移动曝光工作台和载有CCD的平台使投影成像后的圆环形检测MARK正好在CCD图像传感器下方，通过CCD图像处理系统抓取圆环中心坐标(50.002，100.003)，单位为mm；
步骤十：根据步骤八和九得到的两个MARK的中心坐标，计算对位误差，实际对位误差值在X方向的计算结果为ΔX＝X2-X1＝50.002-50＝0.002mm＝2um，误差值在Y方向的计算结果为ΔY＝Y2-Y1＝100.003-100＝0.003mm＝3um，圆心距误差值的计算结果为参见图6，
最终计算结果ΔW＝3.6um，即检测得到的对位误差值为3.6um。
综上本实施例的此方法省去了化学显影化学蚀刻化学退膜和X-Ray照射、显微镜测量等步骤，极大的提高了检测效率和准确性。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种激光直接成像设备正反面成像对位误差的检测方法，其特征在于：利用激光成像设备，首先将基底(6)置于曝光工作台(7)上，通过平台移动控制器(11C)使得CCD图像传感器(9)能够抓取到基底(6)上的标记MARK的中心坐标；
具体检测步骤如下：
S10、向产品的A面图形边缘添加对位检测标记MARK-A；
S20、向产品的B面图形边缘添加对位检测标记MARK-B，MARK-A与MARK-B中心对齐；
S30、向产品基板的对称两板边固定两条与基板等厚度的透明材质；
S40、安装并调试基板；
S50、对基板A面进行曝光成像；
S60、对基板进行左右翻版；
S70、对基板B面进行曝光成像；
S80、CCD图像处理系统抓取MARK-A中心坐标；
S90、CCD图像处理系统抓取MARK-B中心坐标；
S100、计算MARK-A与MARK-B中心坐标误差值。
2.根据权利要求1所述的激光直接成像设备正反面成像对位误差的检测方法，其特征在于：所述检测标记MARK-A为圆形，所述检测标记MARK-B为环形。
3.根据权利要求2所述的激光直接成像设备正反面成像对位误差的检测方法，其特征在于：所述步骤S80中CCD图像处理系统抓取MARK-A中心坐标，即圆心坐标(X1，Y1)；
所述步骤S90中CCD图像处理系统抓取MARK-B中心坐标，即圆环中心坐标(X2，Y2)；
则步骤S100中计算MARK-A与MARK-B中心坐标误差值，计算步骤如下：
计算对位误差，实际对位误差值在X方向计算公式为ΔX＝X2-X1，误差值在Y方向计算公式为：ΔY＝Y2-Y1；
圆心距误差值的计算公式为
4.根据权利要求2所述的激光直接成像设备正反面成像对位误差的检测方法，其特征在于：所述该MARK-A的直径DA范围在2mm≤DA≤3mm。
5.根据权利要求4所述的激光直接成像设备正反面成像对位误差的检测方法，其特征在于：所述MARK-B的内直径DB内的范围3.5mm≤DB内≤4mm；所述MARK-B的外直径DB外，DB外≥DB内+1mm。
6.根据权利要求1所述的激光直接成像设备正反面成像对位误差的检测方法，其特征在于：所述步骤S30中的透明材质为亚克力、玻璃、菲林中的一种。
7.根据权利要求1所述的激光直接成像设备正反面成像对位误差的检测方法，其特征在于：所述步骤S30还包括固定透明材质后在黄光的环境下对基板和透明板材进行双面压合感光干膜。
8.根据权利要求7所述的激光直接成像设备正反面成像对位误差的检测方法，其特征在于：所述步骤S40进一步包括，在黄光的环境下在激光直接成像设备的曝光工作台(7)安置上述双面覆有感光干膜的基板。
9.根据权利要求7所述的激光直接成像设备正反面成像对位误差的检测方法，其特征在于：所述步骤S50进一步包括，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S10所添加的MARK-A的打样图形的形貌直接投影在基底(6)上。
10.根据权利要求7所述的激光直接成像设备正反面成像对位误差的检测方法，其特征在于：所述步骤S70进一步包括，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S20所添加的MARK-B的打样图形的形貌直接投影在基底(6)上。
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