CN112631080A - 一种双工作台曝光机的曝光方法 - Google Patents

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Abstract

一种双工作台曝光机的曝光方法,所述曝光机包括第一工作台和第二工作台,首先对同批次的基板正面曝光:将基板正面向上放置于任一工作台上,曝光机构在基板正面曝光图形,通过背面靶标装置在PCB板背面制作背面对位标记;再对该批次基板反面曝光:将基板背面向上放置于任一工作台上,对位机构抓取背面对位标记,控制机构根据所述背面对位标记的图形确定曝光补偿值,曝光机构根据控制机构确定的曝光补偿值在基板背面曝光图形。通过采用不同的背面对位标记实现反面曝光的精确补偿,使得正反面图形精确对准,满足高精度的应用需求。

Description

一种双工作台曝光机的曝光方法
技术领域
本发明属于曝光技术领域,具体涉及一种双工作台曝光机的曝光方法。
背景技术
近年来,随着电子信息产业的不断发展,对印制电路板(PCB:Printed CircuitBoard)的应用需求量显著增长,这对PCB板的加工周期提出了更高的要求。其中,PCB板的曝光处理是其加工中的重要一环,因此,提高曝光处理的生产率能够直接有效的缩短PCB板的加工周期。为此,许多厂家纷纷采用双工作台形式的曝光机来提高产能。此外双工作台曝光机正好也可以应用到内层PCB板的双面曝光以满足电子器件小型化的需求。但由于每个工作台的组件在生产及装配过程中会产生误差,因此在每个工作台上完成同一批次的PCB板的正面曝光后,再对该批次的PCB板进行反面曝光时需要进行误差补偿。但现有技术中通常是忽略两个工作台生产及装配的差异,直接给予两个工作台相同的补偿值,这样一来,由于两个工作台的误差是不同的,就导致曝光时的补偿不够精确,无法正确弥补各工作台相应的误差,导致第二面曝光的图形与第一面容易出现位置偏差,无法满足高精度的应用需求。
发明内容
本发明的目的在于提供一种双工作台曝光机的曝光方法,以克服或减少现有技术中存在的上述问题或缺陷。
为实现上述目标,本发明采用如下的技术方案:
一种双工作台曝光机的曝光方法,所述曝光机包括第一工作台和第二工作台,基板正面曝光:将基板正面向上放置于任一工作台上,曝光机构在基板正面曝光图形,通过背面靶标装置在基板背面制作背面对位标记;基板反面曝光:将基板背面向上放置于任一工作台上,对位机构抓取背面对位标记,控制机构根据所述背面对位标记的图形确定曝光补偿值,曝光机构根据控制机构确定的曝光补偿值在基板背面曝光图形。
优选地,所述工作台边缘设置有多个辅助靶标用于基板的正面对位。
优选地,所述背面靶标装置与所述辅助靶标一一对应,设置于多个辅助靶标远离工作台边缘的内测。
优选地,控制机构根据基板的尺寸大小选取部分或全部背面靶标装置在基板背面制作背面对位标记。
优选地,每个工作台上设有多个背面靶标装置,同一工作台上的多个背面靶标装置在基板背面制作的背面对位标记相同,不同工作台上的背面靶标装置在基板背面制作的背面对位标记不同。
优选地,控制机构根据不同的背面对位标记分别建立对位标记识别模版,通过将对位机构抓取的背面对位标记与对位标记识别模版进行匹配识别,确认基板正面曝光时所处工作台,确认曝光补偿值。
优选地,所述曝光补偿值是在基板进行正面曝光前通过套刻对准的曝光方式获得并配置在系统参数中,供控制机构调用。
优选地,所述曝光补偿值的获取方式是,通过在第一工作台曝光正面套刻图形,分别在第一工作台和第二工作台曝光反面套刻图形,获得在第一工作台曝光正面后再进行背面曝光时的两种曝光补偿值,在第二工作台曝光正面套刻图形,分别在第一工作台和第二工作台曝光反面套刻图形,获得在第二工作台曝光正面后再进行背面曝光时的两种曝光补偿值。
优选地,通过迭代方式确认曝光补偿值。
与现有技术相比,本发明通过在两个工作台上分别设置背面靶标装置以在基板的反面制作不同的背面对位标记,从而方便有效的区分出基板正面曝光时所处的工作台,然后调用不同的正反面曝光形式下对应的曝光补偿值,使得误差补偿更精确,显著提高正反面图形的对准精度。
附图说明
图1为示例性的双工作台曝光机示意图。
图2为示例性的正面曝光的空心圆图形。
图3为示例性的反面曝光的实心圆图形。
图4为示例性的正反面空心圆和实心圆理论位置图。
图5为示例性的迭代方式确认补偿值的流程图。
图6为示例性的工作台面的靶标装置分布示意图。
图7为示例性的背面对位标记示意图。
图8为示例性的背面对位标记识别流程图
具体实施方式
为使本发明的技术方案更加清楚明了,下面将结合附图来描述本发明的实施例。应当理解的是,对实施方式的具体说明仅用于示教本领域技术人员如何实施本发明,而不是用于穷举本发明的所有可行方式,更不是用于限制本发明的具体实施范围。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例,都应属于本发明保护的范围。
如图1所示,为本领域常见的一种双工作台式曝光机,该曝光机包括有第一工作台11和第二工作台12,对位机构13和曝光机构14,第一工作台和第二工作台通过上升下降和前进后退实现位置交替。其工作流程如下:首先,第一工作台11放置第一PCB板,第一PCB板正面向上,第一工作台11移动到对位机构13下方进行对位,然后第一工作台11移动到曝光机构14下方进行正面曝光,在第一工作台在进行第一PCB板正面曝光时,其背面会通过打标装置制作背面对位标记,与此同时第二PCB板正面向上放置到第二工作台12上,第二工作台12再移动到对位机构13下方进行对位。在第一PCB板正面曝光完成后第一工作台11回退到初始位置进行上下料,第二工作台12前进到曝光机构14下方进行第二PCB板的正面曝光,第二PCB板在曝光正面时,背面也会通过打标装置制作背面对位标记。通过如此交替进行保证一直都有PCB板进行曝光从而提高生产效率。应当理解的是,双工作台曝光机并不限于图1中示出的配置的形式,还可以是任何包括两个工作台的其他形式,如两个工作台左右平行配置,两个工作台前后对称配置等形式。进一步地,在同一批次的PCB板的正面均曝光完成后,再对该批次的PCB板的反面进行曝光。其曝光流程与正面曝光时相同,区别在于此时是将PCB板反面向上放置于工作台上。由于PCB板的正面分别是在第一工作台和第二工作台上曝光完成,在进行PCB板的反面曝光时存在四种放置情况,1、由第一工作台曝光了PCB板的正面后放置到第一工作台进行反面曝光,2、由第一工作台曝光了PCB板的正面后放置到第二工作台进行反面曝光,3、由第二工作台曝光了PCB板的正面后放置到第二工作台进行反面曝光,4、由第二工作台曝光了PCB板的正面后放置到第一工作台进行反面曝光。因此,在曝光反面时会存在四种补偿形式,需要针对这四种形式分别进行补偿以提高正反面图形的对准精度。
优选地,为确认每种形式的补偿值,本发明提出通过套刻对准的方式来确认补偿值。具体如下:在机器未调试前,内层板反面曝光时的补偿矩阵应为:
Figure 107612DEST_PATH_IMAGE001
即假设系统不存在平台装配误差时,无需内层补偿。套刻对准是指,通过在重氮片的正面曝光半径为R1的空心圆,如图2示出的正面曝光的空心圆图形,然后在重氮片的反面曝光半径为R2的实心圆,其中R1>R2,如图3示出的反面曝光的实心圆图形。理论上在没有工作台误差时,空心圆圆心和实心圆圆心应当重合,如图4示出了理论的曝光图形。但实际中由于工作台误差的存在,在没有增加补偿的情况下空心圆圆心和实心圆圆心存在偏移。为确定补偿值,需要利用对位机构抓取空心圆的圆心坐标Pmn=(Xm,Yn),实心圆的坐标Pmn’=(Xm’,Yn’),然后两者求差得到圆心偏离量Dmn=(DXm,DYn)=(Xm’-Xm,Yn’-Yn),其中,m为行号,n为列号。Dmn即反映了实心圆和空心圆的偏离程度。进一步通过图5的迭代方式确认最佳的曝光补偿值。具体是,先对各圆心坐标作旋转变换,确认使DY最小时的旋转值;然后对各圆心坐标作错切变换,确认使DX最小时的错切值;最后调整平移值使得|Min(DX)|=Max(DX)且|Min(DY)|=Max(DY),从而得到补偿矩阵,即最终的补偿值。为确认四种正反面曝光形式下的不同补偿值,需要对四种正反面曝光形式分别采用套刻对准的方法进行确认,具体的,第一种情况为在第一工作台上曝光重氮片的正面,在第一工作台上曝光重氮片的反面;第二种情况为在第一工作台上曝光重氮片的正面,在第二工作台上曝光重氮片的反面;第三种情况为在第二工作台上曝光重氮片的正面,在第二工作台上曝光重氮片的反面;第四种情况为在第二工作台上曝光重氮片的正面,在第一工作台上曝光重氮片的反面。在对PCB板进行批量曝光之前,通过上述方式确认每种曝光形式的补偿值,并配置到系统参数中,在曝光时控制机构即可根据实际的正反面曝光形式将相应的补偿值应用到曝光图形的位置调整,从而提高正反面图形的对准精度。
进一步地,工作台移动到对位机构下方进行对位时,是通过对位机构抓取对位标记来确认PCB板的位置。在正面曝光时是通过对位机构抓取正面对位标记进行对位。其中,正面对位标记可以是预先设置于PCB板正面的Mark点,对位机构通过抓取Mark点进行对位以确认其位置坐标,但这种对位标记需要先在PCB板正面制作Mark点,无法实现PCB板的无损对位。为此本发明还针对曝光机的工作台作了改进,在台面相邻两侧边缘的标尺下方均间隔设置多个辅助靶标15,在PCB板贴着标尺放置于工作台上后,对位机构可以抓取辅助靶标进行正面曝光时的对位操作,这样就能够实现无Mark点对位。优选地,为了针对由正面到反面曝光时的四种补偿形式,本发明的每个工作台上进一步设置有多个背面靶标装置16,背面靶标装置用于在PCB板进行正面曝光时在其反面制作背面对位标记。优选地,背面靶标装置16与辅助靶标15一一对应,设置于多个辅助靶标15远离工作台边缘的内测,图6即示出了本发明的工作台面的靶标装置分布示意图。在PCB板放置于工作台上后,控制机构根据PCB板的尺寸选取部分或者全部的背面靶标装置16在PCB板背面制作背面对位标记,有效减少PCB板较小时还开启全部的背面靶标装置进行标记制作造成的能量浪费。此外,为了在进行PCB板反面曝光时能够区分出该PCB板的正面是在哪个工作台上完成曝光,进一步设置两个工作台上的背面靶标装置16分别在PCB板的反面制作不同图形以作为背面对位标记,这样能够在反面曝光时使得对位机构抓取到不同的背面对位标记图形,通过控制机构识别出该背面对位标记对应所属的工作台,从而确认PCB板正面曝光时所处的平台,进一步调用相应形式下的曝光补偿值。示例性地,如图7所示,第一工作台上的第一背面靶标装置可以制作圆环阵图形作为背面对位标记(图7-a),第二工作台的第二背面靶标装置则可以制作圆环阵+中心圆的图形作为背面对位标记(图7-b)。但两种背面对位标记形式并不限于此,实际应用中可采用其他任何形式的便于在对位抓取与识别中区分开的图形样式。
以下具体说明本发明的曝光方法。首先在进行PCB板曝光前,需要利用平台和相机分别标定辅助靶标和背面靶标装置的位置,将每个辅助靶标和背面靶标装置的编号、类型及其世界坐标和所属工作台存储到系统参数中。此外,通过前述的套刻对准方式在重氮片上分别曝光确认各种形式的补偿值也配置在系统参数中。然后开始对PCB板进行曝光,具体步骤如下:首先是对同一批次的PCB板的正面进行曝光,分别将PCB板正面向上放置于任一工作台上,工作台运动至对位机构下方,控制机构根据PCB板的尺寸计算出用于对位的辅助靶标和背面靶标装置的数量,选用的辅助靶标即作为正面对位标记,对位机构抓取选用的辅助靶标进行对位;然后工作台运动至曝光机构下方,通过曝光机构在PCB板正面进行图形曝光,同时通过选用的背面靶标装置在PCB板的背面制作背面对位标记。需要指出的是,由于打标装置制作背面对位标记仅需很短时间,故也可在PCB板正面曝光前或曝光后进行背面对位标记的制作。在该批次的PCB板曝光过程中,一部分是放置在第一工作台进行正面曝光,一部分是放置在第二工作台上进行正面曝光,所以该批次PCB板在反面会存在两种背面对位标记。在该批次PCB板正面曝光完成后,接下来进行反面曝光。分别将PCB板背面向上放置于任一工作台上,工作台运动至对位机构下方,对位机构抓取选用的背面靶标装置制作的对应的背面对位标记,控制机构识别该背面对位标记,确认其正面曝光的工作台,从而调用当前工作台对于背面对位标记所属工作台的曝光补偿值以供曝光使用,最后工作台运动至曝光机构下方,曝光机构根据控制机构确定的曝光补偿值在PCB板背面曝光图形。其中,背面对位标记识别流程如图8所示,主要包括以下几个步骤:1、确认第一背面对位标记识别模板是否存在,若存在,则识别该背面对位标记是否为第一背面对位标记;若不存在,则先创建第一背面对位标记识别模板然后再识别该背面对位标记是否为第一背面对位标记;2、识别到该背面对位标记是第一背面对位标记则设置当前平台对于第一背面对位标记所属平台(本示例中即为第一工作台)的补偿值,识别到该背面对位标记不是第一背面对位标记,则进入下一步;3、确认第二背面对位标记识别模板是否存在,若存在,则识别该对位标记是否为第二背面对位标记;若不存在,则先创建第二背面对位标记识别模板然后再识别该对位标记是否为第二背面对位标记;4、识别到对位标记是第二背面对位标记,设置当前平台对于第二背面对位标记所属平台(本示例中即为第二工作台)的补偿值。为求简便,流程图中以背标1和背标2简化表示本实施例的第一背面对位标记和第二背面对位标记。通过不同工作台上的背面靶标装置制作不同的背面对位标记,从而有效区分出反面曝光的PCB板是在哪个工作台完成的正面曝光,并分别给予不同的补偿值,使得误差补偿更精确,正反面图形对准精度更高。
最后需要指出的是,由于文字表达的有限性,上述说明仅是示例性的,并非穷尽性的,本发明并不限于所披露的各实施方式,在不偏离上述示例的范围和精神的情况下,对于本领域的技术人员来说还可以作若干改进和修饰,这些改进和修饰也应视为本发明的保护范围。因此本发明的保护范围应以权利要求为准。

Claims (9)

1.一种双工作台曝光机的曝光方法,所述曝光机包括第一工作台和第二工作台,其特征在于:
基板正面曝光:将基板正面向上放置于任一工作台上,曝光机构在基板正面曝光图形,通过背面靶标装置在基板背面制作背面对位标记;
基板反面曝光:将基板背面向上放置于任一工作台上,对位机构抓取背面对位标记,控制机构根据所述背面对位标记的图形确定曝光补偿值,曝光机构根据控制机构确定的曝光补偿值在基板背面曝光图形。
2.根据权利要求1所述的双工作台曝光机的曝光方法,其特征在于:所述工作台边缘设置有多个辅助靶标用于基板的正面对位。
3.根据权利要求2所述的双工作台曝光机的曝光方法,其特征在于:所述背面靶标装置与所述辅助靶标一一对应,设置于多个辅助靶标远离工作台边缘的内测。
4.根据权利要求3所述的双工作台曝光机的曝光方法,其特征在于:控制机构根据基板的尺寸大小选取部分或全部背面靶标装置在基板背面制作背面对位标记。
5.根据权利要求1所述的双工作台曝光机的曝光方法,其特征在于:每个工作台上设有多个背面靶标装置,同一工作台上的多个背面靶标装置在基板背面制作的背面对位标记相同,不同工作台上的背面靶标装置在基板背面制作的背面对位标记不同。
6.根据权利要求5所述的双工作台曝光机的曝光方法,其特征在于:控制机构根据不同的背面对位标记分别建立对位标记识别模版,通过将对位机构抓取的背面对位标记与对位标记识别模版进行匹配识别,确认基板正面曝光时所处工作台,确认曝光补偿值。
7.根据权利要求1所述的双工作台曝光机的曝光方法,其特征在于:所述曝光补偿值是在基板进行正面曝光前通过套刻对准的曝光方式获得并配置在系统参数中,供控制机构调用。
8.根据权利要求1所述的双工作台曝光机的曝光方法,其特征在于:所述曝光补偿值的获取方式是,通过在第一工作台曝光正面套刻图形,分别在第一工作台和第二工作台曝光反面套刻图形,获得在第一工作台曝光正面后再进行背面曝光时的两种曝光补偿值,在第二工作台曝光正面套刻图形,分别在第一工作台和第二工作台曝光反面套刻图形,获得在第二工作台曝光正面后再进行背面曝光时的两种曝光补偿值。
9.根据权利要求8所述的双工作台曝光机的曝光方法,其特征在于:通过迭代方式确认曝光补偿值。
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Address after: 215026 Room 102, building C5, No. 192, Tinglan lane, Suzhou Industrial Park, Jiangsu Province

Patentee after: Yuanzhuo Micro Nano Technology (Suzhou) Co.,Ltd.

Address before: 215026 Room 102, building C5, No. 192, Tinglan lane, Suzhou Industrial Park, Jiangsu Province

Patentee before: ADVANCED MICRO OPTICS.INC

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