一种PCB板对位靶点的制备系统
技术领域
本实用新型实施例涉及印刷电路板技术领域,尤其涉及一种PCB板对位靶点的制备系统。
背景技术
PCB(Printed Circuit Board,印制电路板)由绝缘底板、连接导线和装配焊接电子元件的焊盘组成,具有导电线路和绝缘底板的双重作用。它可以代替复杂的布线,实现电路中各元件之间的电气连接,不仅简化了电子产品的装配、焊接工作,减少传统方式下的接线工作量,大大减轻工人的劳动强度;而且缩小了整机体积,降低产品成本,提高电子设备的质量和可靠性。
对于需要在两个面加工图案的PCB内层产品,需要确保PCB基板上下两面的内层图形套位误差小于预设值。而对位靶点(基准点)的精度,会直接影响基板上下两面的内层图形的套位误差。目前,对位靶点的制备方法包括钻孔方式和干膜UV曝光方式。钻孔方案中,使用钻孔设备在PCB板四周钻通孔,在内层曝光设备或者内层打印设备进行对位加工时,使用CCD拍照提前钻好的通孔,将通孔圆心作为对位靶点,进行对位打印;干膜UV曝光方案中,使用紫外UV光,对已经完成干膜贴合或者湿膜涂覆的基板,在感光膜上曝光特定形状的图案(例如圆形),使膜变色,然后使用CCD识别曝光出来的圆形靶点。
但是,对于钻孔方案,在钻孔过程中会产生大量粉尘,引起污染,不适合在无尘车间应用。并且,钻孔的孔边缘平整度较差,导致视觉识别孔圆心误差较大,通常精度只能达到10~20um;对于干膜UV曝光方案,对感光膜的光敏稳定性要求较高,容易出现靶点边缘模糊的问题;因此,如何提高对位靶点的制备良率,提高对位靶点作为基准点的精度,是本领域人员亟待解决的技术问。
实用新型内容
本实用新型实施例提供了一种PCB板对位靶点的制备系统,以提高对位靶点的制备良率,提高对位靶点作为基准点的精度。
根据本实用新型的一方面,提供了一种PCB板对位靶点的制备系统,包括:
位置固定结构,用于固定待打标的PCB板的位置;其中,所述PCB板包括相对的第一表面和第二表面,且两个表面均具有打标区和非打标区;所述PCB板与所述位置固定结构的接触部位于所述PCB板的非打标区;
激光发射系统和控制单元,所述控制单元与所述激光发射系统电连接;所述控制单元用于控制所述激光发射系统向待打标的PCB板的第一表面以及第二表面中的打标区发射激光,以分别在第一表面和第二表面中形成对位靶点;
靶点误差检测单元,所述靶点误差检测单元与所述控制单元连接;所述靶点误差检测单元用于按照周期检测所述激光发射系统对PCB板打标后形成的对位靶点的位置误差信息,并将所述位置误差信息发送给所述控制单元进行存储。
可选的,所述激光发射系统包括两个激光发生组件,两个所述激光发生组件分别位于所述PCB板的相对两侧;其中一激光发生组件用于向所述PCB板的第一表面发射激光,另一激光发生组件用于向所述PCB板的第二表面发射激光。
可选的,两个所述激光发生组件分别为第一激光发生组件和第二激光发生组件;
所述第一激光发生组件沿着垂直于所述PCB板的方向向所述第一表面发射激光;所述第二激光发生组件沿着垂直于所述PCB板的方向向所述第二表面发射激光;
所述第一激光发生组件在所述PCB板的垂直投影与所述第二激光发生组件在所述PCB板的垂直投影错位设置。
可选的,所述激光发射系统包括:
一个激光发生组件,所述激光发生组件位于所述PCB板的一侧;
分光镜,所述分光镜用于将所述激光发生组件出射的光,分光成传播方向不同的第一分光束和第二分光束;其中,所述第一分光束沿着所述激光发生组件的出光方向传播,并照射所述PCB板靠近所述激光发生组件一侧的表面,形成所述对位靶点;
光路调节单元,所述光路调节单元用于调节所述第二分光束的传播方向,以使调节光路后的第二分光束照射所述PCB板远离所述激光发生组件一侧的表面,形成所述对位靶点。
可选的,经过所述分光镜分光形成的第一分光束和第二分光束的传播方向互相垂直;其中,所述第一分光束的传播方向为垂直于所述PCB板方向;所述光路调节单元包括第一反射镜、第二反射镜和第三反射镜;
所述第一反射镜位于所述PCB板靠近所述激光发生组件的一侧,并位于所述分光镜的第二分光束的出光侧;所述第二分光束经过所述第一反射镜的反射后沿着所述第一分光束的传播方向传播并射向所述第二反射镜;
所述第二反射镜位于所述PCB板远离所述激光发生组件的一侧,并且位于所述第一反射镜的正下方或正上方;所述第二分光束经过所述第二反射镜的反射后沿着垂直于所述第一分光束的传播方向传播,并射向所述第三反射镜;
所述第三反射镜位于所述PCB板远离所述激光发生组件的一侧,并且所述第三反射镜在所述PCB板的正投影位于所述打标区;所述第二分光束经过所述第三反射镜的反射后射向所述打标区。
可选的,所述第二分光束在所述PCB板的照射位置与所述第一分光束在所述PCB板的照射位置错位设置。
可选的,所述激光发射系统包括:
第一缩小镜,位于所述分光镜与所述PCB板靠近所述激光发生组件一侧的表面之间;
第二缩小镜,位于所述光路调节单元与所述PCB板远离所述激光发生组件一侧的表面之间。
可选的,所述激光发生组件包括:
激光器,用于产生激光;
振镜,用于调节所述激光器产生的激光的传播方向;
场镜,用于对经过所述振镜的激光进行聚焦。
可选的,所述靶点误差检测单元包括:第一相机模组和第二相机模组;所述第一相机模组和所述第二相机模组分别固定在所述PCB板的相对两侧。
可选的,所述控制单元包括主机以及控制板卡;所述主机与所述控制板卡连接,所述控制板卡与所述激光发射系统连接;所述主机用于将控制指令下载到所述控制板卡;所述控制板卡用于在接收到所述控制指令后控制所述激光发射系统的工作状态。
本实用新型的技术方案,通过利用高能量密度的激光照射PCB板的第一表面以及第二表面的金属层,使得金属层发生氧化变色,从而形成对位靶点,代替现有技术中的钻孔方案和干膜UV曝光,无粉尘产生,适合在无尘车间应用;并且,激光形成的对位靶点的边缘平整度较好,靶点边缘清晰,可以提高对位靶点的制备良率,从而提高对位靶点作为基准点的精度。并且,通过靶点误差检测单元按照周期检测激光发射系统对PCB板打标后形成的对位靶点的位置误差信息,并将位置误差信息发送给控制单元进行存储,实现靶点套位误差的识别,在后续的内层加工阶段,对这个误差进行负向补偿,进一步的提升基准点位置的精度。
应当理解,本部分所描述的内容并非旨在标识本实用新型的实施例的关键或重要特征,也不用于限制本实用新型的范围。本实用新型的其它特征将通过以下的说明书而变得容易理解。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案,下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本实用新型实施例提供的一种PCB板对位靶点的制备系统的结构框图;
图2是本实用新型实施例提供的一种激光发射系统和控制单元的结构示意图;
图3是本实用新型实施例提供的一种靶点误差检测单元和控制单元的结构示意图;
图4是本实用新型实施例提供的另一种激光发射系统和控制单元的结构示意图;
图5是本实用新型实施例提供的另一种激光发射系统的结构示意图;
图6是本实用新型实施例提供的另一种激光发射系统的结构示意图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型方案,下面将结合本实用新型实施例中的附图,对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分的实施例,而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都应当属于本实用新型保护的范围。
需要说明的是,本实用新型的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象,而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换,以便这里描述的本实用新型的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外,术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形,意图在于覆盖不排他的包含,例如,包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元,而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
本实用新型实施例提供了一种PCB板对位靶点的制备系统,图1是本实用新型实施例提供的一种PCB板对位靶点的制备系统的结构框图,参考图1,PCB板对位靶点的制备系统包括:
位置固定结构(未示出),用于固定待打标的PCB板的位置;其中,PCB板包括相对的第一表面和第二表面,且两个表面均具有打标区和非打标区;PCB板与位置固定结构的接触部位于PCB板的非打标区;
激光发射系统200和控制单元70,控制单元70与激光发射系统200电连接;控制单元70用于控制激光发射系统200向待打标的PCB板的第一表面以及第二表面中的打标区发射激光,以分别在第一表面和第二表面中形成对位靶点;
靶点误差检测单元60,靶点误差检测单元60与控制单元70连接;靶点误差检测单元60用于按照周期检测激光发射系统200对PCB板打标后形成的对位靶点的位置误差信息,并将位置误差信息发送给控制单元70进行存储。
具体的,位置固定结构可以为G形固定夹具,也可以为具有固定功能的处理台,也可以是其它形式的固定结构,满足对PCB板的支撑和固定的作用即可。PCB板包括相对的第一表面和第二表面,且两个表面均具有打标区和非打标区。打标区可以理解为用于形成对位靶点的区域,打标区以外的区域即为非打标区。示例性的,打标区可以位于表面的中心位置,非打标区可以位于表面的边缘位置,非打标区围绕打标区设置。或者,非打标区可以位于表面的中心位置,打标区可以位于表面的边缘位置,打标区围绕非打标区设置。本实用新型中对非打标区和打标区的划分不进行限定,根据实际需要进行设定即可。PCB板的两个表面均具有打标区,即在PCB板的两个表面均形成对位靶点,以在PCB板的两个表面形成金属图案时分别提供位置基准点。PCB板与位置固定结构的接触部位于PCB板的非打标区,可以防止固定结构在激光发射系统200照射PCB板时,遮挡住对位靶点的形成位置。
图2是本实用新型实施例提供的一种激光发射系统和控制单元的结构示意图,参考图2,激光发射系统200和控制单元70电连接;控制单元70用于控制激光发射系统200向待打标的PCB板10的第一表面以及第二表面中的打标区发射激光,以分别在第一表面和第二表面中形成对位靶点。控制单元70可以包括主机71以及控制板卡72。主机71与控制板卡72连接,控制板卡72与激光发射系统200连接;主机71用于将控制指令下载到控制板卡72;控制板卡72用于在接收到控制指令后控制激光发射系统200的工作状态。例如,控制板卡72用于在接收到控制指令后可以控制激光发射系统200出射激光,或者停止出射激光;也可以控制出射激光的光强,出光的方向以及根据预设坐标系移动激光头的位置等。利用高能量密度的激光照射PCB板10的第一表面以及第二表面的金属层,使得金属层发生氧化变色,从而形成对位靶点,代替现有技术中的钻孔方案和干膜UV曝光,无粉尘产生,适合在无尘车间应用;并且,激光形成的对位靶点的边缘平整度较好,靶点边缘清晰,可以提高对位靶点的制备良率,从而提高对位靶点作为基准点的精度。
图3是本实用新型实施例提供的一种靶点误差检测单元和控制单元的结构示意图,参考图3,靶点误差检测单元60与控制单元70连接。靶点误差检测单元60用于按照周期检测激光发射系统200对PCB板10打标后形成的对位靶点的位置误差信息,并将位置误差信息发送给控制单元70进行存储。从而实现靶点套位误差的识别,在后续的内层加工阶段,对这个误差进行负向补偿,防止由于激光发射系统200的长时间使用而出现打标位置出现偏差的问题,可进一步的提升对位靶点作为基准点的位置精度。靶点误差检测单元60可以包括:第一相机模组61和第二相机模组62;第一相机模组61和第二相机模组62分别固定在PCB板10的相对两侧,对PCB两面的对位靶点的位置分别进行拍照检测。
本实用新型的PCB板对位靶点的制备系统,利用高能量密度的激光照射PCB板的第一表面以及第二表面的金属层,使得金属层发生氧化变色,从而形成对位靶点,代替现有技术中的钻孔方案和干膜UV曝光,无粉尘产生,适合在无尘车间应用;并且,激光形成的对位靶点具有边缘平整度好,靶点边缘清晰等特点,可以提高对位靶点的制备良率,从而提高对位靶点作为基准点的精度。在此基础上,通过靶点误差检测单元按照周期检测激光发射系统对PCB板打标后形成的对位靶点的位置误差信息,并将位置误差信息发送给控制单元进行存储,实现靶点套位误差的识别,在后续的内层加工阶段,对这个误差进行负向补偿,进一步的提升基准点位置的精度。本实用新型适用于内层干膜曝光工艺、内层湿膜曝光工艺和内层喷墨打印工艺等工艺前的对位靶点制备。不同的方式,可实现的精度不一样,最高可实现5微米以下的对位精度。
在本实用新型的一个实施例中,参考图2,激光发射系统200包括两个激光发生组件20,两个激光发生组件20分别位于PCB板10的相对两侧;其中一激光发生组件20用于向PCB板10的第一表面发射激光,另一激光发生组件20用于向PCB板10的第二表面发射激光。
具体的,两个激光发生组件20分别为第一激光发生组件21和第二激光发生组件22。第一激光发生组件21沿着垂直于PCB板10的方向向第一表面发射激光,第二激光发生组件22沿着垂直于PCB板10的方向向第二表面发射激光。可以使得激光发生组件20直射PCB板10,在PCB板10的表面形成圆形的光斑或者接近于圆形的光斑。进而在PCB板10的表面形成圆形的变色图案,或者接近于圆形的变色图案,可以将圆形变色图案的圆心作为对位靶点的位置,从而便于对位靶点位置的确定。其中,每一激光发生组件20均包括激光器、振镜和场镜。激光器用于产生激光;振镜用于调节激光器产生的激光的传播方向;场镜用于对经过振镜的激光进行聚焦。控制板卡72可以在接收到控制指令后控制激光器的打开或者关闭,也可以控制振镜的偏转来实现激光器出光方向的调节。
在本实用新型的一个实施例中,图4是本实用新型实施例提供的另一种激光发射系统200和控制单元70的结构示意图,参考图4和图2,可选的,第一激光发生组件21在PCB板10的垂直投影与第二激光发生组件22在PCB板10的垂直投影错位设置(如图4),或者对位设置(如图2)。优选的,第一激光发生组件21在PCB板10的垂直投影与第二激光发生组件22在PCB板10的垂直投影错位设置,可以避免激光误发射后由于中间没有阻挡物,例如待打标的PCB板10时,激光进入对侧的激光发生器,造成激光发生器的损伤。
在本实用新型的一个实施例中,图5是本实用新型实施例提供的另一种激光发射系统200的结构示意图,参考图5,可选的,激光发射系统200包括:
一个激光发生组件20,激光发生组件20位于PCB板10的一侧;
分光镜30,分光镜30用于将激光发生组件20出射的光,分光成传播方向不同的第一分光束a和第二分光束b;其中,第一分光束a沿着激光发生组件20的出光方向传播,并照射PCB板10靠近激光发生组件20一侧的表面,形成对位靶点;
光路调节单元40,光路调节单元40用于调节第二分光束b的传播方向,以使调节光路后的第二分光束b照射PCB板10远离激光发生组件20一侧的表面,形成对位靶点。
具体的,激光发生组件20包括激光器、振镜和场镜。激光器用于产生激光;振镜用于调节激光器产生的激光的传播方向;场镜用于对经过振镜的激光进行聚焦。为了实现两束激光分别对PCB板10的第一表面和第二表面进行照射,本实用新型的实施例中通过设置分光镜30,将激光发生组件20出射的光分光成传播方向不同的第一分光束a和第二分光束b。其中,第一分光束a沿着激光发生组件20的出光方向传播,并照射PCB板10靠近激光发生组件20一侧的表面,形成对位靶点。第二分光束b经过光路调节单元40的光路调节,照射PCB板10远离激光发生组件20一侧的表面,形成对位靶点。可以减少一个激光发生组件20,通过分光镜30和光路调节单元40等光学元件即可实现同时对PCB板10的双面的照射,可以降低PCB板对位靶点的制备系统的成本。
在本实用新型的一个实施例中,请继续参考图5,可选的,经过分光镜30分光形成的第一分光束a和第二分光束b的传播方向互相垂直;其中,第一分光束a的传播方向为垂直于PCB板10方向;光路调节单元40包括第一反射镜41、第二反射镜42和第三反射镜43;第一反射镜41位于PCB板10靠近激光发生组件20的一侧,并位于分光镜30的第二分光束b的出光侧;第二分光束b经过第一反射镜41的反射后沿着第一分光束a的传播方向传播并射向第二反射镜42;第二反射镜42位于PCB板10远离激光发生组件20的一侧,并且位于第一反射镜41的正下方或正上方;第二分光束b经过第二反射镜42的反射后沿着垂直于第一分光束a的传播方向传播,并射向第三反射镜43;第三反射镜43位于PCB板10远离激光发生组件20的一侧,并且第三反射镜43在PCB板10的正投影位于打标区;第二分光束b经过第三反射镜43的反射后射向打标区。
具体的,第二分光束b在第一反射镜41处的入射角等于45度,使得第二分光束b在经过第一反射镜41的反射后可以沿着第一分光束a的传播方向,即实现第二分光束b向着靠近PCB板10的方向传播。第二反射镜42位于PCB板10远离激光发生组件20的一侧,并且位于第二分光束b在经过第一反射镜41的反射后的传播方向上,使得第二分光束b在经过第一反射镜41的反射后射向第二反射镜42。第二分光束b在第二反射镜42处的入射角等于45度,并经过第二反射镜42的反射后可以沿着平行于PCB板10的方向,向PCB板10的所在位置传播。第三反射镜43位于PCB板10远离激光发生组件20的一侧,并且位于第二分光束b在经过第二反射镜42的反射后的传播方向上,使得第二分光束b在经过第二反射镜42的反射后射向第三反射镜43。将第三反射镜43设置在PCB板10的打标区范围内,并且第二分光束b在第三反射镜43处的入射角等于45度,使得第二分光束b在经过第三反射镜43的反射后可以沿垂直于PCB板10的方向射向PCB板10远离激光发生组件20一侧表面的打标区。仅通过三个反射镜即可实现第二分光束b从PCB板10远离激光发生组件20一侧向PCB板10照射。
在本实用新型的一个实施例中,图6是本实用新型实施例提供的另一种激光发射系统200的结构示意图,参考图6和图5,可选的,第二分光束b在PCB板10的照射位置与第一分光束a在PCB板10的照射位置错位设置(如图6),或者对位设置(如图5)。优选的,第二分光束b在PCB板10的照射位置与第一分光束a在PCB板10的照射位置错位设置,可以避免激光误发射后由于中间没有阻挡物,例如待打标的PCB板10时,第二分光束b进入激光发生器,造成激光发生器的损伤。可以通过移动第三反射镜43的位置,实现第二分光束b在PCB板10的照射位置与第一分光束a在PCB板10的照射位置错位设置。
在本实用新型的一个实施例中,请继续参考图5和图6,可选的,激光发射系统200包括:第一缩小镜51,位于分光镜30与PCB板10靠近激光发生组件20一侧的表面之间,实现对第一分光束a的聚光,提高第一分光束a的照射在PCB板10表面上的能量,提高对位靶点的制备效率。第二缩小镜52,位于光路调节单元40与PCB板10远离激光发生组件20一侧的表面之间,实现对第二分光束b的聚光,提高第二分光束b的照射在PCB板10表面上的能量,提高对位靶点的制备效率。
注意,上述仅为本实用新型的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解,本实用新型不限于这里所述的特定实施例,对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本实用新型的保护范围。因此,虽然通过以上实施例对本实用新型进行了较为详细的说明,但是本实用新型不仅仅限于以上实施例,在不脱离本实用新型构思的情况下,还可以包括更多其他等效实施例,而本实用新型的范围由所附的权利要求范围决定。