JP2024087732A

JP2024087732A - 基板上ソルダーレジストのレーザー光による除去プロセス方法

Info

Publication number: JP2024087732A
Application number: JP2022202684A
Authority: JP
Inventors: ▲パン▼培忠
Original assignee: Pei Chung Pang; Trillion Harvest Ltd
Current assignee: Pei Chung Pang; Trillion Harvest Ltd
Filing date: 2022-12-19
Publication date: 2024-07-01

Abstract

【課題】基板上ソルダーレジストのレーザー光による除去プロセス方法を提供する。
【解決手段】方法は、表面にはんだパッドを設けられた基板を提供するステップと、基板の表面及びはんだパッドの表面を、基板の対向面にマスク部を有し、かつ、ハンダパットの対向場所に除去部を有するソルダーレジスト層で覆うステップと、画像キャプチャモジュールによって基板部材番号のＱＲコード（登録商標）を読み込むステップと、基板部材番号に対応する回路パターンを自動にレーザー装置に読み込むステップと、レーザー光が回路パターンに順を追って除去する作業ステップと、ソルダーレジストをくり抜き部に形成するステップと、画像キャプチャモジュールによって、基板加工図を撮像するステップと、加工図面と回路パターンと一致するかを突き合わせるステップと、一致すれば、基板加工作業を終了するステップと、を含む。
【選択図】図１

Description

本案は基板の製造方法に関し、特にレーザー光を用いて基板のソルダーレジストに対するソルダレジス加工プロセス方法に関する。

通常、回路基板のソルダーレジスト工程は、プリント回路を設けた後に感光性ソルダーレジストを回路基板表面に塗布し、半硬化するまでプリベークした後、フォトマスクを用いて露光・現像し、はんだパッド以外の部分を固化させ、ソルダーレジストの硬化されていない部分を除去し、はんだパッドをソルダーレジストより露出させる一般的である。露光エネルギーや現像に必要な誤差があるため、精度に限界があり、はんだパッドのピッチを小さくすることはできない。また、直接描画技術の導入によって、フォトマスクのコストを下げられるが、設備コストが非常に高いほか、技術面も同じく問題がある。

しかし、回路基板とフォトマスクが露光装置の露光部の温度や湿度など環境条件の影響により、回路基板やフォトマスク上の位置決めマークの位置精度や露光パターンの位置精度が変化を引き起こし、高精度パターンを生成できない課題が残る。さらに、はんだパッド位置が異なる基板には、まずその回路基板に合わせてフォトマスクを製造必要があるため、回路基板の生産コストが高くなる。このほか、このほか、一般回路基板のソルダーレジスト加工プロセスには、異なるインキを使用することから、回路基板の生産コストが高くなる。らに、半硬化のソルダーレジストには、硬さの不足や粘着力があるため、作業プロセスで廃材になりかねない。

本案より基板上ソルダーレジストのレーザー光による除去プロセス方法を提供する。該プロセス方法は、

表面にはんだパッドを設けられた基板を提供するステップと、

該ソルダーレジスト層は基板の対向面にマスク部を有し、該ソルダーレジストはハンダパットの対向場所に除去部を有し、該基板の表面及びはんだパッドの表面をソルダーレジスト層で覆うステップと、

画像キャプチャモジュールによって基板部材番号のQRコード(登録商標)を読み込むステップと、

基板部材番号に対応する回路パターンを自動にレーザー装置に読み込むステップと、

レーザー光が回路パターンに順を追って除去する作業ステップと、

ソルダーレジストをくり抜き部に形成するステップと、

画像キャプチャモジュールによって、基板加工図を撮像するステップと、

加工図面と回路パターンと一致するかを突き合わせるステップと、
同じであれば、基板加工作業を終了するステップと、を含む。

本案の一実施形態は、加工図面と回路パターンと一致するかを突き合わせるステップにおいて、結果が異なる場合、レーザー光を照射し、異なる箇所の除去作業を再び行う。

本案の一実施形態は、ステップS104において、所定の規則に基づき、各ユニットの生産フローのQRコード(登録商標)を生成して、作業開始のときに、各ユニットの指定位置より読み込む。

本案の一実施例は、回路パターンに該ソルダレジストデータを読み込み、該ソルダレジストデータをポジ画像、ネガ画像、または映像変換処理した上、加工図を取得する。

本案の一実施例は、加工図を形成した後、レーザー装置光点の大きさに基づき、レーザー光の重なる面積の大きさを算出して、レーザー光マトリックス図に翻訳する。

本案の一実施例は、回路パターンによって、基板を複数の加工エリアに分けた上、レーザー光によって所定の規則に基づき、加工エリアの前記除去部に対して除去作業を行う。

本案の一実施例において、レーザービームが出射されるレーザー光は、ミリ秒以上の高周波レーザービーム(ミリ秒、マイクロ秒、ナノ秒またはピコ秒)である。

本案の一実施例において、レーザービームの種類は、部材の特性により、CO2、Yagまたはグリーンレーザービームを使い分けて、ソルダーレジストを残さず、炭化されずに除去できる。

本案の一実施例において、かかるレーザー光は複数組のレーザー光源より出射され、回路パターンに基づき、順を追って除去部に除去作業を行い、それぞれのレーザー光源がそれぞれのエリアを担う。

以上をまとめると、本案で開示する基板上ソルダーレジストのレーザー光による除去プロセス方法には、次の効果を達成できる。

1. 加工プロセスのステップを大幅に短縮できる。

2. 生産プロセスの料率が向上される。

3. レーザー光のエネルギーが制御可能である。

4. 加工プロセスのパターン精度を向上できる。

5. はんだパッド位置が異なる基板は、回路基板に合わせてフォトマスクを製造必要はない。

6. 温度、湿度等の環境条件に影響されない。

7. 現像工程がないため、廃水による汚染はなく、しかも省エネルギーである。

8. インキを選ばない、よって、インキコストを軽減できる。

9. レーザービームの種類は、CO2、Yagまたはグリーンレーザービームを使い分けて、ソルダーレジストを残さず、炭化されない効果がある。

10. 公知技術による半硬化のソルダーレジストに硬さ不足や粘性があるため、作業プロセスで廃材になりかねない。

11. 環境に優しく、ESG基準に合致しており、永続発展に役立つ。

本案にかかる基板上ソルダーレジストのレーザー光による除去プロセス方法のフロー図である。本案にかかる基板の側視図である。本案にかかるソルダーレジストを覆われた基板の側視図である。本案にかかるレーザー光による基板加工の立体概略図である。本案にかかるレーザー光による基板加工の側視図である。本案にかかるパターンと基板加工図との突き合わせを示す図である。本案にかかるレーザードットマトリックス図に翻訳した態様図である。本案にかかる多光源レーザー光による基板加工の態様図である。

本案の目的、技術内容、特徴及び達成できる効果の理解を図るために、以下、本案を具体的な実施例と図面に基づいて詳細に説明する。

公知の電気基板のソルダーレジスト製造プロセスに残る種々の課題について、考案者は長年の研究開発により、公知製品課題の改善について、基板上ソルダーレジストのレーザー光による除去プロセス方法を後段にもっとも有効な機能を詳しく説明する、

図1、本案のソルダーレジスト製造プロセスにかかるプロセスフロー図を参照する。図1に示すように、基板上ソルダーレジストのレーザー光による除去プロセス方法は、エネルギー制御可能なレーザー光を用いて、基板全部または一部分に対して加工を行い、本案が手作業でレーザー光を用いて回路基板の局部または一箇所のみに最適化するのではなく、本案の実施例は主にレーザー光による基板のソルダーレジストを除去する方法でもって、公知技術にかかる煩雑なプロセスフロー及び環境汚染を軽減し、ESG基準に合致している。ちなみに、ESGは環境保護(E,Environmental)、社会責任(S,Social)及び会社ガーバーナンス(G,governance)の略文字である。本案の基板上ソルダーレジストのレーザー光による除去プロセス方法100は、

<ステップ>
S101 表面にはんだパッドを設けられた基板を提供するステップと、

<ステップ>
S102 該ソルダーレジスト層は基板の対向面にマスク部を有し、該ソルダーレジストはハンダパットの対向場所に除去部を有し、該基板の表面及びはんだパッドの表面をソルダーレジスト層で覆うステップと、

<ステップ>
S103 画像キャプチャモジュールによって該基板部材番号のQRコード(登録商標)を読み込むステップと、

<ステップ>
S104 回路パターンが基板部材番号に対応していて、回路パターンのデータをレーザー装置へ自動に読み込むステップと、
<ステップ>
S105 レーザー光が回路パターンに順を追って除去する作業ステップと、

<ステップ>
S106 ソルダーレジストをくり抜き部に形成するステップと、

<ステップ>
S107 画像キャプチャモジュールによって、基板を撮影して、加工図を生成するステップと、

<ステップ>
S108 加工図面と回路パターンと一致するかを突き合わせるステップと、

<ステップ>
S109 加工図面と回路パターンと同じであれば、基板加工作業を終了するステップと、を含む。加工図面と回路パターンを突き合わせた結果が異なる場合、レーザー光を異なる箇所の除去部に対して除去作業を実施する。すなわち、ステップS105に戻る。

以下、レーザー光による基板ソルダーレジストの除去プロセス方法を詳しく説明する。図1ないし図7を参照する。図2、本案にかかる基板の側視図を参照する。図3、本案にかかるソルダーレジストを覆われた基板の側視図を参照する。図4、本案にかかるレーザー光による基板加工の立体概略図を参照する。図5、本案にかかるレーザー光による基板加工の側視図を参照する。図6、本案にかかるパターンと基板加工図との突き合わせを示す図を参照する。図7、本案にかかるレーザードットマトリックス図に翻訳した態様図を参照する。図に示すように、基板上ソルダーレジストのレーザー光による除去プロセス100の加工フローは、

ステップS101において、表面にはんだパッド210を設けられた基板200(図2)を提供する、

ステップS102において、ソルダーレジスト層220は基板の対向面にマスク部222を有し、ソルダーレジスト層220はハンダパット210の対向場所に除去部224を有し、基板の表面及びはんだパッド210の表面をソルダーレジスト層220で覆う(図3)。つまり、このときの回路基板の表面にグリーンペイント(green paint)によって覆われていて、引き続き、一部のグリーンペイントを融除またはストリッピングする。その後、図4に示す、基板200をレーザー加工装置MTに取り付けて、レーザー加工装置MTのCCDによって、初期位置を設定する。

引き続き、ステップS103において、画像キャプチャモジュールによって基板200部材番号のQRコード(登録商標)(QR-Code)を読み込み、

続いて、ステップS104において、回路パターンTAデータをレーザー加工装置LE1に読み込み、そのうち、回路パターンTAが部材番号のQRコード(登録商標)に対応している。同時に、ステップS104において、所定の規則に基づき、各ユニットの生産フローのQRコード(登録商標)を生成して、作業開始のときに、各ユニットの指定位置に植え込む。前述回路パターンTAは、キャド(Computer-Aided Design, CAD)/コンピュータ援用製造システム(Computer-aided Manufacturing, CAM) によって生成され、これはグラフィック指向の自動設計・ドラフト・デモシステムである。
QRコード（登録商標）はマトリックス型二次元コードであり、また、マトリックス型二次元コードであるQRコード（登録商標）に代えて一次元のコード例えばバーコードでもよい。

特に注意したいところは、本案の実施例において、翻訳処理の際に、回路レイアウトTAにソルダーレジスト層220のデータを取り込み、これをポジ画像、ネガ画像、または図形転写にして、加工パターンを得取得する。加工図を取得した後、レーザー装置のレーザードットの大きさとエネルギーからレーザードットの重なり面積を算出し、図7に示すようなレーザードットマトリックスに翻訳される。図7において、3つの図の翻訳例を示す。レーザードットマトリックスの解像度は設計者またはオペレーターで設定できる。

つづいて、ステップS105と、ステップS106レーザー加工装置MTのレーザー装置LE1がホストコンピューターHTに接続され、回路パターンTAに基づき、順を追って基板200の除去部224を融除またはストリッピングする。つまり、X軸方向とY軸方向の移動機構によって、レーザー装置LE1が回路パターンTAに基づき、基板200にエネルギー制御可能なレーザービームL1を出射し、除去部224を融除またはストリッピングして、ソルダーレジスト220に少なくとも1つのくり抜き部226を形成させる。特に注意したいところは、ホストコンピューターHTとレーザー装置LE1は、回路パターンTAによって、基板200を複数の加工エリアを分けて、レーザービームL1によって所定の規則に各加工エリアの除去部224に融除またはストリッピング作業を行い、全部のフローを完了してから、次のステップS170に進められる。レーザービームL1から出射されるレーザー光はミリ秒以上の高周波レーザービーム(ミリ秒、マイクロ秒、ナノ秒またはピコ秒)であり、レーザービームの種類は材質特性により使い分けて、ソルダーレジストを残さず、炭化されない効果がある。この実施例において、レーザービームL1はピコ秒のレーザービームを実施し、ピコレーザービームが基板200での滞留時間は非常に短く、つまり、ソルダーレジスト220下部のはんだパッド210を過度に融除またはストリッピングされない。続いて、ステップS107において、図5に示すように、レーザー装置LE1の画像キャプチャモジュールPAが基板200に撮像して、基板加工図DCを取り出す。そのうち、画像キャプチャモジュールPAの数は一つに限られない。画像キャプチャモジュールPAが基板200いずれかのユニットまたは加工済みエリアに撮像して画像を取り出すか、基板200全体に撮像して画像を取り出すことができる。このように、所定の規則に従って行うことができる。続いて、ステップS108に進み、図6に示すように、ホストコンピューターHTがハイリゾリューション画像認識技術と演算法により、基板加工図DCと回路パターンTAが一致するかの判断を行い、図6のスクリーンSC上から、基板加工図DCと、回路パターンTAとの突き合わせが見られます。もう1つの実施例において、ホストコンピューターHTはさらに、人工知能(AI)の助けを借りて、画像認識の品質と比較精度を向上させることができる。続いて、基板加工図DCと回路パターンTAとの突き合わせ結果が同じであれば、基板加工作業が終了される。もし、基板加工図DCと回路パターンTAとの突き合わせ結果が異なる場合には、ステップS105に戻り、レーザー装置LE1が出射するレーザービームL1は再び基板200の除去部224の異なる箇所に融除またはストリッピング作業が行われる。以上にもベタ通り、本案の基板上ソルダーレジストのレーザー光による除去プロセス方法100は、フォトマスクを全く使用されていないため、異なるはんだパッド210位置の回路基板200には回路基板200に合わせるフォトマスクを予めに作る必要はない。このほか、本案の基板上ソルダーレジストのレーザー光による除去プロセス方法100は、露光装置を使われていないため、露光装置の露光部の温度や湿度などの環境条件が回路基板200やフォトマスク上の位置決めマークの位置精度や露光パターンの位置精度によって変化されることはない。

最後に図8、本案にかかる多光源レーザー光による基板加工の態様図を参照する。レーザー加工装置MTに複数のレーザー装置LE2、LE3及びLE4を含む。それぞれホストコンピューターHTに接続して、マルチタスク作業が行われる。この他、複数のレーザー装置LE2、LE3及びLE4は、それぞれ回路パターンTAに基づき、レーザービームL2、L3及びL4を出射して、順を追って基板200の除去部224に融除またはストリッピング作業される。そのうち、それぞれのレーザー装置のレーザービームおのおののエリアを担い、加工プロセスの効率向上に助けられる。この実施例において、3つのレーザー装置LE2、LE3及びLE4を例示したが、実務の適用は、数を3つと限られない。レーザービームL2、L3及びL4は、例えばミリ秒クラス以上の高周波レーザービーム(ミリ秒、マイクロ秒、ナノ秒またはピコ秒)であっても良い。

1. 加工プロセスのステップを大幅に短縮できる。

2. 生産プロセスの料率が向上される。

3. レーザー光のエネルギーは制御可能である。

4. 加工プロセスのパターン精度を向上できる。

6. 温度、湿度等の環境条件に影響されない。

7. 現像工程がないため、廃水による汚染はなく、かつ、省エネルギーである。

100 基板上ソルダーレジストのレーザー光による除去プロセス方法
S101、S102、S103、S104、S105、S106、S107、S108、S109 ステップ
200 基板
210 ボンディングパッド
220 ソルダーレジスト
222 マスク部
224 除去部
226 くり抜き部
MT レーザー加工装置
HT ホストコンピューター
SC スクリーン
LE1、LE2、LE3、LE4 レーザー装置
L1、L2、L3、L4 レーザービーム
PA 画像キャプチャモジュール
TA 回路パターン
DC 基板加工図

Claims

<ステップ>
S101
表面にはんだパッドを設けられた基板を提供するステップと、
<ステップ>
S102
前記ソルダーレジスト層は前記基板の対向面にマスク部を有し、前記ソルダーレジストはハンダパットの対向場所に除去部を有し、前記基板の表面及び前記はんだパッドの表面をソルダーレジスト層で覆うステップと、
<ステップ>
S103
画像キャプチャモジュールによって前記基板部材番号のコードを読み込むステップと、
<ステップ>
S104
前記基板部材番号に対応する回路パターンを自動にレーザー装置に読み込むステップと、
<ステップ>
S105
レーザー光が前記回路パターンに順を追って除去する作業ステップと、
<ステップ>
S106
前記ソルダーレジストをくり抜き部に形成するステップと、
<ステップ>
S107
前記画像キャプチャモジュールによって、前記基板加工図を撮像するステップと、
<ステップ>
S108
加工図面と前記回路パターンと一致するかを突き合わせるステップ、及び
<ステップ>
S109
もし、同じであれば、前記基板加工作業を終了ステップと、を含むエネルギー制御可能なレーザー光を用いて、基板加工作業を行うことを特徴とする、基板上ソルダーレジストのレーザー光による除去プロセス方法。
前記加工図面と前記回路パターンと一致するかを突き合わせるステップにおいて、結果が異なる場合、レーザー光によって異なる箇所の除去作業を再び行うことを特徴とする、請求項1記載の基板上ソルダーレジストのレーザー光による除去プロセス方法。
前記ステップS104において、所定の規則に基づき、各ユニットの生産フローのコードを生成して、作業開始のときに、各ユニットの指定位置より読み込むことを特徴とする、請求項1記載の基板上ソルダーレジストのレーザー光による除去プロセス方法。
前記回路パターンに前記ソルダレジストデータを読み込み、前記ソルダレジストデータをポジ画像、ネガ画像、または映像変換処理を行い、施工図を形成することを特徴とする、請求項1記載の基板上ソルダーレジストのレーザー光による除去プロセス方法。
前記加工図を形成した後、前記レーザー装置光点の大きさに基づき、レーザー光の重なる面積の大きさを算出して、レーザー光マトリックス図に翻訳することを特徴とする、請求項4記載の基板上ソルダーレジストのレーザー光による除去プロセス方法。
前記回路パターンによって、前記基板を複数の加工エリアに分けた上、レーザー光によって所定の規則に基づき、加工エリアの前記除去部に対して除去作業を行うことを特徴とする、請求項1記載の基板上ソルダーレジストのレーザー光による除去プロセス方法。
前記レーザー光はミリ秒クラス以上の高周波レーザー光束であることを特徴とする、請求項1記載の基板上ソルダーレジストのレーザー光による除去プロセス方法。
前記レーザー光束の種類は、材質特性に応じて、二酸化炭素(CO2)、Yagまたはグリーンライトレーザーを用いて、ソルダーレジストを残らずに除去し、炭化しない効果を達成することを特徴とする、請求項1記載の基板上ソルダーレジストのレーザー光による除去プロセス方法。
前記レーザー光は複数のレーザー光源より出射され、前記回路パターンに基づき、順を追って前記除去部に除去作業を行い、それぞれのレーザー光源がそれぞれのエリアを担う。