JP6763118B2 - 物理的アラインメントマークと仮想的アラインメントマークによるアラインメント - Google Patents

Description

本発明は、電気デバイスを加工するためのアラインメント方法、コンピュータ可読媒体、およびプログラムユニットに関する。

一つ以上の電子部品を備えた部品キャリアの製品機能は増加している。そのような電子部品はますます小型化されており、プリント回路基板のような部品キャリア上に搭載されるべき電子部品の数は増加している。この場合、いくつかの電子部品を有する、ますます強力なアレイ部品またはパッケージ部品が採用されている。それらの部品またはパッケージ部品は複数の接触点またはコネクタを有する。これらの接触点間の間隔は絶えず減少している。そのような電子部品および部品キャリア自体によって動作中に発生した熱を除去することは、ますます顕著な問題となる。また、部品キャリアは、ひどい状況でも動作するように、機械的に安定しており、電気的に信頼できるものであるべきである。

また、部品キャリアの構成要素を適切にアラインメントさせることは製造中に問題となる。例えば、製造中に部品キャリアの層構造をパターン化するためには、適切なアラインメント精度がドライフィルムを露出させる際に重要である。他の電気デバイスも同様のアラインメント問題を抱えている。
［先行技術文献］
［特許文献］
［特許文献１］特開２０１３−１１８３６号公報

本発明の目的は、高い空間精度で電気デバイスの加工を実現することである。

上記の目的を達成するために、電気デバイスの加工中にアラインメントを行う方法、コンピュータ読み取り可能媒体、およびプログラムユニットを提供する。

本発明の１つの例示的な実施形態によれば、電気デバイス（パネルなどの部品キャリアまたはそのプリフォーム、あるいは表面実装またはキャビティを埋め込むことによって組み立てられた部品、あるいは半導体ウエハなど）を加工するための、特に電気デバイスを加工する際のアラインメント方法を提供する。この方法は、電気デバイス上に（特別に検出された、より具体的には光学的に検出された）少なくとも３つの物理的アラインメントマークを設定し、設定された少なくとも３つの物理的アラインメントマークに基づいて少なくとも１つの仮想的アラインメントマークを決定（特別に計算）し（すなわち、計算の基礎として物理的アラインメントマークを使用して仮想的アラインメントマークを導出するためのアルゴリズムを適用することができる。）、電気デバイスを加工（例えば、パターニング、処理、組み立て、照射など）するために、少なくとも３つの物理的アラインメントマークおよび少なくとも１つの仮想的アラインメントマークを用いてアラインメントを行うことを含む。

本発明の別の例示的な実施形態によれば、１つのプログラムユニット（例えば、ソースコード形式または実行可能なコード形式のソフトウェアルーチン）が提供される。このプロセスユニットは、プロセッサ（例えば、マイクロプロセッサまたはＣＰＵ（中央処理装置））により実行される時、上記の特徴を有する方法を制御または実行するのに適している。

本発明のさらに別の例示的実施形態によれば、コンピュータ可読媒体（例えば、ＣＤ、ＤＶＤ、フラッシュドライブ、フロッピーディスク、ハードドライブなど）が提供される。その中には、プロセッサ（例えば、マイクロプロセッサまたはＣＰＵ）により実行される時、上記の特徴を有する方法を制御または実行するのに適されたコンピュータプログラムが格納されている。

本発明の実施形態に従って実行できるデータ処理は、コンピュータプログラム即ちソフトウェアによって、または１つまたは複数の専用の電子最適化回路即ちハードウェアを使用することによって、またはハイブリッド（即ちソフトウェア部品およびハードウェア部品）によって実施できる。

本出願の文脈において、用語「部品キャリア」は、特に、機械的支持および／または電気的接続を提供するための１つ以上の部品をその上でまたはその中に収容できる任意の支持構造を意味する。言い換えれば、部品キャリアは、部品用の機械的および／または電子的キャリアとして構成されることができる。特に、部品キャリアは、プリント回路基板、有機インターポーザ、およびＩＣ（集積回路）基板のうちの１つであってもよい。部品キャリアはまた、上述の種類の部品キャリア内に異なる部品キャリアを組み合わせるハイブリッドパネルであってもよい。

本出願の文脈において、用語「物理的アラインメントマーク」は、電気デバイス（特に、プリント回路基板のプリフォームのような部品キャリア）の構造的または物理的特徴を特に意味してもよい。この構造的または物理的特徴は、電気デバイスの表面上または表面領域内で検出されたり、光学的に検査されまたは肉眼で見られたりすることができる。物理的アラインメントマークは、特に物理的アラインメントマークを使用して空間的に配向することができる加工マシンによる電気デバイスの加工において、実行されるアラインメントの基礎として利用することができる。例えば、そのような物理的アラインメントマークは、光学的に検査されることができる、電気デバイスにおけるスルーホールまたはブラインドホールであってよい。これによって、部品キャリアなどの電気デバイスのプリフォーム（例えば、パネル）の位置および／または向きを決定することができる。例えば、アラインメントマークとして、キャリアボードなどの長方形の電気デバイスの縁部領域においてこのようなホールが複数設けられてよい。また、電気デバイスの対向する二つの主面の両方には、物理的アラインメントマーク（特に各主面の４つの縁部に４つのアラインメントマーク）を設けることができる。

本出願の文脈において、用語「仮想的アラインメントマーク」は、電気デバイス（特にプリント回路基板のプリフォームのような部品キャリア）に物理的に存在しない特徴を特に意味することができる。この特徴は、電気デバイスの表面上または表面領域内で検出されたり、光学的に検査されまたは肉眼で見られたりすることはできない。これに対して、仮想的アラインメントマークは、電気デバイス上の算出された位置とすることができる。この位置は、あるアルゴリズムによって決定されており、電気デバイスを加工するときにアラインメントの目的で物理的アラインメントマークと組み合わせて使用される。

本発明の例示的な実施形態によれば、物理的アラインメントマークと少なくとも一つの仮想的アラインメントマークとの組み合わせによって、処理中に電気デバイスのアラインメントを実現する。その物理的アラインメントマークに対してあるアルゴリズムを利用すれば、それらの少なくとも一つの仮想的アラインメントマークを決定することができる。したがって、物理的アラインメントマークは、仮想的アラインメントマークを計算するための開始点として使用されることができる。このプロセスには大きな利点がある。仮想的アラインメントマークは、物理的アラインメントマークを形成できない機能的な領域であっても、物理的にではなく仮想的に電気デバイスの任意の所望の領域に配置されることができる。この位置にある物理的アラインメントマークは、機能を低下させたり、電気デバイを損傷したりする可能性がある。これにより、アラインメントマークに基づくアラインメントの自由度が著しく増大し、アラインメントマークの少なくとも一部が電気デバイスの任意の所望の位置（例えば、ＰＣＢなどの部品キャリアが配置されている領域内）に配置されることができる。また、現実世界の開始点である物理的アラインメントマークに基づいて一つ以上の仮想的アラインメントマークを得ることは、電気デバイスの適切な加工のためのアラインメント機能に関して有意義な位置で少なくとも一つの仮想的アラインメントマークを決定することを可能にする。

説明したアラインメントアーキテクチャは著しい利点を有する。特に、電気デバイスが部品キャリア製造用のパネル（そのようなパネルが１８×２４平方インチの典型的なサイズを持つことができる）である場合、アラインメントの目的で物理的アラインメントマークと仮想的アラインメントマークとを組み合わせることによって、依然として著しい反りおよび他のボード変形（例えば１００μｍ以上の大きさ）を示すことがある電気デバイスを高精度で処理または加工することができる。さらに、仮想的アラインメントマークが電気デバイス内のどこにでも配置できる一方、物理的アラインメントマークが電気デバイスの機能的に活性な領域内に配置されると問題を引き起こす可能性がある。それ故、一体型の実際のアラインメントクーポン（ｃｏｕｐｏｎ）の代わりに説明されたアラインメント構造を使用することによって、最適なパネルの利用率を達成することができる。必要な情報を得るためにはワンステップと少数のアラインメント点で十分であるので、物理的アラインメントマークと仮想的アラインメントマークの組み合わせによる電気デバイスのアラインメントも従来の方法よりも速い。したがって、仮想的アラインメントマークと物理的アラインメントマークとの組み合わせによって、既存のアラインメント方法よりも高い電気デバイスの精度を達成することができる。さらに、Ｘ線、レーザー、および光学処理などの処理のための大容量が節約される。特に、高精度および電気デバイス（特定の床部材）の高利用率が同時に達成され得る。さらに、仮想的アラインメントマークを利用するという発想は、物理的アラインメントマークとしての実際のターゲットと比べて、容量の損失をもたらさないか、または実質的にもたらさない。

以下では、方法、コンピュータ可読媒体、およびプログラムユニットの他の例示的な実施形態を説明する。

一実施形態では、電気デバイスの全体として、すなわち１つの区画のみ（グローバルアラインメントと表現することができる）にとって、３つの物理的アラインメントマークまたは点および１つの仮想的アラインメントマークまたは点を使用して、アラインメントを行うことができる。しかしながら、別の実施形態では、電気デバイスが少なくとも２つの区画からなる区画としてアラインメントを行う場合、３つの物理点と１つの仮想点をアラインメントに使用することができる。

一実施形態では、物理的アラインメントマークの輪郭線（特に輪郭線の形に沿って）の少なくとも一部を考慮した上で、少なくとも１つの仮想的アラインメントマークを決定することを実施する。したがって、複数の物理的アラインメントマークまたはそのサブセットに基づいて１つ以上の仮想的アラインメントマークを決定する場合、物理的アラインメントマークの（できれば全体の）輪郭線（すなわち、電気デバイスの円周方向に分布している物理的アラインメントマークが接続されたときに得られた多角形）が仮想的アラインメントマークの決定プロセスのために考慮される場合、得られた１つ以上の仮想的アラインメントマークは、アラインメント目的のために特に有利に使用されることができる。最も好ましくは、物理的アラインメントマークを閉合する接続線の一部を考慮した上で、少なくとも１つの仮想的アラインメントマークを決定することができる。

一実施形態では、物理的アラインメントマークに基づいて少なくとも１つの仮想的アラインメントマークを決定することは、例えば、物理的アラインメントマークを平均化（例えば、それらの幾何学座標を平均化）し、物理的アラインメントマークの（特に幾何学的な）重心を計算し、物理的アラインメントマークを使用して統計計算を行い、物理的アラインメントマークからの距離または二乗距離の合計の最小点を決定することによって達成される。後者のステップは、最小二乗平均適合によって実行することができる。

一実施形態では、少なくとも１つの仮想的アラインメントマークを決定することは、物理的アラインメントマークを電気デバイスのそれぞれの領域（特に区画）に対応するそれぞれのサブセットにグループ化することを含む。各サブセットにとっては、物理的アラインメントマークのそれぞれのサブセットによって設定される多角形の（以前は欠けていた）角点として補助マークを決定することができる。物理的アラインメントマークのそれぞれのサブセットは、この多角形の他の角点として機能する。特に、それぞれの補助マークを決定することによって、それぞれの補助マークを有する多角形が少なくとも１つの所定の対称基準に適合するようにすることができる（特に、サブセットにおける物理的アラインメントマークと共に規則的な多角形を成功裏に形成する）。次いで、この補助マークに基づいて少なくとも１つの仮想的アラインメントマークを決定することができる。補助マークまたは中心点に対するこの計算は、非常に正確なアラインメントを可能にする。図３は本発明のこの好ましい実施形態を示す。第１のプロセスでは、特定の隣接関係についての基準に基づいて異なる組の物理的アラインメントマークを設定することができる。例えば、それぞれの区画（例えば平面図における電気デバイスの４分の１または他の長方形の領域）内に物理的に配置されたすべてのアラインメントマークをグループ化してそのようなサブセットのうちの１つを形成することができる。サブセットの物理的アラインメントマークは、指定された補助マークによって後で完成する多角形の角点を形成する。多角形を完成させるために、すなわち多角形の他の角点を定義するために、例えば平行四辺形に関して、多角形が上述の対称基準を満たすように、欠けている角点を決定することができる。この例では、多角形の３つの角はサブセットの３つの物理的アラインメントマークによって形成される。平行四辺形の４番目の角は４つの角点が一緒に平行四辺形を形成するように決定される。この完成した角点は、対応する区画の補助マークとして表すことができる。このようにして、複数の補助マーク、例えば１区画当たり１つを決定することができる。補助マークは、電気デバイス上で検出できる物理的マークまたは構造的特徴ではなく、対称基準を適用することによって定義された仮想的特徴を有することに留意されたい。この構成に鑑みて、意味のある仮想的アラインメントマークに接近した複数の補助マークが得られる。仮想的アラインメントマークとは対照的に、補助マークは、加工のために電気デバイスをアラインメントさせるためまたは加工中において電気デバイスをアラインメントさせるためには使用されず、１つまたは複数の仮想的アラインメントマークを決定するためだけに使用される。アルゴリズムを補助マークに適用して、それに基づいて１つまたは複数の仮想的アラインメントマークを決定することができる。

一実施形態では、この少なくとも１つの対称基準は、物理的アラインメントマークに対応するサブセットおよび対応する補助マークが対称パターンを形成するように配置されるべきであるという基準を含む。別の実施形態において、対称パターンを形成する上記の多角形は、対称な四角形などの異なる形状を利用することができる。上記の多角形に対する適切な選択肢は、長方形、正方形、台形または平行四辺形である。好ましい実施形態では、この少なくとも１つの対称基準は、物理的アラインメントマークのそれぞれのサブセットおよび対応する補助マークが対称パターンとして平行四辺形または長方形の四隅を形成するという基準を含む。

一実施形態では、少なくとも１つの仮想的アラインメントマークを決定することは、以下のステップからなる群の少なくとも１つによって達成される：補助マークを平均化（例えば、それらの幾何学座標を平均化）し、補助マークの（特に幾何学の）重心を計算し、補助マークを使用して統計計算を行い、および補助マークからの距離または距離の二乗の合計が最小となる点を決定する。後者のステップは、最小二乗平均近似によって行うことができる。

一実施形態では、この方法は以下を含む：電気デバイスを複数の区画（例えば、４つの区画）に分割し、それぞれの区画に関連した（特に空間的に関連した）物理的アラインメントマークのそれぞれのサブセットと、少なくとも１つの仮想的アラインメントマークのうちの少なくとも１つに基づいて、各区画を加工する。したがって、物理的アラインメントマークと仮想的アラインメントマークとの組み合わせに基づくアラインメントは、電気デバイスの異なる区画に対して単独にまたは別々に実施することができる。これにより、アラインメントが特に正確になる。

一実施形態では、この方法は、少なくとも１つの区画線、特に少なくとも２つの直交する区画線を決定することによって、電気デバイスを複数の区画（例えば４つの区画）に分割することを含む。この少なくとも１つの区画線は、電気デバイスの活性領域（ａｃｔｉｖｅ ｒｅｇｉｏｎ）以外の領域に延びるように決定される。区画線が電気デバイスの機能的活性領域（例えば、パネル上のＰＣＢアレイ）を通過するのを防止することによって、電気デバイスの機能的活性領域の機能は、アラインメントプロセスに影響されない。

一実施形態では、この方法は、少なくとも３つ（特に少なくとも８つ、より特にちょうど８つ）の物理的アラインメントマークを電気デバイスの周囲に沿って設定し、電気デバイスの中央領域において、少なくとも１つ（特にちょうど１つ）の仮想的アラインメントマークを決定することを含む。例えば、図１に示すそのような実施形態は、アラインメントマークを利用するデジタル的に極めて簡単なプロセスの組み合わせを提供し、同時に電気デバイスの加工中に非常に高いアラインメント精度を達成する。

一実施形態では、決定された少なくとも１つの仮想的アラインメントマークは、電気デバイスの活動領域に位置する。仮想的アラインメントマークは、物理的には存在せず、電気デバイスのアラインメントおよびデバイス加工装置に対する制御のための仮想的または数学的データユニットについてのみ考慮されるので、実質的に電気デバイス上に任意の箇所に位置し得る。この制限は、電気デバイスの機能を妨げることを回避するために電気デバイスの非機能的な活性領域に配置されることが好ましい物理的なアラインメントマークと比較して、仮想的アラインメントマークに関して考慮する必要はない。

一実施形態では、物理的アラインメントマークは、電気デバイス（例えばパネル）の活性領域（例えばＰＣＢ）以外の領域に位置する。これは、物理的なアラインメントマークの存在による電気デバイスの機能への悪影響を回避する。

一実施形態では、電気デバイスは、部品キャリアを製造するためのパネル、ウエハ、およびピックアンドプレース装置により処理される部品からなる群から選択される。最も好ましい実施形態では、１つまたは複数の仮想的アラインメントマークの発想とともに、説明した物理的アラインメントマークを用いてＰＣＢボードを処理することができる。高周波数でのボードの反りおよび変形の傾向は、物理的アラインメントマークおよび仮想的アラインメントマークの適切な組み合わせによって対処することができる。しかしながら、ここで説明したアラインメントプロセスは、例えば個々の電子チップに分割または個片化される半導体ウエハにも有利に適用することができる。なお、この方法のためにも、高精度が有利である。それは仮想的および物理的アラインメントマークの組み合わせによって得ることができる。他の実施形態では、表面実装部品は、本発明の他の実施形態における電気デバイスとしてアラインメントさせることができる。そのような部品は、そのような電気デバイスの位置および位置決めが正確に分かるようにピックアンドプレース装置によって取り扱うことができる。物理的アラインメントマークと仮想的アラインメントマークとの組み合わせもまた、上述のタスクに対する有利な解決策である。この仮想的アラインメントマークは、物理的アラインメントに基づいて導き出されたものである。

一実施形態では、電気デバイスを加工することは、イメージング（特に光学イメージング）すること、溶接マスク処理すること、スクリーン印刷すること、および（特に組み立て工程において）電気デバイスを機械的処理することからなる群の少なくとも１つを含む。これらおよび他のプロセスは、加工されるべき電気デバイスの正確なアラインメントを必要とする。

一実施形態では、物理的アラインメントマークは、ホール（ブラインドホールやビアホールなど）、半田パッド（誘電体などの他の材料で囲まれた導電性材料からなる）、切り目マーク、角部（例えば、長方形の電気デバイスのもの）、およびレーザーターゲットから選択されることができる。一般に、物理的アラインメントマークは、参照点またはスケールとして使用される任意の基準点、すなわち撮像システムの視野内に配置され、結果として生じる画像に現れる任意の物体とすることができる。それは画像化されたオブジェクトの中または上に配置されたオブジェクトであり得る。この物理的アラインメントマークは、加工されるべき電気デバイスに対して加工機器を調整するために使用することができる。

１つまたは複数の部品は、部品キャリアまたはそのプリフォームの中におよび／またはその上に表面実装されおよび／または埋め込まれてもよい。少なくとも１つの部品は、非導電性インレイ、導電性インレイ（金属インレイなど、好ましくは銅またはアルミニウムを含む）、伝熱ユニット（ヒートパイプなど）、電子部品、またはそれらの組み合わせからなる群から選択されることができる。例えば、部品は、能動電子部品、受動電子部品、電子チップ、記憶装置（例えば、ＤＲＡＭまたは他のデータ記憶装置）、フィルタ、集積回路、信号処理部品、電力管理部品、光電子インターフェース部品、電圧変換（例：ＤＣ／ＤＣコンバータまたはＡＣ／ＤＣコンバータ）、暗号化部品、トランスミッタおよび／またはレシーバ、電気機械トランスデューサ、センサ、アクチュエータ、微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）、マイクロマシン、コンデンサ、抵抗器、インダクタ、電池、スイッチ、カメラ、アンテナ、ロジックチップおよび環境発電ユニットであってもよい。しかしながら、他の部品も部品キャリアに埋め込むことができる。例えば、磁気素子を部品として使用することができる。そのような磁気素子は、永久磁石素子（例えば、強磁性素子、反強磁性素子、またはフェライトベース構造などのフェリ磁性素子）であってもよく、または常磁性素子であってもよい。しかしながら、部品は、パネル中のパネル構成などの別の部品キャリアでもよい。部品は、部品キャリア上に表面実装されてもよく、および／または部品キャリア内に埋め込まれてもよい。

一実施形態では、部品キャリアまたはそのプリフォームは、少なくとも１つの電気絶縁層構造と少なくとも１つの導電層構造との積層体を含む。例えば、部品キャリアは、上記電気絶縁層構造と導電層構造との積層体は、特に機械的圧力を加えることによって形成されるものであり、所望ならば、形成プロセスが熱エネルギーによって支援される。上記積層体は、他の部品のための大きな取り付け面を提供することができるが、それでもなお非常に薄くかつコンパクトであるプレート形状の部品キャリアを提供することができる。用語「層構造」は、特に、共通平面内の連続層、パターン化層、または複数の不連続な島を意味することがある。

一実施形態では、部品キャリアまたはそのプリフォームはパネルとして形成される。これにより、部品キャリアが部品を取り付けるための大型基板を依然として提供するコンパクトな設計が容易になる。また、ベアウエハは、厚さが薄いので、特に埋め込み型電子部品の一例として、ベアウエハをプリント回路基板等の薄板部材に埋め込むことが便利である。

一実施形態では、製造中の部品キャリアは、プリント回路基板よび基板（特にＩＣ基板）からなる群のうちの１つとして構成される。

本出願の文脈において、「プリント回路基板」（ＰＣＢ）という用語は特に、いくつかの導電層構造といくつかの電気絶縁層構造を積層することによって形成された部品キャリア（それは板状（すなわち平面）、三次元湾曲面（例えば３Ｄ印刷を使用して製造されるとき）、またはそれは他の任意の形状を有する）を指すことがある。上記形成工程は、例えば、必要に応じて熱エネルギーを供給しながら圧力を加えることにより形成される。ＰＣＢ技術にとって好ましい材料として、導電層構造は銅で作製される。電気絶縁層構造は、樹脂および／またはガラス繊維、いわゆるプリプレグまたはＦＲ４材料を含んでもよい。積層体を貫通する貫通孔を（例えばレーザー穿孔または機械的穿孔により）形成し、貫通孔を導電性材料、特に銅で充填することにより、ビアコネクタとしてのビアホールを形成する。個々の導電層構造は、所望の方法で互いに接続することができる。プリント回路基板に埋め込める１つまたは複数の部品を除いて、プリント回路基板は通常、パネル形状のプリント回路基板の一方または両方の対向面に１つまたは複数の部品を収容するように構成される。それらは対応する主表面に溶接によって接合することができる。ＰＣＢの誘電部分は、ガラス繊維のような強化繊維を有する樹脂で構成することができる。

本出願の文脈において、用語「基板」は、その上に実装されるべき部品（特に電子部品）と実質的に同じ寸法を有するウィジェットキャリアを特に意味することがある。より具体的には、基板は、電気コネクタまたは電気ネットワーク用のキャリア、およびプリント回路基板（ＰＣＢ）に相当する部品キャリアであるが、比較的高密度の横方向および／または縦方向の配置があるコネクタとして理解することができる。横方向コネクタは例えば導電経路であり、縦方向コネクタは例えばドリル孔である。これらの横方向および／または縦方向のコネクタは基板内に配置され、例えばＩＣチップの収容部品または未収容部品（例えばベアウエハ）と印刷回路板または中間印刷回路板との電気的接続および／または機械的接続を提供するために使用することができる。そのため、「基板」という用語は「ＩＣ基板」も含む。基板の誘電体部は、ガラス球などの補強球を有する樹脂で構成することができる。

一実施形態では、少なくとも１つの電気絶縁層構造は、樹脂（エポキシまたはビスマレイミド−トリアジン樹脂などの強化または非強化樹脂、より具体的にはＦＲ−４またはＦＲ−５など）、シアネートエステル、ポリフェニレン誘導体（ｐｏｌｙｐｈｅｎｙｌｅｎｅ ｄｅｒｉｖａｔｅ）、ガラス（特にガラス繊維、複層ガラス、ガラス素材）、プリプレグ材料、ポリイミド、ポリアミド、液晶ポリマー（ＬＣＰ）、エポキシベースのビルドアップフィルム（ｅｐｏｘｙ−ｂａｓｅｄ Ｂｕｉｌｄ−Ｕｐ Ｆｉｌｍ）、ポリテトラフルオロエチレン（テフロン（登録商標））、セラミック、および金属酸化物からなる群のうちの少なくとも１つを含む。例えば、ガラス（多層ガラス）製のメッシュ、繊維または球体のような強化材料も使用することができる。プリプレグまたはＦＲ４が一般に好ましいが、他の材料を使用してもよい。高周波用途では、ポリテトラフルオロエチレン、液晶ポリマー、および／またはシアネート樹脂などの高周波材料を、部品キャリア内で電気絶縁層構造として実施することができる。

一実施形態では、少なくとも１つの導電層構造は、銅、アルミニウム、ニッケル、銀、金、パラジウム、およびタングステンからなる群の少なくとも１つを含む。銅が一般に好ましいが、他の材料またはそれらのコーティング形態、特にグラフェンのような超伝導材料でコーティングされた上記材料も可能である。

一実施形態では、製造中の部品キャリアは積層型部品キャリアである。そのような実施形態では、部品キャリアは、必要に応じて熱を加えながら圧縮力を加えることによって積み重ねられて互いに接合された複数の層構造の複合体である。

本発明の上記態様および他の態様は、以下に記載される実施形態の実施例から明らかになる。そして、本発明の上記態様および他の態様は、これらの実施形態の実施例を参照して説明される。
図１は、本発明の例示的な実施形態によるＰＣＢ型部品キャリアを製造するためのパネルとして構成された電気デバイスの平面図を示し、そして、物理的アラインメントマークおよび加工中において電気デバイスをアラインメントさせる方法を実施するプロセスの間に得られた仮想位置合わせマークを示す。 図２は、加工中においてアラインメントを実行する方法の対象としての電気デバイスの平面図を示す。 図３は、加工中においてアラインメントを実行する方法の対象としての電気デバイスの平面図を示し、ここでは補助マークとこれに基づいて算出された仮想的アラインメントマークが示されている。

図示される内容は概略的であり、異なる図において、類似または同一の要素には同じ符号が与えられている。

図面を参照して例示的な実施形態をより詳細に説明する前に、本発明の例示的な実施形態が開発されるいくつかの基本的な考察について概説する。

本発明の例示的実施形態によれば、電気デバイスを加工するための４区画のアラインメント構造が提供される。この４区画のアラインメント構造は、電気デバイスをアラインメントさせるための仮想的アラインメントマークとして仮想中心点を使用する。

ＰＣＢボードまたはパネルでは、変形が１００μｍを超えることがある。これは既存のアラインメントシステムにとって大きな課題である。実際に、この変形はグローバルアラインメントによって補償（ｃｏｖｅｒ）することができない。したがって、本発明の例示的な実施形態は、双方向においてより多くの区画を使用することを提案する。加えて、特に２個以上の区画（好ましくは４つの区画）が使用される場合、パネルの中央における追加点が有利である。たとえば、そこに物理的アラインメントマークを（たとえば、パターンまたは穴を介して）配置することによって、そのような実際の点を追加することは、ボードの使用率に大きな影響を与える。そのような物理的アラインメントマークをアレイまたはプラグイン設計内に配置することは望ましくない。同様の考慮が、半導体ウエハまたはピックアンドプレースアセンブリにより処理された部品などの他の電気デバイスのアラインメントにも当てはまる。

本発明の例示的な実施形態は、既存のアラインメント方法の欠点を克服することができる。実際、仮想的アラインメントマークとして完全に計算された仮想中心を使用することは、より速い速度で（容量が増加する）グローバルアラインメント方法よりも高い精度を達成することができ、実際の中心区画よりも優れたボード利用率を有する。

さらに、仮想中心がＰＣＤのアレイまたは電気デバイスの他の活性領域を中央から分割するのを防ぐために、分割点をアレイのフレームに追加することができる。この分割点の変位は、パネルの形状に基づいて計算することができる。このような実施形態の方法によれば、パネルフレーム内の８つの点を物理的アラインメントマークとして使用することができる。これらの物理的アラインメントマークは、加工機のカメラによって捉えることができる。これらの点からは、特に区画のラインメントのための仮想的アラインメントマークとして、仮想の中心点を算出することができる。この計算は、パネルフレームの形状に従って行うことができるし、またはより一般的には電気デバイスの外側輪郭に従って、または電気デバイスの外周に沿って、すべての物理的アラインメントマークを接続することで得られた多角形の外側輪郭線によって行うことができる。

本発明の例示的な実施形態による方法では、物理的アラインメントマークは機械カメラによって捉えることができる。対照的に、仮想的アラインメントマークは物理的に存在せず、ソフトウェアによる計算で得られる。したがって、４点ごとに区画またはそれらが形成するアレイをスケール（ｓｃａｌｅ）するために使用できる。スケールは台形、平行四辺形、長方形または他の対称長方形を使用することができる。

本発明の例示的実施形態に係る物理的アラインメントマークを仮想的アラインメントマークと組み合わせるアラインメント発想は、対応する電気デバイスを加工する時の様々な処理やアラインメントにも適用できる。これらの処理の例は、全ての画像処理（例えば、ドライフィルムやソルダーマスクへの露光、スクリーン印刷など）および機械的処理（レーザ穴あけ、機械穴あけ、配線など）である。

物理的なアラインメントマークまたは実際のアラインメントポイントの例は次のとおりである：
−電気デバイスのホール：例えば、そのような穴は、Ｘ線処理または他の機械的処理によって形成することができる。
−電気デバイス上の半田パッド：例えば、そのようなパッドは画像処理によって形成することができる。
−切り目マーク（すなわち、レーザー（例えば、ＵＶレーザー、ＣＯ_２レーザーなど）で削られた領域）
−レーザーターゲット（すなわち、レーザーで穴あけされたターゲット）。

本発明の例示的実施形態は、望ましくない中央タイプの物理的アラインメントマークとして実際の内部点を必要とせずに正確なアラインメントを提供する。これらの中央タイプの物理的アラインメントマークはパネルの利用率を犠牲にするかもしれない。またはより一般的には、電気デバイスの面積の利用率を犠牲にする。そのような実施形態による方法は、容量またはパネルの利用率に何ら影響を与えることなく、現在の性能よりも高い変形をカバーする可能にする。

具体的に、本発明の例示的実施形態は、１００μｍを超えるパネルの変形をカバーすることができる。現在の性能は６０μｍまでである。

従来のアラインメントと比較して、本発明の例示的実施形態によってより高い精度を達成することができる。内層の位置ずれやレーザーと写真との間のパターンずれなどによるアーチファクトを抑制することができる。たとえば、廃棄物を４０％〜６０％から、２％未満に減らすことができる。

物理的アラインメントマークを仮想的アラインメントマークと組み合わせる説明されたプロセスはまた、９つの実際点を用いたローカルアラインメントよりも速く、そしてＸ線の容量損失がより少ない。さらに、実際点ベースの区画と比較して、より優れたパネルの利用率が得られる。これに加えて、説明されたプロセスは、様々な機械のためのアラインメントソフトウェアにおいて容易に実施され得る。要するに、説明されたプロセスは、とりわけ、位置合わせ不良による廃棄物を減らし、非常に変形したパネル上のアラインメント性能を改善することができる。

図１は、本発明の例示的な実施形態に係る、各々が２４×１８平方インチのサイズを有するプリント回路基板（ＰＣＢ）などの部品キャリアを製造するように構成された電気デバイス１００の平面図を示す。この例では、電気デバイス１００は、電気デバイス１００の加工においてアラインメントを行う方法を実施するプロセスの間に得られた８つの物理的アラインメントマーク１０２および１つの仮想的アラインメントマーク１０４を有する。図２は、加工においてアラインメントを実行するための上述の方法の対象としての電気デバイス１００の平面図を示す。

例えば、電気デバイス１００を形成するＰＣＢ基板は、ソルダーマスク工程を受けることがある。この目的のために、ソルダーマスクのタスクを実行する機械が、電気デバイス１００がどこにどの方向に存在するかを正確に知っていることが非常に重要であり、それによって加工を高い精度で実行することができる。そのような正確なアラインメントを達成するために、本発明の例示的実施形態は、複数の物理的アラインメントマーク１０２（カメラなどによって検出できる電気デバイス１００の表面上の構造的特徴である）を使用する。例えば、実質的に長方形の電気デバイス１００の外周に沿って配置された物理的アラインメントマーク１０２は、ろう付けパッドまたはレーザー穴であり得る。したがって、実際のまたは物理的アラインメントマーク１０２は、上述のカメラなどの光学測定によって検出することができる。

したがって、電気デバイス１００を加工するための（または電気デバイスの加工中の）説明されたアラインメント方法の第１のプロセスにおいて、複数の物理的アラインメントマーク１０２（ここでは８つであるが、他の量も可能である）が電気デバイス１００上で光学的に検出される。対応する画像は画像処理することができる。この画像処理中、物理的アラインメントマーク１０２の位置（特に座標）はプロセッサ（図示せず）によって決定され、ハードディスクなどの大容量記憶装置に記憶される。図１および図２から分かるように、すべての物理的アラインメントマーク１０２は、電気デバイス１００の複数の活性領域１１８のそれぞれの外側に配置することができる。電気デバイス１００の活性領域１１８は、プリント回路板を形成するパネルの領域に対応する。言い換えれば、各活性領域１１８は、例えば、プリント回路基板またはプリント回路基板アレイとすることができる。物理的アラインメントマーク１０２を活性領域１１８から離して、したがってプリント回路基板の外側に配置することによって、プリント回路基板の容量に望ましくない影響を与えることなくアラインメントプロセスを実施することが可能になる。

さらに、図１および図２は、電気デバイス１００が４つの異なる区画１０８に分割されていることを示している（Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４参照）。電気デバイス１００を４つの区画１０８に分割することは、縦方向区画線１１６と横方向区画線１１６（すなわち、２本の直交区画線１１６）を決定することによって達成される。区画線１１６は、電気デバイス１００の活性領域１１８を越えて延びるように決定される。図１で述べた分割の結果として、それぞれ４つの活性領域１１８を有する２つの区画１０８が得られ、それぞれ６つの活性領域１１８を有する２つの区画１０８も得られる。分割点１３４は、横方向区画線１１６と縦方向区画線１１６との間の交点として画定される。好ましくは、各区画１０８は別々にアラインメントされる。このような措置を講じることによって、局所的な反りまたは変形などの電気デバイス１００の局所的な特性を、区画１０８に従って正確かつ個別に考慮することができる。しかしながら、代わりに、電気デバイス１００は全体としてアラインメントすることもできる。

図１に見られるように、加工中において、この場合、８つの物理的アラインメントマーク１０２を使用することによって電気デバイス１００をアラインメントさせることは、電気デバイス１００の内部領域の考慮を全く欠くことになる。なぜなら、物理的アラインメントマーク１０２はすべて、上記の理由で電気デバイス１００の外周１２０に沿って整列しているからである。

この欠点を克服するために、本発明の例示的実施形態は、上述の物理的アラインメントマーク１０２に加えて、加工中において電気デバイス１００をアラインメントさせるための１つ（または複数）の仮想的アラインメントマーク１０４も決定される。非常に有利には、仮想的アラインメントマーク１０４は、設定された物理的アラインメントマーク１０２に基づいて算出される。言い換えれば、物理的アラインメントマーク１０２は、仮想的アラインメントマーク１０４の位置を計算するための基礎として使用される。物理的アラインメントマーク１０２に加えて、仮想的アラインメントマークは、加工中において電気デバイス１００をアラインメントさせるためにも使用される。物理的アラインメントマーク１０２に基づいて仮想的アラインメントマーク１０４を決定するための様々な代替案を適用することができる。有利には、仮想的アラインメントマーク１０４は、物理的アラインメントマーク１０２の輪郭線１０６を考慮して決定することができる。より具体的には、仮想的アラインメントマーク１０４は、（図１の符号１０６によって示されるように）物理的アラインメントマーク１０２を閉合する接続線を考慮して決定することができる。全ての物理的なアラインメントマークを互いに接続する接続線の全体的な形状を考慮することによって、意味のある仮想的アラインメントマーク１０４を決定することができる。これは、幾何学的不均一性情報または輪郭１０６に沿った非対称領域を考慮に入れる。

本実施形態では、図示の８つの物理的アラインメントマーク１０２に基づいて決定された仮想的アラインメントマーク１０４（これも中央仮想点として表すことができる）は、図１の左下側の区画１０８に配置され、分割点１３４とわずかに離間している。説明的には、理想的な場合には、分割点１３４と仮想的アラインメントマーク１０４は同じであり得る。しかしながら、物理的アラインメントマーク１０２の非対称分布または変形などの他の干渉効果の場合、分割点１３４の位置と仮想的アラインメントマーク１０４の位置との間に偏差がある可能性がある。

図１から分かるように、決定された仮想的アラインメントマーク１０４は、電気デバイス１００の活性領域１１８に配置されている。しかしながら、仮想的アラインメントマーク１０４が電気デバイス１００の物理的に存在する構造的特徴に関連していないので、これは干渉を引き起こさない。対照的に、それは既存の物理的アラインメントマーク１０２を考慮してアラインメント目的のために有利に使用できる純粋に数学的に計算された位置である。したがって、アラインメントは、電気デバイス１００の中央部分に配置されたマークにも基づく。同時に、この仮想的アラインメントマーク１０４は中央領域の活性領域１１８に邪魔な影響を与えない。そのため、電気デバイス１００は、損傷から安全に保護されながら、非常に高い精度、非常に簡単な方法、および高度の柔軟性を兼ね備えることができる。

この仮想的アライメントマーク１０４（この例では1つだが、他の量でもよい）を決定した後、電気デバイス１００はソルダーマスクプロセスによって加工することができる。アラインメントのために各区画１０８に対して、区画１０８内に配置された３つの物理的アラインメントマーク１０２および追加の仮想的アラインメントマーク１０４を使用する。より一般的には、この方法は、電気デバイス１００を４つの区画１０８に分割することを含むことができる。そして、各区画１０８は、それぞれの区画１０８に空間的に関連する物理的アラインメントマーク１０２のそれぞれのサブセット１１４（図１に示されているのは、左下の区画１０８のみである）に基づいて、そして仮想的アラインメントマーク１０４に基づいて別々に加工することができる。

要するに、この方法は、パネルフレーム内の８つの点を物理的アラインメントマーク１０２として使用する。この８つの点は、機械カメラで捉えることができる。効率的な区画のアラインメントのために、これらの物理的アラインメントマーク１０２に基づいて、仮想的アラインメントマーク１０４が計算される。例えば（他にも多くの例がある）、次のパネルフレームの形状に従って次の式を使って計算することができる：

ここで、UとVは特定の座標（x、y）を持つ点の変位である。より具体的には、Ｕ_ｉとＶ_ｉは、実際の点または物理的アラインメントマーク１０２の座標である（ｉ＝１，２、…、８）。

図１および図２を参照すると、物理的アラインメントマーク１０２は機械カメラによって捉えることができる。仮想的アラインメントマーク１０４は、物理的に存在せず、ソフトウェアによって算出される。４つの点のそれぞれは、区画１０８又はそれらが形成するアレイ（または活性領域１１８）をスケールするために使用される。スケールには台形、平行四辺形、および長方形の情報を使用できる。

図３は、加工においてアラインメントを行う方法の対象としての電気デバイス１００の平面図を示し、補助マーク１１０およびその上に算出された仮想的アラインメントマーク１０４を示す。図１および図２と同様に、電気デバイス１００は、ＰＣＢ製造用のパネルとすることができるが、代替として、個片化される電子チップのウエハ、ピックアンドプレースアセンブリによって処理されるピックアンドプレース部品などとすることもできる。

図３は、本発明の好ましい実施形態に従って仮想的アラインメントマーク１０４を決定するための改良プロセスを示す。上述のように、最初に複数の物理的アラインメントマーク１０２を設定または検出する必要がある。図示の例では、８つの物理的アラインメントマーク１０２が多角形の角を形成する。次に、例えば以下に説明するアルゴリズムを適用することによって、物理的アラインメントマーク１０２から仮想的アラインメントマーク１０４を数学的に計算または導出することができる。

最初に、物理的アラインメントマーク１０２は、物理的アラインメントマーク１０２の（ここでは４つの）サブセット１１４にグループ化することができる。各グループは電気デバイス１００の対応する領域（具体的には区画１０８（図１および図２参照））に対応してもよい。図示の実施形態では、３つの直接接続された物理的アラインメントマーク１０２を同じセットの物理的アラインメントマークにグループ化して、それぞれが３つの物理的アラインメントマーク１０２を有する４つのグループまたはサブセット１１４を得る。

次に、各サブセット１１４のために対応する補助マーク１１０を決定する。各補助マーク１１０は、平行四辺形の多角形１１２の第４の角の点として設定される。平行四辺形である多角形の他の３つの角点は、上述のように、それぞれのサブセット１１４の対応する３つの直接接続された物理的アラインメントマーク１０２である。言い換えれば、対応する補助マーク１１０は、それと上記で設定したサブセット１１４の３つの物理的アラインメントマーク１０２が平行四辺形である多角形１１２の４つの角に位置するように決定される。言い換えれば、対応する補助マーク１１０は、次の対称基準を満たすような位置に決定される。補助マーク１１０及び対応するサブセット１１４の３つの物理的アラインメントマーク１０２は平行四辺形の角に配置されるという対称基準である。

このプロセスは、物理的アラインメントマーク１０２の４つのサブセット１１４（いくつかの物理的アラインメントマーク１０２は１つのグループまたは１つのサブセット１１４のみに属する。他の物理的アラインメントマーク１０２は２つのグループまたは２つのサブセット１１４に属する）によって繰り返される。図示の実施形態では、４つの補助マーク１１０が得られる。説明されたプロセスによって得られた補助マーク１１０は、仮想的アラインメントマーク１０４として直接使用されるのではなく、意味のある仮想的アラインメントマーク１０４をどこに配置すべきかを決定するのを助けるために補助マーク１１０の各々によって提示される。

図３に示すように、ここでは、４つの補助マーク１１０に基づいて仮想的アラインメントマーク１０４を決定することができる。補助マーク１１０に基づいて仮想的アラインメントマーク１０４を決定するために、異なるアルゴリズムを適用することができる。例えば、４つの補助マーク１１０の位置を平均して仮想的アラインメントマーク１０４を算出することができる。補助マーク１１０の重心を算出して仮想的アラインメントマーク１０４として用いることができる。仮想的アラインメントマーク１０４などを決定するために（例えば、最小二乗平均フィットに基づく）フィッティングアルゴリズムを実施することができる。

この計算を実行した後、加工中において３つ以上の物理的アラインメントマーク１０２と（この場合）１つの仮想的ライメントマーク１０４を用いて電気デバイス１００をアラインメントさせることができる。代替として、電気デバイス１００の各区画をアラインメントさせるために、アラインメントマークの異なる組み合わせを使用することができる。例えば、各区画１０８に対して選択した３つの物理的アラインメントマーク１０２と、各区画１０８の第４のアラインメントマークのために追加された仮想的アラインメントマーク１０４などの組み合わせがある。

用語「含む」が他の要素またはステップを排除しなく、用語「一つ（ａ）」または「一個（ａｎ）」が複数を除外しないことに留意されたい。また、異なる実施形態に関連して説明した要素を組み合わせてもよい。

請求項中の符号は請求項の範囲を限定するものとして解釈されるべきではないことに留意すべきである。

本発明の実施は、図面に示されかつ上述された好ましい実施形態に限定されない。あるいは、根本的に異なる実施形態の場合であっても、本発明の原理に従って図示の技術的法案および様々な変形形態を使用することも可能である。

Claims (17)

1. 電気デバイスの加工においてアラインメントを行う方法であって、
   前記電気デバイス上に少なくとも３つの物理的アラインメントマークを設定し、
   設定された少なくとも３つの前記物理的アラインメントマークに基づいて少なくとも１つの仮想的アラインメントマークを決定し、
   前記電気デバイスを加工するために、少なくとも３つの前記物理的アラインメントマークおよび少なくとも１つの前記仮想的アラインメントマークを用いてアラインメントを行う、
   ことを含む、方法。
2. 前記物理的アラインメントマークの輪郭線の少なくとも一部を考慮した上で、少なくとも１つの前記仮想的アラインメントマークを決定することを実施する、請求項１に記載の方法。
3. 前記物理的アラインメントマークを閉合する接続線の少なくとも一部を考慮した上で、少なくとも１つの前記仮想的アラインメントマークを決定することを実施する、請求項１又は２に記載の方法。
4. 少なくとも１つの前記仮想的アラインメントマークを決定することは、
   前記物理的アラインメントマークをサブセットにグループ化し、前記サブセットはそれぞれ、前記電気デバイスのそれぞれの区画、特に前記電気デバイスの区画に対応し、
   前記サブセットのそれぞれに対して、前記物理的アラインメントマークのそれぞれの前記サブセットによって設定される多角形の角点として補助マークを決定し、前記物理的アラインメントマークのそれぞれの前記サブセットは、前記多角形の他の角点として使用され、対応する前記補助マークを有する前記多角形が事前設定された少なくとも一つの対称基準を満たすようにそれぞれの前記補助マークを決定し、
   前記補助マークに基づいて少なくとも１つの前記仮想的アラインメントマークを決定する、
   ことを含む、請求項１〜３のいずれか一項に記載の方法。
5. 前記多角形は、対称な四角形である、特に長方形、正方形、台形および平行四辺形からなる群のうちの１つである、請求項４に記載の方法。
6. 少なくとも１つの前記対称基準は、前記物理的アラインメントマークのそれぞれの前記サブセットおよび対応する前記補助マークが対称パターンを形成するように配置されるという基準を含む、請求項４又は５に記載の方法。
7. 少なくとも１つの前記仮想的アラインメントマークを決定することは、
   前記補助マークを平均化するステップと、
   前記補助マークの重心を計算するステップと、
   前記補助マークを使用して統計計算を行うステップと、
   前記補助マークからの距離または距離の二乗の合計が最小となる点を決定するステップ
   からなる群の少なくとも１つによって実施される、請求項４〜６のいずれか一項に記載の方法。
8. 前記方法は、
   前記電気デバイスを複数の区画に分割し、特に４つの前記区画に分割し、
   各前記区画に関連して特に空間的に関連する前記物理的アラインメントマークのそれぞれのサブセットと、少なくとも１つの前記仮想的アラインメントマークのうちの少なくとも１つに基づいて、対応する前記区画を加工するためにアラインメントを行う、
   ことを含む、請求項１〜７のいずれか一項に記載の方法。
9. 前記方法は、
   少なくとも１つの区画線を決定することによって、特に少なくとも２つの直交区画線によって、前記電気デバイスを複数の区画に分割し、特に４つの前記区画に分割することを含み、
   少なくとも１つの前記区画線は、前記電気デバイスの活性領域以外の領域に延びるように決定される、
   請求項１〜８のいずれか一項に記載の方法。
10. 前記方法は、
    少なくとも３つの前記物理的アラインメントマーク、特に少なくとも８つの前記物理的アラインメントマーク、より具体的にはちょうど８つの前記物理的アラインメントマークを前記電気デバイスの周囲に沿って設定し、
    前記電気デバイスの中央領域において、少なくとも１つの前記仮想的アラインメントマーク、特にちょうど１つの仮想的アラインメントマークを決定する、
    ことを含む、請求項１〜９のいずれか一項に記載の方法。
11. 決定された少なくとも１つの前記仮想的アラインメントマークは、前記電気デバイスの活性領域に位置する、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の方法。
12. 前記物理的アラインメントマークは、前記電気デバイスの活性領域以外の領域に位置する、請求項１〜１１のいずれか一項に記載の方法。
13. 前記電気デバイスは、部品キャリアを製造するためのパネル、ウエハ、およびピックアンドプレース装置により処理される部品からなる群から選択される、請求項１〜１２のいずれか一項に記載の方法。
14. 前記電気デバイスを加工することは、イメージングすること、特に光学イメージングすること、溶接マスク処理すること、スクリーン印刷すること、および前記電気デバイスを機械的処理すること、特に組み立て工程において前記電気デバイスを機械的処理することからなる群の少なくとも１つを含む、請求項１〜１３のいずれか一項に記載の方法。
15. 前記物理的アラインメントマークは、前記電気デバイスのホール、半田パッド、切り目マーク、角部およびレーザーターゲットから選択される、請求項１〜１４のいずれか一項に記載の方法。
16. 電気デバイスの加工においてアラインメントを行うコンピュータプログラムが記憶されているコンピュータ可読媒体であって、
    前記コンピュータプログラムが１つまたは複数のプロセッサによって実行されるときに、請求項１から１５のいずれか一項に記載の方法を実施または制御するように構成される、コンピュータ可読媒体。
17. 電気デバイスの加工においてアラインメントを行うプログラムであって、
    前記プログラムが１つまたは複数のプロセッサによって実行されるときに、請求項１から１５のいずれか一項に記載の方法を実施または制御するように構成される、プログラム。