JPH0268994A - Alignment deviation measuring device in manufacturing of multilayer printed circuit board and measuring method - Google Patents
Alignment deviation measuring device in manufacturing of multilayer printed circuit board and measuring methodInfo
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Landscapes
- Production Of Multi-Layered Print Wiring Board (AREA)
Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は特に多層印刷回路基板製造においてバーニヤ法
を用いてアライメント(整合)偏差特性を測定する方法
および装置に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Field of the Invention The present invention relates to a method and apparatus for measuring alignment deviation characteristics using a vernier method, particularly in the manufacture of multilayer printed circuit boards.
大規模集積回路(LSI)および超大規模集積回路(V
LSI)の導入により印刷回路基板(PCB)技術は大
きく変化してきている。Large scale integrated circuits (LSI) and very large scale integrated circuits (V
Printed circuit board (PCB) technology has changed significantly with the introduction of LSI.
LSIやVSLr中の素子間の相互接続は量が膨大で複
雑であり、素子より印刷配線のほうがPCB面積の大き
な部分を占めるようになった。The interconnections between elements in LSIs and VSLrs are enormous and complex, and printed wiring now occupies a larger portion of the PCB area than the elements.
こうして多層PCBが使用され初め、多層PCBでは表
面よりむしろ回路基板の内部で接続を行い、接続に必要
なPCBの表面積が大幅に少なくなっている。内部層は
また電源、あるいは接地面としても働き、またヒートシ
ンク機構や電気的庶蔽特性を提供する。Thus, multilayer PCBs began to be used, which make connections within the circuit board rather than on the surface, significantly reducing the PCB surface area required for the connections. Internal layers also serve as power or ground planes, and provide heat sinking mechanisms and electrical shielding properties.
多JliPCBに関する主要な問題点の一つは製造中に
眉間のアライメントを正確に維持することである。ミス
アライメントにはいくつかの要因があり、これには温度
および湿度の変化、位置決めの問題、ボンディング機構
収縮、不均一な積層圧力、ガラスエポキシ基板内の高い
含水率、および様々な層材料の熱膨張特性および熱収縮
特性の違いが含まれる。One of the major issues with multi-Jli PCBs is accurately maintaining glabellar alignment during manufacturing. There are several factors contributing to misalignment, including temperature and humidity changes, positioning issues, bonding mechanism shrinkage, uneven lamination pressure, high moisture content in the glass epoxy substrate, and heat in various layer materials. Includes differences in expansion and heat contraction properties.
実際の製造には通常フォトツール(phototool
)が作成される。フォトツールの作成にはレーザプロッ
トシステムが最も良く用いられる。レーザプロットシス
テムは回路アートワークをハロゲン化銀フィルム、ある
いはジアゾフィルムに転写する。For actual manufacturing, photo tools are usually used.
) is created. Laser plotting systems are most commonly used to create phototools. Laser plotting systems transfer circuit artwork to silver halide or diazo film.
フィルムはレーザで露光した後現像し、寸法精度がチエ
ツクされる。After the film is exposed to a laser, it is developed and checked for dimensional accuracy.
簡素化した多層PCB製造プロセスでは、予めある大き
さに作られた銅張りガラスエポキシ基板が位置決め用ピ
ンホールを用いて配置される。位置決めピンはベースに
置かれ、製造プロセスの間様々なフィルムおよび層材料
を定位置に保持するような大きさに作られる。次にその
銅張りPCBを洗浄し、フォトレジストを塗布する。次
のステップはアートワーク画像の転写である。これはペ
ースおよび位置決めピンを用いて、銅表面上にフォトツ
ール(ハロゲン化銀、あるいはジアゾのフィルム)を位
置決めする事によって実現される。In a simplified multilayer PCB manufacturing process, a pre-sized copper-clad glass epoxy substrate is placed using positioning pinholes. Locating pins are placed on the base and sized to hold the various film and layer materials in place during the manufacturing process. The copper-clad PCB is then cleaned and photoresist is applied. The next step is the transfer of the artwork image. This is accomplished by positioning a phototool (silver halide or diazo film) on the copper surface using paste and locating pins.
次にフォトレジストおよびフォトツールを適当な波長の
光源で露光し、フォトツールで覆われていない銅表面の
領域を重合する。次に露光したブランク(blank)
を現象し、未露光のフォトレジストを除去する。次に露
光した銅をエツチングし、また重合フォトレジストを除
去する。積層に先だつって、エツチングしたPCBを検
査し印刷回路に欠陥がないことを保証しなければならな
い。次にエツチングしたボードを洗浄し、乾燥して積層
に備える。前述のプロセスを用いて多層PCBに対する
いくつかの層を製造できる。次にこれらの層を積層治具
の位置決めピンに関連して位置を揃える。積層治具に熱
と圧力を加え基板内のエポキシを流し、これらの層を一
緒に結合する。積層後に層間接続孔を開ける。次にその
接続孔および印刷回路を無電解銅浴を用いて感光性とさ
れる。前述と同じプロセスを用いて、ここで多層PCB
の未エッチの外部表面をエツチングする。次にPCBを
銅およびすず鉛とで電気メツキする。次にフォトレジス
トを剥離し、露出した銅をエツチングで除去する。次に
メツキされていないスルーホールを開け、基板の外形を
整え最終の形にする。The photoresist and phototool are then exposed to a light source of the appropriate wavelength to polymerize the areas of the copper surface not covered by the phototool. Next exposed blank
and remove the unexposed photoresist. The exposed copper is then etched and the polymerized photoresist is removed. Prior to lamination, the etched PCB must be inspected to ensure that the printed circuit is free of defects. The etched boards are then cleaned, dried and prepared for lamination. Several layers for a multilayer PCB can be fabricated using the process described above. The layers are then aligned relative to the locating pins of the lamination jig. Heat and pressure are applied to the lamination jig to flow the epoxy within the substrate and bond the layers together. After lamination, interlayer connection holes are made. The connection holes and printed circuit are then photosensitized using an electroless copper bath. Using the same process as above, we now create a multilayer PCB
etching the unetched external surface of the The PCB is then electroplated with copper and tin-lead. The photoresist is then stripped and the exposed copper is etched away. Next, open the unplated through holes and adjust the outline of the board to give it its final shape.
PCBの各層のアライメントが問題である。Alignment of each layer of the PCB is a problem.
L I EBMANは合衆国特許番号3,591,28
4で複層印刷回路基板のレイアウトおよびデザインを補
助する装置について述べている。該装置は3本のピンの
位置決めシステムおよび半透明グリッド層を用いている
。L I EBMANの装置ではグリッド層上にポリエ
ステルシートを位置決めし、そしてポリエステルシート
上で回路をデザインする。この装置で大規模な形状の層
を数層揃えることができるが、該装置にはアライメント
偏差を測定するための手段がなく、今日の技術に必要な
、許容誤差が1万分の数インチ以内のアートワークの製
造には使用できない。L I EBMAN is U.S. Patent No. 3,591,28
4 describes an apparatus for assisting in the layout and design of multilayer printed circuit boards. The device uses a three pin positioning system and a translucent grid layer. LI EBMAN's equipment positions a polyester sheet over the grid layer and designs circuits on the polyester sheet. Although this equipment can align several layers of large features, it does not have a means to measure alignment deviations, and the tolerances required by today's technology are within a few ten thousandths of an inch. Cannot be used to produce artwork.
HENDER3ONらによるIC製造のマスクミスアラ
イメントを測定するための合衆国特許番号4,647.
850は1ミクロンのオーダでアライメント偏差を測定
できる。IC製造中、複数組みの導体がICに組み込ま
れる。各組はその2個の導体間の増分距離が異なってい
るように提供される。各組の個々の導体は異なる隣接す
る層に組み込まれる。2つの隣接層を形成した後に、そ
の導体に電気的接続を行うことでアライメント偏差を決
定できる。もし−組のそれぞれの導体が互いに接触して
いれば「スイッチ」に電流が流れる。US Pat. No. 4,647 for measuring mask misalignment in IC manufacturing by HENDERON et al.
The 850 can measure alignment deviations on the order of 1 micron. During IC manufacturing, multiple sets of conductors are incorporated into the IC. Each set is provided with a different incremental distance between its two conductors. The individual conductors of each set are incorporated into different adjacent layers. After forming two adjacent layers, the alignment deviation can be determined by making electrical connections to the conductors. If the conductors of each pair are in contact with each other, current will flow through the "switch".
このようにい(つかの増分された組みをデジタル回路で
分析し、全体のアライメント偏差が決定できる。このプ
ロセスを多層印刷回路基板製造に適用するときの問題は
、印刷回路基板の隣接層は通常二つとも導電材料である
ことはなく、したがって「スイッチ」の一方の側は必然
的に非導電であることである。さらに、この測定技術の
欠点は複雑で高価なプロセスと計測が必要であり、印刷
回路基板製造には不向きなことである。In this way, a few incremental sets can be digitally analyzed to determine the overall alignment deviation. The problem with applying this process to multilayer printed circuit board manufacturing is that adjacent layers of the printed circuit board are usually Neither material can be electrically conductive, so one side of the "switch" is necessarily non-conductive.A further disadvantage of this measurement technique is that it requires complex and expensive processes and measurements. , which is unsuitable for printed circuit board manufacturing.
従来は破壊的な分析技術を用いて寸法の安定度および全
ての層の空間関係を得てきた。この分析技術では多層P
CBの小さい部分を顕微鏡下で分析する。この技術では
必然的に多層印刷回路基板を破壊せねばならず、高価な
分析機器が必要であるばかりでなく、時間もかかる。Traditionally, destructive analytical techniques have been used to obtain the dimensional stability and spatial relationships of all layers. In this analysis technique, multilayer P
A small section of CB is analyzed under the microscope. This technique necessarily requires destruction of the multilayer printed circuit board, requires expensive analytical equipment, and is also time consuming.
〔発明の目的]
本発明は、各層のアライメント偏差を早くて安価に測定
できる非破壊的方法を提供し、多層印刷回路基板の製造
に典型的に付随したアライメント偏差測定のための装置
および方法を提供することである。OBJECTS OF THE INVENTION The present invention provides a nondestructive method for quickly and inexpensively measuring alignment deviations in each layer, and improves the apparatus and method for measuring alignment deviations typically associated with the manufacture of multilayer printed circuit boards. It is to provide.
これらの目的は製造プロセス中に各層の材料に互いに直
交したバーニヤスケールの複数の組みを付けることによ
って実現される。各層の処理後、半透明あるいは透明な
主基準体に対して各層を測定し、アライメント偏差を検
出する。半透明な主基準体は一般的には平坦な半透明シ
ート、たとえばガラス、エッチあるいはメツキされた積
層板、ソルダマスクあるいはフォトツールである。この
主基準体は表面に一つあるいはそれ以上のバーニヤスケ
ールがあり、これはたとえば各コーナ毎に一組の直交し
たバーニヤスケールである。この主基準はさらに一組の
位置決めビンあるいは穴が端に沿って取り付けられ、こ
れは上部面から上に向かって垂直に伸びている。各層が
主基準体上に位置決めされるとき、各層材料上のバーニ
ヤスケールが主基準体上のバーニヤスケール上に重ね合
わされる。次に重ね合わされたバーニヤスケールを読む
ことによってアライメント偏差を測定する。These objectives are achieved by applying multiple sets of orthogonal vernier scales to each layer of material during the manufacturing process. After processing each layer, each layer is measured against a translucent or transparent primary reference body to detect alignment deviations. The translucent primary reference is typically a flat translucent sheet, such as glass, an etched or plated laminate, a solder mask, or a phototool. This primary reference body has one or more vernier scales on its surface, for example a set of orthogonal vernier scales at each corner. The primary datum is further fitted along its edges with a set of locating bins or holes extending vertically upward from the top surface. As each layer is positioned on the main datum, the vernier scale on each layer material is superimposed on the vernier scale on the main datum. The alignment deviation is then measured by reading the superimposed vernier scale.
第1図は本発明による多層PCBにおける偏差測定用バ
ーニヤ法の主要な3つの工程の流れ図である。第1工程
14は個々の層材料にバーニヤスケールを取り付ける事
である。これらの層はフォトツール、エッチあるいはメ
ツキされた積層板、はんだマスク、および銅張りガラス
エポキシ基板であってよい。次にこの層を処理する。バ
ーニヤ測定法における次の工程15は半透明の主基準体
上に層、すなわち興味の対象となる層(単又は複数)の
位置を合わせることである。最後の工程16は小さい拡
大鏡を用いて、重なりあったバーニヤスケールを読むこ
とによりアライメント偏差を測定することである。実際
問題として、主基準体を下面から照らすことで重なりあ
ったバーニヤスケールが非常に読みやすくなることがわ
かった。FIG. 1 is a flowchart of the three main steps of the vernier method for measuring deviation in multilayer PCBs according to the present invention. The first step 14 is to attach vernier scales to the individual layer materials. These layers may be phototools, etched or plated laminates, solder masks, and copper-clad glass epoxy substrates. This layer is then processed. The next step 15 in the vernier measurement method is to align the layer or layers of interest onto the translucent primary reference. The final step 16 is to measure the alignment deviation by reading the overlapping vernier scales using a small magnifying glass. In practice, we found that by illuminating the main reference body from below, the overlapping vernier scales became much easier to read.
多層印刷回路基板のバーニヤ解析用の好適な装置、すな
わち10で示した半透明の主基準体を第2図に示す。半
透明の主基準体10はまたマスター10とも呼ぶが、本
実施例ではガラス板11で構成され、上部面から上に向
かって突き出した一mの位置合わせピン12がある。直
交したバーニヤスケールの組み13がガラス板11の上
部面に取り付けられ(この場合エッチされている)、都
合よく各隅に配置される。A preferred apparatus for vernier analysis of multilayer printed circuit boards, ie, a translucent primary reference indicated at 10, is shown in FIG. The translucent main reference body 10, also referred to as master 10, in this embodiment is constructed of a glass plate 11 and has a 1 m alignment pin 12 projecting upward from its upper surface. A set 13 of orthogonal vernier scales is attached to the upper surface of the glass plate 11 (etched in this case), conveniently located at each corner.
使用にあたっては、フォトツール、銅張りガラスエポキ
シ基板あるいははんだマスクといった材料Nlを、位置
合わせ穴2に位置合わせピンエ2を挿入することにより
、あるいは他の適当な既知の位置合わせ法によってマス
ター10上にあわせられる。材料層1の四隅には同一の
バーニヤスケール13がある。In use, material Nl, such as a photo tool, copper-clad glass epoxy board or solder mask, is placed onto master 10 by inserting alignment pins 2 into alignment holes 2, or by any other suitable known alignment method. Can be matched. There are identical vernier scales 13 at the four corners of the material layer 1.
材料層1を処理した後、材料層1を再びマスター10上
で位置を合わせる事ができ、そして重なりあったバーニ
ヤスケール13を読むことで全てのアライメント偏差が
測定できる。材料層1の半透明特性によっては、ガラス
11の半透明シートを裏面から照らし、重なりあったバ
ーニヤスケール13を簡単に読む事ができる。 第3図
は重なり合った線形バーニヤスケール13を拡大して示
しており、それぞれに等量の増分を明瞭に示す一連の目
盛が付いている。増加ピッチは印刷回路アートワークの
分解能に合わせて修正できる。バーニヤスケール13は
少しずらして示してあり、目盛の一致部分を矢印で指し
示している。After processing the material layer 1, the material layer 1 can be aligned again on the master 10 and any alignment deviations can be measured by reading the overlapping vernier scales 13. Depending on the translucent properties of the material layer 1, the translucent sheet of glass 11 can be illuminated from the back and the overlapping vernier scales 13 can be easily read. FIG. 3 shows an enlarged view of overlapping linear vernier scales 13, each with a series of graduations clearly indicating equal increments. The incremental pitch can be modified to match the resolution of the printed circuit artwork. The vernier scale 13 is shown slightly shifted, and the matching portion of the scale is indicated by an arrow.
以上説明したように、本発明では、処理する材料層にバ
ーニヤスケールを付するのみで、アライメント特性を測
定することができる。より実際的には、スケールの線間
の視覚的な補間を併用して、現場技能者が10倍はどの
手持ち式の拡大鏡だけを用いて1万分の数インチの偏差
を正確に測定できることである。As explained above, in the present invention, alignment characteristics can be measured simply by attaching a vernier scale to the material layer to be processed. More practically, combined with visual interpolation between scale lines, field technicians can accurately measure deviations of a few ten thousandths of an inch using only a 10x handheld magnifier. be.
本発明の好適実施例を示して述べたが、本発明は該実施
例のみに制限されるものではなく、以下の特許請求の範
囲内で様々な形態で実現できることは勿論である。Although preferred embodiments of the present invention have been shown and described, the present invention is not limited to these embodiments, and can of course be realized in various forms within the scope of the following claims.
第1図は本発明による測定方法の流れ図。第2図は本発
明における装置、方法において使用する半透明主基準体
および1個の物質層を示した斜視図。第3図は本発明に
おいて使用されるバーニヤスケールが重なった状態を示
した拡大図である。
10:半透明主基準体、12:位置決めピン、13:バ
ーニヤスケール、1: 物質層、2:穴
F/G 2
FIG、JFIG. 1 is a flowchart of the measuring method according to the present invention. FIG. 2 is a perspective view showing a translucent main reference body and one material layer used in the apparatus and method of the present invention. FIG. 3 is an enlarged view showing the overlapping state of the vernier scales used in the present invention. 10: Translucent main reference body, 12: Positioning pin, 13: Vernier scale, 1: Material layer, 2: Hole F/G 2 FIG, J
Claims (2)
バーニヤスケールを付すること、バーニヤスケールが付
された半透明主基準体上に前記物質層を位置決めること
、前記半透明主基準体に関連して、重なり合ったバーニ
ヤスケールを読み取ることにより前記物質層のアライメ
ント偏差を測定することをふくむ多層印刷回路基板製造
におけるアライメント偏差測定方法。(1) attaching a plurality of vernier scales to a material layer used in a multilayer printed circuit board; positioning the material layer on a translucent main reference body to which the vernier scale is attached; the translucent main reference member; A method of measuring alignment deviations in multilayer printed circuit board manufacturing, comprising: measuring alignment deviations of said material layers by reading overlapping vernier scales.
明板と、前記半透明板に設けられ、前記半透明板上に配
置される多層印刷回路基板用物質層を位置決めする手段
とを含む多層印刷回路基板製造におけるアライメント偏
差測定装置。(2) a flat translucent plate provided with a plurality of vernier scales; and means provided on the translucent plate for positioning a material layer for a multilayer printed circuit board disposed on the translucent plate; Alignment deviation measurement equipment in multilayer printed circuit board manufacturing, including.
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US22305788A | 1988-07-22 | 1988-07-22 | |
US223,057 | 1988-07-22 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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JPH0268994A true JPH0268994A (en) | 1990-03-08 |
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ID=22834839
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Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP18162289A Pending JPH0268994A (en) | 1988-07-22 | 1989-07-13 | Alignment deviation measuring device in manufacturing of multilayer printed circuit board and measuring method |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0268994A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH04230050A (en) * | 1990-06-22 | 1992-08-19 | Internatl Business Mach Corp <Ibm> | Apparatus and method for passive alignment, fixing method of object, method and apparatus for alignment of object, and batch manufacturing method |
-
1989
- 1989-07-13 JP JP18162289A patent/JPH0268994A/en active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH04230050A (en) * | 1990-06-22 | 1992-08-19 | Internatl Business Mach Corp <Ibm> | Apparatus and method for passive alignment, fixing method of object, method and apparatus for alignment of object, and batch manufacturing method |
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