TW202247720A - 使用在修復期間感應及發射之光之光譜組件控制電子電路之雷射修復處理 - Google Patents

使用在修復期間感應及發射之光之光譜組件控制電子電路之雷射修復處理 Download PDF

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Abstract

本發明揭示一種包含引導一雷射光束撞擊於一基板之一區段上以移除形成於該區段上之一層之方法。自回應於該撞擊雷射光束而自該區段發射之光偵測指示自該層移除之層材料之至少一光譜組件。基於偵測到之光譜組件，控制或停止該雷射光束撞擊於該區段上。

Description

使用在修復期間感應及發射之光之光譜組件控制電子電路之雷射修復處理
本發明大體上係關於電子產品之生產，且特定言之，本發明係關於用於控制電子電路之一雷射修復處理。
已開發用於控制程序之各種技術，諸如電子電路之基於雷射之修復。
例如，美國專利公開申請案2005/0226287描述一種具有一飛秒雷射、頻率轉換光學器件、光束操縱光學器件、目標運動控制、處理室、診斷系統及系統控制模組之雷射處理系統。雷射處理系統允許在微加工中利用獨特熱控制，且系統具有更大輸出光束穩定性、連續可變重複速率及獨特時間光束塑形能力。
美國專利公開申請案2007/0092128描述一種用於自動檢驗及修復印刷電路板之裝置及方法，其包含自動檢驗印刷電路板之一檢驗功能性，及提供其上需要修復之區域之一機器可讀指示。一自動修復功能性採用機器可讀指示來修復其上需要修復之一些區域處之印刷電路板。一自動修復重組功能性在一初始自動修復操作之後自動重新檢驗印刷電路板，且將其上需要修復之區域之一重組機器可讀指示提供至自動修復功能性。
本文所描述之本發明之一實施例提供一種包含引導一雷射光束撞擊於一基板之一區段上以移除形成於該區段上之一層之方法。自回應於該撞擊雷射光束而自該區段發射之光偵測指示自該層移除之層材料之至少一光譜組件。基於偵測到之光譜組件，控制或停止該雷射光束撞擊於該區段上。
在一些實施例中，引導該雷射光束包含引導一脈衝雷射光束。在其他實施例中，該基板包含具有一層壓板之一印刷電路板(PCB)且該層包含一銅缺陷。在又一其他實施例中，該方法包含自該區段發射之該光偵測一額外光譜組件，其指示自該基板移除之基板材料。
在一實施例中，控制或停止該雷射光束包含基於該光譜組件及該額外光譜組件兩者而設定一停止時間。在另一實施例中，回應於偵測到該光譜組件及該額外光譜組件兩者均高於一預界定臨限值以重新引導該雷射光束以撞擊於該區段內之該層上。
在一些實施例中，控制或停止該雷射光束包含執行選自由以下組成之一操作列表之至少一個操作：(i)阻擋該雷射光束、(ii)關斷該雷射光束及(iii)將該雷射光束引導至該基板之一後續區段。在其他實施例中，偵測至少該光譜組件包含偵測選自由以下組成之一光譜發射列表之一個或多個光譜發射：(a)螢光、(b)電漿、(c)拉曼(Raman)、(d)紅外熱輻射及(e)雷射誘導崩潰光譜法(LIBS)。
根據本發明之一實施例，額外提供一種系統，其包含一光學總成、一偵測總成及一處理器。該光學總成經組態以引導一雷射光束撞擊於一基板之一區段上，且該雷射光束經組態以移除形成於該區段上之一層。該偵測總成經組態以自回應於該撞擊雷射光束而自該區段發射之一光偵測指示自該層移除之層材料之一光譜組件。該處理器經組態以基於偵測到之光譜組件而控制或停止該雷射光束撞擊於該區段上。
在一些實施例中，該光學總成包含一聲光調變器(AOM)、一掃描鏡及聚焦光學器件之至少一者。
將自本發明之實施例之以下詳細描述結合圖式更完全理解本發明，其中：
概述 有時，在(諸如)一印刷電路板(PCB)中之一電子組件或模組之一製造程序期間，可出現各種類型之缺陷。例如，當在PCB之一層壓板上形成銅跡線之一圖案時，包括非所要銅層之一缺陷可出現在銅跡線之間。重要的係在不損壞通常在銅下面之層壓板之情況中移除缺陷以維持PCB之功能性。
下文所描述之本發明之實施例提供用於藉由移除PCB之製造期間發生之缺陷來修復一電子模組(諸如一PCB)之改良技術。例如，移除包括在形成於PCB之一層壓板上之一設計銅圖案之跡線之間形成之非所要銅層之一缺陷。
原則上，可使用燒蝕缺陷之一部分之一反覆程序自PCB之一區段移除缺陷，其後接著檢驗該區段，且重複該程序直至移除整個缺陷。此反覆程序降低損壞PCB層壓板之風險，然而，各檢驗步驟消耗時間且減少缺陷移除程序之處理量。
在一些實施例中，一種用於藉由使用雷射燒蝕移除缺陷來修復PCB之系統包括一光學總成、一個或多個偵測總成及一處理器。該光學總成經組態以引導一雷射光束撞擊於PCB基板之一區段上。該雷射光束經組態以使用該衝擊雷射光束燒蝕非所要或過量銅層以移除形成於區段上之缺陷。在本發明之上下文中及申請專利範圍中，術語「銅層」係指任何種類之非所要銅缺陷，諸如(但不限於)過量銅區段、或銅剩餘、或銅飛濺、或一過量銅圖案、或一分離銅缺陷、或銅與一異物之一組合，或包括銅之任何其他種類之缺陷。
在一些實施例中，一個或多個偵測總成經組態以自回應於撞擊雷射光束而自區段感應及發射之一光偵測指示自缺陷移除之銅之一光譜組件。
應注意雷射光束與缺陷之過量銅之間的交互作用在區段處感應自缺陷發射之光。因此，在本發明之上下文中及申請專利範圍中，術語「發射光」係指回應撞擊銅上之雷射光束而感應之光，使得感應光自燒蝕銅發射。
再者，在本發明之上下文中及申請專利範圍中，術語「光譜組件」係指所關注之待偵測之銅及/或其他元件之一個或多個光譜線。例如，銅之光譜組件可包括具有約5700埃(A)、約5782 A、約6000 A及約6150 A之波長或任何其他適合波長之以下光譜線之一或多者。
術語光譜組件亦可係指由層壓板或任何其他所關注之材料發射之光譜組件。
應注意光譜組件構成PCB之基板上之銅缺陷之存在及用於移除非所要銅缺陷之燒蝕程序之一指紋。
在一些實施例中，使用所揭示之技術來移除缺陷具有若干優點，諸如(但不限於)：(a)缺陷識別-偵測燒蝕期間發射之一個或多個光譜組件指示缺陷存在，且獨立於可(例如)歸因於幾何因素(諸如表面粗糙度或缺陷之形狀)而變動之偵測到之信號之強度，(b)準確空間監測-相同雷射光束用於燒蝕及感應光之發射及偵測到之光譜組件兩者，因此，可不發生光學瞄準線誤差且偵測到之光譜組件係自被燒蝕之實際位置發射，及(c)即時指示及控制–偵測總成即時接收回應於撞擊至具有缺陷之區段之雷射光束之各脈衝而發射之一個或多個光譜組件，因此，達成即時控制及調整燒蝕程序，其在本文詳細描述。
在一些實施例中，處理器經組態以控制雷射光束(例如)以降低雷射功率及/或改變掃描速率，及/或調整光束輪廓及/或光斑大小及/或控制雷射光束之任何其他適合參數。
在其他實施例中，處理器經組態以：(i)基於偵測到之光譜組件而設定雷射光束之一停止時間，且隨後或同時，(ii)在所設定之停止時間停止雷射光束撞擊於區段上。在本發明之上下文中及申請專利範圍中，術語停止時間在本文中亦指稱燒蝕銅缺陷之「終點」。
在一些實施例中，光學總成可包括一聲光調變器(AOM)，其經組態以：(a)阻擋或通過(開/關)雷射光束到達PCB，(b)控制雷射光束之強度，及(c)控制通過AOM及撞擊PCB之表面之雷射光束之脈衝數。
在一些實施例中，處理器經組態以藉由控制AOM或光學總成之其他組件來停止雷射光束撞擊於PCB區段之表面上。
在一些實施例中，(i)偵測總成可包括經組態用於自發射光偵測之快速光譜儀、至少一個額外光譜組件，及/或(ii)系統可包括一個或多個額外偵測總成。偵測總成(例如快速光譜儀)及/或一個或多個額外偵測總成經組態以自燒蝕程序期間感應及發射之光偵測指示燒蝕期間自PCB區段移除之基板材料(例如層壓板)之一額外光譜組件。
在一些實施例中，回應於自額外偵測總成接收指示層壓光譜組件之一信號，處理器經組態以基於層壓光譜組件而設定停止點。
在一些實施例中，系統可包括一攝影機總成，其經組態以在燒蝕之前獲取PCB區段之影像(例如)用於將雷射光束準確引導至缺陷，及/或在燒蝕之後，(例如)用於驗證整個缺陷已被移除且層壓板未發生損壞。
在一些實施例中，在結束自區段之缺陷移除之後，處理器經組態以相對於光學總成移動PCB以定位光學總成以移除位於PCB之一後續區段之一後續缺陷。
所揭示之技術經必要修改之後可適用於修復其他類型之電子組件及模組，諸如(但不限於)平面顯示器(FPD)。
再者，所揭示之技術減少PCB及其他電子組件及模組之循環時間且提高修復程序之準確度，且因此，降低生產成本且改良PCB及電子產品之品質。
系統描述 圖1係根據本發明之一實施例之用於修復一樣本21之電子電路之一系統11之一方塊圖。在本實例中，樣本21包括一印刷電路板(PCB)，但在其他實施例中，樣本21可包括一電子產品上之任何其他適合類型之組件或模組，如下文所描述。
在一些實施例中，系統11包括具有一雷射源(在本文中指稱一雷射12)之一光學總成13，其經組態以發射一雷射光束25。在本實例中，雷射12經組態以發射具有一532 nm波長之綠色雷射之脈衝，但在其他實施例中，雷射12可經組態以發射任何其他適合類型及波長之雷射光束，諸如(但不限於) 1064 nm或266 nm。
在本發明之上下文中及申請專利範圍中，術語「雷射光束25」、「光束25」及「雷射光束」可互換使用且係指自雷射12朝向樣本21發射且由系統11之光學總成13之組件操縱之光束，其在本文中詳細描述。
在一些實施例中，光學總成13包括一聲光調變器(AOM) 16、一掃描器18及聚焦光學器件24，此等在下文詳細描述。在一些實施例中，光束25經組態以通過光學總成13，且被引導至樣本21以修復樣本21之表面上產生之電子電路。
在一些實施例中，光學器件14經組態以在進入AOM 16之前塑形及聚焦光束25，AOM 16經組態以(a)阻擋或通過(開/關)雷射光束25朝向樣本21，(b)控制光束25之強度，及(c)控制朝向樣本21通過之光束25之脈衝數。
在一些實施例中，掃描器18可包括一掃描鏡或任何其他適合類型之掃描器，其經組態以引導光束25撞擊於樣本21之一區段上以移除形成於樣本21之各自區段上之一層(諸如銅)。掃描器18經進一步組態以使用任何掃描方案(交錯掃描、或螺旋掃描或任何其他種類之掃描方案)跨樣本21表面上之預期位置以任何適合掃描速率(例如典型掃描速率介於(但不限於)約10 mm/秒至約1000 mm/秒之間)掃描光束25。
在本發明之上下文中，用於任何數值或範圍之術語「約」或「近似」指示允許部分或組件之集合為其預期目的起作用之一適合尺寸公差。
在一些實施例中，聚焦光學器件24經組態以聚焦引導至樣本21之表面上之預期位置之光束25。如圖1中所展示，光學總成13經組態以掃描雷射光束25以撞擊於樣本21之所要區段上。
應注意在光束掃描期間，一第一光束25可以約一直角撞擊於樣本21之一第一區段上，且一第二光束25可以除一直角之外之任何適合角度撞擊於一第二不同區段之表面上。
現參考展示樣本21之一區段之表面之一插圖19。在本實施例中，樣本21之區段包括具有銅或銅合金之在一基板23 (諸如前述PCB之一層壓板)上圖案化之一層22。有時，在PCB之生產期間可出現一缺陷17 (在本實例中，銅之非所要過量圖案)。銅之過量圖案可引起(例如)層22之跡線之間的電短路，其可損害PCB之功能性。
現返回參考圖1之一般視圖。在一些實施例中，系統11經組態以藉由引導光束25撞擊於各自區段之表面上來修復樣本21之一區段上出現之此等缺陷17以使用一雷射燒蝕程序移除缺陷17。回應於撞擊雷射光束25，光自樣本21之表面發射。在本實例中，一些光(本文中指稱光束30，其係一同軸光束)與樣本21約成一直角；且其他光束(本文中指稱光束32，其等係離軸光束)與樣本21成其他角度，如圖1中所展示。
偵測指示自基板移除之銅之光譜組件 在一些實施例中，系統11包括經組態以分別偵測光束30及32之偵測總成(DA) 34及44。應注意與光束32相比，光束30在通過聚焦光學器件24時被偵測到，且因此，與自光束32接收之資訊相比，通常(但不一定)含有更多以及不同資訊。應注意光束32未通過聚焦光學器件24，且因此，與光束30相比，具有較少干擾。因此，光束30及32之一組合提供自樣本21感應及發射之一互補光。
在一些實施例中，系統11包括經組態以將光束30引導至DA 34之一光束分離器(BS) 29。在一些實施例中，DA 34經組態以自光束30偵測指示在燒蝕程序期間自樣本21之基板23移除之缺陷17之銅之光譜組件。
在一些實施例中，DA 34包括經組態以通過指示銅之一個或多個各自光譜組件(在本文中亦指稱銅光譜組件)且阻擋光束30之其他光譜組件之一個或多個濾波器37。DA 34進一步包括(i)經組態以聚焦發射光之光學器件36，其包括通過一個或多個濾波器37之一個或多個銅光譜組件(SC)，及(ii)一個或多個偵測器35，其等經組態以偵測銅SC。
在一些情況中，雷射光束25之至少部分可自樣本21之表面反射及/或散射，且可引起一個或多個偵測器35之飽和，因此對所關注之光譜組件無視。
在一些實施例中，濾波器37及47之至少一者亦可包括一斥拒濾波器，其經組態以衰減或阻擋自樣本21反射及/或散射之雷射光。
在本發明之上下文中，偵測到之光譜組件構成指示不期望形成於基板23之表面上之缺陷17之非所要銅之存在及燒蝕之一指紋。
在一些實施例中，經組態以偵測離軸光束(例如光束32)之DA 44包括經組態以通過銅SC且阻擋光束30之其他光譜組件之一濾波器47。DA 44進一步包括(i)光學器件46，其經組態以聚焦及塑形通過一個或多個濾波器47之銅SC，及(ii)一個或多個偵測器45，其等經組態以偵測一個或多個銅SC。
在一些實施例中，DA 34及44經組態以偵測任何適合類型之光譜發射，諸如選自由以下組成之一光譜發射列表之一個或多個光譜發射：(a)螢光、(b)電漿、(c)拉曼、(d)紅外熱輻射及(e)雷射誘導崩潰光譜法(LIBS)。
在一些實施例中，系統11包括經組態以自Da 34及44接收指示偵測到之銅SC之信號之一處理器33。基於所接收之信號，處理器33經組態以設定用於將雷射光束25引導至至樣本21之一區段上之缺陷17之一停止時間，及在雷射燒蝕程序之設定停止時間(本文中亦指稱一終點)停止光束25撞擊於區段上。
在一些實施例中，處理器33經組態以控制光學總成13之主動組件(諸如(但不限於)雷射12、AOM 16及掃描器18)以停止光束25撞擊於樣本21之前述區段上。在圖1之實例中，系統11包括經組態以控制AOM 16之一控制器46及經組態以控制掃描器18之一控制器48。在其他實施例中，處理器33經組態以直接控制AOM 16及掃描器18之至少一者。類似地，系統11可包括經組態以控制雷射12之一控制器(圖中未展示)。上述所有控制器經組態以與處理器33交換控制信號及其他類型之資料。
在一些實施例中，處理器33經組態以使DA 34及44之操作與衝擊樣本21之區段上之雷射光束25同步。例如，處理器33經組態以「打開」DA 34及44之至少一者以僅在雷射光束25之一個或多個脈衝撞擊於缺陷17上之後一預界定時間延遲(例如幾微秒)偵測發射光。應注意光譜組件之發射可為時間相依，因此，控制偵測時序可改良偵測到之光譜組件之信雜比(SNR)。
在一些實施例中，雷射12包括任何適合之雷射，諸如(但不限於)由法國Teem Photonics of Grenoble供應之一被動Q-開關微雷射，其經組態以發射雷射光束25之脈衝。在此等實施例中，處理器33經組態以控制AOM 16以停止或通過光束25，及設定由雷射12施加於樣本21之光束25之強度及脈衝數。
在其他實施例中，除雷射12之外，系統11可包括與雷射12之光學路徑對準且經組態以將一UV光束引導至樣本21上之相同於雷射12引導雷射光束25之位置之一紫外(UV)雷射。
在一些實施例中，DA 34及44或額外DA經組態以偵測自樣本21發射之光譜回應。應注意偵測到之光譜回應係由UV光束增強，且DA經組態以產生具有改良SNR (歸因於UV光束之存在)之一信號，其指示自缺陷17發射之銅之偵測到之一個或多個光譜組件。
在一些實施例中，處理器33保持具有待由雷射燒蝕移除之缺陷17之樣本21之一個或多個區段。處理器33經組態以藉由控制用於在樣本21之一個或多個各自區段上掃描雷射光束25之掃描器18來控制各自區段處之缺陷17之修復程序。
在一些實施例中，系統11包括一額外光束分離器(本文中指稱BS 15)及經組態以獲取樣本21之影像之一攝影機總成(CA) 20。由攝影機模組20獲取之影像可用於(例如)在由雷射光束25移除缺陷17之前及/或之後審查目標區段，或用於其他目的，諸如用於將系統11導航至具有缺陷17之樣本21之區段。
在一些實施例中，CA 20包括經組態以引導一光束照明樣本21之一攝影機光學總成(COA)(圖中未展示)，及經組態以經由BS 15接收自樣本21反射之一光束28之一攝影機(圖中未展示)。CA 20經組態以將所獲取之影像傳輸至處理器33。
在一些實施例中，處理器33經組態以針對樣本21之表面上之一所要位置防止可在CA 20與雷射光束25之間發生之光學瞄準線誤差。
在其他實施例中，因為處理器33經組態以設定將雷射光束25引導至樣本21之停止時間，因此可不需要缺陷17已自樣本21移除之一視覺驗證，且因此可自系統11之組態省略CA 20。
在一些實施例中，系統11包括經組態以傳導自DA 34及44接收之信號及處理器33、系統11之主動組件(例如雷射12、AOM 16及掃描器18)與攝影機總成20之間交換之控制信號之電纜40。
通常，處理器33包括一通用處理器，其在軟體中程式化以實施本文所描述之功能。軟體可(例如)經由一網路以電子形式下載至處理器，或替代地或另外，其可提供及/或儲存於非暫時性有形媒體(諸如磁性、光學或電子記憶體)上。類似地，上述控制器包括在軟體中程式化以實施本文所描述之功能之通用控制器。
偵測指示自基板移除之基板材料之光譜組件 在一些情況中，例如，當雷射光束25 (有意或無意地)引導至回位於樣本21之前述區段處之缺陷17之一側壁時，雷射光束25可同時撞擊於包括銅之過量圖案之一缺陷17及基板23上。
在一些實施例中，系統11包括一個或多個額外偵測總成(圖中未展示)，其等經組態以自光束30及32偵測指示在燒蝕期間自基板23移除之基板材料(例如層壓板)之一額外光譜組件。
在一些實施例中，DA 34及44可包括經組態以通過在燒蝕期間無意地自基板23移除之層壓板之光譜組件之額外濾波器(圖中未展示)。此等額外濾波器經組態以阻擋光束30及32之(而非層壓板之)其他光譜組件。
在一些實施例中，(例如)除濾波器37及47之外，額外濾波器可安裝在DA 34及44上。在替代實施例中，濾波器37及47之至少一者經組態以通過銅及層壓板之光譜組件兩者。
在一些實施例中，當光束25同時撞擊於缺陷17及基板23上時，可自樣本21燒蝕銅及層壓板。回應於燒蝕，處理器33可自DA 34及44或自前述一個或多個額外DA接收指示銅光譜組件及層壓板光譜組件兩者之信號。在此等實施例中，處理器33可(i)停止雷射光束25撞擊於樣本21之各自區段之前述側壁上，及(ii)重新引導雷射光束25以僅撞擊於缺陷17上以在不燒蝕層壓板或來自基板23之任何其他材料之情況中燒蝕來自缺陷17之銅。
在其他實施例中，DA 34及44之至少一者可包括一光譜儀，其經組態以自光束30及32之至少一者偵測銅之光譜組件，且產生指示銅之偵測到之光譜組件之一信號。在一實施例中，光譜儀可包括來自美國紐約Ocean Insight of Rochester之一基於多元件線感測器/偵測器之光譜儀。
在一些實施例中，光譜儀亦可經組態以同時偵測及產生指示銅及層壓板兩者之光譜組件之信號使得回應於接收此等信號，處理器33可停止雷射光束25撞擊於基板23上。
在一些實施例中，偵測器35及45之至少一者及/或前述光譜儀之至少一者可包括快速偵測能力以縮短偵測時間且加強燒蝕程序之即時監測及控制。在此等實施例中，偵測器35及45之至少一者可包括由(例如)美國新澤西州牛頓Thorlabs Inc.提供之快速光二極體及/或由(例如)美國紐約Ocean Insight of Rochester生產之快速光譜儀。
在替代實施例中，系統11可包括DA及/或光譜儀及/或經組態以偵測構成基板23上之缺陷17之銅及/或其他異物之光譜組件之任何其他適合子系統之適合組合。
在一些實施例中，處理器33可自一缺陷檢驗系統(圖中未展示)接收包括位於樣本21之第一及第二各自區段之第一及第二缺陷17之座標之一缺陷檔案。在一些實施例中，處理器33可控制一運動控制子系統(圖中未展示)以將第一區段定位為靠近光學總成13以使用雷射光束25移除第一缺陷，如上文所描述。在一些實施例中，在結束第一缺陷之燒蝕之後(例如藉由設定停止時間且在設定之停止時間停止雷射光束25撞擊於第一區段上)，處理器33經組態以控制光學總成13將雷射光束25引導至第二區段以移除第二缺陷。例如，處理器33可控制AOM 16以阻擋雷射光束25撞擊於第一區段上，且進一步控制(例如)前述運動控制子系統以使樣本21及雷射12相對於彼此移動以在第二區段處執行第二缺陷之燒蝕。另外或替代地，在第一缺陷及第二缺陷彼此非常接近之情況中，在結束第一缺陷之移除之後，處理器33可控制掃描器18以在不使用運動控制系統之情況中將雷射光束25重新引導至第二缺陷。
如上文所描述，在結束自樣本21之第一及第二區段移除一個或多個缺陷17之後，處理器33經組態以控制運動控制子系統以使樣本21相對於系統11移動以執行對自第一及第二區段移除之缺陷之驗證。
在一些實施例中，系統11經組態以燒蝕發生在其他種類之表面上之其他種類之缺陷，使得缺陷包含除銅之外之材料及/或包括除層壓板之外之材料之表面。
例如，在具有銅之一設計圖案之一區段中，例如在一焊接遮罩程序期間，可發生一聚合物缺陷。在此等實施例中，光學總成13經組態以將雷射光束25引導至聚合物缺陷，且DA 34及44之至少一者經組態以偵測由雷射光束25撞擊於缺陷上而感應之一個或多個光譜組件。一個或多個光譜組件作為光束30及32之組件自聚合物缺陷發射且由DA 34及44之至少一者偵測。
在此等實施例中，處理器33經組態以基於至少聚合物缺陷及銅圖案之偵測到之光譜組件來控制燒蝕程序。因此，當偵測到之信號指示銅之一個或多個光譜組件時，及/或在偵測到之信號中不存在聚合物缺陷之光譜組件時，處理器33經組態以控制光學總成13以停止雷射光束撞擊於包括聚合物缺陷之區段上，或控制光學總成以控制雷射光束25之參數以(例如)衰減雷射光束25。
以實例之方式展示系統11之此特定組態以繪示由本發明之實施例所解決之某些問題且展現此等實施例在增強此一系統之效能中之應用。然而，本發明之實施例決不受限於此特定種類之實例性系統，且本文所描述之原理可類似地應用於其他種類之缺陷修復系統。
圖2A係展示根據本發明之一實施例之在缺陷17之燒蝕期間隨時間自樣本21發射之光之一個或多個銅光譜組件72之偵測之一圖表70。垂直軸指定一個或多個銅光譜組件之強度且水平軸指定一時間軸。
在圖2A之實例中，缺陷17包括具有18 µm之一厚度之銅。一雙頭軸76展示缺陷17之燒蝕時間，而標記78及79分別展示雷射之開始時間及自銅層發射之光譜組件之停止時間。在圖2A之實例中，燒蝕時間約為85毫秒。圖表70亦展示偵測之雜訊74。應注意在標記79之後，銅光譜組件72未出現在圖表70中，因為缺陷17已被移除。應注意一旦銅光譜組件消失，則雷射將被設定為關閉，以避免或最小化對下伏層壓板之非所要損壞。
在一些實施例中，處理器33經組態以使用任何適合技術來設定燒蝕停止時間。例如，處理器33可設定銅光譜組件72之信號強度之一臨限值。在此實例中，當信號強度在一預界定之時間間隔內低於臨限值時，處理器33控制(例如) AOM 16及掃描器18以在由標記79展示之設定停止時間停止雷射光束25撞擊於具有缺陷17之區段上。在其他實施例中，處理器33可使用任何其他適合技術來設定燒蝕停止時間。
圖2B係展示根據本發明之一實施例之在缺陷17之燒蝕期間隨時間自樣本21發射之光之銅光譜組件82之一圖表80。垂直軸指定銅光譜組件之強度且水平軸指定一時間軸。
在圖2B之實例中，缺陷17包括具有12 µm之一厚度之銅。一雙頭軸86展示缺陷17之燒蝕時間，而標記88及89分別展示燒蝕之開始時間及停止時間。在圖2B之實例中，燒蝕時間約為45毫秒，實質上低於以上圖2A之燒蝕時間。圖表80亦展示銅光譜組件之雜訊84。應注意在標記89之後，銅光譜組件82未出現在圖表80中，因為缺陷17已被移除。
在一些實施例中，處理器33經組態以使用任何適合技術來設定由標記89展示之燒蝕停止時間，如上文在圖2A中所描述。
圖2C係展示根據本發明之一實施例之在缺陷17之燒蝕期間隨時間自樣本21發射之光之銅光譜組件92之一圖表90。垂直軸指定銅光譜組件之強度且水平軸指定一時間軸。
在圖2C之實例中，缺陷17包括具有7 µm之一厚度之銅。雙頭軸96展示缺陷17之燒蝕時間，而標記98及99分別展示燒蝕之開始時間及停止時間。在圖2C之實例中，燒蝕時間約為20毫秒，實質上低於以上圖2A及圖2B之燒蝕時間。圖表90亦展示銅光譜組件之雜訊94。應注意在標記99之後，銅光譜組件92未出現在圖表90中，因為缺陷17已被移除。
在一些實施例中，處理器33經組態以使用任何適合技術來設定由標記99展示之燒蝕停止時間。
現參考圖表2A、圖2B及圖2C之一一般視圖，其等基於由本發明之發明者實施之實驗(例如)以展現所揭示之概念。在一些實施例中，處理器33經組態以基於缺陷17之銅之偵測到之光譜組件來設定停止時間。圖表2A、圖表2B及圖表2C由各自標記78、88及98展示類似開始時間，及由各自標記79、89及99展示不同停止時間。如上文所描述，歸因於缺陷17之銅之各自厚度18 µm、12 µm及7 µm，停止時間係由處理器33設定。
在其他實施例中，系統11可包括一個或多個額外DA，其等經組態以偵測由雷射光束25燒蝕之層壓板或基板23之任何其他材料之光譜組件。在此等實施例中，層壓光譜組件未由DA 34及44偵測到，且因此未由處理器33使用以設定用於移除缺陷17之燒蝕程序之停止時間。
在本實例中，在圖表2A、圖表2B及圖表2C之實例中，銅光譜組件可僅由DA 34偵測。
在其他實施例中，處理器33經組態以保持用於偵測層壓板光譜組件之一臨限值。在此等實施例中，當自前述一個或多個額外DA以高於臨限值之一位準接收包括層壓光譜組件之一信號時，處理器33經組態以設定停止時間，且控制(例如) AOM 16及/或掃描器18停止雷射光束25撞擊於具有缺陷17之區段上。
如上文在圖1中所描述，處理器33可控制AOM 16以阻擋雷射光束25撞擊於各自區段上。替代地，處理器33可控制掃描器18及/或前述運動控制子系統以使樣本21相對於雷射12移動以引導雷射光束25撞擊於樣本21之另一區段上以移除基板23上出現之另一缺陷17。
圖3係根據本發明之一實施例之示意性地繪示用於使用在程序期間自缺陷17發射之光之光譜組件來控制自樣本21移除缺陷17之一程序之一方法之一流程圖。
方法自一雷射引導步驟100開始，其中引導雷射光束25撞擊於樣本21之基板23之一區段上以移除區段上出現之缺陷17之銅層。在本實施例中，樣本21包括具有包含層壓板之基板23之PCB。
在一偵測步驟102處，回應於撞擊雷射光束25，DA 34及44之至少一者自樣本21之區段發射之光偵測指示自樣本21移除之銅之一光譜組件。
應注意偵測到之光譜組件構成基板23之表面上存在非所要銅層及其燒蝕程序之一指紋。
在一決定步驟104處，保持一個或多個光譜組件(SC)之發射位準之一預界定臨限值之處理器33檢查偵測到之SC是否超過臨限值。例如，一方面，當偵測到之銅SC超過一銅SC臨限值時，燒蝕尚未完成。另一方面，在偵測到之信號中無銅SC之存在中，或當偵測到之銅SC之未準低於銅SC臨限值時，必須停止或至少調整燒蝕以防止損壞區段之層壓板。因此，在銅之偵測到之SC超過臨限值之情況中，方法環回至步驟100以繼續燒蝕缺陷17中之銅層。
在銅之偵測到之SC低於銅SC臨限值之情況中，方法進入一燒蝕控制步驟104，其終止方法。在燒蝕控制步驟104處，處理器33基於偵測到之一個或多個SC控制或停止雷射光束25。例如，在無銅SC之存在中，處理器可為雷射光束25設定停止時間(分別展示為圖表70、圖表80及圖表90之標記79、89及99)。如上文在圖1及圖2中所描述，停止時間基於自燒蝕缺陷17發射之光(例如光束30及32)之偵測到之銅光譜組件。程序33經進一步組態以在設定之停止時間停止雷射光束25撞擊於樣本21之區段上。
在其他實施例中，例如當仍偵測到銅SC但在低於銅SC臨限值之一位準時，處理器33經組態以控制用於調整雷射光束25之光學總成以防止或最小化對樣本21之層壓材料(例如前述PCB)之損壞。
如上文在圖1中所描述，在其他實施例中，DA 34及44之至少一者經組態用於偵測層壓板或PCB之另一材料之光譜組件。在此等實施例中，在偵測步驟102處，除銅光譜組件之外，DA 34及44可偵測指示自樣本21移除之層壓板之光譜組件。
再者，在此等實施例中，在決定步驟104中，處理器經組態以檢查除銅SC之外之一個或多個SC (例如層壓SC)是否已由DA 34及44之一或多者偵測到。若否，則方法環回至步驟100以如上文所描述繼續燒蝕。
在已偵測到一個或多個層壓SC之情況中，方法進入步驟104以控制或停止雷射光束25。例如，控制雷射光束25之撞擊位置以在不損壞層壓板之情況中燒蝕缺陷17，或停止雷射光束25撞擊於各自區段上，且因此，防止損壞層壓板。
儘管本文所描述之實施例主要解決PCB上發生之銅缺陷之移除，但本文所描述之方法及系統亦可用於其他應用中，諸如使用雷射燒蝕自任何類型之基板移除任何類型之缺陷，及用於產生電子電路之其他基於雷射之程序中，諸如(但不限於)透過銅層控制鑽孔及/或通孔，其中停止雷射鑽探係重要的以防止損壞靠近設計孔/通孔之層及/或層壓板。
因此，將瞭解上述實施例以實例之方式引用，且本發明不受限於上文已特別展示及描述之內容。確切而言，本發明之範疇包括上述各種特徵之組合及子組合兩者，以及熟習技術者在閱讀前述描述時將想到且在先前技術中未揭示之其變動及修改。
以引用的方式併入本專利申請案中之文件應被視為本申請案之一整體部分，例外處在於此等併入文件中達到以與本說明書中明示或暗示之定義衝突之方式定義任何術語之程度，僅應考量本說明書中之定義。
11:系統 12:雷射 13:光學總成 14:光學器件 15:光束分離器(BS) 16:聲光調變器(AOM) 17:缺陷 18:掃描器 19:插圖 20:攝影機總成(CA) 21:樣本 22:層 23:基板 24:聚焦光學器件 25:光束 28:光束 29:光束分離器(BS) 30:光束 32:光束 33:處理器 34:偵測總成(DA) 35:偵測器 36:光學器件 37:濾波器 40:電纜 44:偵測總成(DA) 45:偵測器 46:光學器件/控制器 47:濾波器 48:控制器 70:圖表 72:銅光譜組件 74:雜訊 76:雙頭軸 78:標記 79:標記 80:圖表 82:銅光譜組件 84:雜訊 86:雙頭軸 88:標記 89:標記 90:圖表 92:銅光譜組件 94:雜訊 96:雙頭軸 98:標記 99:標記 100:步驟 102:步驟 104:步驟 106:步驟
圖1係根據本發明之一實施例之用於利用雷射修復電子電路之一系統之一方塊圖； 圖2A、圖2B及圖2C係展示根據本發明之一實施例之指示自一基板移除之銅之發射光之光譜組件之圖表；及 圖3係示意性地繪示根據本發明之一實施例之用於控制使用在一程序期間自一缺陷發射之光之光譜組件自電子電路移除缺陷之程序之一方法之一流程圖。
100:步驟
102:步驟
104:步驟
106:步驟

Claims (17)

  1. 一種方法，其包括： 引導一雷射光束撞擊於一基板之一區段上以移除形成於該區段上之一層； 自回應於該撞擊雷射光束而自該區段發射之一光偵測指示自該層移除之層材料之至少一光譜組件；及 基於該偵測到之光譜組件，控制或停止該雷射光束撞擊於該區段上。
  2. 如請求項1之方法，其中引導該雷射光束包括引導一脈衝雷射光束。
  3. 如請求項1之方法，其中該基板包括具有一層壓板之一印刷電路板(PCB)且該層包括一銅缺陷。
  4. 如請求項1之方法，且其包括自該區段發射之該光偵測指示自該基板移除之基板材料之一額外光譜組件。
  5. 如請求項4之方法，其中控制或停止該雷射光束包括基於該光譜組件及該額外光譜組件兩者而設定一停止時間。
  6. 如請求項4之方法，其中回應於偵測到該光譜組件及該額外光譜組件兩者均高於一預界定臨限值以重新引導該雷射光束以撞擊於該區段內之該層上。
  7. 如請求項1之方法，其中控制或停止該雷射光束包括執行選自由以下組成之一操作列表之至少一個操作：(i)阻擋該雷射光束、(ii)關斷該雷射光束、(iii)調整功率及(iv)將該雷射光束引導至該基板之一後續區段。
  8. 如請求項1之方法，其中偵測至少該光譜組件包括偵測選自由以下組成之一光譜發射列表之一個或多個光譜發射：(a)螢光、(b)電漿、(c)拉曼、(d)紅外熱輻射及(e)雷射誘導崩潰光譜法(LIBS)。
  9. 一種系統，其包括： 一光學總成，其經組態以引導一雷射光束撞擊於一基板之一區段上，其中該雷射光束經組態以移除形成於該區段上之一層； 一偵測總成，其經組態以自回應於該撞擊雷射光束而自該區段發射之一光偵測指示自該層移除之層材料之一光譜組件；及 一處理器，其經組態以基於該偵測到之光譜組件而控制或停止該雷射光束撞擊於該區段上。
  10. 如請求項9之系統，其中該光學總成經組態以引導一脈衝雷射光束。
  11. 如請求項9之系統，其中該光學總成包括一聲光調變器(AOM)、一掃描鏡及聚焦光學器件之至少一者。
  12. 如請求項9之系統，其中該基板包括具有一層壓板之一印刷電路板(PCB)且該層包括一銅缺陷。
  13. 如請求項9之系統，且其包括一額外偵測總成，其經組態以自該區段發射之該光偵測指示自該基板移除之基板材料之一額外光譜組件。
  14. 如請求項13之系統，其中該處理器經組態以基於該光譜組件及該額外光譜組件兩者而設定一停止時間。
  15. 如請求項13之系統，其中回應於偵測到該光譜組件及該額外光譜組件兩者均高於一預界定臨限值，該處理器經組態以重新引導該雷射光束以撞擊於該區段內之該層上。
  16. 如請求項9之系統，其中該處理器經組態以藉由執行選自由以下組成之一操作列表之至少一個操作而控制或停止該雷射光束：(i)阻擋該雷射光束、(ii)關斷該雷射光束、(iii)調整功率及(iv)將該雷射光束引導至該基板之一後續區段。
  17. 如請求項9之系統，其中該偵測總成經組態以偵測選自由以下組成之一光譜發射列表之一個或多個光譜發射：(a)螢光、(b)電漿、(c)拉曼、(d)紅外熱輻射及(e)雷射誘導崩潰光譜法(LIBS)。
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