TWI386124B - 多層電路基板製造用之標記裝置 - Google Patents

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Description

多層電路基板製造用之標記裝置
本發明係關於一種多層電路基板製造用之標記裝置。
隨著電子產品正在變得更輕，更薄，更短，更小且更多功能性，此典型地顯示於行動電話，使用於此等電子產品中的印刷電路基板也變得更精密。多層印刷電路基板已經往此等趨勢發展，基板係以所謂的堆層(build－up)方法所製造。多層印刷電路基板具有一核心板，在其背面和前面兩者上有交錯地形成和層合著樹脂絕緣層和由銅或類似者製成的導電圖案。此等層係通過由銅鍍著的稱為通孔(via hole)之孔洞來導電。該導電圖案係由使用具有以原始圖案繪出的光罩之對準器(aligner)的之平版印刷法(lithography微影法)所形成。
當堆層此等層時，調整此等層的位置係非常重要者。在新堆層的層上之新圖案必須精確地形成於相對於已形成的舊層上的舊圖案之確切位置。為了完成介於新圖案和舊圖案之間的對準，乃利用標繪在膜片遮罩上的校準標記(alignment mark)及形成在基板上的基板標記(board mark在後文中稱為標準標記standard mark)。
此外，通孔的位置必須相關於形成在下層上的不可見圖案精確地決定。
不過，因為在圖案形成之前該層係被銅箔覆蓋之故，在核心板上的校準標記並不可見。
因此申請人以日本專利公開第2003－131401號(對應於EP1307079A1，US6597757B2(US2003081719A1)，CN1414431A，KR20030035872A，TW545090B)提出一創新性標記裝置，其可用於製造具有複數層的絕緣層和圖案化的導電層之多層電路基板之程序中，該標記裝置具有形成於該多層印刷電路板的該等層中的至少一層上的可由X－射線偵測之標準標記，用於將X－射線照射在包含該標記的區域及偵測該標記的位置所用工具，及用於根據該標準標記的位置在該多層印刷電路基板的外層上製作另一新標記的工具。
於該裝置中，因為可以根據所偵測的標記而在後續的諸外層上形成另一校準標記，因此可以將新標記對準該標準標記。新的校準標記典型地係形成於每一層上，精確地對應於所偵測的標記位置之位置。
不過，當在基板的兩面上製作新標記時，因為標記係根據一個相同的標準標記所製作，所以前面標記和背面標記只能於平面方向(X－Y方向)中的相同位置製作出。
由於製作諸層的程序中的各種原因可能在介於多層之間產生平面方向的位置間隙。習用的標記裝置係在形成前面的新標記和背面的新標記之時使用一個標準標記。因此當這些層於平面方向彼此間有間隙時，可能產生與下面諸層相對的新標記之定位間隙。
本發明的目的即為解決習用標記裝置的問題。
本發明標記裝置係用於多層印刷電路基板製造方法中，該電路基板包括一核心板，複數層的絕緣層及在該核心板的前面和背面兩者的導電層。該裝置具有至少兩個標準標記，一位置偵測裝置，一標記裝置，和另一標記裝置。
該至少兩個標準標記係形成於該複數個層的不同層上且配置於平面方向的特定區域中，該至少兩個標準標記係在尺寸或形狀之至少一者彼此不同。
該位置偵測裝置經由使用朝向多層印刷電路基板的厚度方向照射的X-射線同時地拍攝在特定區域中的標準標記而同時地偵測在該標準標記平面方向中的位置。
該標記裝置根據所偵測該等標準標記中之一者的位置在該多層印刷電路基板的表面上製作一個新的標記。
該另一標記裝置根據所偵測該等標準標記中之其他一者的位置在該多層印刷電路基板的表面上製作另一新的標記。
本發明裝置可於短時間內同時地拍攝兩個標準標記並偵測兩個標記的位置。該等標準標記較佳係在尺寸和形狀中至少一者上有所差異以便於容易地區別。
當該等標準標記係分別配置於前面和背面上之時，可於短時間內容易地進行在前面和背面上的標記程序。
於較佳的具體實例中，該至少兩個標準標記係經安排成於平面方向於特定區域中在兩者之間有一個間隙使得可以更容易地區別該等標記。平面方向意指在上面有由X-射線照射所投射成的標準標記之表面的X-Y方向。特定的區域典型地相應於位置偵測裝置的拍攝工具所具可見領域且其係最狹窄的區域。
該等標準標記之一可具有一個孔洞而另一標記可配置於在兩者之間有一間隙的孔洞中。
當在製造該等層的程序中介於所製造的層之間於平面方向中的該等位置有差異時，該間隙較佳係大於在上面有形成標準標記的該等層在平面方向的位置之容限值以避免該等標記的影像之重疊。
也可經由利用光和該等標記的影像之陰影，來區別該等標記而依狀況偵測重疊的標準標記之位置。
於一較佳具體實例中，該位置偵測裝置包括一X－射線產生器，係配置於多層印刷電路基板的一面(的方向)，用於向電路基板的厚度方向照射X－射線於電路基板；一螢光屏，係配置於該多層印刷電路基板的另一面(的方向)，用於偵測穿透該電路基板的X－射線，而轉換該X－射線成為可見光並將該等標準標記的可見影像投射在其表面上；一拍攝裝置，用於拍攝投射在該螢光屏上的該等標準標記之影像。
 較佳具體實例的詳細說明
以下參照所附圖式說明本發明。
參照第1圖，於此具體實例中，新的校準標記將由紫外光曝光並印於一乾底片上，該底片用於將下一個要堆層的層予以圖案化。
從前面的程序傳送過來之基板5，包括形成於核心板60上的電路圖案52，形成在其上的絕緣層53，為用於形成下一個電路圖案而形成之導電層54，及最後於頂部上的一乾薄膜阻層55。此等多層結構係分別形成於基板5的前面和背面兩者之上。
於核心基板60的前面和背面中的定型器(boarders)處，配置在電路圖案52，52形成時同時形成的銅箔標準標記50，51。
基板5係以此等狀態從前面的程序傳送過來，且將放置於基板台3之上。基板台3可在XYZ方向中移動且可以θ度角度轉動，此可讓基板5以任意方向移動。
本發明標記裝置包括標準標記偵測裝置1，標記裝置2，上面所述的基板台3，和控制設備9。
該標準標記偵測裝置1裝備有X－射線源10，X－射線產生器11，螢光屏12，和可見光CCD攝影機13。
該X－射線產生器係配置成以於朝基板5的方向照射X－射線。該螢光屏12係放置於該基板5的後面，從而接收穿透過該基板5的X－射線。
該螢光屏12將X－射線轉換為可見光，並投射一由X－射線產生的影像於其背面上。該可見光CCD攝影機13係放置於該螢光屏12的更下方，從而拍攝出現在該螢光屏12背面上的影像並傳送該影像至控制設備9，於該處進行適當的影像處理。
該螢光屏12的尺寸一般係大於CCD攝影機13的可見視域，且光學儀器的框之可見視域(標準標記偵測裝置1的可見視域)的面積係由CCD攝影機13的可見視域之面積所界定。
茲參照第2－5圖說明標準標記50和標準標記51的細節。
標準標記50係經配置於核心板60的前面支上作為前面上的電路圖案52的一部份而標準標記51係經配置於核心板60的背面上作為背面上的電路圖案52的一部份。如於第3圖中所顯示者，標準標記50具有於平面視圖中的圓形形狀。如於第4圖中所顯示者，標準標記51具有於平面視圖中的方形形狀且標準標記51於其中心部位具有一圓孔59。
圓孔59的直徑係比標準標記50較大且標準標記50係經定位於於平面視圖中的圓孔59之內，如第5圖所顯示者，使得標準標記50和51可由可見光CCD攝影機13以一次照相而拍攝到。
根據標準標記50在前面的乾式薄膜阻層55之對照部位處形成一新標記40且根據標準標記51在後面的乾式薄膜阻層55之對照部位處形成另一新標記41。
如第5圖所顯示者，在平面圖中介於標準標記50與標準標記51之間有一間隙G且兩者都具有可配置於可見區域15內部之尺寸。
第6圖顯示出當間隙G為小，小於容限值且不足而出現一重疊部分D的情況。間隙G必須對應於至少容限值以避免此等重疊現象。當製作標準標記50與標準標記51時，間隙G相當於容阻值，間隙G至少應為容限值，較佳為大於容限值。
基於相同的理由，標準標記51可定位於可見區域15外且在標準標記51與可見區域15之間也需要有該間隙G。介於標準標記51與可見區域15之間的間隙G必須至少為容限值或更大者。
標準標記50和標準標記51的其他具體實例經顯示於第7圖中，其中標準標記50呈現為圓形而標準標記51係經形成為正方形。標準標記50和51較佳係至少在形狀或尺寸上有所差異以便於容易地區別該等標記。介於標準標記50與標準標記51之間，介於標準標記50與可見區域15之間且介於標準標記51與可見區域15之間也都有設置間隙G。
茲參照第8圖予以詳細說明可見區域15。標準標記偵測裝置1的可見區域15係由光學儀器框所界定且係由X－射線照射的面積，螢光屏12的尺寸和可見光CCD攝影機13的視域中最窄的視域所限制。
X－射線照射面積從安全性的觀點通常經限制為相同於螢光屏12的尺寸且螢光屏12的尺寸通常係大於可見光CCD攝影機13的視域。因此典型地可見區域15會相同於可見光CCD攝影機13的可見視域面積。
標準標記50和51的形狀係可變者且第9圖(A)至(E)以平面圖顯示出可使用的其他形狀之例子。
於該等具體實例中，標準標記50和標準標記51的位置係沿平面方向篩選以使得可見光CCD攝影機13可對標準標記50和標準標記51分別取得不同的影像。
不過，即使在標記50和51重疊之時，也可能經由取決於某些條件的影像遮蔽來區別標記50和51。
於第10圖的具體實例中，一標準標記70係呈方形而一標準標記71係呈大於該標準標記70的圓形。在第10圖中，螢光屏12的下方顯示該螢光屏12的平面圖。螢光屏12p具有與彼此重疊的標準標記70p和標準標記71p之投射影像。在標準標記70p和標準標記71p的影像間有由X－射線在標準標記70和71之間貫穿值的差異所造成之亮和暗區，且該亮和暗區可用來區別兩個標記及偵測該等標記的位置。
標準標記70和標準71的區別能力取決於X－射線的功率，阻層的厚度，核心板60的厚度，標記的厚度，螢光屏12的特性，和可見光CCD攝影機13的特性。因此，此等條件的適當選擇係必要者以獲得在該等標記的區別上之良效能。
在上面所述構造中，基板5係放置於基板台3上且經適當的定位以將標準標記50和標準標記51設置於要從X－射線產生器11傳送的X－射線的區域內及於螢光屏12的範圍內(在可見光CCD攝影機13的視域內)。隨後，將來自X－射線產生器11的X－射線照射於基板5，使標準標記50和51的影像投射在螢光屏12上，所得影像係由可見光CCD攝影機13所拍攝而最後由控制設備9處理以定出標準標記50和51的位置。如於第5圖中所顯示者，標準標記50和51兩者可由一次拍照同時地拍攝。標記偵測程序完成時，螢光屏12隨即撤回至預設的位置。
此外，可見光CCD可以用一常規II型攝影機予以替代。
標記裝置2包括一紫外光燈泡20，光學纖維21，面鏡22，23，分別具有校準標記的光罩24，25和該XY台29。
藉由將面鏡22和23分別配置在基板5的前面和背面上，可將標繪在光罩24和25的校準標記分別印在乾式薄膜阻層55上。
面鏡22，23和光罩24，25的設置係可分別由XY台29，29沿著XYZ方向移動者，並係在控制設備9的控制下經配置成在分別對應於先前由標準標記偵測裝置1所偵測的標準標記50，51之位置上。
於此具體實例中，校準標記係經印在分別正確地對應於所偵測的標準標記50和51之相同位置，但彼等也可以分別印於相關於標準標記50和51的其他位置。
由紫外光燈泡20所產生且由光學纖維20和21分流的紫外光係由鏡22和23偏轉到基板5上，並同時射到上部和下部乾式薄膜阻層55，55之上。於此狀態中，由紫外光在光罩24和25上產生的校準標記係分別印於乾式薄膜阻層55，55之上。紫外線照射將乾薄膜阻層轉變為藍色而變成新的標記40和41。當其於後面程序中由一曝光設備所曝光時，該等新的藍色標記40和41具有足夠的對比讓CCD捕捉該標記。新標記將用於與電路圖案化程序中所用的光罩上之校準標記進行對準。
在完成紫外光照射後，標記裝置2隨即撤回到原來設定的位置。
乾式薄膜阻層55可用液體阻層替代。
除了上述使用紫外光印出圖案的方法，也可以用雷射或噴墨或甚至由銘刻做出標記。
於第1圖中所述具體實例中，標準標記偵測裝置1和標記裝置2係以相對於基板5的上－下方向水平地排列。不過，也可以將標準標記偵測裝置1，標記裝置2和基板5全部垂直地排列。
而且，取代移動標準標記偵測裝置1和標記裝置2者，也可以使基板5移動，且進一步可使彼等兩者皆成為可移動者。
如上面所述者，本發明標記裝置能夠於一次的偵測處理中偵測標準標記50和標準標記51兩者，並提供標記的快速偵測。
進一步者，本發明裝置可根據標準標記50在基板5的前面上製作出新的標記40並也根據標準標記51在基板5的背面上製作出新的標記41。由於此等新的標記係獨立地製作出者，因此該裝置可完成精確的標記而減少介於內側層和外側層之間的新標記在平面方向中的位置差異。
1．．．標準標記偵測裝置
2．．．標記裝置
3．．．基板台
5．．．基板
9．．．控制裝置
10．．．X－射線源
11．．．X－射線產生器
12,12p．．．螢光屏
13．．．可見光CCD攝影機
15．．．可見區域
20．．．紫外光燈泡
21．．．光學纖維
22,23．．．面鏡
24,25．．．光罩
29．．．XY台
40,41．．．新標記
50,51,70,71．．．標準標記
52．．．電路圖案
53．．．絕緣層
54．．．導電層
55．．．乾燥薄膜阻層
59．．．圓孔
60．．．核心板
第1圖係本發明之一個具體實例的示意圖。
第2圖係基板5的放大部份截面圖。
第3圖係標準標記50的平面圖。
第4圖係標準標記51的平面圖。
第5圖係標準標記50和標準標記51的投射形狀之平面圖。
第6圖係標準標記50和標準標記51經投影的重疊形狀之平面圖。
第7圖係標準標記50和51的另一具體實例之投射形狀的平面圖。
第8圖係說明可見區域15的示意圖。
第9圖(A)至(E)係標準標記50和51的其他形狀之平面圖。
第10圖係本發明另一具體實例的示意圖。
1．．．標準標記偵測裝置
2．．．標記裝置
3．．．基板台
5．．．基板
9．．．控制裝置
10．．．X－射線源
11．．．X－射線產生器
12．．．螢光屏
13．．．可見光CCD攝影機
20．．．紫外光燈泡
21．．．光學纖維
22,23．．．面鏡
24,25．．．光罩
29．．．XY台
50,51．．．標準標記
52．．．電路圖案
53．．．絕緣層
54．．．導電層
55．．．乾燥薄膜阻層
60．．．核心板

Claims (10)

  1. 一種用於製造多層印刷電路基板製程中的標記裝置，該多層印刷電路基板具有一核心板，複數個絕緣層和在該核心板前面和背面兩面上的導電層，該標記裝置包括：至少兩個標準標記，係分別於該複數個層的兩層上形成並配置於特定區域中，該至少兩個標準標記係在尺寸或形狀之至少一者彼此不同，一位置偵測裝置，使用朝向該多層印刷電路基板的厚度方向照射的X-射線同時地拍攝在該特定區域中的標準標記而同時地偵測在該標準標記平面方向中的位置，一標記裝置，用於根據所偵測到的該等標準標記中之一者的位置而在該多層印刷電路基板的表面上製作一個新的標記，一標記裝置，用於根據所偵測到的該等標準標記中之另一者的位置而在該多層印刷電路基板的表面上製作另一個新的標記。
  2. 如申請專利範圍第1項之標記裝置，其中該至少兩個標準標記係經配置成在預定區域內的平面方向中兩者之間有間隙。
  3. 如申請專利範圍第1項之標記裝置，其中該兩標準標記中至少一者具有孔洞，且另一標記係配置在該孔洞內成為在平面方向中有一間隙。
  4. 如申請專利範圍第2項之標記裝置，其中在製作於其上面形成該標準標記的層時，該間隙係大於在平面方向的容限值。
  5. 如申請專利範圍第3項之標記裝置，其中在製作於其上面形成該標準標記的層時，該間隙係大於在平面方向中的容限值。
  6. 如申請專利範圍第1項之標記裝置，其中該兩個標準標記的至少一部份係於平面方向重疊，該位置偵測裝置係由使用該等標準標記所拍攝到的影像之陰影偵測其位置。
  7. 如申請專利範圍第1項之標記裝置，其中該等標準標記係形成於該核心板的前面和背面雙方之上。
  8. 如申請專利範圍第3項之標記裝置，其中該等標準標記係形成於該核心板的前面和背面雙方之上。
  9. 如申請專利範圍第1項之標記裝置，其中該位置偵測裝置包括：一X-射線產生器，其經配置於該多層印刷電路基板的一面，用於沿著該電路基板的厚度方向照射X-射線，一螢光屏，其配置於該多層印刷電路基板的另一面，用於偵測穿透該電路基板的X-射線，將該X-射線轉換成可見光並將標準標記的可見影像投射於其表面上， 一拍攝裝置，用於拍攝投射在該螢光屏上的該等標準標記之影像。
  10. 如申請專利範圍第3項之標記裝置，其中該位置偵測裝置包括：一X-射線產生器，其配置於該多層印刷電路基板的一面，用於沿著該電路基板的厚度方向照射X-射線，一螢光屏，其配置於該多層印刷電路基板的另一面，用於偵測穿透該電路基板的X-射線，將該X-射線轉換成可見光並將標準標記的可見影像投射於其表面上，一拍攝裝置，用於拍攝投射在該螢光屏上的該等標準標記之影像。
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