TWI724357B - 用於在部件載體的製造期間分析對準精度的裝置、方法、及程式元件、用於製造部件載體的設備、和電腦可讀介質 - Google Patents

Abstract

一種用於在部件載體(102)的製造期間分析對準精度的裝置(100)，其中，裝置(100)包括：評估單元(104)，其被配置成對從製造中的部件載體(102)的預成形體(110)上的至少一個對準標記(108)的至少部分檢測到的圖像資料上的至少一個對準標記(108)的邊緣(106)的至少部分的邊緣銳度進行評估；以及決策單元(112)，其被配置成基於所評估的邊緣銳度決定是否接受預成形體(110)進行進一步處理。

Description

用於在部件載體的製造期間分析對準精度的裝置、方法、及程式元件、用於製造部件載體的設備、和電腦可讀介質

本發明涉及一種用於在部件載體的製造期間分析對準精度的裝置和方法，一種用於製造部件載體的設備，一種電腦可讀介質以及一種程式元件。

在配備有一個或多個電子部件的部件載體的產品功能性增多、且這些電子部件日益小型化以及待安裝在部件載體諸如印刷電路板上的電子部件的數量不斷增長的背景下，越來越強大的陣列狀部件或具有若干電子部件的封裝件被採用，其具有多個觸點或接點，這些觸點之間的間隔越來越小。去除在操作期間由這些電子部件和部件載體本 身生成的熱日益成為問題。同時，部件載體應當是機械堅固且電可靠的，以便即使在惡劣狀況下也能運行。

此外，適當地對準部件載體的組成部分是一個問題。在部件載體製造中還可能出現配准精度方面的其他問題。特別地，在對製造中的部件載體的層結構進行圖案化方面，在曝光乾膜時適當的對準精度是重要的。

本發明的目的在於實現以高空間精度製造部件載體。

為了實現上述目的，提供了根據獨立請求項的一種用於在部件載體的製造期間分析對準精度的裝置和方法，一種用於製造部件載體的設備，一種電腦可讀介質以及一種程式元件。

根據本發明的一示例性實施方案，提供了一種用於在部件載體的製造期間分析對準精度的裝置，其中，裝置包括：評估單元，其被配置成對從製造中(即，正在製造)的部件載體的預成形體(諸如面板)上的至少一個對準標記(marker)的至少部分檢測到的圖像資料上的至少一個對準標記的邊緣(margin)(或邊沿(edge))的至少部分的邊緣銳度(或邊沿銳度)進行評估；以及決策單元，其被配置成基於所評估的邊緣銳度(其因而可以用作將預成形體分類成通過或未通過精度規定的決策標準)決定是否接受預成形體進行進一步處理(特別地進行乾膜曝光)。

根據本發明的另一示例性實施方案，提供了一種用於製造部件載體的設備，其中，設備包括：具有上述特徵的用於分析製造中的部件載體的預成形體上的對準精度的裝置；以及被配置成(特別地僅)當決策單元決定接受預成形體進行進一步處理時觸發預成形體的頂部上的掩膜層(或乾膜)的曝光的曝光單元。

根據本發明的又一示例性實施方案，提供了一種在部件載體的製造期間分析對準精度的方法，其中，方法包括：對從製造中的部件載體的預成形體上的至少一個對準標記的至少部分檢測到的圖像資料上的至少一個對準標記的邊緣的至少部分的邊緣銳度進行評估，以及基於所評估的邊緣銳度決定是否接受預成形體進行進一步處理。

根據本發明的又一示例性實施方案，提供了一種程式元件(例如，原始程式碼或可執行代碼形式的軟體程式)，當被處理器(諸如微處理器或CPU)執行時，該程式元件適於控制或實施具有上述特徵的方法。

根據本發明的再一示例性實施方案，提供了一種電腦可讀介質(例如CD、DVD、U盤、軟碟或硬碟)，其中存儲有電腦程式，當被處理器(諸如微處理器或CPU)執行時，電腦程式適於控制或實施具有上述特徵的方法。

可以根據本發明的實施方案執行的資料處理可以由電腦程式(即軟體)實現，或通過使用一個或多個專用電子優化電路(即硬體)實現，或以混合形式實現(即由軟體元件和硬體元件實現)。

在本申請的上下文中，術語“部件載體”可以特別地指能在其上和/或其中容納一個或多個部件以提供機械支撐和/或電氣連接的任何支撐結構。換言之，部件載體可以被配置為部件的機械和/或電子載體。特別地，部件載體可以是印刷電路板、有機仲介層(interposer)和IC(積體電路)基板中的一個。部件載體還可以是結合了上述類型的部件載體中的不同部件載體的混合板。

在本發明的上下文中，術語“對準標記”可以特別地指部件載體的預成形體的表面上或表面區域中的光學可查或可視的特徵。例如，這種對準標記可以是可以被光學地檢查到以確定部件載體的預成形體(諸如面板)的位置和/或定向的通孔或盲孔。例如，可以在矩形面板的邊沿區域設置四個這樣的孔作為對準標記。另外，這種預成形體的兩個相對的主表面均可以設置有對準標記(特別地在每個主表面的四個邊沿中四個對準標記)。

在本申請的上下文中，術語“邊緣”或邊沿可以特別地指用作對準標記的孔或其他結構的圓周(circumference)。該周界線在對準標記及其圍繞物之間限定了圓周界線。

在本申請的上下文中，術語“邊緣銳度”可以特別地指指示對準標記及其圍繞物之間的差異的程度、水準或其他定量測度。因此，邊緣銳度可以指限定的對準標記的邊緣有多清晰，例如能根據圖像資料推出。

在本申請的上下文中，術語“觸發掩膜層的曝光”可以特別地指部件載體的預成形體的表面區域中的掩膜層或 乾膜開始曝光的過程。可以實施掩膜層曝光來對掩膜層進行圖案化，以限定製造中的部件載體的幾何(特別地為導電的)結構(諸如跡線)。有利的是：僅在基於對準標記的圖像資料的分析作出決策可以正確識別對準標記的邊緣並將其與環境區別開時，開始掩膜層的曝光。在這種情況下，適當的配准精度以及因而表現出足夠的空間精度可以被推測，這證明可以繼續製造部件載體的方法的合理。

根據本發明的一示例性實施方案，可以在邊緣銳度方面分析對部件載體的預成形體(諸如面板)的表面區域中的一個或多個對準標記的圖像捕捉。通過採取該措施，可以評估相應的對準標記的圓周邊緣是否可以在圖像資料中適當地分辨，以及如果可以的話達到什麼程度。因此，可以評價所捕捉的預成形體的圖像上的對準標記是否能適當地與其圍繞物區別開，以及優選地以何種解析度或誤差範圍區別開。已經證明窄邊緣或適當的邊沿限定在對準精度方面是非常可靠的品質參數。基於邊緣銳度，已經證明可以做出以下有意義的判斷，即部件載體的預成形體是應該按照製造方法進一步處理，還是由於關於對準標記識別和定位精度不足應該作為廢物丟棄。同時，已經證明評價對準標記的邊緣銳度還防止雖然對準標記的品質對於進行部件載體預成形體的足夠精確的進一步處理實際上是足夠的但仍將預成形體分類為廢物的不必要的情況。通過將邊緣銳度用作配准精度的品質標準，可以製造導電特徵及電絕緣特徵的空間精度高的部件載體，同時防止過度丟棄。此 外，基於客觀標準，通過執行基於電腦的並且因而自動化的影像處理演算法可以做出可靠的決策，該影像處理演算法能夠實現快速且可重現的精度控制，而不需要涉及人力資源。

在下文中，將解釋在部件載體的製造期間分析對準精度的裝置和方法、用於製造部件載體的設備、電腦可讀介質以及程式元件的進一步的示例性實施方案。

在一實施方案中，裝置包括被配置成檢測圖像資料的圖像檢測單元。例如，這種圖像檢測單元可以由一個或多個攝像機(例如CCD(電荷耦合器件)攝像機和/或CMOS(互補金屬氧化物半導體)攝像機)實現。利用這種圖像檢測單元，可以捕捉預成形體的表面的數位圖像或至少其包括對準標記的部分的數位圖像。捕捉的圖像資料可以被轉發至評估單元，以在對準標記的邊緣銳度方面進行分析。可以使用圖像辨識演算法諸如模式識別實施這種分析。在這種情況下，可以利用期望一個或多個對準標記的特定大小、特定幾何形狀(特別地為圓形形狀)和位置(特別地為預成形體的邊沿區域)而獲得益處。

在一實施方案中，評估單元被配置成評估邊緣的較暗區域(特別地為具有局部增加灰度值的較暗區域)，作為邊緣銳度的指標。在圖像上，邊緣可見為局部暗度增加的區域(例如對照圖4與圖5)。特別地，該局部較暗區域(與環境相比)的空間延伸(特別地為線寬)可以是邊緣銳度的可靠指標，並且因此可以是對準精度的可靠指標。

在一實施方案中，評估單元被配置成評估邊緣的線寬(或與線寬相關的或指示線寬的參數值)，作為邊緣銳度。對於圓形對準標記的示例，可以確定線寬(特別是在對準標記的整個周界周圍)，作為指示相應對準標記的期望位置或最可能位置的外界線與內界線之間的徑向距離的值。對準標記的周界或邊緣周圍的這種徑向距離越小，邊緣銳度越高。邊緣銳度越高，進而對準標記的空間解析度越高，並且因此對應預成形體可以傳至下一製造程式而不被作為廢物丟棄的可能性越高。

在一實施方案中，評估單元被配置成沿邊緣的至少部分評估邊緣周圍(特別是邊緣的內部與外部之間)的對比度(contrast)。“對比度”可以指使對準標記(或其在圖像資料中的表示)可辨別的亮度或顏色差別。在光學認識方面，可以通過同一視野特別是同一圖像資料集內的對準標記及其圍繞物之間的顏色和亮度差別來確定對比度。評估對比度已被證明是精確評估對準標記的邊緣銳度和品質的計算量小的可靠精確測度。

在一實施方案中，評估單元被配置成評估邊緣周圍的特別是在與邊緣垂直的方向上的灰度值序列。可以沿著邊緣的部分或沿著整個邊緣進行這種評估。灰度值或灰度水準指示圖像檢測單元諸如攝像機檢測到的對準標記的圖像上的圖元的亮度。圖像檢測單元可以具有多個圖元，這些圖元可以例如佈置成矩陣狀樣式(例如可以是CCD檢測器或CMOS檢測器)。最低灰度水準為0。最高灰度水準取決 於圖像的數位化深度。對於8位元深的圖像，最高灰度水準為255。在灰度圖像或彩色圖像中，圖元可以取0至255之間的任意值。在彩色圖像中，可以使用以下公式計算每個圖元的灰度值或灰度水準：灰度值=0.299*紅色分量+0.587*綠色分量+0.114*藍色分量

該公式考慮到了人眼的感色靈敏度，使灰度水準的呈現不受顏色的影響且僅受各圖元的亮度的限制。灰度水準長條圖指示有多少圖像圖元具有相同的灰度水準。基於灰度分析評價邊緣銳度一方面允許客觀地評估邊緣品質，並且另一方面可以以自動計算的簡單方式實施。因此，可以通過灰階(gray scale)分析精確快速地做出可靠的邊緣銳度判斷，從而允許獲得高生產量和高產率。

在一實施方案中，評估單元被配置成沿邊緣的至少部分確定指示邊緣周圍的特別是在垂直於邊緣的方向上的灰度值序列的分佈的寬度的參數。確定的指示寬度的值越小，邊緣銳度越高，並且因而對準精度也越高；並且反之亦然。

在一實施方案中，評估單元被配置成確定邊緣周圍的特別是在垂直於邊緣的方向上的灰度值序列的最小均方擬合的半高全寬(FWHM)，作為參數。最小平方的方法可以用作得到超定系統的近似解的擬合方法，即，其中等式多於未知數的等式集。“最小平方”指整體解最小化每單個等式的結果中產生的殘差的平方的和。最小平方意義上的最佳擬合最小化殘差(殘差是觀察值與模型提供的擬合 值之間的差)平方和。半高全寬(FWHM)是由引數的兩個極值(此處因變數等於其最大值的一半)之間的差得到的函數的範圍的表達。換言之，其是光譜曲線的那些在y軸上為最大幅值的一半的點之間的寬度。對於對應的擬合算法，可以例如採用高斯分佈、洛倫茲分佈或馬誇特分佈。

在一實施方案中，決策單元被配置成當量化的線寬(特別是半高全寬)不超過100μm特別地不超過50μm時決定接受預成形體進行進一步處理。換言之，僅在確定的誤差範圍或特徵不精確值超過100μm(或者在高精度應用中為50μm)的情況下，才丟棄部件載體的對應預成形體，否則將按照部件載體製造繼續進一步處理(特別地為掩膜層的曝光)。可以例如基於沿對準標記的周界或邊緣的對準標記的最低解析度根據確定的對準標記精度做出接受還是丟棄預成形體的決策。換言之，如果半高全寬超過沿邊緣的任意位置的預定值，則可以丟棄整個面板。然而，還可以基於沿對準標記的周界邊緣的對準標記的最高解析度做出決策。

然而，在優選的實施方案中，決策單元被配置成基於沿邊緣的至少部分的參數(特別地半高全寬)的平均值(諸如算術平均值或中值)決定是否接受預成形體進行進一步處理。因而，可以基於沿對準標記的周界或邊緣的對準標記的平均解析度根據確定的對準標記精度做出接受還是丟棄預成形體的決策。在這種實施方案中，僅在評估的 整個邊緣的平均參數(特別地半高全寬)超過預定值時，才會丟棄整個面板。已經證明這種平均化程式在將部件載體的預成形體分類為“通過”或“丟棄”方面提供了非常可靠和精確的結果。

在一實施方案中，決策單元被配置成基於沿邊緣的至少部分的參數的最大值決定是否接受預成形體進行進一步處理。在這種實施方案中，沿對準標記的邊緣的最差解析度決定了是接受部件載體的對應預成形體進行進一步處理還是將其丟棄。如果在沿邊緣的任意位置處，由參數指示的邊緣銳度沒有或缺少足夠的品質，則可以認為整個預成形體不具備足夠的精度來進行進一步處理，並且因此將被丟棄。

在一實施方案中，決策單元被配置成基於沿邊緣的至少部分的參數的最小值決定是否接受預成形體進行進一步處理。在這種實施方案中，沿對準標記的邊緣的最佳解析度決定了是接受部件載體的對應預成形體進行進一步處理還是將其丟棄。因此，由參數指示的沿邊緣的最高邊緣銳度然後確定是認為整個預成形體足夠精確以允許繼續進行製造程式，還是認為整個預成形體不足夠精確要停止該預成形體或面板的進一步製造程式。

在優選實施方案中，評估單元被配置成評估至少一個對準標記的整個封閉圓周邊緣的邊緣銳度。非常有利地，可以在邊緣銳度方面，對對準標記的整個邊緣而不僅是其圓周的部分進行評估。因此，可以防止因將圖像資料上的 偽影(artifact)不當地解讀為對準標記(但是實際上不是對準標記或者不是精度足夠或完全限定的對準標記)而造成的錯誤結論。換言之，評估整個邊緣的邊緣銳度可以顯著提高確定整體精度的可靠性。

在一實施方案中，評估單元被配置成在考慮到至少一個對準標記的圖像資料中存在鑽孔殘留(residue)的情況下評估邊緣銳度。鑽孔殘留可能是圖像資料中可見的偽影並且由於不完善的鑽出對準標記的過程造成。鑽孔殘留可以至少局部地降低邊緣銳度並可以阻礙充分精確地配准。當識別為鑽孔殘留時，可以通過影像處理消除或抵消圖像資料中的對應偽影，並且然後可以允許預成形體繼續進行製造過程。

在一實施方案中，評估單元備被配置成評估多個對準標記(特別地四個對準標記)的邊緣的至少部分的邊緣銳度，其中決策單元被配置成僅在針對多個對準標記中的每個評估的邊緣銳度均達到預定標準的情況下才決定允許預成形體繼續進行進一步處理。因此，單個接受極少數量的對準標記為足夠精確的可能不足以允許整個預成形體(例如面板)繼續進行其部件載體的製造。與此相比，累積接受預成形體的至少預定數量的對準標記(特別地所有對準標記)可能是繼續製造程式(特別地觸發掩膜層的曝光)所必須滿足的條件。

在一實施方案中，設備包括被配置成形成至少一個對準標記的對準標記形成單元。例如，可以通過雷射鑽孔或 機械鑽孔鑽出延伸通過預成形體的至少部分的對準孔來在預成形體或面板上形成一個或多個對準標記。

在一實施方案中，至少一個對準標記為對準孔，特別地為對準盲孔，更特別地為臺階式對準盲孔。例如，上述孔可以從預成形體的表面向上延伸至導電層結構及電絕緣層結構的堆疊體的停止層，例如導電層結構(特別地銅層)。這種停止層與預成形體的表面相比的不同光學性質可以然後允許通過光學檢查識別對準標記及其邊緣。然而，還可能的是在形成對準孔後在預成形體上層壓掩膜層或乾膜，其可選地也延伸進入對準孔。

在一實施方案中，預成形體包括基礎結構、在基礎結構上的導電層結構以及在導電層結構上的掩膜層。例如，基礎結構可以是完全固化的電絕緣材料(特別地為FR4)的芯，其可選地可以在兩個相對的主表面中的一個或兩個上具有圖案化或完整的金屬箔。還可能的是，基礎結構是一個或多個電絕緣層結構和/或導電層結構的層壓堆疊體。預成形體的上述導電層結構可以例如是埋置的圖案化銅箔，其可以用作限定所製造對準標記的深度的停止層。

可以在部件載體或其預成形體上和/或中表面安裝和/或嵌入一個或多個部件。該至少一個部件可以選自由以下組成的組：不導電嵌體、導電嵌體(諸如金屬嵌體，優選地包括銅或鋁)、熱傳遞單元(例如熱管)、電子部件或其組合。例如，部件可以是有源電子部件、無源電子部件、電子晶片、存儲裝置(例如DRAM或另一資料記憶 體)、濾波器、積體電路、信號處理部件、功率管理部件、光電介面元件、電壓轉換器(例如DC/DC轉換器或AC/DC轉換器)、密碼部件、發射器和/或接收器、機電換能器、感測器、致動器、微機電系統(MEMS)、微處理器、電容器、電阻器、電感、電池、開關、攝像機、天線、邏輯晶片和能量採集單元。然而，其他部件也可以嵌入在部件載體中。例如，可以將磁性元件用作部件。這種磁性元件可以是永磁元件(諸如鐵磁元件、反鐵磁元件，或亞鐵磁元件例如鐵素體基礎結構)或者可以是順磁性元件。然而，部件還可以是另外的部件載體，例如為板中板(board-in-board)構造。部件可以表面安裝在部件載體上和/或可以嵌入其內部。

在一實施方案中，部件載體或其預成形體包括至少一個電絕緣層結構和至少一個導電層結構的堆疊體。例如，部件載體可以是上述電絕緣層結構和導電層結構的層壓體，特別地是通過施加機械壓力(如果期望支持有熱能)而形成。上述堆疊體可以提供能為其他部件提供大安裝表面但是仍非常薄且緊湊的板狀部件載體。術語“層結構”可以特別地指連續層、圖案化層或公共平面內的多個非連續島(island)。

在一實施方案中，部件載體或其預成形體成形為板。這有助於緊湊設計，但是其中部件載體仍提供在其上安裝部件的大基礎。此外，特別地，作為嵌入式電子部件的示例的裸晶片由於其厚度小可以方便地嵌入薄板諸如印刷電 路板中。

在一實施方案中，製造中的部件載體被配置成由以下組成的組中的一種：印刷電路板和基板(特別地為IC基板)。

在本申請的上下文中，術語“印刷電路板”(PCB)可以特別地指部件載體(其可以是板狀的(如，平面的)、三維彎曲的(例如當使用3D列印製造時)或者其可以具有任何其他形狀)，其通過將若干導電層結構與若干電絕緣層結構層壓在一起而形成，例如通過施加壓力(如果期望伴有熱能供應)而進行層壓。作為用於PCB技術的優選材料，導電層結構由銅製成，而電絕緣層結構可以包括樹脂和/或玻璃纖維、所謂的預浸料或FR4材料。可以通過形成通過層壓體的通孔(例如通過雷射鑽孔或機械鑽孔形成)並通過用導電材料(特別地銅)填充這些孔，由此形成過孔作為通孔連接，從而以期望的方式將各個導電層結構彼此連接。除了可以將一個或多個部件嵌入印刷電路板中之外，印刷電路板通常被配置成在板狀印刷電路板的一個或兩個相對的表面上容納一個或多個部件。部件可以通過焊接連接至相應的主表面。PCB的介電部分可以由具有加強纖維(諸如玻璃纖維)的樹脂構成。

在本申請的上下文中，術語“基板”可以特別地指尺寸與待安裝在其上的部件(特別地電子部件)基本上相同的小型部件載體。更具體地，基板可以被理解為用於電連接或電網路的載體，以及與印刷電路板(PCB)相當但其 側向和/或豎向佈置的連接密度相當高的部件載體。側向連接例如為導電路徑，而豎向連接可以為例如鑽孔。這些側向和/或豎向連接均佈置在基板內，並可以用於提供(特別地IC晶片的)容置部件或未容置部件(諸如裸晶片)與印刷電路板或中間印刷電路板的電連接和/或機械連接。因此，術語“基板”還包括“IC基板”。基板的介電部分可以由具有加強球(諸如玻璃球)的樹脂構成。

在一實施方案中，至少一個電絕緣層結構包含由以下組成的組中的至少一種：樹脂(諸如增強樹脂或非增強樹脂，例如環氧樹脂或雙馬來醯亞胺三嗪樹脂，更具體地FR-4或FR-5)、氰酸酯、聚亞苯基衍生物、玻璃(特別地玻璃纖維、多層玻璃、玻璃樣材料)、預浸材料、聚醯亞胺、聚醯胺、液晶聚合物(LCP)、基於環氧的積層膜、聚四氟乙烯(特氟隆)、陶瓷和金屬氧化物。也可以使用增強材料，諸如例如由玻璃(多層玻璃)支撐的織物、纖維或球。雖然通常優選地是預浸料或FR4，但也可以使用其他材料。對於高頻率應用，可以在部件載體中實施高頻材料諸如聚四氟乙烯、液晶聚合物和/或氰酸酯樹脂作為電絕緣層結構。

在一實施方案中，至少一個導電層結構包括由銅、鋁、鎳、銀、金、鈀和鎢組成的組中的至少一種。雖然通常優選的是銅，但其他材料或其塗覆形式也是可以的，特別地用超導電材料諸如石墨烯塗覆。

在一實施方案中，製造中的部件載體為層壓型部件載 體。在這種實施方案中，部件載體為通過施加壓力(如果期望還伴有施熱)堆疊並連接在一起的多個層結構的複合體。

100:(分析對準精度的)裝置

102:部件載體

104:評估單元

106:邊緣

108:對準標記

110:預成形體

112:決策單元

114:圖像檢測單元

116:寬度

118:半高全寬

120:(用於製造部件載體的)設備

122:基礎結構

124:導電層結構

126:掩膜層

128:預定閾值

130:對準標記形成單元

141:中心區域

143:標記

145:細節

147:標記

150:對準標記的邊緣的空間分佈的圖

152:橫座標

154:縱座標

156:灰階曲線

158:電絕緣層結構

160:曝光單元

162:電磁輻射

164:電磁輻射發生源

166:掩膜

170:控制單元

171:雷射控制單元

172:雷射源

174:雷射光束

176:資料庫

178:處理器

187:細節

189:徑向距離

190:圓周變化的圖

192:橫座標

194:縱座標

196:線寬曲線

198:圖

根據下文描述的實施方案的示例將明瞭本發明的以上限定的方面和其他方面，並且參考這些實施方案的示例對這些方面進行說明。

圖1示出了根據本發明的示例性實施方案的用於製造部件載體的設備，包括用於在部件載體的製造期間分析對準精度的裝置。

圖2示出了製造中的部件載體的預成形體的平面圖，其中在角部區域(corner region)具有四個對準孔。

圖3和圖4示出了製造中的部件載體的預成形體的對準標記的圖像。

圖5示出了圖4的圓形對準標記的邊緣的一部分的細節圖。

圖6是示出了根據分析的示例性實施方案的對準標記的邊緣的空間分部的圖。

圖7示出了製造中的部件載體的預成形體的截面圖，其中具有刮削型的對準標記並被乾膜的掩膜層覆蓋。

圖8是示出了沿根據分析的示例性實施方案的對準標記的邊緣的高斯擬合曲線的半高全寬(FWHM)的圓周變化的圖。

附圖中的圖示是示意性的。在不同的附圖中，類似或相同的元件的附圖標記相同。

參考附圖，在更詳細地描述示例性實施方案之前，將總結一些基本考量，基於這些考量展開本發明的示例性實施方案。

根據本發明的示例性實施方案，提供了實況或即時對準標誌(mark)品質檢測系統，其可以例如在設備諸如雷射直接成像(LDI)機器上實施。特別地，可以提供與評估單元和決策單元配合的圖像檢測單元或攝像機檢測系統，其被配置成實施能進行以下的演算法：

- 獲取關於一個或多個曝光對準標誌或標記(諸如直徑不同的機械孔；或是通過雷射刮削而形成的機械孔，在這種情況下，對應的對準標記可以表示為刮削標誌)的圖像資料。

- 基於對孔邊沿品質或清晰度的評估(特別地相應對準標記的邊沿或邊緣與孔型對準標記的內部和外部之間的對比度，存在鑽孔殘留等)檢測成像的至少一個對準標記的品質。

基於限定對準標記的品質並且特別地其邊緣銳度的一個或多個預定且可量化的參數，系統可以決定是丟棄部件載體的指定預成形體或對應的對準標記(特別地，拒用預成形體，使得特別地不實施曝光程式)還是將其保留在製 造線上(特別地允許其繼續進行曝光)。通過採取這種措施，可以保證預定配准和對準精度。可以對應於部件載體的預成形體的一側配准和/或前至後配准實施示例性實施方案。

常規地，LDI機器由於實際面板狀況通常無法保證規定的配准精度。原因是面板的翹曲，面板的角部彎曲，以及對應地有時雷射或機械標誌品質差。對應的常規缺點是，可能可以在玻璃主盤或UV測試膜上實現規定的配准，但無法在實際面板上實現。

為了克服這種常規缺點，本發明的示例性實施方案使得可以保證在機器校準(例如使用UV膜等)期間得到的結果與部件載體的實際生產之間適當匹配(特別地重複性或再現性高)，從而允許消除這兩個過程之間的常規差距。與常規系統不同，通過將一個或多個對準標記(特別地其邊沿或邊緣)的品質檢測與期望的目標配准精度聯繫在一起，本發明的示例性實施方案可以保證實現規定的配准精度。

本發明的示例性實施方案基於能(優選地即時且360度(即，沿配准標記的整個周界))掃描對準標記邊沿或邊緣(例如刮削等)的演算法。在實施方案中，為了能被接受以在製造線上繼續進行(特別地繼續進行到由曝光機進一步處理)，對準標誌邊沿或對準標記邊緣必須滿足特定幾何特徵。在這種實施方案中，只有在考慮這些特徵時，才可以接受曝光配准精度滿足機器規定。

在本發明的示例性實施方案中，一個或多個LDI攝像機(如圖像檢測單元)可以獲取一個或多個對準標記。可以檢測相應對準標記的邊沿或邊緣的灰階。灰階輪廓可以轉化為高斯輪廓或另一適合的分佈函數。取決於要求的最終配准精度，這種輪廓應遵從特定規定。例如，為了實現15μm到20μm之間的對準配准精度(在一側上)，高斯寬度可能需要在±5μm內。如果其更寬(這取決於標誌邊沿的品質)，則無法保證要求的配准精度(例如15μm到20μm)。邊沿的品質可能受到例如邊沿的銳度、不當鑽孔產生的材料殘留等的影響。在實施方案中，只有當預成形體或面板的一側上的所有(例如四個)對準標記均遵從或符合該規定，然後才會對該預成形體或面板進行曝光。在所述的實施方案中，如果一個或多個對準標記不遵從或不符合該規定，則將自動丟棄該預成形體或面板。通過作為決定預成形體是通過還是未通過配准精度測試的基礎的對應邊緣銳度評估，由於考慮到了評估的邊緣銳度與曝光後的配准精度之間的實際關係，將得到有意義的結果。通過採取這種措施，通過使用根據目標/標誌推導的資訊可以保證機器規定的配准精度(例如通過在校準期間使用UV膜而不是實際面板來實現)。

因此，本發明的示例性實施方案的要點在於，執行數學方法或演算法，以限定或驗證一個或多個對準標記在PCB製造方面的品質，這對於按照機器規定保證配准精度是有意義的。要求實現遵守特定應用中的機器規定的對準 標記的品質可以在邊緣銳度評估方面進行量化，並可以用例如高斯曲線表示。該高斯曲線表示標誌邊沿的品質。其可以例如由通過曝光機的攝像機(也稱為圖像檢測單元)獲得的灰階進行推斷。在實施方案中，為了接受部件載體的預成形體，其配准標記足夠精確以繼續進行製造過程，該高斯曲線必須滿足一個或多個條件或標準。所描述的對準精度確定架構可以保證不僅可以在校準期間(UV膜等)實現曝光機的規定配准精度，而且在實際面板上也可以實現。

本發明的示例性實施方案的示例性應用領域包括HDI(高密度互連)，以及mSAP(改進型半加成法)、SLP(類載板)以及仲介層產品。這些和其他產品通常要求前側至後側以及一側的嚴格配准精度。本發明的示例性實施方案可以說明提高這種和其他產品的配准精度。

圖1示出了用於製造部件載體102諸如印刷電路板(PCB)的設備120，部件載體在圖2中示意性地示出。設備120包括根據本發明的示例性實施方案的用於在部件載體102的製造期間分析對準精度的裝置100。下文將進一步詳細地說明裝置100。

製造中的部件載體102還形成處於圖1所示製造階段的普通預成形體110的一部分。例如，預成形體110(圖1中以截面圖示出)可以是具有例如18英寸×12英寸的大小的矩形面板。在所示的實施方案中，預成形體110包括中心基礎結構122。基礎結構122可以是例如具有增強玻璃纖維 (例如FR4材料)的完全固化的環氧樹脂的芯。基礎結構122的兩個相對的主表面均覆蓋有相應的導電層結構124，此處實現為圖案化的(或連續的)銅箔。基礎結構122的表面部分以及導電層結構124的表面部分覆蓋有掩模層126(例如乾膜)，掩膜層可以由光敏聚合物製成。

除了用於分析如下所述的預成形體110的裝置100，設備120還包括在製造PCB型部件載體102期間使用的各種其他裝置或製造階段。在這些其他裝置中，圖1僅示出了曝光單元160和對準標記形成單元130。技術人員知道用於製造PCB型部件載體102的許多其他製造階段。

曝光單元160(可以是處理器、處理器的一部分或多個處理器)在控制單元170(也可以是處理器、處理器的一部分或多個處理器)的控制下運行。控制單元170對部件載體102的製造過程實施整體控制。曝光單元160被配置成在裝置100的決策單元112決定接受預成形體110進行曝光時觸發預成形體110頂部上的掩膜層126的曝光。為了對該掩膜層126進行曝光，曝光單元160可以生成由電磁輻射發生源164生成的電磁輻射162。可以將所生成的電磁輻射162引導通過佈置在電磁輻射發生源164與預成形體110之間的不透明材料的掩膜166，使得用電磁輻射162輻照掩膜層126的僅特定選擇表面部分。如本領域技術人員已知的，所描述的在顯像程式之前的曝光程式允許形成圖案層126。雖然圖1中未示出，但用於對預成形體110的掩膜層126進行曝光的組成部分將被佈置成使得電磁輻射162將僅 傳播至預成形體110的相應主表面的對應部分。

然而，為了保證容易製造的部件載體102的適當空間精度，僅在先前已成功地確定在預成形體110(如圖1中所示)的兩個相對的主表面中形成的對準標記108的足夠空間精度、可檢測性和解析度後，才應觸發上述曝光過程。下文將進一步詳細地描述評估對準標記108的品質的過程。為了建立對準標記108，設備120包括對準標記形成單元130，其被配置成在預成形體110的兩個相對的主表面中的一個或兩個上形成對準標記108。在所示的實施方案中，預成形體110的兩個相對的主表面均包括多個對準標記108。根據圖1，通過雷射鑽孔形成對準標記108。對應地，對準標記形成單元130包括雷射源172，雷射源被配置成由雷射控制單元171控制，生成雷射光束174，雷射光束可以朝向預成形體110的相應表面部分傳播，以通過雷射鑽孔形成對應的對準標記108。在圖1中，雷射控制部分(或可替代地X射線控制部分)因此用附圖標記171表示，雷射控制部分是單獨的控制單元，並且與控制尤其是曝光的控制單元170並行運行。

雷射光束174移除掩膜層126的被雷射輻照的部分並在預成形體110的導電層結構124的銅材料上停止，從而將對準標記108形成為盲孔。作為雷射鑽孔的替代方案，也可以通過機械鑽孔過程(未示出)或X射線鑽孔過程(未示出)形成對準標記108。如從圖1可以獲知，可以通過對準標記形成單元130在控制單元170的控制下實施形成對準標 記108的過程。

在形成對準標記108之後，且在曝光掩膜層126之前，通過裝置100以下述方式實施對準精度的分析：圖像檢測單元114(其可以實現為CCD攝像機或CMOS攝像機)檢測預成形體110的上主表面的圖像，包括對對應對準標記108進行成像。對應的圖像資料被供給至評估單元104進行資料處理。如果期望或需要，此後可以在預成形體110翻轉後對其下主表面以對應的方式重複將在下文進一步詳細描述的圖像捕捉過程以及資料處理程式。

評估單元104可以是處理器、處理器的一部分或多個處理器，並可以對資料庫176進行(特別地讀和/或寫)訪問，資料庫可以是大型存放區裝置，諸如硬碟。評估單元104被配置成對識別的所捕捉圖像資料上的對準標記108的品質進行評估。更具體地，評估單元104應用影像處理演算法，諸如模式識別，以識別並確定對準標記108的位置(可以預期其是具有圓形形狀以及關於外部圍繞物界定圓的內部的邊緣106的幾何結構)。因為由於高度水準不同(掩膜層126凸出超過導電層結構124)對準標記108的內部和外部可以對應於不同的材料(掩膜層126的材料與導電層結構124的材料)和/或不同的照明狀況，所以圓周邊緣106處出現對比度(對照圖4)。為了評估所檢測圖像資料上的相應對準標記108的解析度的品質，可以根據從製造中部件載體102的預成形體110的對準標記108所檢測的圖像資料確定沿每個對準標記108的整個圓周閉合邊緣106的邊 緣銳度。更具體地，評估單元104可以被配置成評估(優選地沿整個閉合圓周邊緣106)界定對準標記108的邊緣106周圍的對比度。該對比度(可以例如基於灰度水準分析進行評估)是相應對準標記108的邊緣銳度的精確指示。

評估單元104和決策單元112可以形成一個處理器的一部分及同一處理器，如圖1中用附圖標記178示意性表示的。

所提及的決策單元112(其可以是處理器、處理器的一部分或多個處理器)被配置成基於所評估的邊緣銳度值或水準決定是否接受預成形體110進行進一步處理(即，掩膜曝光)。為此，評估單元104將邊緣銳度的評估結果轉發至決策單元112。決策單元112進而被配置成僅在評估的每個對準標記108的邊緣銳度均達到預定標準的情況下才決定允許預成形體110繼續進行進一步處理。

圖2示出了製造中的具有面板大小且角部區域具有四個對準孔108的矩形預成形體110的平面圖。完成製造過程後，可以例如通過切割從預成形體110單一化各個部件載體102。

回到上述邊緣銳度評估，評估單元104可以被配置成評估圖2中可見的預成形體110的主表面上所示的所有四個對準標記108的整個邊緣106的邊緣銳度。如從圖2可以獲知，每個圓形對準標記108的直徑D可以例如在1mm至3mm之間的範圍內，例如2mm。

圖3和圖4示出了如被圖像檢測單元114捕捉到的製造 中的部件載體102的預成形體110的對準標記108的圖像。圖5示出了圖4的圓形對準標記108的邊緣106的一部分的細節。

圖3所示的圖像涉及雷射過孔的平面圖，其中具有與通過雷射鑽孔形成的盲孔的底部相關的中心區域141。如附圖標記143所指示的，在評估邊緣銳度方面分析圓形對準標記108的預期邊緣106周圍的特定徑向距離。圖4示出了邊緣106的一部分周圍的細節145，該部分在圖5中以更小的比例示出。圖5中用附圖標記147表示邊緣106的最暗位置。

如從圖3至圖5可以獲知，評估單元104被配置成沿相應對準標記108的整個周界評估邊緣106的線寬116，作為邊緣銳度的定量測度或參數。該線寬116對應於邊緣106的具有局部增加灰度值的局部較暗區域。局部增加暗度或局部增加灰度值可能涉及邊緣106的暗度或灰度值與對應對準標記108的內部和外部相比的對比。在這種情況下，評估單元104可以評估垂直於邊緣106的灰度值序列(參見圖5)。可以在每個對準標記108的整個圓形邊緣106周圍實施該灰度值評估。更具體地，評估單元104可以沿整個邊緣106確定指示垂直於邊緣106的灰度值序列的分佈的局部寬度116的相應參數值。

圖6是示出了根據示例性實施方案的對準標記108的邊緣106的空間分佈的圖150。

沿圖150的橫座標152，在兩個方向上繪製了離灰階曲 線156的最小值的徑向距離(以毫米計)。沿圖150的縱座標154，繪製了灰階值(對於精度為每個圖元8位，灰階值的範圍從0(黑)到255(亮)，0至255之間的每個值對應於特定灰度值)。灰階曲線156的最小值對應圖4和圖5所示的圖像中最暗的位置(對照圖5和圖6中的附圖標記147)。如從圖6可以獲知，灰階曲線156的最小值處的灰階值與灰階曲線156的基線之間的差大於50，使得呈現高邊緣銳度。此外，灰階曲線156在位置0mm處的最小值周圍的分佈非常窄，並且比可能對應於精度規定(在所示實施方案中為±0.05mm)的預定閾值128窄得多。另外，表示線寬116的量化值的預定閾值參數有利於高邊緣銳度的假定。因此，評估單元104根據圖6的圖像資料評估的結果可能是接受對應對準標記108。對應地，決策單元112做出的決策可能是接受對應預成形體110進行高邊緣銳度方面的進一步處理。

圖7示出了製造中的具有刮削型的對準標記108並覆蓋有掩膜層126或乾膜的部件載體102的另一預成形體110的截面圖。如從圖7可以獲知，對準標記108在此處實現為臺階式對準盲孔。在形成對準標記108後，可以在導電層結構124和電絕緣層結構158的堆疊體上層壓掩膜層126或乾膜。圖7中用標記158指示的對應輪廓的圓周臺階的位置對應於如圖像檢測單元114所觀察到的邊緣106。如從圖7可以獲知，基礎結構122在此是與電絕緣層結構158(其可以由預浸料製成)層壓在一起的導電層結構124的堆疊體。

圖8是示出了根據示例性實施方案的沿對準標記108的 邊緣106的高斯擬合的半高全寬(FWHM)的圓周變化的圖190。更具體地，沿圖190的橫座標192繪製了沿邊緣106的在0(對應0°)與2π(對應360°)之間的圓周角度。沿圖190的縱座標194，繪製了在對應橫座標192的相應圓周角度處在徑向方向上的灰階分佈的高斯最小均方擬合的半高全寬(FWHM)的值，參見線寬曲線196。如從細節187可以獲知，根據邊緣106的特定徑向距離189的灰階分佈與高斯擬合，並且對0(對應0°)至2π(對應360°)之間的每個圓周角度實施對應擬合，以從而獲得線寬曲線196。圖198示出了特定角度值的一個這種擬合的結果。半高(即，在圖198中在縱座標值0.5處，其為最大縱座標值1的一半)處的最小均方高斯擬合曲線的全寬等於沿圖190的縱座標194繪製的半高全寬(FWHM)。

圖190中用MAX表示的縱座標值對應邊緣106的邊緣銳度的解析度最差的圓周位置。圖190中用MIN表示的縱座標值對應邊緣106的邊緣銳度的解析度最高的圓周位置。圖190中用AVE表示的縱座標值對應根據沿邊緣106的整個圓周的線寬曲線196的半高全寬的各個值的算數平均值。因此，值AVE指示相應對準標記108的邊緣106的邊緣銳度的平均解析度。附圖標記128可以指示限定邊緣106的最大線寬116(在所示實施方案中用相應的半高全寬值表示)的閾值，該閾值還是可接受的，以滿足特定的部件載體製造過程的精度規定。也可以實施替代的求平均程式，例如將中值確定為決策的基礎，而不是算數平均。

更一般地，並且仍然參考圖8，評估單元104可以被配置成確定垂直於邊緣106的灰度值序列的最小均方擬合的半高全寬118，作為邊緣銳度限定參數。決策單元112可以僅在半高全寬118不超過預定閾值128例如不超過50μm的情況下才決定接受預成形體110進行進一步處理。

在一個實施方案中，決策單元112可以基於沿整個邊緣106的FWHM參數的平均值AVE做出是否接受預成形體110進行進一步處理的決策。在所呈現的情況下，將允許預成形體110繼續進行掩膜曝光，因為圖8示出了AVE低於預定閾值128。

在另一實施方案中，決策單元112可以基於沿整個邊緣106的FWHM參數的最大值MAX做出是否接受預成形體110進行進一步處理的決策。在所呈現的情況下，即使基於該標準也將允許預成形體110繼續進行掩膜曝光，因為圖8示出MAX低於預定閾值128。

在又一實施方案中，決策單元112可以基於沿整個邊緣106的FWHM參數的最小值MIN做出是否接受預成形體110進行進一步處理的決策。在所呈現的情況下，還將利用該決策邏輯允許預成形體110繼續進行掩膜曝光，因為圖8示出MIN低於預定閾值128。

在再一實施方案中，可以將從線寬曲線196得到的參數值AVE、MAX和MIN和/或一個或多個其他參數中的兩個或三個用作決策單元112做出決策的標準。

應注意，術語“包括”不排除其他元件或步驟，並且 “一(a)”或“一(an)”不排除多個。另外，可以將與不同實施方案相關的元件的元件進行組合。

還應注意，請求項中的附圖標記不應被理解為限制請求項的範圍。

本發明的實現不限於附圖中示出和上面描述的優選實施方案。相反，即使在根本上不同的實施方案的情況下，也可以做出使用根據本發明的所示的解決方案和原理的多種變型。

100:(分析對準精度的)裝置

104:評估單元

106:邊緣

108:對準標記

110:預成形體

112:決策單元

114:圖像檢測單元

120:(用於製造部件載體的)設備

122:基礎結構

124:導電層結構

126:掩膜層

130:對準標記形成單元

160:曝光單元

162:電磁輻射

164:電磁輻射發生源

166:掩膜

170:控制單元

171:雷射控制單元

172:雷射源

174:雷射光束

176:資料庫

178:處理器

Claims (21)

1. 一種用於在部件載體(102)的製造期間分析對準精度的裝置(100)，其中，所述裝置(100)包括：圖像檢測單元(114)，被配置成檢測來自製造中的所述部件載體(102)的預成形體(110)上的至少一個對準標記(108)的至少部分之圖像資料；評估單元(104)，其被配置成評估所述圖像資料上的至少一個對準標記(108)的邊緣(106)的至少部分的邊緣銳度，和沿著所述邊緣(106)的至少部分評估所述邊緣(106)周圍的灰度值序列；決策單元(112)，其被配置成基於所評估的邊緣銳度決定是否接受所述預成形體(110)進行進一步處理。
2. 根據申請專利範圍第1項所述的裝置(100)，其中，所述評估單元(104)被配置成評估所述邊緣(106)的較暗區域，特別是具有局部增加灰度值的較暗區域，作為所述邊緣銳度的指標。
3. 根據申請專利範圍第1或2項所述的裝置(100)，其中，所述評估單元(104)被配置成沿所述邊緣(106)的至少部分評估所述邊緣(106)周圍的對比度。
4. 根據申請專利範圍第1或2項所述的裝置(100)，其中，所述評估單元(104)被配置成沿所述邊緣(106)的至少部分評估所述邊緣(106)周圍在垂直於所述邊緣(106)的方向上的灰度值序列。
5. 根據申請專利範圍第1項所述的裝置(100)，其中，所述評估單元(104)被配置成沿所述邊緣(106)的至少部分確定指示所述邊緣(106)周圍的特別是在垂直於所述邊緣(106)的方向上的所述灰度值序列的分佈的寬度(116)的參數。
6. 根據申請專利範圍第5項所述的裝置(100)，其中，所述評估單元(104)被配置成確定所述邊緣(106)周圍的特別是在垂直於所述邊緣(106)的方向上的所述灰度值序列的最小均方擬合的半高全寬(118)，作為所述參數。
7. 根據申請專利範圍第5或6項所述的裝置(100)，其中，所述決策單元(112)被配置成：當指示所述寬度(116)的所述參數特別是半高全寬(118)不超過100μm特別地不超過50μm時，決定接受所述預成形體(110)進行進一步處理。
8. 根據申請專利範圍第5或6項所述的裝置(100)，其 中，所述決策單元(112)被配置成基於沿所述邊緣(106)的至少部分的所述參數的平均值(AVE)決定是否接受所述預成形體(110)進行進一步處理。
9. 根據申請專利範圍第5或6項所述的裝置(100)，其中，所述決策單元(112)被配置成基於沿所述邊緣(106)的至少部分的所述參數的最大值(MAX)決定是否接受所述預成形體(110)進行進一步處理。
10. 根據申請專利範圍第5或6項所述的裝置(100)，其中，所述決策單元(112)被配置成基於沿所述邊緣(106)的至少部分的所述參數的最小值(MIN)決定是否接受所述預成形體(110)進行進一步處理。
11. 根據申請專利範圍第5或6項所述的裝置(100)，其中，所述決策單元(112)被配置成當所確定的參數低於預定閾值(128)時決定接受所述預成形體(110)進行進一步處理。
12. 根據申請專利範圍第1或2項所述的裝置(100)，其中，所述評估單元(104)被配置成評估所述至少一個對準標記(108)的整個閉合圓周邊緣(106)的邊緣銳度。
13. 根據申請專利範圍第1或2項所述的裝置(100)，其 中，所述評估單元(104)被配置成在考慮到所述至少一個對準標記(108)的所述圖像資料中存在或識別出鑽孔殘留的情況下評估邊緣銳度。
14. 根據申請專利範圍第1或2項所述的裝置(100)，其中，所述評估單元(104)被配置成評估多個對準標記(108)特別地四個對準標記的邊緣(106)的至少部分的邊緣銳度；其中，所述決策單元(112)被配置成僅在所述多個對準標記(108)中的每個對準標記的評估邊緣銳度符合預定標準的情況下才決定允許所述預成形體(110)繼續進行進一步處理。
15. 一種用於製造部件載體(102)的設備(120)，其中，所述設備(120)包括：根據申請專利範圍第1至14項中的任一項所述的用於分析製造中的所述部件載體(102)的預成形體(110)上的對準精度的裝置(100)；曝光單元(160)，其被配置成當所述決策單元(112)決定接受所述預成形體(110)進行進一步處理時觸發對所述預成形體(110)的頂部上的乾膜或掩膜層(126)的曝光。
16. 根據申請專利範圍第15項所述的設備(120)，包括 對準標記形成單元(130)，所述對準標記形成單元被配置成形成所述至少一個對準標記(108)，特別是通過雷射鑽孔或機械鑽孔中的至少一種鑽出延伸通過所述預成形體(110)的至少部分的對準孔來形成所述至少一個對準標記。
17. 一種在部件載體(102)的製造期間分析對準精度的方法，其中，所述方法包括：檢測來自製造中的所述部件載體(102)的預成形體(110)上的至少一個對準標記(108)的至少部分之圖像資料；評估所述圖像資料上的至少一個對準標記(108)的邊緣(106)的至少部分的邊緣銳度；沿著所述邊緣(106)的至少部分評估所述邊緣(106)周圍的灰度值序列；基於所評估的邊緣銳度決定是否接受所述預成形體(110)進行進一步處理。
18. 根據申請專利範圍第17項所述的方法，其中，所述至少一個對準標記(108)為對準孔，特別地為對準盲孔，更特別地為臺階式對準盲孔。
19. 根據申請專利範圍第17或18項所述的方法，其中，所述預成形體(110)包括基礎結構(122)、在所述基礎結 構(122)上的導電層結構(124)以及在所述導電層結構(124)上的掩膜層(126)。
20. 一種電腦可讀介質，其中存儲有在部件載體(102)的製造期間分析對準精度的電腦程式，當被一個或多個處理器(178)執行時，所述電腦程式適於實施或控制根據申請專利範圍第17至19項中的任一項所述的方法。
21. 一種在部件載體(102)的製造期間分析對準精度的程式元件，當被一個或多個處理器(178)執行時，所述程式元件適於實施或控制根據申請專利範圍第17至19項中的任一項所述的方法。

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