TWI809060B - 碎屑移除系統、光學處理系統、空氣刀及移除碎屑的方法 - Google Patents

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Abstract

一種用於從具有特定形貌的目標區移除碎屑的碎屑移除系統包括第一氣體吹送裝置及第二氣體吹送裝置，所述第一氣體吹送裝置及所述第二氣體吹送裝置相對於彼此設置在固定位置中且成角度並且適於沿著目標襯底的表面吹送氣體以逐出設置在所述表面上的碎屑。第一氣體吹送裝置及第二氣體吹送裝置分別適於在第一氣體流動方向及第二氣體流動方向上吹送氣體，且可為空氣刀。碎屑移除系統進一步包括抽吸裝置，所述抽吸裝置相對於第一氣體吹送裝置及第二氣體吹送裝置設置在固定位置中且適於收集被逐出的碎屑。控制電路系統適於依據碎屑相對於襯底的目標區的特定形貌的位置而操作第一氣體吹送裝置、第二氣體吹送裝置或兩個氣體吹送裝置。

Description

碎屑移除系統、光學處理系統、空氣刀及移除碎屑的方法
本發明涉及一種用於在光學處理系統中從襯底的目標區移除碎屑的系統，且更具體來說，涉及一種用於通過從至少兩個氣體吹送裝置(例如空氣刀)吹出壓縮空氣或任何其他適合類型的氣體來移除碎屑的系統。
在製造例如印刷電路板(PCB)等電子部件期間使用光學處理系統，以例如確保所有需要接觸的位置確實接觸，並且在PCB上不存在短路。在一些此種光學處理系統中，通過燒蝕無意地位於兩個有意導體之間並在它們之間造成短路的銅或其他電導體來校正及解決PCB上的短路。在申請人於2012年10月16日發佈且名稱為「電路的自動修復(Automatic Repair of Electric Circuits)」的美國專利第8,290,239號中闡述了此種系統的一個實例，所述美國專利以引用方式併入本文中，如同在本文中完全闡述一樣。
在短路觸點被燒蝕的此種系統中，經常會有一些被燒蝕的材料在空氣中固化，且然後作為碎屑落回到襯底上。除了不美觀之外，此種碎屑還可能造成其他問題，例如新的或其他的短路。
因此，本領域中需要一種用於在光學處理系統中在燒蝕襯底上的觸點之後從襯底移除碎屑的系統。
根據本發明的一個方面，提供一種用於在光學處理系統中從襯底的目 標區移除碎屑的碎屑移除系統，所述目標區具有特定形貌，所述碎屑移除系統包括：第一氣體吹送裝置及第二氣體吹送裝置，相對於彼此設置在固定位置中且成角度，並且適於沿著所述襯底的所述目標區的表面吹送氣體以移動位於所述目標區中的碎屑，所述第一氣體吹送裝置及所述第二氣體吹送裝置分別適於在第一氣體流動方向及第二氣體流動方向上吹送氣體；抽吸裝置，相對於所述第一氣體吹送裝置及所述第二氣體吹送裝置設置在固定位置中，且適於收集被移動的所述碎屑；以及控制電路系統，適於依據所述碎屑相對於所述襯底的所述目標區的所述特定形貌的位置而操作所述第一氣體吹送裝置、所述第二氣體吹送裝置或兩個所述氣體吹送裝置。
在一些實施例中，所述第一體流動方向及所述第二氣體流動方向相對於彼此成直角。
在一些實施例中，所述第一氣體吹送裝置及所述第二氣體吹送裝置中的至少一個包括空氣刀。在一些實施例中，所述空氣刀具有處於5mm至10mm或7mm至8mm的範圍內的長度。在一些實施例中，所述空氣刀具有處於12mm至17mm或15mm至16mm的範圍內的寬度。在一些實施例中，所述空氣刀具有160升/分鐘至180升/分鐘的空氣流率。
在一些實施例中，所述第一氣體吹送裝置及所述第二氣體吹送裝置中的至少一個由螺線管控制，且其中所述控制電路系統適於通過控制所述螺線管的操作來操作所述第一氣體吹送裝置或所述第二氣體吹送裝置。
在一些實施例中，所述抽吸裝置相對於所述第一氣體吹送裝置及所述第二氣體吹送裝置的所述第一氣體流動方向及所述第二氣體流動方向成角度，且適於收集由所述第一氣體吹送裝置及所述第二氣體吹送裝置中的任一個或兩 個移動的所述碎屑。
在一些實施例中，所述抽吸裝置包括真空產生裝置及抽吸口，所述抽吸口功能上與所述真空產生裝置相關聯且鄰近所述第一氣體吹送裝置及所述第二氣體吹送裝置而設置。
在一些實施例中，所述第一氣體吹送裝置及所述第二氣體吹送裝置、以及所述抽吸裝置的至少一部分安裝到所述光學處理子系統的光學頭上。
在一些實施例中，所述碎屑移除系統能夠相對於所述襯底移動。
在一些實施例中，所述碎屑包括因鐳射燒蝕所述襯底上的銅沉積物而產生的銅顆粒。
根據本發明的另一實施例，提供一種光學處理系統，包括：底盤，其上設置有襯底；光學頭，包括適於從所述襯底燒蝕過量材料的燒蝕子系統，所述燒蝕產生位於所述襯底的目標區中的碎屑；以及如上所述的碎屑移除系統，其中所述碎屑移除系統適於從所述襯底的所述目標區移除所述碎屑。
在一些實施例中，所述碎屑移除系統的至少一部分安裝到所述光學頭上，且其中所述光學頭及所述底盤能夠相對於彼此移動，以將所述碎屑移除系統定向成從所述襯底的所述目標區移除所述碎屑。
根據本發明的又一實施例，提供一種空氣刀，包括：殼體，具有第一端部分及第二端部分以及基底表面；中空腔室，設置在所述殼體內，所述腔室包括沿著軸線佈置的至少一個細長部分且具有腔室寬度；狹槽，界定在所述第一端部分與所述第二端部分之間且具有狹槽寬度；以及 錐形中空部，將所述中空腔室的所述細長部分流體連接到所述狹槽，其中所述狹槽相對於所述細長部分的所述軸線以銳角佈置。
在一些實施例中，吹送到所述中空腔室中的加壓氣體從所述中空腔室流入所述錐形中空部中並穿過所述狹槽從所述殼體流出。
在一些實施例中，所述狹槽寬度處於0.1mm至0.3mm的範圍內。
在一些實施例中，所述殼體具有處於5mm至10mm或7mm至8mm的範圍內的長度。在一些實施例中，所述殼體具有處於12mm至17mm或15mm至16mm的範圍內的寬度。
在一些實施例中，所述空氣刀具有穿過所述狹槽為160升/分鐘至180升/分鐘的空氣流率。
在一些實施例中，所述銳角處於8度至12度的範圍內。
在一些實施例中，所述中空寬度與所述狹槽寬度之間的比率處於20：1至15：1的範圍內。
在一些實施例中，所述空氣刀功能上與適於向所述中空部中提供氣體流的加壓氣體源及適於控制所述空氣刀的操作的螺線管相關聯。
在一些實施例中，所述基底表面具有輪廓，所述輪廓延續所述狹槽的所述銳角並彎曲成實質上平行於所述軸線。在一些實施例中，所述輪廓繼續彎曲以在所述輪廓與所述軸線之間形成第二銳角。在一些實施例中，所述第二銳角處於8度至12度的範圍內。在一些實施例中，所述輪廓適於使得從所述狹槽而出的空氣流沿所述輪廓而行並鄰近所述基底表面而離開所述空氣刀。
根據本發明的實施例，另外提供一種用於在光學處理系統中從襯底的目標區移除碎屑的碎屑移除系統，所述目標區具有特定形貌，所述碎屑移除系統包括：如本文所述的第一空氣刀及第二空氣刀，相對於彼此設置在固定位置 中且成角度，並且適於沿著所述襯底的所述目標區的表面吹送空氣以移動位於所述目標區中的碎屑，所述第一空氣刀及所述第二空氣刀分別適於在第一空氣流動方向及第二空氣流動方向上吹送空氣；抽吸裝置，相對於所述第一空氣刀及所述第二空氣刀設置在固定位置中，且適於從所述目標區收集被移動的所述碎屑；以及控制電路系統，適於依據所述碎屑相對於所述襯底的所述目標區的所述特定形貌的位置而操作所述第一空氣刀、所述第二空氣刀或兩個所述空氣刀。
在一些實施例中，所述第一空氣流動方向及所述第二空氣流動方向相對於彼此以直角設置。
在一些實施例中，所述抽吸裝置相對於所述第一空氣流動方向及所述第二空氣流動方向成角度，且適於收集由所述第一空氣刀及所述第二空氣刀中的任一個或兩個移動的碎屑。
在一些實施例中，所述抽吸裝置包括真空產生裝置及抽吸口，所述抽吸口功能上與所述真空產生裝置相關聯且鄰近所述第一空氣刀及所述第二空氣刀而設置。
在一些實施例中，所述第一空氣刀及所述第二空氣刀、以及所述抽吸裝置的至少一部分安裝到所述光學處理子系統的光學頭上。
根據本發明的另一實施例，提供一種使用如本文所述的碎屑移除系統從襯底的目標區移除碎屑的方法，所述目標區具有特定形貌，所述方法包括：將所述襯底的所述目標區與所述碎屑移除系統對齊；由所述控制電路系統基於所述碎屑相對於所述特定形貌的位置而選擇要操作所述第一氣體吹送裝置及所述第二氣體吹送裝置中的哪一個或多個來移除碎屑； 操作所述第一氣體吹送裝置及所述第二氣體吹送裝置中所選的所述一個或多個，以移動所述目標區中的所述碎屑；以及操作所述抽吸裝置以收集由所述第一氣體吹送裝置及所述第二氣體吹送裝置中的所述一個或多個移動的所述碎屑。
在一些實施例中，操作所述抽吸裝置的時間與所述操作所述第一氣體吹送裝置及所述第二氣體吹送裝置中所選的所述一個或多個的時間至少部分地交疊。
根據本發明的又一實施例，提供一種使用如本文所述的碎屑移除系統從襯底的目標區移除碎屑的方法，所述目標區具有特定形貌，所述方法包括：將所述襯底的所述目標區與所述碎屑移除系統對齊；由所述控制電路系統基於所述碎屑相對於所述特定形貌的位置而選擇要操作所述第一空氣刀及所述第二空氣刀中的哪一個或多個來移除碎屑；操作所述第一空氣刀及所述第二空氣刀中所選的所述一個或多個，以移動所述目標區中的所述碎屑；以及操作所述抽吸裝置以收集由所述第一空氣刀及所述第二空氣刀中的所述一個或多個移動的所述碎屑。
在一些實施例中，操作所述抽吸裝置的時間與所述操作所述第一空氣刀及所述第二空氣刀中所選的所述一個或多個的時間至少部分地交疊。
根據本發明的又一實施例，提供一種用於在光學處理系統中從襯底的目標區移除碎屑的碎屑移除系統，所述目標區具有特定形貌，所述碎屑移除系統包括：至少兩個氣體吹送裝置，相對於彼此設置在固定位置中且成角度，並且適於沿著所述襯底的所述目標區的表面吹送氣體以移動位於所述目標區 中的碎屑，所述至少兩個氣體吹送裝置適於在至少兩個不同的氣體流動方向上吹送氣體；抽吸裝置，相對於所述至少兩個氣體吹送裝置設置在固定位置中，且適於收集被移動的所述碎屑；以及控制電路系統，適於依據所述碎屑相對於所述襯底的所述目標區的所述特定形貌的位置而操作所述至少兩個氣體吹送裝置中的每一個或兩個所述氣體吹送裝置。
在一些實施例中，所述氣體吹送裝置中的至少一個包括空氣刀。
在一些實施例中，所有氣體吹送裝置均可相對於所述抽吸裝置一起旋轉。
在一些實施例中，所有氣體吹送裝置及吸氣裝置安裝在單個底盤上，因此可一起旋轉。
100:光學處理系統
102:光學頭
104:底盤
106:後豎立支撐構件
108:真空台
109:真空板
110:碎屑移除系統
112:真空產生裝置
202:照明結構/光學構造
204:構造
208:照相機
212:z軸馬達
224:可移動載台
240:雷射器
270:控制電路系統
276:支撐殼
278:背部區段
290a:氣體吹送裝置/空氣刀
290b:氣體吹送裝置/空氣刀
291:導管
292:抽吸裝置
294:抽吸管
296:入口
300:空氣刀
302:殼體
304:第一端部分
306:第二端部分
308:基底表面
310:襟翼
311:空腔室
312:圓柱形部分
314:細長部分
315:軸線
316:狹槽
318:傾斜表面
320:錐形中空部
500:PCB的區
502:觸點
504:碎屑
510:PCB的區
512:觸點
514:碎屑
600~616:步驟
W:殼體寬度
Wc:圓柱形部分的寬度
We:細長部分的寬度
Ws:狹槽的寬度
α:銳角
β:角度
在本文中參照圖式僅以舉例方式闡述了本發明。現在詳細地具體參照圖式，強調所示的細節是僅以舉例方式而顯示且僅用於例示性地論述本發明的優選實施例，並且是為了提供據信是對本發明原理及概念方面的最有用且易於理解的說明的內容而呈現。就此來說，不試圖比基本理解本發明所必需的程度更詳細地顯示本發明的結構細節，參照圖式閱讀所述說明會使本領域中的技術人員明瞭可如何在實踐中實施本發明的數種形式。在整個圖式中，使用相同的參考字元來指定相同的元件。
在圖式中：圖1是根據本發明實施例的光學處理系統的示意性立體圖，所述光學處理系統包括用於移除碎屑的系統；圖2A是圖1所示光學處理系統的光學頭的示意性平面側視圖，所述 光學頭上安裝有根據本發明實施例用於移除碎屑的系統；圖2B及圖2C分別是安裝到圖2A所示光學頭上的根據本發明實施例用於移除碎屑的系統的示意性平面側視圖及示意性平面仰視圖；圖3A及圖3B分別是根據本發明實施例的空氣刀的立體圖及剖視圖，所述空氣刀適合用於圖2所示的用於移除碎屑的系統中；圖4是穿過圖3A及圖3B所示空氣刀的空氣流的方向的示意圖；圖5A及圖5B是展示對圖2所示的用於移除碎屑的系統的空氣刀的控制的示意圖；以及圖6是根據本發明實施例例如使用圖2所示的用於移除碎屑的系統從襯底的目的地區域移除碎屑的方法的流程圖。
本發明涉及一種用於在光學處理系統中從襯底的目標區移除碎屑的系統，且更具體來說，涉及一種用於通過從至少兩個氣體吹送裝置(例如空氣刀)吹出壓縮空氣來移除碎屑的系統。
在本申請及申請專利範圍的上下文中，用語「襯底表面的形貌」涉及對目標襯底上的特定位置的高度及高度差的測繪或者涉及襯底上的位置的高度分佈。
在本申請及申請專利範圍的上下文中，用語「空氣」與「氣體」可互換使用，且可包括環境空氣或任何其他適合的氣體，例如氧氣、CO2、氦氣、氫氣、氮氣或其任何適合組合。
在本申請及申請專利範圍的上下文中，用語“實質性”及“大約”被視為和與指定值偏離至多10%、至多8%、至多5%、至多3%或至多1%的值有關。
現在參照圖1，其是根據本發明實施例的光學處理系統的示意性立體圖，所述光學處理系統包括用於移除碎屑的系統。
如在圖1中所見，光學處理系統100包括附裝到底盤104的光學頭102。光學處理系統100優選地運行以執行光學沉積及/或燒蝕，實質上如在2017年4月19日發佈且名稱為「光學處理系統的光學頭及底盤(OPTICAL HEAD AND CHASSIS FOR AN OPTICAL PROCESSING SYSTEM)」的日本實用新型第3210312號中所述，所述日本實用新型以引用方式併入本文中，如同在本文中完全闡述一樣。底盤104優選地包括：後豎立支撐構件106，光學頭102被捆綁在後豎立支撐構件106上；以及真空台108，包括真空板109，真空板109適於放置將在上面進行沉積的目標。此種目標通常可呈現印刷電路板(PCB)的形式，然而應瞭解，系統100可對各種適合的目標執行沉積及/或燒蝕。
在光學系統100的操作中，光學頭102優選地運行以對固持在真空台108上的目標進行成像，從而確定是否需要在目標上沉積額外材料或從目標燒蝕過量材料。
倘若確定需要進行沉積，則光學頭102優選地運行以通過將材料從可消耗的施體元件鐳射沉積(例如，通過LIFT-鐳射誘導前向轉移)到目標上來執行此種沉積，如在2015年8月6日公開的日本專利申請公開案第JP2015144252號及在2016年8月11日公開的美國專利申請公開案第US 2016/0233089號中所述，這兩個專利申請公開案均以引用方式併入，如同在本文中完全闡述一樣。
倘若確定需要進行燒蝕，則光學頭102優選地運行以通過鐳射燒蝕來執行此種燒蝕，如上文所述的美國專利第8,290,239號中所述。
根據本發明的實施例，光學頭102上安裝有在功能上與真空產生裝置112相關聯的碎屑移除系統110，在下文中會對這兩者更詳細地進行說明。碎屑移除系統110及真空產生裝置112適於並運行以從目標的表面移除因燒蝕工藝產生的碎屑，如本文所述。
現在另外參照圖2A，其是光學處理系統100的上面安裝有根據本發 明實施例用於移除碎屑的系統110的光學頭102的示意性平面側視圖，並且參照圖2B及圖2C，其分別是安裝到光學頭102上的根據本發明實施例用於移除碎屑的系統110的示意性平面側視圖及示意性平面仰視圖。
如在圖2A中所見，光學頭102優選地包括照明結構202，照明結構202運行以照明放置在真空台108上的目標。照明結構202優選地提供多方向照明，且特別優選地提供至少三個方向的照明。僅以舉例方式，此處將照明結構202顯示為包括由發光二極體(LED)形成的構造204。然而，應瞭解，照明結構202可被實施為從多個方向提供照明的任何適合的照明結構。從目標發出的光通過透鏡傳輸到照相機。照明結構202可通過z軸馬達212相對於照相機移動，z軸馬達212連接到照明結構202並對照明結構202賦予垂直運動。
照相機208可被配置成獲取目標的圖像，以能夠評估沉積及/或燒蝕的準確性，並確定進一步可能的沉積及/或燒蝕要求。
在2017年4月19日發佈的日本實用新型第3210312號中闡述了特別是在光學系統的將導電材料沉積到目標PCB中的觸點上及從目標PCB燒蝕過量導電材料的操作期間光學頭102的結構及操作細節。本文所述的光學頭由申請人在AOS產品系列中實施，所述產品系列在https：//www.orbotech.com/products/innovative-aos-solutions處進行了說明，且例如包括PreciseTM 800及Perfix 200，這兩種產品均可從以色列雅夫內公會大街(郵編：8110101)的奧寶科技有限公司(Orbotech Ltd.of Sanhedrin Blvd,Yavne,8110101 Israel)購得。
簡要來說，當需要移除目標上的過量材料時，雷射器240可對目標上的過量材料執行鐳射燒蝕。在燒蝕期間，雷射器240提供鐳射輸出，所述鐳射輸出可通過包括掃描鏡在內的光學元件直接引導到目標表面上。在燒蝕期間，雷射光束在目標上的光斑大小可處於大約2μm至8μm的範圍內。可在雷射器 240的操作期間反復調整鐳射輸出的光斑大小，例如通過在上述日本實用新型第3210312號中更詳細闡述的光束擴展器。
優選地，例如在第一控制板及第二控制板上設置有控制電路系統270，以用於控制光學頭102的操作。所述控制電路系統可安裝在從光學頭102的背部區段278突出的支撐殼276上。
光學頭102進一步包括可移動載台224，可移動載台224可相對於底盤104及真空台108移動。在上述日本實用新型第3210312號中詳細闡述了可移動載台的細節。
轉到圖2B及圖2C，可看到，在一些實施例中，碎屑移除系統110設置在由光學構造202形成的中空部中，使得其可與光學構造202及雷射器240一起移動。碎屑移除系統110包括兩個(或更多個)氣體吹送裝置290a及290b。在一些實施例中，氣體吹送裝置290是空氣刀，例如，如下文參照圖3A至圖4所述，其被配置成以細流來吹送壓縮空氣，每一空氣刀在空氣吹送方向上吹送空氣。
應瞭解，儘管本文所公開的實施例包括兩個這樣的空氣刀，但任何適合數目的空氣刀(例如，3個)均被認為處於本發明的範圍內。
在本發明的實施例中，空氣刀290a及290b相對於彼此設置在固定位置中且成角度。如在圖2C中所見，在一些實施例中，空氣刀中的每一個通過導管291錨定就位，所述導管與適於通過導管291向空氣刀提供加壓氣體的加壓氣體源(未顯示)進行流體連通。空氣刀290a及290b各自適於在相對於彼此成角度的第一方向及第二方向上吹送加壓氣體或空氣。所述空氣刀被佈置及配置成沿著設置在所述光學頭下方的襯底的目標區的表面吹送空氣流，以移動設置在所述目標區中的碎屑。
在本申請的上下文中，如果碎屑設置在目標區的表面上，或者碎屑處 於目標區正上方的空氣中，例如處於照明結構202與襯底的目標區之間的空氣中，則認為碎屑設置在目標區中。
在一些實施例中，可在燒蝕過量導電材料期間啟用空氣刀，以在碎屑沉降到目標表面上之前移除碎屑。在其他實施例中，可操作空氣刀以移除例如因先前已發生的燒蝕工藝而已經設置在目標表面上的碎屑。在一些實施例中，空氣刀290a及290b相對於彼此以直角設置，且第一流動方向及第二流動方向相對於彼此成直角。
例如與真空產生裝置112相關聯的抽吸裝置292相對於空氣刀290a及290b設置在固定位置中。抽吸裝置包括抽吸管294，抽吸管294終止於鄰近第一氣體吹送裝置及第二氣體吹送裝置而設置的入口296處。抽吸管294流體連接到真空產生裝置112(圖1A)，並適於從鄰近入口296的抽吸區域收集及移除例如被逐出的碎屑等顆粒。在一些實施例中，抽吸裝置292的管294及入口296相對於空氣刀290a及290b的氣體流動方向成角度。
在實施例中，空氣刀290a及290b可相對於抽吸裝置292旋轉，以同時改變抽吸裝置292與兩個空氣刀290a及290b之間的角度。
在再一實施例中，空氣刀290a、290b及抽吸裝置292裝設在同一基礎設施上，使得它們可一起旋轉而不改變它們之間的相對角度。
空氣刀290a及290b以及抽吸裝置292在功能上與控制電路系統270相關聯，控制電路系統270適於依據碎屑相對於襯底的目標區的特定形貌的位置而操作空氣刀290a、空氣刀290b或這兩個空氣刀，如下文參照圖5A至圖5B所解釋。換句話說，控制電路系統270基於碎屑相對於目標襯底(PCB)上導體的位置並基於由此些導體形成的「壁」或空氣流阻擋物，來判斷要操作空氣刀中的哪一個。
在一些實施例中，空氣刀290a及290b中的至少一個在功能上與適於 控制穿過空氣刀的氣體流的螺線管(未顯示)相關聯，並且控制電路系統270通過控制螺線管的操作來操作所述空氣刀或兩個空氣刀。
現在參照圖3A及圖3B，其分別是根據本發明實施例的空氣刀300的立體圖及剖視圖，所述空氣刀適合用作圖2所示系統110中的空氣刀290a及/或290b，並且參照圖4，其是穿過圖3A及圖3B所示空氣刀300的空氣流的方向的示意圖。
如在圖3A及圖3B中所見，空氣刀300包括殼體302，殼體302具有第一端部分304、第二端部分306及基底表面308。在所例示實施例中，第二端部分306形成襟翼(flap)310的一部分，襟翼310被佈置成與第一端部分304的壁交疊。通常，殼體302由金屬形成。
殼體302可具有任何適合的尺寸，包括圖3A中所示的寬度W及長度L。在一些實施例中，殼體長度L處於5mm至10mm或7mm至9mm的範圍內，且在一些實施例中是8mm。在一些實施例中，殼體寬度W處於12mm至17mm的範圍內，且在一些實施例中是15mm。
殼體302包括中空腔室311，中空腔室311在此處被例示為包括圓柱形部分312及細長部分314。中空腔室311或其每一部分具有相關聯的橫截面寬度。在所例示實施例中，圓柱形部分312的寬度由Wc指示，且細長部分314的寬度由We指示。
在第二端部分306的襟翼310與第一端部分304之間界定有狹槽316，所述狹槽具有由Ws指示的狹槽寬度。在一些實施例中，狹槽寬度Ws處於0.1mm至0.3mm的範圍內，且在一些實施例中是0.2mm。在一些實施例中，細長部分的寬度We與狹槽的寬度Ws之間的比率處於20：1至15：1的範圍內，且在一些實施例中是16：1。
如在圖3B中清楚可見，中空腔室311的細長部分314包括傾斜表面 318，傾斜表面318形成錐形中空部320，錐形中空部320將中空腔室311且具體來說中空腔室311的第二部分314與狹槽316流體連接。
本發明的特定特徵是，狹槽316相對於中空腔室的細長部分314的軸線315以銳角(圖3B中由α所示的角度)佈置。在一些實施例中，銳角α處於8度至12度的範圍內，且在一些實施例中是10度。
本發明的特定特徵是，基底表面308是彎曲的，使得其輪廓延續狹槽316的角度，並且彎曲成實質上平行於軸線315且在一些實施例中進一步如角度β所示而彎曲。此種曲率能夠將空氣流朝向目標區導引，如下文更詳細闡述。在一些實施例中，角度β處於8度至12度的範圍內，且在一些實施例中是10度。
在使用中，壓縮或加壓氣體或空氣從功能上與空氣刀300相關聯的壓縮或加壓空氣源(未顯示)流入中空腔室311中，並從中空腔室311經由細長部分314、錐形中空部320及狹槽316而流出殼體302，如圖4中所例示。在一些實施例中，功能上與壓縮或加壓空氣源及/或空氣刀相關聯的螺線管(未顯示)控制空氣刀的操作及穿過空氣刀的空氣流。
由於柯恩達(Coanda)效應，從狹槽316吹出的空氣沿著基底表面308的曲率流動並從基底表面308之下流出，如圖3B中清楚所示。因此，基底表面308的佈置定向決定了從空氣刀300而出的空氣流的方向。
因此，當空氣刀300設置在目標襯底上方並鄰近目標襯底時，從狹槽316且沿著基底308而出的空氣流沿著襯底的表面繼續流動，並且能夠從襯底的表面逐出碎屑，如本文所述。
在一些實施例中，穿過狹槽316的空氣流率處於160升/分鐘至180升/分鐘的範圍內，且在一些實施例中是約170升/分鐘。
在一些實施例中，空氣刀或者向其提供加壓氣體或空氣的加壓空氣源包括用於根據所需空氣流來調節壓力的壓力調節元件(未顯示)。
現在參照圖5A及圖5B，其是展示當從具有特定拓撲的襯底移除碎屑時對圖2A及圖2B所示的用於移除碎屑的系統110的空氣刀290a及290b的控制的示意圖。
如圖所見，作為PCB一部分的目標襯底包括多個銅導體，所述多個銅導體之間沉積有碎屑。如本領域中已知，PCB的銅導體在PCB的襯底表面上方隆起，且因此可起到牆壁或屏障的作用，以使來自用於移除碎屑的系統的空氣刀的空氣流經過。
因此，控制電路系統(270，圖2A)依據PCB表面的拓撲且具體來說依據沉積在PCB表面上的觸點的位置及方向而操作空氣刀290a及290b(由包括圖案線的矩形示意性例示)中不同的一個。
如在圖5A中所見，PCB的區500包括沿一個方向(在頁面上例示為垂直)佈置的觸點502。在此種構造中，來自空氣刀290a的空氣流將被觸點502阻擋，且控制電路系統將僅操作空氣刀290b以逐出設置在觸點502之間的碎屑504。
相比之下，在圖5B中，PCB的區510包括沿第二方向佈置的觸點512，所述第二方向大致垂直於第一方向且在頁面上被例示為水準。在此種構造中，來自空氣刀290b的空氣流將被觸點512阻擋，且控制電路系統將僅操作空氣刀290a以逐出設置在觸點512之間的碎屑514。
圖6是根據本發明實施例例如使用圖2所示的用於移除碎屑的系統來處理襯底(包括從所述襯底的目的地區域移除碎屑)的方法的流程圖。
如在圖6中所見，在步驟600處，選擇襯底的目的地區域。在步驟602處，對所選區域進行成像，且在步驟604處，分析所得圖像，以判斷襯底的目的地區域在導體的佈局中是否包含需要校正(例如沉積額外材料或燒蝕過量導體材料)的任何錯誤。
如果在步驟606處確定需要燒蝕觸點，則在步驟608處特別相對於目的地區域的形貌及目的地區域上的觸點的放置來識別校正的位置及碎屑的預期沉降位置。在步驟610處，控制電路系統(270，圖2)基於所識別的校正位置及目的地區域的形貌來選擇在校正期間可使用氣體吹送裝置(290a、290b)中的哪一個還是使用兩個氣體吹送裝置，以防止碎屑沉降或以逐出碎屑。在步驟612處，控制電路系統在操作抽吸裝置(292，圖2B)的同時操作所選的氣體吹送裝置，且在步驟614處，在操作氣體吹送裝置的同時實施所需校正。
在一些可選實施例中，在實施所需校正之後，在步驟616處，可捕獲目的地區域的經更新圖像，並且可視需要在步驟604處再次分析所述圖像，以確保不需要額外的校正。
如果在步驟606處不需要校正，則可在步驟600處選擇襯底的另一目的地區域，可分析另一襯底，或者過程可終止。
應瞭解，為了清楚起見而在單獨實施例的上下文中闡述的本發明某些特徵也可在單個實施例中以組合形式提供。相反，為了簡潔起見而在單個實施例的上下文中闡述的本發明各種特徵也可單獨地或以任何適合的子組合形式提供。
儘管已結合本發明的具體實施例對本發明進行了闡述，但顯而易見，本領域中的技術人員將明瞭許多替代方案、修改及變型。因此，本發明旨在包括歸屬於所附申請專利範圍的精神及廣泛範圍內的所有此類替代方案、修改及變型。本說明書中所提及的所有公開案、專利及專利申請(包括JP實用新型第3210312號、美國專利第8,290,239號、日本專利申請公開案第JP2015144252號及美國專利申請公開案第2016/0233089號)在本文中以引用方式全部併入本說明書中，其併入程度與每一單獨的公開案、專利或專利申請均具體且單獨地被指明為以引用方式併入本文中的程度相同。另外，在本申請中引述或識別的任 何參考文獻不應被解釋為承認此參考文獻可用作本發明的先前技術。
110‧‧‧碎屑移除系統
202‧‧‧照明結構/光學構造
290a‧‧‧氣體吹送裝置/空氣刀
290b‧‧‧氣體吹送裝置/空氣刀
291‧‧‧導管
292‧‧‧抽吸裝置
294‧‧‧抽吸管

Claims (37)

  1. 一種用於在一光學處理系統中從一襯底的一目標區移除碎屑的碎屑移除系統，所述目標區具有一特定形貌，所述碎屑移除系統包括：第一氣體吹送裝置及第二氣體吹送裝置，相對於彼此設置在固定位置中且成一角度，並且適於沿著所述襯底的所述目標區的一表面吹送氣體以移動位於所述目標區中的碎屑，所述第一氣體吹送裝置及所述第二氣體吹送裝置分別適於在第一氣體流動方向及第二氣體流動方向上吹送氣體；一抽吸裝置，相對於所述第一氣體吹送裝置及所述第二氣體吹送裝置設置在一固定位置中，且適於收集被移動的所述碎屑；以及控制電路系統，適於依據所述碎屑相對於所述襯底的所述目標區的所述特定形貌的一位置而操作所述第一氣體吹送裝置、所述第二氣體吹送裝置或兩個所述氣體吹送裝置，其中所述第一體流動方向及所述第二氣體流動方向相對于彼此成一直角。
  2. 如請求項1所述的碎屑移除系統，其中，所述第一氣體吹送裝置及所述第二氣體吹送裝置中的至少一個包括一空氣刀。
  3. 如請求項2所述的碎屑移除系統，其中，所述空氣刀具有處於5mm至10mm或7mm至8mm的範圍內的一長度。
  4. 如請求項2所述的碎屑移除系統，其中，所述空氣刀具有處於12mm至17mm或15mm至16mm的範圍內的一寬度。
  5. 如請求項2所述的碎屑移除系統，其中，所述空氣刀具有160升/分鐘至180升/分鐘的一空氣流率。
  6. 如請求項1所述的碎屑移除系統，其中，所述第一氣體吹送裝置及所述第二氣體吹送裝置中的至少一個由一螺線管控制，且其中所述控制電路 系統適於通過控制所述螺線管的操作來操作所述第一氣體吹送裝置或所述第二氣體吹送裝置。
  7. 如請求項1所述的碎屑移除系統，其中，所述抽吸裝置相對於所述第一氣體吹送裝置及所述第二氣體吹送裝置的所述第一氣體流動方向及所述第二氣體流動方向成角度，且適於收集由所述第一氣體吹送裝置及所述第二氣體吹送裝置中的任一個或兩個移動的所述碎屑。
  8. 如請求項1所述的碎屑移除系統，其中，所述抽吸裝置包括一真空產生裝置及一抽吸口，所述抽吸口功能上與所述真空產生裝置相關聯且鄰近所述第一氣體吹送裝置及所述第二氣體吹送裝置而設置。
  9. 如請求項1所述的碎屑移除系統，其中，所述第一氣體吹送裝置及所述第二氣體吹送裝置、以及所述抽吸裝置的至少一部分安裝到所述光學處理子系統的光學頭上。
  10. 如請求項1所述的碎屑移除系統，其中，所述碎屑移除系統能夠相對於所述襯底移動。
  11. 如請求項1所述的碎屑移除系統，其中，所述碎屑包括因鐳射燒蝕所述襯底上的銅沉積物而產生的銅顆粒。
  12. 一種光學處理系統，包括：一底盤，其上設置有一襯底；一光學頭，包括適於從所述襯底燒蝕過量材料的一燒蝕子系統，所述燒蝕產生位於所述襯底的一目標區中的碎屑；以及如請求項1所述的一碎屑移除系統，其中所述碎屑移除系統適於從所述襯底的所述目標區移除所述碎屑。
  13. 如請求項12所述的光學處理系統，其中，所述碎屑移除系統的 至少一部分安裝到所述光學頭上，且其中所述光學頭及所述底盤能夠相對於彼此移動，以將所述碎屑移除系統定向成從所述襯底的所述目標區移除所述碎屑。
  14. 一種空氣刀，包括：一殼體，具有第一端部分及第二端部分以及一基底表面；一中空腔室，設置在所述殼體內，所述腔室包括沿著一軸線佈置的至少一個細長部分且具有一腔室寬度；一狹槽，界定在所述第一端部分與所述第二端部分之間且具有狹槽寬度；以及一錐形中空部，將所述中空腔室的所述細長部分流體連接到所述狹槽，其中所述狹槽相對於所述細長部分的所述軸線以一銳角佈置。
  15. 如請求項14所述的空氣刀，其中，吹送到所述中空腔室中的加壓氣體從所述中空腔室流入所述錐形中空部中並穿過所述狹槽從所述殼體流出。
  16. 如請求項14或請求項15所述的空氣刀，其中，所述狹槽寬度處於0.1mm至0.3mm的範圍內。
  17. 如請求項14或請求項15所述的空氣刀，其中，所述殼體具有處於5mm至10mm或7mm至8mm的範圍內的一長度。
  18. 如請求項14或請求項15所述的空氣刀，其中，所述殼體具有處於12mm至17mm或15mm至16mm的範圍內的一寬度。
  19. 如請求項14或請求項15所述的空氣刀，其中，具有穿過所述狹槽為160升/分鐘至180升/分鐘的一空氣流率。
  20. 如請求項14或請求項15所述的空氣刀，其中，所述銳角處於8 度至12度的範圍內。
  21. 如請求項14或請求項15所述的空氣刀，其中，所述中空寬度與所述狹槽寬度之間的一比率處於20：1至15：1的範圍內。
  22. 如請求項14或請求項15所述的空氣刀，其中，功能上與適於向所述中空部中提供氣體流的一加壓氣體源及適於控制所述空氣刀的操作的一螺線管相關聯。
  23. 如請求項14或請求項15所述的空氣刀，其中，所述基底表面具有一輪廓，所述輪廓延續所述狹槽的所述銳角並彎曲成實質上平行於所述軸線。
  24. 如請求項23所述的空氣刀，其中，所述輪廓繼續彎曲以在所述輪廓與所述軸線之間形成一第二銳角。
  25. 如請求項24所述的空氣刀，其中，所述第二銳角處於8度至12度的範圍內。
  26. 如請求項23所述的空氣刀，其中，所述輪廓適於使得從所述狹槽而出的空氣流沿所述輪廓而行並鄰近所述基底表面而離開所述空氣刀。
  27. 一種用於在一光學處理系統中從一襯底的一目標區移除碎屑的碎屑移除系統，所述目標區具有特定形貌，所述碎屑移除系統包括：如請求項14或請求項15所述的第一空氣刀及第二空氣刀，相對於彼此設置在固定位置中且成一角度，並且適於沿著所述襯底的所述目標區的一表面吹送空氣以移動位於所述目標區中的碎屑，所述第一空氣刀及所述第二空氣刀分別適於在第一空氣流動方向及第二空氣流動方向上吹送空氣；抽吸裝置，相對於所述第一空氣刀及所述第二空氣刀設置在一固定位置中，且適於從所述目標區收集被移動的所述碎屑；以及 控制電路系統，適於依據所述碎屑相對於所述襯底的所述目標區的所述特定形貌的一位置而操作所述第一空氣刀、所述第二空氣刀或兩個所述空氣刀。
  28. 如請求項27所述的碎屑移除系統，其中，所述第一空氣流動方向及所述第二空氣流動方向相對於彼此以一直角設置。
  29. 如請求項27所述的碎屑移除系統，其中，所述抽吸裝置相對於所述第一空氣流動方向及所述第二空氣流動方向成角度，且適於收集由所述第一空氣刀及所述第二空氣刀中的任一個或兩個移動的碎屑。
  30. 如請求項27所述的碎屑移除系統，其中，所述抽吸裝置包括一真空產生裝置及一抽吸口，所述抽吸口功能上與所述真空產生裝置相關聯且鄰近所述第一空氣刀及所述第二空氣刀而設置。
  31. 如請求項27所述的碎屑移除系統，其中，所述第一空氣刀及所述第二空氣刀、以及所述抽吸裝置的至少一部分安裝到所述光學處理子系統的一光學頭上。
  32. 一種使用如請求項1所述的碎屑移除系統從一襯底的一目標區移除碎屑的方法，所述目標區具有一特定形貌，所述方法包括：將所述襯底的所述目標區與所述碎屑移除系統對齊；由所述控制電路系統基於所述碎屑相對於所述特定形貌的位置而選擇要操作所述第一氣體吹送裝置及所述第二氣體吹送裝置中的哪一個或多個來移除碎屑；操作所述第一氣體吹送裝置及所述第二氣體吹送裝置中所選的所述一個或多個，以移動所述目標區中的所述碎屑；以及操作所述抽吸裝置以收集由所述第一氣體吹送裝置及所述第二氣體吹送裝置中的所述一個或多個移動的所述碎屑。
  33. 如請求項32所述的方法，其中，操作所述抽吸裝置的時間與所述操作所述第一氣體吹送裝置及所述第二氣體吹送裝置中所選的所述一個或多個的所述時間至少部分地交疊。
  34. 一種使用如請求項27所述的碎屑移除系統從一襯底的一目標區移除碎屑的方法，所述目標區具有一特定形貌，所述方法包括：將所述襯底的所述目標區與所述碎屑移除系統對齊；由所述控制電路系統基於所述碎屑相對於所述特定形貌的位置而選擇要操作所述第一空氣刀及所述第二空氣刀中的哪一個或多個來移除碎屑；操作所述第一空氣刀及所述第二空氣刀中所選的所述一個或多個，以移動所述目標區中的所述碎屑；以及操作所述抽吸裝置以收集由所述第一空氣刀及所述第二空氣刀中的所述一個或多個移動的所述碎屑。
  35. 如請求項34所述的方法，其中，操作所述抽吸裝置的時間與所述操作所述第一空氣刀及所述第二空氣刀中所選的所述一個或多個的所述時間至少部分地交疊。
  36. 一種用於在一光學處理系統中從一襯底的一目標區移除碎屑的碎屑移除系統，所述目標區具有一特定形貌，所述碎屑移除系統包括：至少兩個氣體吹送裝置，相對於彼此設置在固定位置中且成一角度，並且適於沿著所述襯底的所述目標區的一表面吹送氣體以移動位於所述目標區中的碎屑，所述至少兩個氣體吹送裝置適於在至少兩個不同的氣體流動方向上吹送氣體；抽吸裝置，相對於所述至少兩個氣體吹送裝置設置在一固定位置中，且適於收集被移動的所述碎屑；以及 控制電路系統，適於依據所述碎屑相對於所述襯底的所述目標區的所述特定形貌的一位置而操作所述至少兩個氣體吹送裝置中的每一個或兩個所述氣體吹送裝置。
  37. 如請求項36所述的碎屑移除系統，其中，所述至少兩個氣體吹送裝置中的至少一個包括一空氣刀。
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