印刷电路板制造中的非线性图像畸变校正制造技术

本发明专利技术涉及一种用于制造多层物品的方法，在所述多层物品的至少两个内层上的导体图形之间具有电连接。所述方法至少包括以下步骤：ａ）使用描述其上具有导体图形的第一物品或层的一组初始的图像数据，形成其上具有导电材料的图形的所述第一物品或层；ｂ）读取在第一物品或层上的导电材料图形的图像的数据；ｃ）由第一物品或层上的导电材料图形的图像确定在第一物品或层上的导电材料图形内的要和至少一个其上具有导电图形的第二物品或层上的导电材料图形上的位置连接的位置的相对位置；以及，此后，进行从以下的步骤中选择的步骤：Ｉ）修正第一物品或层的一组初始图像数据，以便对导电材料图形内的每个导电位置进行校正，并产生一组校正的图像数据；ＩＩ）至少修正具有要和第一物品或层上的位置连接的导电材料图形内的位置的第二层的一组初始数据，所述的修正根据第二层的初始的一组图像数据和在第一物品或层的步骤ｂ）中取的图像数据的比较进行，并产生第二层的一组校正的图像数据；ＩＩＩ）修正一个第二层的一组初始数据，所述一个第二层具有要和另一层上的位置连接的在导电材料图形内的位置，所述修正根据第二层的一组初始图像数据和被制造的第二层的所取的图像数据的比较进行，并且修正第一物品或层的一组初始图像数据，以便对导电材料图形内的每一个导电位置进行校正，借以产生至少所述第一物品或层和所述第二层的一组校正的数据；以及ＩＶ）修正若干层的一组初始数据，每层具有要和另一层的位置相连的导电材料图形内的位置，所述修正根据所述若干层的每一层的一组初始图像数据和所述若干层的每一层的制造层的所取的图像数据的比较进行，并且修正所述若干层的每一层的一组初始图像数据，从而对在所述若干层的每一层内的导电材料图形内的每一个导电位置进行校正，借以产生所述若干层的每一层的一组校正的图像数据；以及然后使用用于制造所述至少一层的一组校正的数据制造其中具有导电位置的至少一层。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】背景专利
本专利技术涉及到印刷电路板制造业所使用的材料，装置和方法。本专利技术特别涉及到用新的方法和装置来改善多层印刷电路板(PCB)内部层间的对准。本专利技术具体涉及到改进的方法和装置，用来校正PCB内层在制作中的导体特征放置误差。本专利技术特别涉及到用来改善层间对准的方法和装置，还能提高产量。
技术介绍
多层印刷电路板(多层PCB)是电子互连装置的一种最常见形式。制成的多层PCB可以层叠多达20到30层(每一层被称为一个内层)。每个内层自身都有预先产生的导体或电子图形。各层中的电子图形最终可以通过销，柱或者是孔(例如是在两层或多层之间用来互连给定焊盘的导电金属电镀孔)，或者是从一个内层通到另一个内层，从一个导体位置到另一个导体位置的任何其他导电元件等层间连接用电路连接到另一层(不一定是相邻层)的电子图形。多层PCB制造中的一个主要困难是需要匹配或对准需要用电路连接的各内层的导体轨迹或导体位置。这一问题的综合领域被称为内层对准。对准问题一般包括整个导体图形的错位，导体图形中的个别元件没有对准，导电焊盘没有对准，以及图形内部导电位置(往往也称为焊盘)对得不够准等等。在实践中，尽管在本专利技术之前并没有特别关注这一问题，导体位置(导体图形内部需要连接到其他内层的其他导体位置的那些实际点)对不准仍是内层对准的一个主要问题。除了导体位置之外，如果需要连接的两个内层的整个导体图形没有对准，就不需要校正。如果仅是一个图形内部的导体位置没有对齐，但是所有其他元件都是完好对准的，这种对不准就不能容忍了，而导体图形的层间连接可能会出故障。多层PCB的层间对准可以采取多种方法。American TestingCorporation的Tom Paur在文章Inner-layer registrationerror-causes，effect&cure中很好地总结了误差来源及其与多层对准有关的影响。抛开其他问题不谈，文章作者在这篇文章中讨论了哪些会影响PCB制作的过程控制。按照这篇文章，有五个过程变量支配着所有对准问题当中的90％以上1。核心材料在制造过程中的生长/收缩。2。原图-尺寸或正方形的描绘和薄膜的不稳定性。3。图像转换-冲压误差或边对边对齐误差。4。层叠过程中歪斜-“压扁”。5。钻孔误差。一组变量中的两个最主要因素是通常占误差总量一半以上的材料生长/收缩和原图误差。其余误差是由剩下的因素产生的。这些因素对不同的厂家各有不同，取决于设备型号，过程和过程控制，但是在全行业中是普遍存在的。上述文章还讨论了如何处理材料的生长/收缩。材料的生长/收缩在对准控制中是最重要的因素。它也最容易识别，测量和控制。影响材料生长/收缩的过程变量包括。材料结构种类(材料和铜的厚度，材料成分，编排，树脂用量，编排方向等等)。。处理温度和压力。。被认为是由后续处理中的剪切，擦洗，冲压引发的机械应力。。在蚀刻过程中除去的铜量。。剩余铜的主要x-y方位。。面板的结构层次，也就是在核心一侧上的电源/接地，另外一侧上的信号，或是两侧的信号，或者是在核心堆积中的位置(3-4至5-6等等)。所有因素造成的总对准误差 该文章中说，如果按照给定的组合来使用，每一种因素都对生长/收缩具有可预见的影响，材料移动是最容易处理的一种变量。能够识别和处理每一种因素对总误差的具体作用便于制作者明显减少总对准误差。从引用的文章和以下的内层对准方法中可以看出，标准的对准误差是完全可以理解和处理的。最普通的内层对准系统可以划分成两种主要方法曝光前对准方法和蚀刻后冲压对准方法。从多层技术出现开始，“曝光前”系统一直是多层对准可接受的方法。在一种典型的“曝光前”对准系统中，层对层的对准通过使内层原图和一个钻孔的主板(第一篇文章)，并利用工具在原图上冲槽或孔来实现。在原图上冲孔的工具和在内层的叠层上冲孔的工具是匹配的。原图和叠层被钉在一起并被曝光。由于在较薄而大的板上的要求设置较密的电路，因而在工业上出现了刻蚀后冲压系统。刻蚀后冲压方法由Alzmann等人在US4829375中描述了。这种方法包括在具有在其上刻蚀电路图形的印刷电路板层上设置靶子，并利用所述靶子把叠层固定在冲压装置中。使用两个所述的靶子，并且所述的叠层被沿X，Y方向调整和转动，使所述靶子相对于标记成规定的关系，从而精确地把孔在层中定位，借以制造相同的堆叠。在相关的装置中，使用两个电视摄像机操作两个靶子，向微处理器送入数据，微处理器产生信号，使要被冲压的层对准。关于冲压机构，使用专用技术定位靶子的中心，使这些中心和十字线对准，以便考虑在靶子的配置中可能出现的偏差。内层的刻蚀后冲压和曝光前方法相比具有以下优点在内层中的工具图形在刻蚀后被冲压。由原图的不稳定性、刻蚀、黑氧化等引起的所有材料的移动都被偏移和全球比例尺补偿。在刻蚀之前被冲制的工具孔与/或槽在刻蚀处理期间遭受移动。当钉固叠层板时，这引起内层的弯曲或伸长，这可以引起对准不良。刻蚀后冲压消除了这个问题，确保内层工具孔和层板之间的精确的匹配。在刻蚀之前在叠层中冲压的槽与/或孔在工具周围遭受铜损。刻蚀后冲压使得铜能够保留在工具孔的周围，在层叠期间增加强度。一些刻蚀后加工具有能够提供统计的处理控制数据(SPC)的优点。SPC数据表示内层靶子和加工参考靶子之间的密耳差。这个信息可被采集，用于在不同的材料被处理和反应之前进行评价。也可以设置一个允差窗口，规定最大可允许的材料移动。在这个复范围之外的内层应当被自动地排除，或者按照相同移动的层进行分类。其它的相关的现有技术是Schroeder等人的US5548372和US5403684。这些专利技术描述了一种工具装置，其被设计用于提供在印刷电路板层的两个主要的侧面上的精确对准的印刷电路。另一种装置包括形成在连附于包括对准针和槽的框架上的玻璃掩模上的图形。所述图形包括用于在装置的制造期间进行对准的对准标记。在使用期间，所述装置能够使在PCB层两侧上的图形精确地对准。不管用什么方法实现内层对准，随着平均层数的增加和导体的特征密度的增大，使内层实现内对准的任务愈加困难。分析地来看对准的任务，可以分为两类。第一类可以称为偏移和旋转叠置误差。对准误差产生于对准不良，或者内层相对于参考叠置位置的方位不对。第二类是由尺寸改变引起的线性的和非线性的缩放比例误差，这是内层板经过各个制造工艺由刻蚀成像和层叠而具有的。在化学处理内的改变和在成像过程中的改变(尤其由于散光现象)可能引起这些误差。虽然线性缩放比例误差可以对于给定类型的层的每个轴用一个校正系数表征，非线性缩放比例误差则需要更复杂的校正方法。由二阶非线性开始，其对于较高程度的非线性需要两个校正系数，对于最复杂的情况，其需要和非线性程度相应的许多校正系数，此时所需的校正系数像图像文件本身那样复杂。广泛应用的线性缩放比例误差校正，如以前现有技术中所述，一般是使用基于实验的预测进行的。计算站采集每类材料结构(材料的铜的厚度，材料的成分，编织，树脂的数量，编织的方向等)的缩放比例误差信息，建立一个统计的误差数据库。误差的测量在内层板的每侧上4个专门制造的工具靶子上进行。根据这些信息，对于每种类型的层确定一个线性比例校正系数。然后把所述比例系数按照层的类型应用于原图绘制，这些原图将用于工件。对于本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于制造多层物品的方法，其中在多层物品的至少两个层上的导体图形之间具有电连接，所述方法包括以下步骤：ａ） 使用描述其上具有导体图形的第一层的一组初始的图像数据，形成其上具有导电材料的图形的所述第一层；ｂ） 读取在所述第一层上的导 电材料图形的图像的数据；ｃ） 由所述第一层上的导电材料图形的图像确定在所述第一层上的导电材料图形内的要和至少一个其上具有导电图形的第二层上的导电材料图形上的位置连接的位置的相对位置；以及此后，进行从以下的步骤中选择的步骤：Ⅰ）修 正所述第一层的一组初始图像数据，对导电材料图形内的每个导电位置进行校正，并产生一组校正的图像数据；Ⅱ）修正具有要和所述第一层上的位置连接的导电材料图形内的位置的至少第二层的一组初始数据，所述的修正根据第二层的初始的一组图像数据和在第一层 的步骤ｂ）中取的图像数据的比较进行，并产生所述第二层的一组校正的图像数据；Ⅲ）修正一个第二层的一组初始数据，所述一个第二层具有要和另一层上的位置连接的在导电材料图形内的位置，所述修正根据所述第二层的一组初始图像数据和被制造的第二层的所取 的图像数据的比较进行，并且修正所述第一层的一组初始图像数据，以便对导电材料图形内的每一个导电位置进行校正，借以产生至少所述第一层和所述第二层的一组校正的数据；以及Ⅳ）修正若干层的一组初始数据，每层具有要和另一层的位置相连的导电材料图形内 的位置，所述修正根据所述若干层的每一层的一组初始图像数据和所述若干层的每一层的制造层的所取的图像数据的比较进行，并且修正所述若干层的每一层的一组初始图像数据，从而对在所述若干层的每一层内的导电材料图形内的每一个导电位置进行校正，借以产生所述若干层的每一层的一组校正的图像数据；以及然后使用用于制造所述至少一层的一组校正的数据制造其中具有导电位置的至少一层。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】

【专利技术属性】
技术研发人员：I塔夫，Y阿蒂雅，
申请(专利权)人：克雷奥以色列有限公司，
类型：发明
国别省市：IL[以色列]