专利名称：用于修改电子设计数据的系统和方法
背景技术：
在电子装配工业的表面贴装技术(surface-mount technology，SMT)部分中，通过把诸如集成电路、电容器等的电子部件或零件联接在印刷电路板的表面上来制作印刷电路板。这些元件被以很多种方式固定在印刷电路板上，特别是通过把膏状焊接材料的点或淀积物放置在印刷电路板上形成的金属焊盘(也被称为连接盘)上。这经常通过使用所谓的焊接丝网印刷机来完成。
在技术上，丝网印刷机是公知的，在名为“要被施加作用的目标的视频探针对齐”的美国再颁专利34,615中示出了这样的丝网印刷机的例子，该专利在此通过引用并入本文。在此还通过引用包含名为“给衬底涂敷粘合剂”的第5,807,606号美国专利和名为“用于涂敷焊膏的装置”的第5,669,970号美国专利。这些专利示出并描述了印刷电路板籍以被逐一导入工作站的系统。如上所述，印刷电路板在其上面形成了很多位于表面上的金属焊盘或连接盘。这些焊盘或连接盘是印刷电路板上的位置，印刷电路板将把上面提到的各种电气部件固定到这些位置。尽管用非金属粘合剂把这些零件固定到焊盘或连接盘也是公知的，但是通常，一般是金属性导电物质被用于此目的，例如焊膏。
因为更小的印刷电路板，特别是用于像蜂窝电话、数码相机和个人数字助理(PDA)产品的印刷电路板变得普遍，切割后具有大约64乘64厘米(近似为25乘25英寸)的尺寸的典型印刷电路板可以被进一步分为多个单独的电路板图案，每一个小到大约2.5乘7.6厘米(1乘3英寸)。这被称为排版(panelization)。在印刷电路板制造过程中，一旦电子部件已经被装配到印刷电路板上，则多个印刷电路板将被分割为独立的、尺寸更小的电路板，这些电路板最终将进入像上面提到的这些电子设备。
随着时间的流逝，SMT已经变得更为复杂，并且越来越多的部件可以被放置在给定尺寸的印刷电路板上，从而增大了部件密度。今天在SMT工业中，用于把焊料淀积在电路板上的焊盘或连接盘上所用的方法是通常由薄的材料制成的模板或丝网，薄的材料一般是金属的，在模板或丝网中，已经利用化学刻蚀、物理加工或激光切割，穿过薄的材料切割出孔。电铸是模版制造的另一种形式，其中，通过围绕经过显影的光刻胶“生长”或对金属材料电镀以形成孔，光刻胶后来被去除，形成了开口。
当印刷电路板和模版被平面对平面地合在一起，模版位于电路板的顶部时，模版中形成的孔将与印刷电路板上的焊盘或连接盘匹配。当模版被与印刷电路板的顶部接触放置时，如果一个人通过模版中的孔观察，观察者将看到刚好位于每一个孔下方的金属焊盘或连接盘(如果正确地进行了孔的切割)。很清楚，如果在没有目标焊盘或连接盘的地方错误地形成了孔，则经常必须放弃整个模版，因为由于模版的结构的性质所致，修理这样的模版很困难。此外，当印刷电路板设计者改变要被放置在印刷电路板上的特定部件时，在印刷电路板上，焊盘或连接盘的尺寸和位置也将被改变。对模版中的孔也必须做出改变，以符合新的零件或新的尺寸要求。当然，这些改变要求制造新的模版；如果要制作的新模版被制造得孔有正确的位置、尺寸和形状，则可以避免或大大地减少无谓的浪费。今天，公知的Gerber文件是特定电路板上的每一个零件的每一个焊盘的X和Y位置，以及每一个焊盘的形状、尺寸、方向和重心的基于软件的表示。可以在典型印刷电路板上具有成百、甚至成千上万的部件。
在工作中，一旦模版已经被制备好，当模版被与印刷电路板的顶部接触放置时，通常是粘性焊“膏”形式的焊接材料被涂在模版的上表面上。焊膏被淀积在模版中已经形成的那些孔中；并且，当模版被从印刷电路板抬起时，每一个焊盘或连接盘将包含微小的、可测量数量的焊料。因此，为了满足制造限制(特别是当部件和印刷电路板的尺寸被减小时)，孔和焊盘或连接盘完美或接近完美的对齐很重要。此外，印刷电路板的任何要求重新设计模版的重新设计应该被高效率地和低成本地完成。制备模版和在模版中切割出与焊盘或连接盘的印刷电路板图案匹配的孔是昂贵的操作，并且开了口的模版的成本可能高达1500美元。显然，如果犯了错误，并且孔被制作在“错误”的位置，或者孔的形状或尺寸是错的，则模版将不得不被放弃，并制造另一个模版。目前，这是一个耗时的、经常是手动的任务。
今天，已有计算机硬件和计算机软件试图使得在模版中制造孔的过程自动化。例如，印刷电路板装配机可以用计算机辅助绘图(CAD)数据(例如Gerber)的形式，向模版制造机提供印刷电路板上的焊盘或连接盘的尺寸、形状和位置。然后，此CAD数据可以被输入模版制造机的计算机系统；假设数据是正确的，则计算机系统将引导模版制造机依照焊盘和连接盘数据，在模版中形成孔。
但是，像早先所提到的那样，当印刷电路板制造机想要通过改变焊盘的尺寸、形状或位置来改变该数据时，面临着重大的问题。还应该注意到，在印刷电路板图案中，在单个印刷电路板上具有很多不同的部件或其他零件是相对常见的。一般，有在单个电路板上形成的特定焊盘图案的多个实例。在目前，当制造机或装配机客户确定改变例如电容器(基本上仅仅是两焊盘接触)的焊盘的尺寸或形状时，电路板设计者必须保证对印刷电路板上的每一个电容器(可能有几十个电容器)做出焊盘的改变。客户通常不指定电路板上要实施改变的位置。类似地，模版中的孔必须和每一个焊盘的改变匹配。目前，这个匹配过程是手动完成的，并依靠模版制造机的技术人员的技艺来找出需要做出改变的每一个实例。像早先所提到的那样，在每个模版上可能有多个印刷电路板图案，因此，技术人员必须寻找并改变模版上的或许上百个焊盘图案。否则，如果技术人员未能观察到即使一个正在被改变的电容器，则整个模版可能是不正确的；并且，可能直到制造过程已经开始才发现失误，而且有缺陷的印刷电路板可能中断或大大减缓印刷电路板制造过程，有缺陷的电路板是没有让焊料淀积在所有焊盘上的电路板。这是昂贵的，并要避免。
有很多在市场上可获得的软件产品，这些产品将把印刷电路板制造机的数据翻译成模版孔数据。一个这样的例子是TRILOGY 5000软件产品，由以色列的华莱科技(ValorComputerized Systems，Limited of Eyavne)制造。TRILOGY 5000产品在华莱TRILOGY 5000的6.0版本的软件手册中被描述，可以从华莱科技获得。TRILOGY软件可用于在运行视窗(Windows)的个人计算机上运行，也可以在运行UNIX的例如Sun工作站上运行。因此，人们期望具有非手动/自动化的系统，该系统将允许高效率和低成本的模版孔的重新设计，并采用了这样的方式消除或基本消除人工失误，与例如TRILOGY 5000的用于孔设计的现有系统集成在一起，以允许高效率的初始模版设计，以及当印刷电路板制造机在这些电路中做出改变时，允许对这些模版的修改。
除了快速和准确地生成与PCB上的连接焊盘对齐的孔数据的需求以外，焊盘和孔的精确对齐也很重要。如果针对每一个焊盘存在着孔，但是没有与其精确地对齐，则将使得材料淀积完全地或部分地偏移焊盘，以后在装配过程，这导致了部件到PCB的连接问题。孔和焊盘错位具有几个基本原因，包括在PCB制造过程中的可变因素、在印刷设备对齐系统中的容许误差、在双面SMT PCB上的初始回流之后的焊盘/掩膜定义中发生的改变等。装配机过去已经通过收缩孔尺寸或改变孔形状对可变因素进行了补偿，以提高大多数或全部孔将与焊盘对齐的可能性。
发明内容
本公开涉及定位特征，例如在模版的设计和制造中的孔。为印刷电路板制造过程制造的模版包括孔，孔在相对较薄但很坚固，通常是金属的表面中形成。孔和一些位置符合，通过这些位置，包括焊膏和粘合剂的材料可以被传递到下面的衬底，例如印刷电路板。
通过提供与已有孔设计软件协同工作的自动化、软件驱动的系统，以允许用户快速地和低成本地在已有模版中做出改变而无需大量的人工干预，从而限制了该潜在的错误来源，可以排除现有系统显示出的问题和不足。
通过定义足印(footprint)，可以实现该解决方案，足印指示了特定零件和焊盘的特征和位置，从而指示了涉及这些零件的孔，像客户所提供的那样。起到每一个被生成的足印的数据库作用的足印库被建立。然后，可以对特定足印做出改变，以改变模版中孔的位置、形状或尺寸，这些孔被从足印产生。特别地，用足印标识标准参数的足印过滤器被应用于该库，用于标识满足指定的标准的足印。然后，修改参数被应用于被标识的足印，以修改那些足印，实施所需的改变。然后，那些改变被送入系统，系统将在现已被修改的模版中形成孔。
软件还可以包括移动和定标代表要在模版中被切割出的孔的数据的代码，以便对印刷电路板制造过程和模版制造过程中的偏差进行补偿。通过测量X坐标和Y坐标差以及a)模版孔或PCB焊盘和b)原始文件(例如Gerber)中的特征位置之间的转动差，可以进行定标。在模版孔和PCB焊盘的位置的差可以作为制造过程中的已知效应的函数或来自实际测量的函数被确定。
尽管描述基本上集中在印刷电路板和为在其上印刷焊膏而设计的模版上，在此所描述的方法和软件同样有可能被在任何类型的系统中使用，在系统中，其他类型的特征具有要受到改变的空间特性。
在下面所描述的附图中，类似的参考符号遍及不同的视图参考相同或类似的零件。附图不一定是按比例的，相反，重点在于示出在“具体实施例”中所刻划的方法和装置的具体原理。
图1示出了开了口的模版，具有多个在其上面形成的图形。
图2是流程图，示出系统的整个工作图。
图3是用于生成修改参数的界面的屏幕截图。
图4是用于生成足印过滤器的界面的屏幕截图。
图5示出了在制造的印刷电路板和制造的模版中，特征位置从Gerber坐标的示例性偏移。
图6是示出在印刷电路板和模版的底侧上，焊盘和孔位置从Gerber坐标的偏移的图；提供了针对以各种形式的定标进行的测量和没有定标进行的测量的图。
图7是将印刷电路板上的实际坐标与对应的Gerber坐标进行比较的图，其中，坐标被用于计算印刷电路板上的坐标的转动。
具体实施例图1示出了模版10，很像前面所描述的，它具有在模版上形成的一系列图形20、22、24、26、28、30、32和34。在图1的实施例中，八个图形和八个独立电路板图案对应。仅仅为举例而选择了这八个，并且，模版可以包含一个或任意数目的图形。每一个图形包含很多的孔。仅仅为了举例，在相同的图形20、22、24、26、28、30、32和34上，分别形成了孔36、38、40、42、44、46、48和50。注意，孔36、38、40、42、44、46、48和50中的每一个相对于图形都位于相同的位置，并且该位置对应于焊盘的位置或其他的区域，在该区域中，希望在印刷电路板上淀积焊膏。如所示出的那样，有一组孔36、38、40、42、44、46、48和50，这些孔和仅需要两个接触焊盘的电容器对应。对于特定器件，例如对于集成电路，上百个焊盘，也即孔可能需要被联接到印刷电路板；但是为简洁的目的，两个焊盘的电容器部件的例子足够了。
除了其他事情以外，上面所讨论的TRILOGY 5000软件还能够接受从印刷电路板装配机接收到的数据，并构建一个系统，该系统引起模版制造机在图形20、22、24、26、28、30、32和34中，通过模版切割出孔36、38、40、42、44、46、48和50。TRILOGY软件把一个孔或一组孔与特定计算机硬件部件或“零件”关联。TRILOGY软件的用户能够选择特定零件，并为其分配特定的属性，例如接触点的尺寸、形状，以及数目和位置，然后这些属性必须和印刷电路板上的焊盘的尺寸、形状，以及数目和位置对应，因而和要被放置在印刷电路板上的模版中的孔对应。这样，特定的零件被标识，被给予名字，并被保存在计算机软件所操作的计算机系统的存储器中。
但是，像上面所提到的那样，使用TRILOGY软件，当孔36、38、40、42、44、46、48和50中的任何一个被调整大小、重新放置或被整形时，操作者必须逐个地和手动地找到每一个部件/零件上的这样的孔的每一个实例，并对其做出修改。在很多情况下，具有类似功能但是可能由不同的公司制造的零件在PCB上具有不同的焊盘尺寸。每一个都必须被分开保存。客户根据零件做出修改；这样，所有这些具有不同的名字的类似零件必须被布置，并且属性被改变。显然，这很耗时，而且可能因为不可避免的人工失误而引起错误。
在本发明的一个实施例下，进一步的标识号码被给予每一个部件或零件，也即被给予和该零件相关的那组孔，并且，当要对该零件做出改变时，软件遍及印刷电路板图案识别该零件的每一个实例，并把改变统一地应用于和该零件对应的那组孔中的每一个，该零件需要被改变或者是被修改。当印刷电路板制造机向模版制造机发送修改计划，以修改印刷电路板上的一个或更多个零件，从而需要修改模版中的孔时，模版制造机开始了标识、搜索以及随后修改在模版的每一个图形上所制作的孔组的过程。
此处所描述的软件应用程序被储存在计算机可读介质上(例如硬盘驱动器、CD、软盘等)；并且，介质与计算机处理器通信，计算机处理器执行被具体实施在软件代码中的指令，并处理被具体实施在软件部件中的数据，在下面被描述。在下面详细描述的软件应用程序的下列三个部件被用来修改孔(a)“足印/符号库”，(b)“足印过滤器”，和(c)“修改参数”。此外还有具体的“修改规则”，它被在系统中程式化，并且被应用于数据文件，用来改变孔的尺寸、位置和/或形状。软件应用程序还包括用于更改激光和模版的相对定位的代码，以便依照被选择的足印，用激光在模版中切割出孔。
ValorTM的TRILOGY 5000软件应用程序中的焊膏提取(SPE)模块分析被提交的Gerber数据和代表要被连接的零件的连接焊盘的嵌入孔列表(例如Gerber 247x)。这些焊盘还指示了对应孔，对应的孔必须在模版上出现，以便于在正确的位置上淀积印刷材料。SPE模块比对在足印库中已经建立起的部件足印，分析焊盘“图案”。这被称为“足印匹配”。针对所有不匹配的焊盘图案，新的足印被生成，并被保存在足印库中。对于在软件程序中的使用，例如DIMENSIONSTM商业软件程序(可从美国新泽西，泽西城的确信电子组装材料部(Cookson Electronics AssemblyMaterialsTM)获得)，根据特定的命名习惯，每一个足印被给予独特的名字，这在下面被更详细地描述，并且在图2中所示的流程图中被作为起始步骤示出。
一旦被提交的工作针对所有的焊盘图案具备匹配，并且做出了足印关联，则软件应用已经为提交数据的客户设置的任意修改规则。每一条规则是足印过滤器和修改参数的组合。足印过滤器使用一部分或全部的足印名字，从匹配的足印中选择要被修改的零件。修改参数包括指令，根据指令，必须对被选择的零件的尺寸做出修改。软件中的规则设置工具首先询问用户要修改的是哪一个足印，然后询问要对该足印做出何种修改(通过更改Gerber文件的方式)。规则设置工具还包括改变孔的形状、相对于焊盘的方向和位置的功能。一旦应用了所有的改变，则新的一组数据被保存，并且随后新的文件被用来制造模版。
规则的组合构成了修改组。客户可以具有无限多的不同修改组。
过程以足印命名开始。软件利用命名习惯，其中，集成电路足印的例子被给予标志ic_qfp_40_120_180_230_oval_6pinrect-25x80。“ic”是零件类型，并且它指示该足印用于集成电路，而代表小型方块平面封装的“qfp”是零件群的名字。序列中的第一个数字是节距(即在相邻引线中心之间的距离)，以密尔(mil)为单位(这里是0.040英寸)测量，并且第二个数字是引线的数目(这里是120条引线)。接着的两个数字是中心到中心的宽度和高度(都以密尔为单位)，它们用电路板沿着垂直平面取向时，在相邻焊盘的中心之间的假想水平线和垂直线来测量。在本实施例中，中心到中心的宽度是0.180英寸，并且中心到中心的高度是0.230英寸。接着的两项提供了对焊盘形状的标识。这里，焊盘的形状是卵形，例外是每隔六个管脚是矩形的。最后的标识符反映出焊盘的尺寸，以密尔为单位。这里，焊盘具有0.025英寸的宽度和0.080英寸的高度(其中焊盘的最大尺寸被看作高度)。特定于客户的标识符(例如“运送到”号码)也可以被插入足印名字，以使足印能够和特定的客户相关联。
软件还使得能够对储存在数据库中的已有足印进行修改。例如，由于引入了新的尺寸更小的零件，客户可以指定所有的40密尔小型方块平面封装(QFP)在尺寸上被减小10％。除此以外，客户还可以指定所有的40密尔球栅阵列(ball grid array，BGA)孔被制作成正方形，而不是例如圆形或矩形。软件包括一个数据库，其中储存了足印过滤器和修改参数。当编辑或生成足印过滤器和修改参数时，软件首先搜索数据库中的已有组。针对那个或另一个客户，相同的过滤器可能已经被生成，或者相同的修改可能已经被进行过。如果数据库已经包括足印过滤器和修改参数，则它们就被作为规则应用。否则，用户生成足印过滤器和修改参数。像这样的改变可以被应用于分配给特定客户的一个或更多个足印，或者，可以使得改变对共享指定的参数中的公共属性，而不计客户关联的所有足印更为普遍(一般)。如果改变被确定为是特定于客户的，则足印名字中的特定于客户的标识符被与足印过滤器中的特定于用户的标准进行比较；并且，如果存在匹配，则足印名字被依照所提供的修改参数进行修改。
一旦特定的足印名字被分配给特定的部件，则遍及一个或多个印刷电路板对相同部件的改变可以被依照足印过滤器和修改参数标识和修改。在图2中示出了这个过程，其中，足印被命名并被添加到库；并且，像下面进一步说明的那样，足印过滤器被应用于足印名字。然后，修改参数被应用到足印名字上，以在那里修改参数。然后，经修改的足印名字被用来依照特定的孔设计规范，产生经修改的模版数据图案。
足印过滤器定义了要被特定修改参数编辑的零件或部件。在一个例子中，生成修改参数，以便把所有被足印过滤器标识的零件普遍地减小0.003英寸。或者，通过设置因子，然后用原始足印的尺寸乘以该因子，可以放大或缩小尺寸(例如，减小10％)。修改参数定义了焊盘数据将被怎样修改，以服从特定的孔设计规范的改变。修改参数可以被设置成普遍地修改所有焊盘形状和尺寸，或被设置成仅修改焊盘的宽度和高度。
当生成或编辑修改参数时，可以采用独特的命名习惯。该习惯标识某些形状的零件怎样被编辑。根据对每个字段的选择和输入，可以使用下列基本原理命名参数，其中，在名字的每一个部分之间放上下划线，尺寸和相关联的因子或值除外。
下面是修改参数名字的例子。用于为某个尺寸的所有不连续量(如足印过滤器所定义的那样)制造具有0.052英寸宽度和0.075英寸的高度的孔的修改参数被命名为“sa_v_w52_h75”。提供了示出生成此修改参数的屏幕打印，如图3。在另一个例子中，用于把某些集成电路(如足印过滤器所定义的那样)高度减少0.004英寸并且高度减少5％的修改参数被命名为“sa_d_w4_f_h.95”。而在另一个例子中，由足印过滤器所标识的所有零件通过被命名为“all_d_3”的修改参数，被普遍地减少0.003英寸。
足印过滤器定义了要由指派的修改参数编辑的零件或部件。过滤器可以是一般性的，具有高度的在修改组中使用的可能性，修改组在将来用于多个客户；或者，过滤器可以是特殊的，意味着该过滤器对于给定的客户是独特的，并且几乎没有机会在将来的修改组中被其他用户重新使用。特殊过滤器使用来自相关联的客户记录的“运送到”数字作为标识的前缀。
如图4中的屏幕截图所示，软件为用户提供了输入生成足印过滤器的选择和指令的界面。然后，软件将足印过滤器应用于过滤器，用于在客户的数据文件中找到满足过滤器中所指定的标准的对应零件足印，以便把参数编辑应用于被选择的足印。在足印过滤器中列出的可用零件特征被与足印库中的一些足印名字相关联。
系统管理员可以通过屏幕上的主菜单访问过滤器管理区域。一般来说，要被生成的过滤器基于其为之建立的规则的目标。例如，如果规则规定“把所有超过0.030英寸乘以0.050英寸的电容器和电阻器变成本垒板形(home plate)”，则过滤器必须把所有具有大于0.030英寸乘以0.050英寸的焊盘尺寸的电容器和电阻器作为目标(形状工具将为这些零件把孔改变为类似像在棒球场上找到的“本垒板”那样的五边形)。软件界面内的特殊字段和相关联的选项使得过滤“串”能够由软件作为用户所输入的条件的函数自动地生成。当使用更多的字段，并且当更多的信息被输入时，过滤器变得更特殊。
在软件所提供的屏幕上的界面内，提供了第一下拉菜单(如图4所示)，被标为“零件类型”，允许用户指定零件类型。可用选项包括下面的(a)“all”，它代表数据中所有的零件；(b)“IC”，它代表集成电路，集成电路一般是多引线，2边或4边的器件[选择IC允许你把过滤器限定在QFP(小型方块平面封装)或SOP(小外形封装)]；(c)“BGA”，它代表球栅阵列，而不考虑封装构成，(d)“discrete”，它代表多引线，并且可能具有各种形状和尺寸的无源器件。
第二下拉菜单，被标为“节距”，包括下面的可以由用户选择的选项(a)“all”，它包括所有的节距尺寸，和(b)“range”，它允许输入把过滤器限定到被选择的具有相关联的节距值零件的值，其中，用户还为过滤器提供指令，以包括比通过屏幕上的下拉菜单和/或数据输入窗口输入的值更小或更大的零件，并且其中，还可以输入可选的容许误差值，以覆盖设计数据中的偏差，这些偏差一般发生在不同的工作文件之间。
第三下拉菜单，被标为“引线数目”，提供了下面的选项(a)“all”，它包括具有任意数目的引线的零件；和(b)“range”，它允许过滤器找到具有特殊数目的引线(焊盘)的零件，或具有比还是通过被输入的选择和数据指定的更多或更少的数目的零件，通过额外的下拉菜单或数据输入窗口输入选择和数据。
被标为“足印宽度”和“足印高度”的两个额外的下拉菜单提供类似的选项(a)“all”，它包括所有的零件，而不考虑宽度或高度；和(b)“range”，它把过滤器限定在只包括具有特定宽度和高度的足印的零件；而提供了另一个窗口，以允许输入容许误差，提供容性误差来保证系统在搜索中包括接近预设容许误差内的目标尺寸的类似零件。通过根据最外面的焊盘的中心点“框定(framing)”零件来确定足印尺寸。
类似地，为“焊盘宽度”和“焊盘高度”提供了下拉菜单。这个过滤器允许选择(a)“all”，它包括所有的零件，而不考虑零件的焊盘宽度或高度；或(b)“range”，它把过滤器限定在只包括具有表面贴装技术焊盘的零件，焊盘有特定宽度、高度，或二者皆有；仍提供额外的窗口，以允许输入容许误差。通过在每一个焊盘最外面的点之间进行测量来确定焊盘的尺寸。
此外，“特殊焊盘”菜单提供了对(a)或(b)的选择，(a)“all”，它包括所有的零件，而不考虑形状；和(b)“range”，它允许过滤器找到在足印名字中包含特殊和/或独特形状标志的足印；例如，某一个0.025英寸节距的OFP可以具有卵形的焊盘，并且客户可能希望用与具有矩形焊盘的OFP不同的方式来修改这些零件。
最后，“特殊特征”菜单提供了对(a)“all”或(b)“range”的选择，“range”指导过滤器找到包含某些由用户指派的特殊特征的足印。例如，特定零件可能具有有倒角的焊盘，或者零件可能具有除了每隔6个焊盘可能是卵形以外，全部是矩形的焊盘。一般，过滤器串的这个部件将被把非常特殊的零件作为目标的管理员使用。
足印过滤器命名习惯和足印自身的以及修改参数的命名习惯类似。各种参数还是被输入并被下划线分隔开。因为搜索过滤器使用命名“串”来辅助规则管理员定位先前被输入的过滤器，并且，为了总体上前后一致，必须严格地遵循命名习惯。
过滤器名字可以是宽泛的或特殊。当使得过滤器名字更为特殊时，它进一步进入足印命名“串”。当过滤器变得更为特殊时，每一个在先的足印特征被代表。所以，如果过滤器把从零件向下一直到焊盘尺寸层作为目标，则针对每一个在先的特征(零件类型、节距、引线数目、足印尺寸)的记录被包括在名字中。命名串中位于所需的特殊性等级之后的特征不需要被包括在过滤器名字中。
在下图中示出了过滤器名字中的各种参数的构成和选项。
作为一个例子，用于为所有分立零件(例如电容器、电阻器等)制造0.032英寸宽、0.047英寸长的孔的通用过滤器名字是“dis_s_all_2_all＞30x45”，这些分立零件具有大于0.080乘0.050英寸的轮廓或足印(为此，焊盘尺寸是0.030乘0.045英寸)。过滤器名字(其生成在图4中被示出)的第二个例子是用于把节距为0.025英寸的8脚OFP宽度减少0.004英寸，高度减少5％(含容许误差规定)。这个例子中的过滤器名字如下“ic_qfp_25(2)8”第三条规则用被命名为“bag_all_all_all_all_square”的过滤器实施，这一条是用于把所有正方形BGA零件统一地减少0.003英寸。最后，用具有名字“130772_ic_sop_all_8_all_all_13x35”的过滤器为特定的用户实施使得所有具有13乘15密尔的焊盘尺寸的电阻器网络上的孔为卵形的规则。
在足印过滤器、足印命名和修改参数之间的相互作用如下工作。当期望生成一条规则时(即，将修改特定设计零件的每一个实例的一组指令)，用户首先选择合适的足印过滤器，该过滤器代表被作为改变目标的部件或部件群。在下一步，用户选择相关联的修改参数。程序把足印过滤器的参数与足印的参数进行比较，以标识电路板上的所有零件，修改参数将被应用于这些零件。然后，包括关于焊盘的信息(例如尺寸、位置等)的数据文件被修改并被用来自修改参数的修改更新，针对特定的电路板或一组电路板维护该数据文件。然后，被修改的数据被保存并用于制造模版。
为了自动地校正各种原因的孔到模块的错位，系统使用独特的方法记录和把补偿因子应用于设计数据上。使用缺省表格和其他需要用户在命令输入期间完成的字段的组合，系统进行很多的计算，以产生一系列值，这些值最终被用于略微移动每一个图形特征，以便改善孔到焊盘的对齐。
图5中示出了设计问题的种类，如果没有做出某些努力，针对正被印刷的制造出的印刷电路板的实际尺寸来剪裁模版设计，则可能出现设计问题。结构52代表Gerber数据，由客户设计和提供，包括特征54和56。印刷电路板58是Gerber数据的实施，像PCB制造机所形成的图形那样；PCB 58包括形式为焊盘54’和56’的特征。模版60是Gerber数据的实施，如激光切割出的那样；模版60包括形式为孔54”和56”的特征。例如制造过程中的电路板收缩或转动，可能导致电路板58中的偏差；而例如暴露给张力和高温、在用来切割模版的设备中灯的老化和托台系统的磨损，可能导致模版中的偏差。印刷电路板58和模版60都是菱形的。在这个结构的底部是PCB 58和模版60的重叠，由印刷机视觉系统对齐。沿着体边缘的数字是边长度的测量(例如以英寸为单位)。
特征位置上的差别突出了不同层次的数据定标的影响，可以应用数据定标来消除或减少那些差别。数据定标的层次包括下面的a)根据数据定标的PCBPCB层合和制造过程的已知效应可以通过定标X和Y轴上的数据和转动来补偿这些效应，以使最终产品(在这种情况下是PCB)尽可能接近地与理论数据匹配而被克服。
b)根据数据定标的模版模版制造过程的已知效应可以通过定标X和Y轴上的数据和转动来补偿这些效应，以使最终产品(在这种情况下是模版)尽可能接近地与理论数据匹配而被克服。
c)根据数据定标的模版模版制造过程的已知效应可以通过定标X和Y轴上的数据和转动来补偿这些效应，以使最终产品(在这种情况下是模版)尽可能接近地与被制造的PCB批次匹配而被克服。
从来自Gerber数据的PCB焊盘和孔的位置偏差(以密尔为单位测量)所取的数据点的例子被在图6中示出。从图的左下方到右上方，几组来自Gerber数据的偏差的测量被如下示出(a)PCB焊盘位置，其中，没有定标地制造了PCB；(b)PCB焊盘位置，其中，针对PCB层合和制造过程的已知效应定标地定位了焊盘；(c)模版孔位置，其中，模版被定标到被制造的PCB(这一组显示出最少的偏差)；(d)模版孔位置，其中，针对模版制造过程的已知效应定标地定位模版孔；和(e)模版孔位置，其中，没有定标地制造了模版。
为了防止图5中所述状况的，并制造与印刷线路板正确地对齐的模版，被指代为FX、FY和XROT的三个数字被用来量化电路板在尺寸和形状上与客户所提供的原始Gerber指令差别有多大。
FX是范围一般将在0.999到1.001之间的数字。通过测量沿着X轴的两个板特征差多远，然后用在Gerber文件中实际规定的距离除这个测得的数字来获得FX。
FY是范围一般将在0.999到1.001之间的数字。通过测量沿着Y轴的两个板特征差多远，然后用在Gerber文件中实际规定的距离除这个测得的数字来获得FY。
XROT是一般将在-0.0006和+0.0006之间变化的数字。通过测量板上两个特征的X坐标和Y坐标来获得XROT，在Gerber文件中，这两个特征在Y轴上相对远离，但是具有相同的X坐标。
然后，如下定义XROTXROT＝(X2A-X2G)/(Y2A-Y0A)，其中，G指Gerber数据，A被用作实际测得的数据的下标，其中，0被用作位于转动的焦点上的数据点的下标，并且其中，下标2被用于从焦点垂直位移的数据点。
图7示出了数值例子，该例子测量最小数目的用于计算所有三个因子的点。数据点66和68代表来自PCB的实际测得的值，而数据点62和64代表Gerber坐标。当使用更多的数据点来计算每一个值时，模版被更加精确地与实际的板尺寸配合。对于最好的结果，应该在沿Y轴上升的不同点做4到5次FX的确定，并把结果进行平均。类似地，应该沿着X轴对每一个FY做4到5次FX的确定。最后，应该在沿着X轴的4个或5个位置测量XROT值自身。
在图7中所示的例子中，FX、FY和XROT可以被如下计算FX＝11.99950/12.00000＝0.99995833＝＞(X1A-X0A)/(X1G-X0G)FY＝11.00050/11.00000＝1.00045455＝＞(Y2A-Y0A)/(Y2G-Y0G)XROT＝0.00125/11.00050＝0.000113631＝＞(X2A-X2G)/(Y2A-Y0A)一旦计算了FX、FY和XROT值，额外的计算被应用于原始的Gerber数据坐标，以便生成将被用于制造模版的新数据。每一个和图形相关的坐标应该使用下面的计算被重新定位New Y＝YG*FY；
New X＝(XG*FX)+(XROT*FY)。
然后，切割具有由新的X和Y坐标值建立起的孔位置的模版孔。
这样就已经描述了高效率、经济和基本上没有人工失误的一个系统。虽然示范性实施例已经被描述为可应用于印刷电路板装配工业，但是本发明也可应用于其他的工业，在其他工业中，例如印刷行业、地毯和材料行业和制衣行业，CAD/CAM数据被用于各种产品的生产。
在描述本发明的实施例中，为了清晰的目的使用了特定的术语。但是，本发明不局限于如此选择的特定专用名词，并且，每一个特定专用名词至少包括所有技术的和功能的等同物，这些等同物以类似的方式工作，以达到类似的目的。此外，应当理解，在一些实例中，本发明的具体实施例包括多个系统元件或方法步骤，那些元件或步骤可以被用单个的元件或步骤代替，反之亦然。
虽然本发明已经被参考其具体实施例示出和描述，但是本领域熟练技术人员将理解，可以做出形式和细节上的各种改变，而不偏离本发明的仅被下面的权利要求所限制的范围。
权利要求
1.一种用于修改电子印刷电路板设计数据的方法，方法包括接受指示焊盘的位置和特征的客户数据，在印刷电路板上，电子零件要被焊接到焊盘；从数据生成足印，足印包括有关印刷电路板上的焊盘结构的参数；生成包括多个足印的库；把指定了用于一个或更多个足印参数的标准的足印过滤器应用于足印库中的足印，以选择满足被指定的标准的足印；把修改参数应用于被足印过滤器选择的足印，以修改被选择的足印中的一个或更多个参数；和利用足印在模版中切割除孔。
2.如权利要求1所述的方法，其中，为每一个足印被分配了包含每一个参数的名字。
3.如权利要求1所述的方法，还包括步骤生成作为客户请求的函数的足印过滤器和修改参数，客户请求用于改变模版孔，以便和印刷电路板上被改变的焊盘对齐。
4.如权利要求1所述的方法，还包括建立足印过滤器库，并搜索足印过滤器库，以确定适合的足印过滤器是否已经存在，实现客户所请求的改变。
5.如权利要求4所述的方法，其中如果找到适合的足印过滤器，则适合的足印过滤器被应用于足印库中的足印；和如果没有找到适合的足印过滤器，则新的足印过滤器被生成，并被应用于足印库中的足印。
6.如权利要求4所述的方法，还包括建立修改参数库，并搜索修改参数库，以确定适合的修改参数是否已经存在，实现客户所请求的改变。
7.如权利要求6所述的方法，其中如果找到适合的修改参数，则适合的修改参数被应用于被选择的足印；和如果没有找到适合的修改参数，则新的修改参数被生成，并被应用于被选择的足印。
8.如权利要求1所述的方法，其中，足印包括指示零件类型、零件群、节距、引线数目、足印尺寸、焊盘形状和焊盘尺寸的参数。
9.如权利要求8所述的方法，其中，足印还包括指示足印被关联到的客户的参数。
10.如权利要求9所述的方法，其中，足印过滤器指定客户。
11.如权利要求1所述的方法，还包括作为X和Y坐标差的函数定标足印中的数据，以补偿印刷电路板制造过程和模版制造过程中的至少一个的已知效应。
12.如权利要求11所述的方法，还包括作为转动坐标差的函数定标足印中的数据，以补偿印刷电路板制造过程和模版制造过程中的至少一个的已知效应。
13.如权利要求1所述的方法，还包括作为客户数据和印刷电路板上的实际焊盘位置之间的X和Y坐标差的函数，根据被制造的印刷电路板定标足印中数据。
14.如权利要求13所述的方法，还包括作为转动坐标差的函数定标足印中的数据，以补偿客户数据和印刷电路板上的实际焊盘位置之间的差别。
15.一种计算机可读储存介质，它储存程序代码，用于引起计算机生成足印，足印包括有关于特征的空间特性的参数；生成包括多个足印的库，其中，在库内足印参数是可查找的；把指定了用于一个或更多个足印参数的标准的足印过滤器应用于足印库中的足印，以选择满足被指定的标准的足印；和把修改参数应用于被足印过滤器选择的足印，以修改被选择的足印中的一个或更多个参数。
16.如权利要求15所述的计算机可读储存介质，包括程序代码，用于为每一个足印分配包含每一个参数的名字。
17.如权利要求15所述的计算机可读储存介质，其中，特征代表印刷电路板的焊盘和模版中的孔两者至少其中之一。
18.如权利要求15所述的计算机可读储存介质，包括程序代码，用于作为X和Y坐标差的函数定标足印中的数据，X和Y坐标差是印刷电路板制造过程和模版制造过程中的至少一个的已知效应导致的。
19.如权利要求18所述的计算机可读储存介质，包括程序代码，用于作为转动坐标差的函数定标足印中的数据，转动坐标差是印刷电路板制造过程和模版制造过程中的至少一个的已知效应导致的。
20.一种用于修改特征数据的方法，包括接受指示一组特征的空间特性的数据；把每一个特征的数据作为参数包含在足印名字中；生成包括足印名字的库；把指定了用于一个或更多个参数的标准的足印过滤器应用于库中的足印名字，以选择满足被指定的标准的足印名字；把修改参数应用于被足印过滤器选择的足印名字，以修改被选择的足印名字中的一个或更多个参数。
21.如权利要求20所述的方法，还包括利用至少一个足印名字来改变目标的空间特性。
22.如权利要求21所述的方法，其中，空间特性包括位置和尺寸。
23.一种用于为模版中的孔定标足印中的数据的方法，包括确定(a)、(b)之间的X坐标和Y坐标差，其中，(a)从印刷电路板以上的焊盘和模版中的孔选择的特征的实际位置，和(b)在记录在数据组中的特征的期望位置；和定标数据组中的数据，以补偿X和Y坐标差。
24.如权利要求23所述的方法，还包括确定(a)、(b)之间的转动差，其中，(a)从印刷电路板以上的焊盘和模版中的孔选择的特征的实际位置，和(b)在记录在数据组中的特征的期望位置；和定标数据组中的数据，以补偿转动差。
25.如权利要求23所述的方法，其中，通过印刷电路板制造过程和模版制造过程中的至少一个的已知效应来确定特征的实际位置。
26.如权利要求23所述的方法，其中，通过实际地测量印刷电路板和模版中的至少一个上面的特征位置来确定特征的实际位置。
27.如权利要求23所述的方法，还包括根据被定标的数据在模版中切割出孔。
全文摘要
有关基准点(例如，印刷电路板上的电子零件被焊接到的导电焊盘)的位置和特征的客户数据被以数字形式储存(例如像“Gerber数据”)。从该数据(62、64)生成了刻划特征的足印(footprint)库。然后，足印过滤器和修改参数被应用于足印库，以选择用来修改的足印，并对被选择的足印做出所需的改变。在一个印刷电路板实施例中，然后，依照这些足印，为在印刷电路板上印刷焊料而设计的模版中的孔(54、56)被切割出。代表所有要在模版中被切割出的孔的数据可以被移动或定标，以补偿在印刷电路板制造和模板制造过程中的偏差。通过作为软件代码储存在计算机可读介质上的指令，可以实现上面所描述的方法。
文档编号H05K3/00GK1679032SQ03820920
公开日2005年10月5日 申请日期2003年8月8日 优先权日2002年8月8日
发明者迈克尔·墨菲, 埃里克·施密德特, 阿莉·戴泽 申请人:弗赖斯金属有限公司d/b/a阿尔发金属有限公司