专利名称：自动检测、修补及自动标记印刷电路板的装置及方法
技术领域：
本发明涉及一种电子电路在制造过程中的检测及修补。
背景技术：
不同的自动缺陷检测(Automated Defect Inspection，AOI)及识别系统可用以检测电路在制造过程中的缺陷，例如印刷电路板、平面显示器、互连装置等。除了其它自动缺陷检测系统以外，以色列的Yavne的Orbotech公司所贩卖的VisionTM、InspireTM、SpironTM、InFinexTM以及DiscoveryTM等自动缺陷检测系统有助于进行各种印刷电路板及互连装置的检测，而以色列的Yavne的Orbotech公司所贩卖的InvisionTM以及SupervisionTM等自动缺陷检测系统则有助于进行平面显示器的检测。
有缺陷的电路会被丢弃，或在某些状况下会被修补。依照惯例，修补会部分地依据自动确认及修补检测的结果，以人工方式进行。
发明内容
本发明提供适于检测及修补电路的改良系统及方法。
本发明的较佳实施例是提供一种适于自动检测及修补印刷电路板的装置及其相关之方法，其包含检测装置，用以自动检测印刷电路板，并提供待修补区域的机器可读指示；自动修补装置，在至少部分的待修补区域上，利用机器可读指示以修补印刷电路板；以及自动修补再形成装置，是在初始自动修补操作后，自动再检测印刷电路板，并将待修补区域上的再形成机器可读指示，提供给自动修补装置。
本发明较佳实施例的其它特征包含以下一个或多个激光扫描组以烧蚀沉积于至少部分待修补区域的伪导体，此激光扫描组包含激光以及快速转向反射镜(fast steering mirror)；激光用以输出具有强度的光束，足以移除至少部分的导体并避免损伤与印刷电路板相连的基板部分；及/或至少确认及修补装置可共享的元件。一般而言，至少一个元件为光学元件，且此确认及修补装置部分地共同使用共享的光学路径。
此检测装置包含候选缺陷识别元件以及缺陷确认元件。
此自动修补装置检测初始修补操作，并视需要再形成待修补区域的机器可读指示，且因应此再形成机器可读指示，进行额外修补操作。
本发明的另一较佳实施例是提供一种适于自动标记印刷电路板的装置及其相关方法，其包含检测装置，用以自动检测印刷电路板，并提供此印刷电路板可修补性的机器可读指示；以及自动标记装置，通过此机器可读指示以自动标示所指示的印刷电路板为不可修补。
本发明的较佳实施例包含具有激光烧蚀装置的自动标记装置，用以烧蚀不可修补的印刷电路板部分。此自动标记装置用以形成操作员可见的烧蚀标记。
图1所示为根据本发明一实施例的用以自动检测电路的电路检测装置的简化架构示意图；图2A所示为根据本发明一实施例的用以自动检测及修补电路装置的简化架构示意图；图2B所示为图2A所示的局部装置的简化示意图；图3A所示为根据本发明另一实施例的用以自动检测及修补电路装置的简化架构示意图；图3B所示为图3A所示的局部装置的简化示意图；图4所示为根据本发明的另一实施例的用以自动检测及修补电路装置的简化架构示意图；图5所示为根据本发明的实施例的简化流程图，用以说明图2A至图4所示的确认及修补装置其操作的自动模式；以及图6A至图11所示为根据图5的流程进行修补电路的简化局部示意图。
主要元件标记说明100电路检测装置110第一检测站120自动缺陷确认站130反射率图像132电路134图像摄取装置136确认图像150缺陷分析器152参考图像154计算机档案参考数据160候选缺陷161缺陷报告162确认控制器164确认控制信号170摄影机
172定位器174候选缺陷位置176荧光图像200检测及修补系统240缺陷修补站242激光260机器可读缺陷报告262修补控制器264修补控制信号270修补头272定位器280激光修补装置282激光产生器284光束286第一聚焦光学装置288物镜290聚焦透镜291部分透射镜292快速转向反射镜294第二聚焦光学装置
296透镜298物镜300检测及修补系统320修补站362确认及修补控制器370修补头372摄影机373光轴374在轴照明器375照明激光376离轴照明器377滤光片391极化立方体分光镜400检测及修补系统420自动缺陷确认及修补站500简化的流程图610、620导线630额外的导体线段632、634残留部分640线段
具体实施例方式
图1所示为根据本发明一实施例的用以自动检测电路的电路检测装置100其简化后的局部架构示意图。这里所指的“电路”包含(但不限于)至少印刷电路板，例如球格阵列基板、平面显示器等互连装置。如图1所示，电路检测装置100包含与自动缺陷确认站120相结合的第一检测站110，此第一检测站110用以检测电路，而自动缺陷确认站120用以确认第一检测站110所找到的缺陷的正确性。虽然图中所示的第一检测站110与自动缺陷确认站120是整合为单一电路检测装置100，但并不一定是这种状况，第一检测站110与自动缺陷确认站120可以且通常是各自独立的装置。举例而言，以色列的Yavne的Orbotech公司贩卖的DiscoveryTM检测装置以及VRSTM确认装置即为独立的装置。
根据本发明一实施例，第一检测站110摄取待检测电路132的图像，此图像包含至少一个或多个反射率图像(reflectance images)130。举例而言，可通过图像摄取装置134扫描此待检测电路132，而得到此一个或多个反射率图像130，亦可使用其它合适的图像摄取装置，例如区域图像摄取装置。举例而言，反射率图像130可为完整电路132的图像或是电路132的多数个二维图像图框的合成。而在相同或是不同的照明架构下，可得到不同的反射率图像。
根据本发明一实施例，电路检测装置100是在开始时进行第一检测站110所摄取的反射率图像的自动确认，以识别候选缺陷，之后，通过进一步以光学方式检测确认站120所摄取到至少一个检测确认图像136，以确认反射率图像中所找到的候选缺陷。确认图像136可由荧光检测或候选缺陷的高度检测而取得，或是在不同照明结构下所取得的图像，举例而言，可为具有不同光谱含量的照明或是具有不同视界(angular coverage)的照明。然而，其它合适的电路检测或测试子系统也可用以确认候选缺陷是否为真实缺陷。
如图1所示，至少一个反射率图像130被送至缺陷分析器150，此缺陷分析器150用以额外接收对应于电路132的参考图像152，举例而言，参考图像152是由计算机档案参考数据154所准备的。合适的计算机档案参考数据可由无缺陷的印刷电路板所摄取到一个或多个计算机辅助制造(Computer Aided Manufacturing，CAM)、计算机辅助设计(Computer AidedDesign，CAD)档案或图像而取得。根据本发明的实施例，计算机档案参考数据154包含一二元图像。此外，计算机档案参考数据154包含对应于待检测电路132的轮廓图，即导体与基板的边缘，举例而言，根据本申请人所申请中以公开号第2004/0126005号公开的美国专利申请案10/706,440所教示的有用的公知技术均纳入本案。
缺陷分析器150用以自动以光学方式检测此一个或多个反射率图像130，并输出电路132上的候选缺陷的指示。完成光学检测后，便在确认站120确认候选缺陷。
如图1所示，第一电路132在检测站110进行自动光学检测时，上一个待检测电路132是位于确认站120。前一个待检测电路已在检测站110进行过自动光学检测，且缺陷分析器150已识别出其候选缺陷160。Orbotech公司所贩卖的SpironTM自动缺陷检测系统即为结合有检测站110以及确认站120的系统。此外，确认站120可为独立的确认站，例如以色列的Yavne的Orbotech公司所贩卖的VRS-5TM，而下游独立的自动光学检测站，举例而言可为Orbotech公司所贩卖的InspireTM或DiscoveryTM自动缺陷检测系统。
确认控制器162会因应已有检测电路上识别出的候选缺陷，而接收到候选缺陷160的指示。确认控制器162用以与确认站120联系，并提供合适的确认控制信号164至确认站120，以获得合适的候选缺陷的图像。
确认站120包含摄影机170以及定位器172，此定位器172用以因应此确认控制信号164而连续定位摄影机170，以连续地看到候选缺陷174位置。缺陷控制信号164至少指出缺陷分析器150所识别出的候选缺陷的几何位置。此外，也会额外指出其它相关信息，例如缺陷类型。在图1所示的实施例中，定位器172用以独立地控制摄影机170的X-Y定位，然而，亦可使用其它形式的定位，例如旋转定位。
在待检测电路132上，每个被连续看见的候选缺陷位置174会使用光照射，以提供额外的自动计算机化缺陷分析所适用的图像。在本发明的实施例中，利用具有波长的光线照射此候选缺陷位置174，以使基板部分发荧光，进而为在邻近于候选缺陷的部分电路132产生荧光图像176。此外，其它合适的照明类型亦可用于缺陷确认，举例而言，在诸如掠射角等不同角度所提供的多色或单色的光线、具有不同预设颜色组成的光线或是适于高度分析的呈角度架构的光线。确认图像与用于识别候选缺陷的反射率图像130可具有相同的分辨率，或是不同的分辨率，例如较高的分辨率。
确认图像会被提供至缺陷分析器150，在此实施例中，缺陷分析器150用以提供图像分析功能给在初始检测中所获得的一个或多个反射率图像以及一个或多个确认图像136，虽然这不一定是其唯一的实施方式。此外，独立的分析器用以各别进行反射率图像130以及确认图像136的分析。举例而言，独立的缺陷分析器可为位于不同计算机中的不同的中央处理器，或是位于相同计算机中的不同的中央处理器，或是在相同计算机中的实际上独立的中央处理器。
在初始检测以及后续自动确认的图像分析功能可皆使用至少部分相同的图像处理算法，或是可使用不同的图像处理算法。适用于自动地以光学方式检测电路以及自动确认候选缺陷为真实缺陷的装置及方法，均详细披露于Savereigo等人的美国专利第6,870,611号，以及Noy等人的美国专利申请案10/793,224并以公开号第2005/195389号公开，上述两案均被让与给本案申请人，且其所披露的相关照明公知技术均纳入本案中。
如图1所示，在本发明的实施例中，摄影机170摄取到位于位置174处的荧光反应的荧光图像176。此荧光图像176是在时间间隔内被摄取的，而此时间间隔与摄取反射率图像130的时间间隔是不同的。举例而言，在本发明的实施例中，是在扫描整个电路132以及指示出候选缺陷后，才摄取荧光图像176。
在摄取完位置174的确认图像136后，摄影机170会被重新定位至下一个确认控制信号164所提供的候选缺陷位置，举例而言，确认图像136可为荧光图像176。而在此位置上会摄取另一个确认图像136。此确认图像136会被提供至缺陷分析器150，此缺陷分析器150会自动分析每个确认图像，以确认候选缺陷是否为真实缺陷，或是无缺陷的误检测，此无缺陷有时为误呼叫。
在本发明一实施例中，在每个确认图像136进一步分析之后，缺陷分析器会输出缺陷报告161，以指出电路上的真实缺陷，在初始时会使用反射光线以光学方式检测至少部分电路，且候选缺陷的图像会被进一步以光学方式进行检测，以确认候选缺陷为实际缺陷，例如以荧光成像方式进行检测。
图2A表示用以检测电路缺陷以及确认与修补此缺陷装置的简化架构示意图，在本发明的实施例中，图2B所示为图2A所示的局部装置的简化示意图。在本发明一实施例中，电路检测及修补系统200包含第一检测站110与自动缺陷确认站120，第一检测站110用以自动检测电路，自动缺陷确认站120用以确认第一检测站110所找到的缺陷的正确性。此外，在本发明一实施例中，电路检测及修补系统200额外包含缺陷修补站240，以修补至少部分在缺陷确认站120确认为实际缺陷的缺陷。
在图2A中所示的检测站110、确认站120以及其相关元件的架构及其操作可参照图1。为维持披露清楚及避免模糊本发明所欲教示的重点，将省略这些子系统的结构及功能的进一步描述。
根据本发明一实施例，在识别候选缺陷以及后续对每个候选缺陷进行进一步分析以决定哪些是真实缺陷之后，缺陷分析器150会输出包含机器可读指示缺陷的机器可读缺陷报告260，以指出电路132中的实际缺陷。实际缺陷指示最好是基于候选缺陷位置的几何相符，此候选缺陷位置是由以光学方式检测至少一个所摄取到的反射率图像130所决定，且根据本发明的实施例，通过进一步检测对应于相同位置的一个或多个确认图像136所决定。
此缺陷报告260最好是以机器可读型式提供至修补控制器262，此修补控制器262可操作地通过修补控制信号264与缺陷修补站240相连接。缺陷修补站240包含修补头270，举例而言，其包含激光，以修补电路132上可修补的缺陷。举例来说，修补操作包含烧蚀导体中的伪部分，移除形成于导体部分上的氧化物，及/或局部沉积额外的导体材料。根据本发明的实施例，这些操作会因应机器可读缺陷报告260而自动进行。而如前所示及所述具有激光的修补头270，用以烧蚀电路中的伪部分或移除形成于导体上的氧化物，此外，此修补头270可额外具有其它装置，以进行更多复杂的修补。举例而言，此修补头可包含装置，如喷墨装置，以于导体部分遗漏或变形处沉积导体部。
然而，值得注意的是，并非所有由电路检测装置100检测到的缺陷皆可由缺陷修补站240自动修补。有些缺陷需由人工方式进行修补，或某些状况下，需丢弃整个有缺陷的电路132。
关于所找到的具有不可修补的缺陷的电路板132，修补头270可用以审慎地破坏部分的电路，以确保它将必然地不会通过后续测试，使其不致成为成品的部分。此外，审慎破坏可位于预定位置，从而在有缺陷的电路上形成可见的缺陷指示，以防止在后续制造操作中使用到。
根据本发明一实施例，电路检测及修补系统200的操作是完全自动的。机器可读缺陷报告260会指出电路132上至少一个待修补位置。关于激光242(由图2B中的激光产生器282产生，之后再作进一步描述)如何产生修补操作的指示也会指示于缺陷报告260中。此外，可进一步处理机器可读缺陷报告260，例如通过连接于修补控制器262的计算器处理器，以决定合适的指示，用于一个或多个在电路修补站240进行的修补操作。
请参照图2B，它表示修补头270的简化示意图，此修补头270包含用以产生光束284(为图2A中所示的242)的激光产生器282，用以激光修补电路132上的导体。举例而言，修补头270用以烧蚀导体材料中的伪部分，移除形成于导体上的氧化物，或重新制作误成型的导体部分，且可作为部分步骤，以将导体材料形成于导体遗漏之处。
根据本发明的实施例，修补头270包含脉冲激光产生器282，例如法国的Teem Photonics of Grenoble的被动式Q开关微激光，此脉冲激光产生器282系由定位器172所支撑，以产生脉冲式激光束284。合适的微激光可依据其应用，而选自例如用以输出波长为532纳米、1064纳米或其它合适波长的光束的激光头。脉冲式激光束284会通过第一聚焦光学装置286，举例而言，此第一聚焦光学装置286包含10X物镜288以及125mm聚焦透镜290，以使激光束284聚焦，而二者可由美国光学供货商如Edmund Optics以及Newport公司而得。在聚焦后，脉冲式激光束284会被导引而冲射至Newport公司所贩卖的双轴快速转向反射镜(fast steering mirror，FSM)292上，设置以扫描此脉冲式激光束284至电路132上所欲位置。之后，此脉冲式激光束284会穿过第二聚焦光学装置294，举例而言，此第二聚焦光学装置294包含Edmund Optics公司所贩卖的62.9mm透镜296以及Mitutoyo所贩卖的10X/0.28物镜298。根据本发明一较佳实施例，此物镜及其它光学元件的配置方式如图中所示，且其镀膜需与激光束284所选定的波长相搭配。其它合适的光学架构也可使用于此。
修补控制器262系可操作地与定位器272相连接，此定位器272适为X-Y定位器，以适当地定位激光修补装置至电路132上待修补的实际缺陷位置。修补控制器262额外提供控制信号以操作快速转向反射镜292，以引导光束284冲射于需进行激光修补操作的电路132上，譬如烧蚀伪导体沉积物。此外，激光修补头270为不动的，而定位器272用以适当地使电路132相对于激光修补装置而移动。
图3A所示为用以检测电路缺陷以及确认与修补此缺陷装置的简化架构示意图，在本发明一实施例中，图3B所示为图3A所示装置局部的简化示意图。根据本发明一实施例，电路检测及修补系统300包含第一检测站110与结合的自动缺陷确认及修补站320，第一检测站110用以自动检测电路，自动缺陷确认及修补站320用以自动确认第一检测站110所找到的候选缺陷的正确性；接着自动修补已确认为实际缺陷的候选缺陷。
图3A中所示的检测站110及其相关元件的架构及其操作方式已在图1中说明。为维持披露的清楚及避免模糊本发明所欲教示的重点，将省略这些子系统的结构及功能的进一步描述。
如图3A所示，第一电路132在检测站110进行自动光学检测，而前一个检测过的电路132位于缺陷确认及修补站320以进行缺陷确认，且如有需要时进行可修补缺陷的修补。前一个检测过的电路132已于检测站110进行过自动光学检测，且其上的至少一个候选缺陷已经过缺陷分析器150识别。
候选缺陷的指示160会被提供至确认及修补控制器362，此确认及修补控制器362可操作地与缺陷确认及修补站320相连接。合适的确认控制信号164会被提供至缺陷确认及修补站320，以定位确认及修补头370并摄取候选缺陷的确认图像136，此适于确认缺陷分析器150所识别为候选缺陷的候选缺陷为假警报或实际缺陷。
缺陷确认及修补站320包含定位器172，以连续定位确认及修补头370，确认及修补头370包含摄影机与修补装置，例如激光修补装置，以因应确认控制信号而操作。摄取及分析候选缺陷174位置的确认图像136，以决定哪些候选缺陷为实际缺陷，而哪些候选缺陷只是假警告而已。当有需要时，会对那些可修补的被判定为实际缺陷的候选缺陷进行修补操作。确认控制信号164至少指出缺陷分析器150所识别出候选缺陷的几何位置。此外，其它相关信息，例如缺陷形式，也可额外被指示出来。在图3A所示的实施例中，定位器172用以独立地控制确认及修补头370的X-Y定位，然而，也可使用其它类型的定位方式，例如旋转定位或是相对于确认及修补头370的电路132定位。
在待检测电路132上的每一个候选缺陷位置174，会用光照射此位置，以提供至少一个确认图像136，此确认图像136会被使用于进一步的自动缺陷分析。根据本发明的实施例，如图1以及以上所述，利用具有波长的光照射候选缺陷位置174，使那里的基板部分发荧光，从而产生在邻近于候选缺陷位置174电路132部分的荧光图像。此外，其它合适的照明类型也可应用于缺陷确认，举例而言，在诸如掠射角等各种不同角度所提供的多色或单色的光线、具有不同预设颜色组成的光线或是适于高度分析的呈角度架构的光线。确认图像与用于识别候选缺陷的反射率图像130可具有相同的分辨率，或是不同的分辨率，例如较高的分辨率。
确认图像136会被提供至缺陷分析器150，在此实施例中，缺陷分析器150用以为在初始检测中所获得的反射率图像以及确认图像136提供图像分析功能，虽然这不一定是其唯一的实施方式。此外，独立的分析器用以各别进行反射率图像130以及确认图像136的分析。举例而言，独立的缺陷分析器可为位于不同计算机中的不同的中央处理器，或是位于相同计算机中的不同的中央处理器，或是在相同计算机中实际上独立的中央处理器。
在初始检测以及后续自动缺陷确认的图像分析功能可皆使用至少部分相同的图像处理算法，或是可使用不同的图像处理算法。适用于自动地以光学方式检测电路以及自动确认候选缺陷为真实缺陷的装置及方法均详细披露于Savereigo等人之美国专利第6,870,611号，以及Noy等人的美国专利申请案10/793,224并以申请号第2005/195389号公开，上述两案均被让与给本案申请人，且其所披露的相关照明公知技术均纳入本案中。
在候选缺陷位置174摄取确认图像136之后，缺陷分析器会判断在那里是否有可修补的实际缺陷。如果可修补的实际缺陷是位于位置174，缺陷分析器150会提供机器可读缺陷报告260至确认及修补控制器362。机器可读缺陷报告260至少包含一个修补操作所要进行的位置。如需要时，确认及修补控制器362会处理机器可读缺陷报告260并输出修补控制信号264。缺陷分析器150以及确认及修补控制器362中之一个或多者会根据待修补缺陷而定义修补参数并提供指示。举例而言，此指示可包含一个或多个修补操作的种类(例如激光烧蚀误置的导体)、位置的详细定义以接收激光能量、欲传输的激光脉冲的数量以及欲施加的激光功率。
值得注意的是，虽然在图3A中表示的确认及修补控制器362为单一的单元，然而，这不一定是其唯一的实施方式，在此也可使用独立的确认控制器及修补控制器，以提供各个确认功能及修补功能。
除了摄影机以及图像摄取光学装置之外，确认及修补头370额外包含修补装置，例如激光，用以激光修补电路132上的可修补缺陷。为清楚解释本发明所欲教示的重点，在此实施例中所示为用以进行确认及修补的单一装置，它包含有摄影机以及激光，然而，这不一定是它唯一的实施方式。此外，摄影机与激光可各别被设置于独立且可各自定位的装置中。举例而言，修补操作可通过确认及修补头370而进行，它包含烧蚀导体中的伪部分，局部沉积额外的导体材料。
根据本发明的实施例，激光能量会因应修补控制信号264的修补指示而传输至缺陷位置174，以进行修补操作。在完成初始修补操作之后，确认及修补头370会摄取位置174的至少一个额外的确认图像136，此确认图像136会被送到缺陷分析器150。如果缺陷分析器150确定在缺陷位置174仍有可修补的实际缺陷，一个新的机器可读缺陷报告260会被送至确认及修补控制器362，当有需要时，会自动再形成用于后续修补操作的指示，且确认及修补头370中的修补装置会根据再形成的修补指示而在缺陷位置174进行额外的修补操作。这些确认缺陷存在、再形成修补指示、及后续自动进行修补操作的过程会一直重复直到缺陷分析器150确定可修补的缺陷已被适当地修补，或是缺陷位置174为不可修补。
在确定可修补的缺陷已被适当地修补后，确认及修补头370会因应确认控制信号164而被再定位至下一个候选缺陷位置。在下一个候选缺陷的位置处会摄取一个或多个确认图像136，此确认图像136会被送至缺陷分析器150。缺陷分析器150会自动分析在下一个候选缺陷位置的一个或多个确认图像，以确认在下一个候选缺陷位置处是否存在实际缺陷。如上所述，如果在下一个候选缺陷位置174存在有可修补的实际缺陷，便会进行具有后续确认及修补操作的再形成的修补操作直到缺陷被适当地修补，或是确定缺陷位置174为无法修补。
请参照图3B，其所示为缺陷确认及修补头370的简化示意图。根据本发明的实施例，缺陷确认及修补头370包含图像摄取装置以及修补装置，例如激光修补装置，用以修补电路132上有缺陷的导体。例如，激光修补装置适于烧蚀掉导体材料中的伪部分、移除形成于导体上的氧化物或重新制作误成型的导体部分，且也可用于制造工艺中，以涂敷导体材料于导体遗漏之处。
根据本发的实施例，关于缺陷确认及修补头370，此图像摄取装置包含摄影机372，例如丹麦JAI所贩卖的3芯片CCD沿着光轴373成像于位置174，以及照明器以提供一个或多个在轴或离轴照明。在图3B的实施例中，在轴照明是由荧光照明器所提供，此荧光照明器包含照明激光375，用以传输具有波长的照明至位置174，此波长适于使在位置174的电路132的基板发荧光，且通过高亮度在轴照明器374，例如发光二极管照明器提供单色或多色照明。如图3B所示，从照明激光375以及在轴照明器374而来的光会穿过适当的光耦合器，例如局部镀银镜，以沿着光轴373照射于位置174。离轴照明是由离轴照明器376所提供，它可为发光二极管照明器，以提供合适的单色或多色光，其配置为环形照明器在相对于光轴373的一个或多个照明角度。可同时提供来自照明激光375、在轴照明器374以及离轴照明器376的照明，或是根据特别检查需求所需的不同时间而提供。
摄影机372通过适当的透镜，例如Navitar所贩卖的6000X变焦镜筒透镜(zoom tube lens)以及Mitutoyo所贩卖的10X/0.28物镜298，以沿着光轴373观察位置174。合适的滤光片377，举例而言，高通滤光片、低通滤光片及/或凹痕光学滤光片(notch optical filters)的适当组合，提供以确保摄影机372仅接收进行缺陷确认所需的成像，且滤除掉会干扰适用于缺陷确认所获得的图像的光线，例如由照明激光375所提供的荧光照明的反射率，此照明激光375用以使电路132的基板发荧光。
根据本发明的实施例，确认及修补头370各确认及修补功能被配置为至少部分地沿着光轴373共享相同的光径。此修补功能包含脉冲激光产生器282，例如法国的Teem Photonics of Grenoble的被动式Q开关微激光，此脉冲激光产生器282系由定位器172所支撑，以产生脉冲式激光束284。合适的微激光可依据其应用，而选自例如用以输出波长为532纳米、1064纳米或其它合适波长的光束的激光头。脉冲式激光束284会通过第一聚焦光学装置286，举例而言，此第一聚焦光学装置286包含10X物镜288以及125mm聚焦透镜290，以使激光束284聚焦，而二者可由美国光学供货商如Edmund Optics以及Newport公司而得。激光束284会被导引到冲射至Newport公司所贩卖的双轴快速转向反射镜292上，配置以扫描此脉冲式激光束284至电路132上所欲的位置。之后，脉冲式激光束284会通过部分透射镜291被交迭，此部分透射镜291的架构方式是用以结合激光束284的光径以及从照明激光375和在轴照明器374而来的照明，此激光束284会穿过第二聚焦光学装置296，举例而言，此第二聚焦光学装置296包含Edmund Optics公司所贩卖的62.9mm透镜以及物镜298。根据本发明的较佳实施例，此物镜及其它光学元件的配置方式如图中所示，且其镀膜需与激光束284所选定的波长相搭配。
如上所述，根据本发明一实施例，修补头370的各确认及修补功能至少部分共享光径。极化立方体分光镜391会结合光束384的各光径、从照明激光375以及在轴照明器374而来的照明，以与摄影机372观察电路132的位置174所沿着光轴373相重迭。
确认及修补控制器362可操作地与缺陷确认及修补头370相连接，此缺陷确认及修补头370包含摄影机372、在轴照明器374、照明激光375以及离轴照明器376，以相对于待修补电路132上的缺陷位置174适当地定位激光缺陷确认及修补头370，以提供缺陷确认操作予理想的照明器，且摄取缺陷位置174的图像。此外，确认及修补控制器362会适当地与定位器172、激光282以及快速转向反射镜292连接，以控制及导引所需的光束284进行激光修补操作，例如烧蚀掉伪导体沉积。
在本发明一实施例中，确认及修补控制器362与定位器272连接，此定位器272适为X-Y定位器，以相对于候选缺陷位置174适当地定位确认及修补头370。此外，缺陷确认及修补头370为不动的，且定位器用以适当地使电路132相对于缺陷确认及修补头370而移动。
快速转向反射镜292定位通过缺陷确认及修补控制器362因应缺陷分析器150所接收的机器可读缺陷报告260所提供的修补控制信号364所控制。快速转向反射镜292的控制导引光束284以选择性地冲射于待修补的电路132上所需的位置。
现在请参照图4，其为根据本发明的另一实施例的用以检测、确认及修补电路缺陷装置的简化架构示意图。根据本发明的实施例，电路检测及修补系统400包含第一检测站110以自动检测电路与结合的自动缺陷确认及修补站420以自动确认第一检测站110所找到的候选缺陷的正确性，之后，自动修补已确认为实际缺陷的候选缺陷。根据本发明的实施例，如图4所示，检测站110及自动缺陷确认及修补站420整合地形成于相同的底盘上，以作为包含有检测及修补系统400单元的一部分。
图4中所示的检测站110及其相关元件的架构及其操作方式已于图1中说明。而图4中所示之自动缺陷确认及修补站420及其相关元件的架构及其操作方式已于图3A及图3B中说明。为维持披露的清楚及避免模糊本发明所欲教示的重点，将省略这些子系统的结构及功能的进一步描述。
现在请参照图5，其所示为简化流程图，以说明图2A至图4所示的确认及修补装置其操作的自动模式，根据本发明的实施例及图6A至图11，其为简化的图示，以说明根据图5中所示的流程进行电路导体修补的过程。
根据本发明一实施例，电路在初始时会被检测，以识别候选缺陷位置。初始检测可利用独立的检测装置(图1及图3A)、与用以确认候选缺陷为真实缺陷的装置相结合的检测装置(图2A)、或是利用结合确认及修补功能的检测装置(图4)来进行。
如图中标号500所示，确认在候选缺陷位置上存在真实且可修补的缺陷，例如利用缺陷分析器150进行确认。图6A所示为电路的部分，其已被确认为有缺陷且可修补的。此电路部分包含导线610及620。此导线通过额外的导体线段630而短路。图6A中所示的缺陷已被确定为可通过移除此额外的导体线段630而修补。如果候选缺陷位置被判定为无缺陷，则确认操作会继续进行到下一个候选缺陷位置。如果判定候选缺陷位置为无法修补的缺陷，此电路可被丢弃或是被适当地标记，举例而言，利用激光产生器282(如图2B及图3B所示)确保此有缺陷的电路最终会被丢弃。确认的动作可完全地自动化，或可由操作员进行确认。
然而，如果在候选缺陷位置上确定存在真实且可修补的缺陷，如此则定义出电路上位于缺陷部位或位置的待修补部分，且修补处理即被指定。图6B所示为图6A中所示之电路部分的二维图像，而图6C所示为参照图像152，其包含对应于图6A中所示的电路部分其正确的轮廓。相对于图6C中的参照图像，图6B中的图像分析确认此电路部分实为有缺陷的，且线段640需被移除以修补此电路。
在此范例中，图6D中所示的待修补的线段640被定义且适当的修补处理被规划以修补线段640，举例而言，利用激光烧蚀以移除额外的导体线段630其适当的部分。用于激光处理的指示可由缺陷分析器150、或通过诸如在修补控制器262(图2A)或在确认及修补控制器362(图3A或图4)的共处理器(co-processor)、或通过其它适合的处理方法而规划。根据本发明的实施例，一般会规划用以移除额外的导体线段诸如额外的导体线段630的激光处理以至少部分移除此线段，然而避免损伤用以形成电路的基板。此即意指所提供的激光剂量将会留下部分额外的导线部分未被移除。那就是说，选择所使用的激光或激光输出的激光束的功率，以使其不会损伤此基板，即使其代表根据初始施加于有缺陷的电路部分的激光束的能量，不会完全地移除及/或完成修补操作。如果电路部分的修补处理需进行遗漏的导体材料的沉积，可规定修补处理，以避免沉积过多的导体材料。因此，在初始处理后，可彻底地完成线段630的修补，或是不用彻底地完成。
激光处理根据所规定的修补处理而接着传送至待修补的部分。在进行修补处理之后，便会检测待修补的部分，举例而言，利用自动确认装置。当选定激光束能量以避免损伤基板时，便特别需要检测操作，即使在激光处理的初始应用后未完成修补操作。此外，此检测操作对于进行于导体上的修补操作的完成以及激光束是否已损伤基板二者皆进行评估。根据本发明的实施例，此自动确认装置与图3A、图3B以及图4的激光处理装置搭配，以避免需要在独立的确认及修补站之间传送待修补的电路。
如果确认装置确定需要额外的处理以适当地修补此电路，便会重新定义实行修补的待处理部分，且规划新的处理规定，此处理规定包含待施加的激光能量(会使用具有可调整的激光功率输出的激光)。诸如激光处理的修补处理根据重新规划的规定而重复进行。此检测、决定以及处理的重新规划的操作会重复直到已适当地修补待修补的部分。而在进行适当的修补后，此系统会进入到下一个候选缺陷位置，以确认存在真实且可修补的缺陷。
图7A中显示为在经过激光修补处理的初始施加之后的导体610及620与额外线段630。此初始激光修补处理不足以完全地移除线段630。因此，如图7B中所示，一二维确认图像指出此线段630未被完全地移除，举例而言，此二维确认图像是通过荧光成像技术所摄取，且如图7C中所示，为了所有对应于额外的导体线段630的线段640所作的激光修补处理，指示会被规划。也可使用其它形式的确认成像技术，如三维成像，其适于决定残留导体的高度。此决定将有助于定义后续的激光处理指示，例如定义出在后续激光处理中所施加的激光功率。
在根据重新规划的修补指示进一步进行激光处理后，进一步地侵蚀线段630，且如图8A所示，额外导体线段630的残留部分632及634为非连续。如图8B所示，在进行激光修补处理后所摄取到的二维确认图像指出当相对于图6C中的参考图像进行分析时，额外导体线段630仅被部分移除。如图8C所示，重新规划用于激光修补处理的指示，使激光能量仅能传输至所规定的线段640，此线段640对应于额外的导体线段630的残留部分632及634。值得注意的是，当通过施加激光能量以烧蚀此线段时，可降低处理强度，以避免对基板产生不必要的伤害。
而在根据重新规划的修补指示进一步进行激光处理后，如图9A所示，会进一步地侵蚀额外导体线段630的残留部分632及634。如图9B所示，在进行激光修补处理后所摄取到的二维确认图像指出当相对于图6C中的参考图像进行分析时，额外导体线段630的残留部分632及634仍然存在。如图9C所示，重新规划用于激光修补处理的指示，以仅移除线段640的残留部分，此残留部分对应于额外的导体线段630的残留部分632及634，进而产生如图10中所示导体610及620的修补。此导体610及620的适当修补由如图11中所示的一二维确认图像所确认，此确认图像是相对于图6C中的参考图像进行分析。
值得注意的是，用以修补导体所需的反复处理步骤的数目会改变，除外，也可为待修补缺陷的尺寸、激光的功率以及基板对于激光损伤敏感度的函数。
虽然本发明以上述较佳实施例披露如上，然其并非用以限定本发明，任何所术技术领域的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许更动与改进，因此本发明之保护范围当视权利要求所界定者为准。
权利要求
1.一种适于自动检测及修补印刷电路板的装置，包含检测装置，用以自动检测印刷电路板，并提供待修补区域的机器可读指示；自动修补装置，位于至少部分上述这些待修补区域上，利用该机器可读指示以修补上述这些印刷电路板；以及自动修补再形成装置，在初始自动修补操作后，自动再检测上述这些印刷电路板，并将上述这些待修补区域上的再形成机器可读指示，提供给该自动修补装置。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征是该自动修补装置是利用激光扫描组以烧蚀沉积于至少部分上述这些待修补区域的伪导体。
3.根据权利要求2所述的装置，其特征是该激光扫描组包含快速转向反射镜以及激光，该激光适于输出激光束，以冲射该快速转向反射镜上。
4.根据权利要求1所述的装置，其特征是该自动修补装置包含激光。
5.根据权利要求4所述的装置，其特征是该激光是用以输出具有强度的激光束，以移除至少部分的导体并避免损伤与上述这些印刷电路板相连的基板部分。
6.根据权利要求1所述的装置，其特征是该检测装置与该自动修补装置皆利用至少一个共同的确认及修补元件。
7.根据权利要求6所述的装置，其特征是该自动修补装置利用激光扫描组以烧蚀沉积于至少部分上述这些待修补区域上的伪导体。
8.根据权利要求1所述的装置，其特征是该检测装置包含候选缺陷识别元件以及缺陷确认元件。
9.根据权利要求1所述的装置，其特征是该自动修补装置是因应上述这些待修补区域的再形成机器可读指示，进行额外修补操作。
10.一种适于自动检测及修补印刷电路板的方法，包含自动检测印刷电路板，并提供待修补区域上的机器可读指示；因应至少部分上述这些待修补区域上的该机器可读指示，于上述这些印刷电路板上进行修补操作；在初始修补操作后，再检测待修补区域，以提供该待修补区域的额外机器可读指示；再形成待修补区域的该机器可读指示；以及因应待修补区域的该再形成机器可读指示，进行额外修补操作。
11.根据权利要求10所述的方法，其特征是该自动检测操作及该修补操作皆利用至少一个共同的元件以进行确认及修补。
12.根据权利要求10所述的方法，其特征是该进行修补操作包含利用激光束扫描待修补区域，以烧蚀沉积于至少部分的待修补区域上的伪导体。
13.根据权利要求12所述的方法，其特征是该利用激光束进行扫描包含输出激光束，并导引该激光束冲射快速转向反射镜。
14.根据权利要求13所述的方法，其特征是该所输出的该激光束具有强度，足以移除至少部分的导体，并避免损伤与该印刷电路板相连的基板部分。
15.根据权利要求11所述的方法，其特征是该进行修补操作包含利用激光束扫描待修补区域，以烧蚀沉积于至少部分的待修补区域上的伪导体。
16.根据权利要求10所述的方法，其特征是该自动检测包含识别候选缺陷，之后，确认上述这些候选缺陷为真实且可修补的缺陷。
17.一种适于自动标记印刷电路板的装置，包含检测装置，用以自动检测印刷电路板，并提供上述这些印刷电路板的可修补性的机器可读指示；以及自动标记装置，通过该机器可读指示以自动标示所指示的上述这些印刷电路板为不可修补。
18.根据权利要求17所述的装置，其特征是该自动标记装置包含激光烧蚀装置。
19.根据权利要求18所述的装置，其特征是该自动标记装置用以烧蚀不可修补的上述这些印刷电路板的一部分。
20.根据权利要求18所述的装置，其特征是该自动标记装置用以形成操作员可见的烧蚀标记。
全文摘要
一种适于自动检测及修补印刷电路板的装置及方法，其包含检测装置、自动修补装置以及自动修补再形成装置。检测装置是用以自动检测印刷电路板并提供待修补区域上的机器可读指示。自动修补装置是在至少部分待修补区域上，利用机器可读指示以修补印刷电路板。自动修补再形成装置位于初始自动修补操作后，自动再检测印刷电路板，并将待修补区域上的再形成机器可读指示，提供至自动修补装置。
文档编号H05K13/08GK1960602SQ20061014026
公开日2007年5月9日 申请日期2006年10月20日 优先权日2005年10月21日
发明者亚米尔·诺伊, 吉拉德·达瓦拉 申请人:以色列商奥宝科技股份有限公司