专利名称：一种层间图形对准精度的检测方法
技术领域：
本发明涉及PCB (印刷电路板)制造领域，尤其涉及电路板层与层之间的图形对位精度的检测基板与检测方法。
背景技术：
目前，在印刷电路板加工领域，尤其是高精度HDI板(高密度电路板)和封装基板的制造中，要求电路板两个印刷面的图形具备良好的匹配对应关系，这就要求电路板的层与层之间的图形要有极高的对位精度。但是现有的检测方法存在效率低下，精度低、检测结果的可信度差，且检测方法属于破坏性检测、检测用的电路板耗费量大，导致上述不足的原因 是在电路板的加工过程中所采用的电路板不是透明材质，在完成电路板两侧图形的制作后并不能立即、直观地了解到电路板两侧图形是否完全对应；现有的电路板的层间对位精度检测方法采用破坏式检测方法在电路板两面的图形制作完成后，首先需要将印制好的电路板切割成小块并将所述小块的截面打磨光滑；随后再使用显微镜观察、测量每个小块截面上靠近原来未切割时的电路板的两个印刷面的两条边附近的图形偏差情况，由此再推测出整块电路板的两个印刷面上电路的对应精度，据此再进行设备的调整。由于每小块截面的打磨均匀性问题，导致实际的测量过程存在耗时费力、精度差、可信度低等问题，无法满足目前电路板的加工需要。此外，还需要耗费大量的电路板，造成额外的检测成本。
发明内容
针对在PCB制造过程中存在的上述问题，本发明提供了一种层间图形对准精度的检测基板与检测方法，解决现有检测技术检测精度不足和检测板只能单次使用的技术难题。具体的技术方案为一种层间图形对准精度的检测方法，所述的检测的方法按如下步骤操作(I)制作基板在黄光的环境下制备层间图形对准精度检测中使用的基板使用压膜机将上层感光薄膜200压制在透明的塑料薄片100的一侧；与此同时，将下层感光薄膜300压制在透明的塑料薄片100的另一侧，得到基板；随后将基板放置于激光直写曝光机的曝光工作区域；(2)制作检测图形单元在黄光的环境下，对所述基板进行二次曝光，制作检测用的检测图形单元，每一个检测图形单元均包括一个方框201和一个正方形301，具体的制作工艺为Ca)在黄光的环境下,将基板的上层感光薄膜200面与激光直写曝光机的光源方向相对应，对上层感光薄膜200进行曝光，曝光光源为紫外光，曝光的时间在IOs至120s之间，上层感光薄膜200上被紫外光曝光的区域发生颜色变化，曝光出的图形为方框201，该方框201的内侧边长为Dl，外侧边长为D2，方框201的内侧边长Dl小于方框201的外侧边长D2 ；
(b)在黄光的环境下，将所述基板拆下来反装，使得基板的下层感光薄膜300面与激光直写曝光机的光源方向相对应，待激光直写曝光机配备的自动对准系统将准备在下层感光薄膜300上曝光的图形与已在上层感光薄膜200曝光出的图形对准完毕后，对下层感光薄膜300进行曝光，曝光光源为紫外光，曝光的时间在IOs至120s之间，下层感光薄膜300上被紫外光曝光的区域发生颜色变化，曝光出的图形为正方形301，该正方形301的边长为D3，正方形301的边长D3小于方框201的内侧边长Dl ;所述正方形301的四条边与包围所述正方形301的方框201内侧相对应的四条边之间相互平行；所述的检测图形单元呈阵列排列，检测图形单元横向排列的数量不少于2排，纵向排列的数量不少于2列；(3)测算X向、y向的距离差将曝光后的基板放置在黄光环境下静置5至30分钟，用显微镜对曝光图像进行检测分析和距离差的换算，具体为随机抽取η个检测图形单元，η的范围在4到100之间；分别测量每个检测图形单元内正方形301左侧的边长与对 应的方框201左侧的内框边长的横向距离χη1,正方形301右侧的边长与对应的方框201右侧的内框边长的横向距离xn2，正方形301上侧的边长与对应的方框201上侧的内框边长的纵向距离ynl，正方形301下侧的边长与对应的方框201下侧的内框边长的横向距离y 2 ;依照上述测量的结果，换算出横向对准平均偏差值Ax和纵向对准平均偏差值Ay;(4)清洗基板完成设备的调整后，将激光直写曝光机内的基板取下，放入质量比为3%的氢氧化钠溶液中浸泡,将基板上的上层感光薄膜200和下层感光薄膜300 —同洗去，留下塑料薄片100待用；(5)若测算出来的横向对准平均偏差值Λ X小于M且测算出来的纵向对准平均偏差值Ay小于N，则此时的层间图形对准精度符合生产的要求，不需要调整曝光机上的工艺参数，直接按此条件开始PCB板上电路的印刷生产；若测算出来的横向对准平均偏差值Λχ不小于Μ，则调整激光直写曝光机的X向的参数值；若测算出来的纵向对准平均偏差值Ay不小于N，则调整激光直写曝光机的y向的参数值；只要调整了调整激光直写曝光机的X向或y向的参数值，就需要重复步骤(I)至步骤(4)，直至横向对准平均偏差值Λ X小于M且纵向对准平均偏差值Λ y小于N，才可锁定激光直写曝光机的工艺参数并按此条件开始PCB板上电路的生产。所述的Dl值在2000μπι至5000μπι之间，所述的D2值在3000 μ m至6000 μ m之间，所述的D3值在ΙΟΟΟμπι至3000μπι之间。所述的塑料薄片(100)的厚度在50um至2000 μ m之间。所述的基片的制备工艺条件为压膜温度80至140°C，压力O. 5至5. Okg/cm2，压膜速度 O. 5 至 4. Om/min。横向对准平均偏差值M的范围为10 μ m至500 μ m;纵向对准平均偏差值N的范围为 10 μ m 至 500 μ m。本发明的有益效果是I、相比较与现有的检测方法省去了显影和刻蚀工序，也省去了繁琐的切割和打磨工序，节约工时提高了效率；2、本检测方法不破坏检测用基板，减少了发生误差的环节，由于干膜在曝光后会有颜色变化，所以可以通过显微镜直观地观测到基板两个印刷面上的图形以及图形间的对应、吻合情况，方便测量、确保了检测的精度与可行度；3、本方法中检测用的基板可反复使用，有效地降低了检测成本。
图I为本发明基板的示意图。图2为基板曝光后单个图形的正面示意图。图3为基板曝光后单个图形的背面示意图。图4为基板曝光后单个图形的俯视图。图5为整块基板曝光后的不意图。 图中的序号为塑料薄片100、上层感光薄膜200、下层感光薄膜300、方框201、正方形301。
具体实施例方式实施例I :现结合图I至图5详细说明本发明。(I)制作基板参见图1，首先在黄光的环境下，选取一块长500000μπκ宽600000 μ m、厚200 μ m的透明塑料薄片100以及2卷相同宽度的日立H9030型干膜，将一块透明塑料薄片100、两卷日立H9030型干膜分别装入志圣压膜机的输送机构上，将志圣压膜机的工作参数设定为压膜的温度110°C、压力3. Okg/cm2、和压膜速度2. Om/min后，对前述的塑料薄片100的两面同时进行压膜作业。塑料薄片100—侧的感光薄膜称为上层感光薄膜200，塑料薄片100另一侧的感光薄膜称为将下层感光薄膜300，该复合结构的薄片即为检测用的基板；随后将制作好的基板放置于激光直写曝光机上的曝光工作区准备使用。(2)制作检测图形单元参见图2至图5，在黄光的环境下，对所述基板进行曝光，制作检测用的检测图形单元，每一个检测图形单元均包括一个方框201和一个正方形301，具体的制作工艺为Ca)在黄光的环境下,将基板的上层感光薄膜200面与激光直写曝光机的光源方向相对应，对上层感光薄膜200进行曝光，曝光光源为紫外光，曝光的时间在IOs至120s之间，上层感光薄膜200上被紫外光曝光的区域发生颜色变化，被紫外光曝光的区域呈黑色，被紫外光曝光出的图形为方框201，该方框201的内侧边长为Dl，Dl为2000 μ m，外侧边长为 D2, D2 为 3000 μ m ；(b)在黄光的环境下，将所述基板拆下来反装，使得基板的下层感光薄膜300面与激光直写曝光机的光源方向相对应，待激光直写曝光机配备的自动对准系统将准备在下层感光薄膜300上曝光的图形与已在上层感光薄膜200曝光出的图形对准完毕后，对下层感光薄膜300进行曝光，曝光光源为紫外光，曝光的时间在IOs至120s之间，下层感光薄膜300上被曝光的区域发生颜色变化，被紫外光曝光的区域呈黑色，被紫外光曝光出的图形为正方形301，该正方形301的边长为D3，D3为ΙΟΟΟμπι;所述正方形301的四条边与包围上述正方形301的方框201内侧相对应的四条边之间相互平行；所述的检测图形单元呈阵列排列，检测图形单元横向不少于2排，纵向不少于2列；
(3)测算X向、y向的距离差将曝光后的基板放置在黄光环境下静置5至30分钟，用放大倍率在50倍以上的光学显微镜对曝光图像进行检测分析和距离差的换算，具体为随机抽取4个检测图形单元；分别测量每个检测图形单元内正方形301左侧的边长与对应的方框201左侧的内框边长的横向距离xnl，正方形301右侧的边长与对应的方框201右侧的内框边长的横向距离Xn2,正方形301上侧的边长与对应的方框201上侧的内框边长的纵向距离ynl，正方形301下侧的边长与对应的方框201下侧的内框边长的横向距离yn2 ;—共获得四组16个测量值·^:，；^；^，^，；^、1^， ；^^；^)、
(x3，ix3，2y3，iy3，2)，(XuX4W4,2))，将上述测量值代入公式
权利要求
1. 一种层间图形对准精度的检测方法，其特征在于，所述的检测的方法按如下步骤操作 (1)制作基板在黄光的环境下制备层间图形对准精度检测中使用的基板使用压膜机将上层感光薄膜(200)压制在透明的塑料薄片(100)的一侧；与此同时，将下层感光薄膜(300)压制在透明的塑料薄片(100)的另一侧，得到基板；随后将基板放置于激光直写曝光机的曝光工作区域； (2)制作检测图形单元在黄光的环境下，对所述基板进行二次曝光，制作检测用的检测图形单元，每一个检测图形单元均包括一个方框(201)和一个正方形(301)，具体的制作工艺为 (a)在黄光的环境下,将基板的上层感光薄膜(200)面与激光直写曝光机的光源方向相对应，对上层感光薄膜(200)进行曝光，曝光光源为紫外光，曝光的时间在IOs至120s之间，上层感光薄膜(200)上被紫外光曝光的区域发生颜色变化，曝光出的图形为方框(201)，该方框(201)的内侧边长为D1，外侧边长为D2，方框(201)的内侧边长Dl小于方框(201)的外侧边长D2 ； (b)在黄光的环境下，将所述基板拆下来反装，使得基板的下层感光薄膜(300)面与激光直写曝光机的光源方向相对应，待激光直写曝光机配备的自动对准系统将准备在下层感光薄膜(300)上曝光的图形与已在上层感光薄膜(200)曝光出的图形对准完毕后，对下层感光薄膜(300)进行曝光，曝光光源为紫外光，曝光的时间在IOs至120s之间，下层感光薄膜(300)上被紫外光曝光的区域发生颜色变化，曝光出的图形为正方形(301)，该正方形(301)的边长为D3，正方形(301)的边长D3小于方框(201)的内侧边长Dl ;所述正方形(301)的四条边与包围所述正方形(301)的方框(201)内侧相对应的四条边之间相互平行；所述的检测图形单元呈阵列排列，检测图形单元横向排列的数量不少于2排，纵向排列的数量不少于2列； (3)测算X向、y向的距离差将曝光后的基板放置在黄光环境下静置5至30分钟，用显微镜对曝光图像进行检测分析和距离差的换算，具体为随机抽取η个检测图形单元，η的范围在4到100之间；分别测量每个检测图形单元内正方形(301)左侧的边长与对应的方框(201)左侧的内框边长的横向距离χη1，正方形(301)右侧的边长与对应的方框(201)右侧的内框边长的横向距离xn2,正方形(301)上侧的边长与对应的方框(201)上侧的内框边长的纵向距离ynl，正方形(301)下侧的边长与对应的方框(201)下侧的内框边长的横向距离yn2 ;依照上述测量的结果，换算出横向对准平均偏差值Ax和纵向对准平均偏差值Ay ; (4)清洗基板完成设备的调整后，将激光直写曝光机内的基板取下，放入质量比为3%的氢氧化钠溶液中浸泡，将基板上的上层感光薄膜(200)和下层感光薄膜(300)—同洗去，留下塑料薄片(100)待用； (5)若测算出来的横向对准平均偏差值Λχ小于M且测算出来的纵向对准平均偏差值Ay小于N，则此时的层间图形对准精度符合生产的要求，不需要调整曝光机上的工艺参数，直接按此条件开始PCB板上电路的印刷生产；若测算出来的横向对准平均偏差值Ax不小于Μ，则调整激光直写曝光机的X向的参数值；若测算出来的纵向对准平均偏差值Ay不小于N，则调整激光直写曝光机的y向的参数值；只要调整激光直写曝光机的X向或y向的参数值，就需要重复步骤(I)至步骤(4)，直至横向对准平均偏差值Λ X小于M且纵向对准平均偏差值Ay小于N，才可锁定激光直写曝光机的工艺参数并按此条件开始PCB板上电路的生产。
2.如权利要求I所述的一种层间图形对准精度的检测方法，其特征在于，所述的Dl值在2000 μ m至5000 μ m之间，所述的D2值在3000 μ m至6000 μ m之间，所述的D3值在1000 μ m 至 3000 μ m 之间。
3.如权利要求I所述的一种层间图形对准精度的检测方法，其特征在于，所述的塑料薄片(100)的厚度在50um至2000μπι之间。
4.如权利要求I所述的一种层间图形对准精度的检测方法，其特征在于，所述的基片的制备工艺条件为压膜温度80至140°C，压力O. 5至5. Okg/cm2，压膜速度O. 5至4. Om/min。
5.如权利要求I所述的一种层间图形对准精度的检测方法，其特征在于，横向对准平均偏差值M的范围为10 μ m至500 μ m ;纵向对准平均偏差值N的范围为10 μ m至500 μ m。
全文摘要
针对现有电路板层间对位精度检测时需要将电路板切割成小块并打磨光滑后再测量所存在的耗时费力、精度差、可信度低等一系列的问题。本发明提供一种层间图形对准精度的检测方法，通过对压印有感光材料的透明基板进行双向曝光后产生的图形的测算，直观地了解实际的电路板印刷与对准情况，再据此调整激光直写曝光机的工艺参数；且检测用的基片在曝光使用后通过清洗、重新压膜后可反复使用、经济环保。本发明有益的效果是方法简单、工艺便捷、测算的精度高、检测用的基板可以反复使用，降低了检测成本、缩短了生产工时。
文档编号G03F9/00GK102880011SQ201210332728
公开日2013年1月16日 申请日期2012年9月11日 优先权日2012年9月11日
发明者严孝年, 危兆玲, 杨毓铭 申请人:天津芯硕精密机械有限公司