专利名称：在pcb生产处理过程中的光学检查的制作方法
在PCB生产处理过程中的光学检查相关申请本申请要求申请日为2010年1月11日的美国临时专利序号61/四3，725的优先权，在此以引用方式包含该申请。
背景技术：
通常，在对于整个材料流具有单个输入和单个输出的一条制造线中执行数量繁多的连续制造阶段之后，执行印刷电路板的各层的光学检查。此阶段之后的检查导致对制造问题的迟的检测和响应，并且，结果是PCB制造的低产量。例如在显影(developing)之后执行光学检查(这是非常罕见的)意味着通过将经显影的层从生产线中牵出、在光学检查之前清洗和干燥这些层并且将良好的或经修复的层放回生产线而打断生产线移动。这样做花费时间，干扰操作材料流，引起额外的操作以及昂贵的车间(work floor)。
发明内容
根据本发明的各种实施例，提供一种如权利要求所示的生产线和方法。
在此参照附图仅通过示例的方式描述本发明。现在详细地具体参照附图，要强调， 示出的特定细节是通过示例的方式并且目的是本发明的各种实施例的例示性讨论。在图中 图1示出根据本发明的实施例的集成有检查系统的生产线以及多个层； 图2示出根据本发明的实施例的方法； 图3示出根据本发明的实施例的生产线上的检查系统和多个层； 图4示出根据本发明的实施例的生产线之一，所述生产线之一包括传送器、装载单元、卸载单元、显影区域、蚀刻区域和剥离区域，每个区域包括检查系统，每个检查系统包括OCR单元、图像获取单元、验证(verification)单元和处理单元，其中每个检查系统位于处理工具之后； 图5示出根据本发明的实施例的生产线之一，所述生产线之一包括传送器、多个卸载单元、装载单元、卸载单元、显影区域、蚀刻区域、剥离区域和单个处理单元，每个区域包括检查系统，每个检查系统包括OCR单元、图像获取单元和缺陷验证单元，其中每个检查系统位于处理工具之后； 图6示出根据本发明的实施例的生产线之一，所述生产线之一包括传送器、多个卸载单元、装载单元、卸载单元、显影区域、蚀刻区域、剥离区域、单个处理单元和单个OCR 单元，每个区域包括检查系统，每个检查系统包括图像获取单元和缺陷验证单元，其中每个检查系统位于处理工具之后； 图7示出根据本发明的实施例的生产线之一，所述生产线之一包括传送器、装载单元、卸载单元、显影区域、蚀刻区域、剥离区域和单个OCR单元，每个区域包括检查系统，每个检查系统包括图像获取单元、处理单元和缺陷验证单元，其中每个检查系统位于处理工具之后； 图8示出根据本发明的实施例的生产线之一，所述生产线之一包括传送器、装载单元、卸载单元、显影区域、蚀刻区域和剥离区域，每个区域包括检查系统，每个检查系统包括OCR单元、图像获取单元、验证单元和处理单元，其中每个检查系统位于处理工具之前； 图9示出根据本发明的实施例的生产线之一，所述生产线之一包括传送器、装载单元、卸载单元、显影区域、蚀刻区域和剥离区域，每个区域包括检查系统，每个检查系统包括OCR单元、图像获取单元、验证单元和处理单元，其中每个检查系统位于处理工具之前； 图10示出根据本发明的实施例的生产线之一，所述生产线之一包括多个传送器、 机器人、装载单元、卸载单元、显影区域、蚀刻区域和剥离区域，每个区域包括检查系统，每个检查系统包括OCR单元、图像获取单元、验证单元和处理单元，其中每个检查系统位于处理工具之前； 图11示出根据本发明的实施例的生产线之一，所述生产线之一包括传送器、机器人、装载单元、卸载单元、显影区域、蚀刻区域和剥离区域，每个区域包括检查系统，每个检查系统包括OCR单元、图像获取单元、验证单元和处理单元，其中每个检查系统位于处理工具之前； 图12示出根据本发明的实施例的生产线，所述生产线包括传送器、装载单元、卸载单元、显影区域、蚀刻区域和剥离区域，每个区域包括检查系统，其中三个检查单元包括 OCR单元、图像获取单元和处理单元，仅有两个检查系统包括缺陷验证单元，其中每个检查系统位于处理工具之后； 图13示出根据本发明的实施例的生产线，所述生产线包括传送器、装载单元、卸载单元、显影区域以及蚀刻和剥离区域，每个区域包括检查系统，每个检查系统包括OCR单元、图像获取单元、验证单元和处理单元，其中每个检查系统位于处理工具之后； 图14示出根据本发明的实施例的生产线，所述生产线包括传送器、装载单元、卸载单元、显影区域、蚀刻区域以及剥离区域，其中所述显影区域和剥离区域包括检查系统， 其中每个检查系统包括OCR单元、图像获取单元、验证单元和处理单元，其中每个检查系统位于处理工具之后； 图15示出根据本发明的实施例的包括干燥模块的生产线。
具体实施例方式由于实施本发明的设备的大部分是由本领域技术人员已知的电子对象和电路构成的，因此为了本发明的深层概念的理解和认可，并且为了不混淆或者偏离本发明的教导， 将不以比如上示出的被认为是必要的程度更详细的程度说明电路细节。
在以下的详细描述中，阐述了数量繁多的具体细节，以便提供对本发明的透彻的理解。然而，本领域技术人员将理解，本发明可不具有这些具体细节而被实现。在其他情况中，没有详细描述公知的方法、过程和部件以便不使本发明难以理解。
术语“处理区域”指的是其中执行至少一个处理操作的区域。处理区域可以包括一个或更多个处理单元以及零个或更多个检查系统。
术语“生产线”指的是在印刷电路板的制造处理过程中对层进行处理的单元的组合。这些单元可以按线状方式被布置(如以下的图中示出的)但是也可按照其他方式被布置，诸如被群集、以阵列布置等等。生产线可以生产或者参与生产包括内层或外层的层。
术语“层”指的是在一个或更多个印刷电路板的生产过程中制造的物件(item)。 层可以包括能够属于被一次组装在一起的一个或更多个PCB的多个元件。
本发明建议作为生产处理的一部分执行光学检查而非与该处理分离地进行检查， 由于生产处理和较早的阶段中的问题被更早地检测，并且将快速的反馈提供给制造处理控制，由此实现PCB生产时间的减少。光学检查工具接近生产线的诸如处理单元或传送器之类的至少一个其他部件。接近程度可以小于一米、几米等等。光学检查工具的接近意味着将层传送到光学检查工具不显著延迟生产。
一种用于生产印刷电路板的层的生产线，所述生产线包括 多个处理单元，被布置以处理这些层； 检查系统，位于至少一个处理单元附近，以形成所述生产线的一部分； 至少一个传送单元，用于将层在装载单元、卸载单元、检查系统和所述多个处理单元中的各处理单元之间传送。
该生产线可包括多个检查系统。
所述至少一个检查单元可位于全部所述多个处理单元之前。
所述至少一个检查单元可位于全部所述多个处理单元之后。
所述多个检查系统中的至少一个检查系统可包括光学字符识别(OCR)单元，被布置以识别被印(imprint)在层上的层信息；图像获取单元，被布置以获得由所述至少一个传送单元传送的层的图像；和处理器，被布置以通过响应于所述层信息来应用缺陷检测处理，处理所述层的图像。
所述至少一个检查系统还可包括验证单元，所述验证单元用于验证由处理器检测出的被怀疑的缺陷。
所述多个检查系统的仅一部分可包括光学字符识别(OCR)单元，所述光学字符识别(OCR)单元被布置以识别被印在层上的层信息。
所述多个检查系统的仅一部分可包括验证单元，所述验证单元用于验证由处理器检测出的被怀疑的缺陷。
该生产线可包括多个检查系统，其中，每个检查系统可位于从装载单元、卸载单元和剥离单元中选出的两个单元之间；以及至少一个附加的卸载单元，用于在层被提供给生产线的另一处理区域之前卸载该层。
所述至少一个传送单元可包括传送器，由至少一个处理单元访问，其中，所述传送器的其上传送层的至少一部分在所述检查系统的视野之内。
处理单元的数量可以超过检查系统的数量。
处理单元的数量可以等于检查系统的数量。
一种用于在印刷电路板的生产过程中检查层的方法，所述方法可包括(a)由属于一条生产线的多个处理单元处理层，所述生产线还包括至少一个检查系统；(b)由检查系统执行层的缺陷检测处理；以及(C)由至少一个传送单元在所述至少一个检查系统与所述多个处理单元中的各处理单元之间传送层。注意，阶段(a)、(b)和(c)可不按照上述顺序执行、彼此并行执行或者以基本上重叠的方式执行，并且，这些阶段中的各阶段的一次或更多次迭代可以位于该方法的其他阶段的一次或更多次迭代之后或之前。注意，这些阶段的执行可以响应于处理单元和检查系统的布置而进行。因而，由不同的图中示出的不同的系统执行不同的阶段。
该方法可包括通过光学字符识别(OCR)单元，识别印在层上的层信息；由图像获取单元获得由所述至少一个传送单元传送的层的图像；以及通过响应于所述层信息应用缺陷检测处理，由处理器处理这些层的图像。
该方法可包括由验证单元验证由处理器检测出的被怀疑的缺陷。
该方法可包括在层被提供给生产线的另一处理区域之前卸载该层。
在说明书和权利要求书中提及的任何方法可由在说明书和权利要求书中示出的系统中的至少一个来执行。
该检查系统可位于处理单元之前、处理单元之后或者一对处理单元之间，以形成生产线的一部分。作为生产线的一部分意味着，层可被提供给接近处理单元的检查系统，并且能够例如通过用于将层在处理单元之间传送的相同的传送单元(传送器、机器人等)而被提供给检查系统。
以下的图示出根据本发明的各种实施例的各种生产线。各生产线可包括一个或更多个运送单元，用于将层在生产线的不同单元或者工具之间转移。
虽然以下的图可以示出诸如显影单元、蚀刻单元和剥离单元之类的处理单元-要注意，这些是处理单元的非限制性的示例。还要注意，虽然以下的图涉及内层的生产线，但是该生产线在适当修改后可以被应用于包括外层的其他类型的层。
运送单元的非限制性示例包括传送器、机器人或者任何其它在运送单元的领域中已知的单元。例如，图4-9和11-14示出单个传送器380，而图10示出通过机器人382而间隔开的一对传送器380和381，该机器人能够将层从一个传送器转移到另一传送器。要注意，在多数图中示出了各种处理单元(显影单元310、蚀刻单元320和剥离单元330)位于传送器380上方(或下方)。不必如此，并且，各处理单元可与传送器间隔开。例如，图11的蚀刻单元320位于传送器380的侧部。
根据本发明的各种实施例，生产线可包括三个处理区域。这在多数图(例如，图 4-12)中示出。这些处理区域包括显影区域410、蚀刻区域420和剥离区域430。要注意， 根据本发明的实施例，这些区域中的一个或更多个可被集成-如图13的蚀刻和剥离区域所示。
根据本发明的各种实施例，各处理区域可包括处理单元并且可包括零个或更多个检查系统。多数的图(例如，图4-13)对于每个处理区域示出了单个检查系统，但是至少一个处理区域可不具有检查系统(例如，图14的蚀刻区域420)，并且或者作为替换方案，单个处理区域可包括多个检查系统-特别是在这种处理区域包括多个处理单元的情况下。
根据本发明的各种实施例，生产线可开始于装载单元并且结束于卸载单元。要注意，根据本发明的各种实施例，多于单个的装载单元，并且或者作为替换方案，多于单个的卸载单元，可被包括在生产线中(或者接近生产线)。多数的图(例如，图7-14)示出单个装载单元405和单个卸载单元495。一些图(图5和图6)示出多个附加的卸载单元(500) 用于卸载有缺陷的层。
根据本发明的各种实施例，检查系统可位于装载单元(以及或者作为替换方案，卸载单元)与处理单元之间。图9中提供了其中检查系统位于剥离单元330和卸载单元 495之间的示例。
根据本发明的各种实施例，不同处理区域内的检查系统可以是相同的或者至少包括相同类型的单元。这例如在图4-5和8-14中示出。
而根据本发明的其它实施例，一个或更多个检查系统可在其所包括的单元的类型方面互不相同。例如，图6和7示出包括OCR单元30的单个检查系统，而另两个检查系统不包括这种OCR单元。在这种情况下，单个OCR单元可辅助识别被提供到生产线的层，并且不需要在接近下一检查系统之前包括其他OCR单元-特别是在检查系统(或另一单元)追踪哪些层被从生产线取下的情况下。
例如，在图6中，在不同的检查系统之间共享单个处理器65，并且，所述单个处理器65可辅助追踪哪些层被取下以及将哪些层提供各检查系统。例如，如果发现层是有缺陷的并且应该被修复、被再次使用或被丢弃，则可执行该层的取下。检查系统的操作员(特别是验证单元70的操作员)可决定取下层并且可更新处理器65或者验证单元70。
对于又一个示例，在图7中，不同的检查系统的不同的处理器65被相互链接并且可相互更新。
对于又一个示例，图12示出不包括验证单元70的单个检查系统和包括验证单元 70的另两个检查系统。要注意，不同的检查系统可在包括(或者缺少)不同类型的多个单元方面互不相同。
根据本发明的各种实施例，不同检查系统的不同单元可以在诸如照明类型(脉冲式、连续式、宽带或单色)、照明强度、照明覆盖范围、传感器类型、验证算法、检查算法、缺陷检测算法等等的一个或更多个特性方面互不相同。这些差别可在考虑处理区域之间的差别、从不同的处理区域得到的缺陷的期望的差别等的情况下被设计。
图1示出根据本发明的实施例的检查系统10、传送器20和多个层。
检查系统10和传送器20可以执行方法200。检查系统10可以是上述的生产线中任一生产线的一部分。
检查系统10包括OCR单元30、图像获取单元40、中央CAD数据库50、处理器60、 验证站70和中央数据处理器80。作为替换方案，系统10可以仅包括这些单元的一部分或者可包括附加的单元。
传统的AOI系统位于专用位置(Α0Ι室)并且不是生产线的一部分。
传送器20用于从检查系统10的一个单元以及从检查系统10 (或者其单元之一) 将被检查的层传送到生产线的处理单元。如上所述，传送器20可以由多个传送器、机器人或者任何其它运送单元代替。
OCR单元30读取层信息(作业、层、批次和层号码或者层上显影的图案的一部分的样本图像)。
图像获取单元40是获取层图像(整个层或其一部分的图像)的光学系统。图像获取单元40获取层的图像。其可以是(i)来自101-108的系列的部分层或所有层；(ii)整个层(例如，101)的部分或者仅其一部分。
处理器60取出由OCR单元30得到的层信息，从中央CAD信息数据库50中识别所占用的“作业索引”数据库，并且使其准备好由图像获取单元40进一步利用。
图像获取单元40将获取的图像发送到中央数据处理器80，该中央数据处理器80 能够服务若干个如图像获取单元40那样的图像获取单元。图像获取单元40利用从中央CAD 信息数据库50接收的数据和图像获取单元40获取的图像进行操纵，并且向验证单元70输出可能缺陷的列表。
验证单元能够生成缺陷的最终列表(验证文件)，得出由诸如图5和6的卸载单元495和500之类的卸载单元进行层卸载的指令。并且或者作为替换方案，验证单元可显示怀疑的缺陷的图像。
作为便利的方式，所有的层都在生产线(处理线)中被扫描，但是验证单元70可位于其它位置(例如，自动光学图像(AOI)室中)。
作为便利的方式，一组层的一部分在生产线中(由图像获取单元40)被成像(例如，被扫描)，而一组层的其余的层(例如一批层)在另一位置(例如，AOI室中)被成像， 并且，所有层都在另一个位置被验证。
要注意，虽然图1示出处理器60和中央数据处理器80，但是系统可包括单个处理模块或者多于两个处理模块。
图2示出根据本发明的实施例在PCB制造处理过程中的光学检查的方法200。方法200包括以下步骤 将层装载到生产线的阶段210。图1示出层装载点110，层(101-108)从该层装载点110被装载。图1示出被置于传送器20上的多个层101-108。
阶段210可包括由装载单元将与印刷电路板相关的层装载到生产线，该生产线包括多个处理单元(诸如但是不限于显影单元、蚀刻单元和剥离单元)、装载单元、卸载单元、 至少一个传送单元和形成生产线的一部分的检查系统。
阶段210之后可以是阶段220或者阶段210之后可以是阶段215，阶段215由生产线的处理单元处理所述层。阶段215可以包括执行任何处理，所述任何处理诸如是但不限于显影、蚀刻、剥离或其组合。阶段215之后可以是阶段220。
阶段220包括由0CR(光学字符识别)单元或其它类型的识别单元识别层信息，所述层信息诸如是被识别的层的特有标识符(ID)。阶段220还可包括将层信息发送到处理器 60，其中该层信息可包括诸如数字、文本、图像及其任何组合之类的一个或更多个符号。
层信息使得处理器60能够从诸如计算机辅助设计(CAD)信息数据库50之类的数据库取出可在缺陷检测过程中，并且或者作为替换方案，在缺陷验证过程中使用的相关信息。所述相关信息可包括一个或更多个参考图像、缺陷检测处方、验证处方或者能够在缺陷检测处理中，并且或者作为替换方案，在验证处理中有帮助的任何信息。这由阶段230之前且阶段220之后的阶段222示出。阶段222包括向处理器发送该层信息，由处理器取出相关信息。所述相关信息可以是存储在计算机辅助设计(CAD)信息数据库中的索引。
阶段220之后可以是阶段230，所述阶段230由安装在生产线中的并且位于OCR单元之后的图像获取系统(表示为“图像获取”)检查层。
OCR单元30和图像获取单元40之间的间隔以及传送器20的速度可被设计为使得图像获取单元40或处理器60能够装载相关信息(例如，相关的CAD信息)，使得这种相关信息能够在缺陷检测处理和/或验证处理过程中被使用。例如，这种相关信息可以是要与由图像获取单元40获取的层的图像进行比较的参考图像。
阶段230之后可以是阶段M0，阶段240执行缺陷检测。阶段240可以包括分析由处理器60，并且或者作为替换方案，由中央数据处理器80，检查的层的图像。该分析可包括找到缺陷或者怀疑的缺陷。
阶段240之后可以是阶段对5，阶段M5由生产线的处理单元处理所述层。阶段 245可以包括执行任何处理，诸如但不限于显影、蚀刻、剥离或者其组合。阶段245之后可以是阶段250。
阶段240之后可以是阶段250，阶段250执行验证处理。阶段250可以包括对于所检查的层创建验证文件、向用户显示怀疑的缺陷等等。验证文件可包括怀疑的缺陷的位置和用于层卸载单元的指令。
阶段250之后可以是阶段255或沈0。阶段255包括由生产线的处理单元处理层。 阶段255可以包括执行任何处理，诸如但不限于显影、蚀刻、剥离或者其组合。阶段255之后可以是阶段230、240或沈0中的任一个。
阶段260可以包括从传送器卸载层。
要注意，在生产处理期间，阶段220、230、240和250中的至少一些可被重复多次。 这至少部分地由在阶段255与阶段230和240之间连接的虚线示出。
图3示出根据本发明的实施例的检查系统11、传送器20和多个层。
检查系统11与图1的检查系统10的不同之处在于，检查系统11具有代替处理器 60和中央数据处理器80的处理器65。处理器65可包括中央CAD数据库50或者可与中央 CAD数据库50耦接。
图4-15示出根据本发明的各种实施例的生产线304-315。
以下的表示出在这些生产线304-315中的每一个中包括的单元。
权利要求
1.一种用于生产印刷电路板的层的生产线，所述生产线包括 多个处理单元，被布置以处理这些层；检查系统，位于至少一个处理单元附近，以形成所述生产线的一部分；以及至少一个传送单元，用于将层在装载单元、卸载单元、检查系统和所述多个处理单元中的各处理单元之间传送。
2.如权利要求1所述的生产线，所述生产线包括多个检查系统。
3.如权利要求2所述的生产线，其中，至少一个检查单元位于全部所述多个处理单元
4.如权利要求2所述的生产线，其中，至少一个检查单元位于全部所述多个处理单元之后。
5.如权利要求2所述的生产线，其中，所述多个检查系统中的至少一个检查系统包括 光学字符识别(OCR)单元，被布置以识别被印在层上的层信息；图像获取单元，被布置以获得由所述至少一个传送单元传送的层的图像；和处理器，被布置以通过响应于所述层信息来应用缺陷检测处理，处理所述层的图像。
6.如权利要求5所述的生产线，其中，所述至少一个检查系统还包括验证单元，所述验证单元用于验证由处理器检测出的被怀疑的缺陷。
7.如权利要求2所述的生产线，其中，所述多个检查系统的仅一部分包括光学字符识别(OCR)单元，所述光学字符识别(OCR)单元被布置以识别被印在层上的层信息。
8.如权利要求2所述的生产线，其中，所述多个检查系统的仅一部分包括验证单元，所述验证单元用于验证由处理器检测出的被怀疑的缺陷。
9.如权利要求1所述的生产线，所述生产线包括多个检查系统，其中，每个检查系统位于从装载单元、卸载单元和剥离单元中选出的两个单元之间；以及至少一个附加的卸载单元，用于在层被提供给生产线的另一处理区域之前卸载该层。
10.如权利要求1所述的生产线，其中，所述至少一个传送单元包括传送器，所述传送器由至少一个处理单元访问，其中，所述传送器的其上传送层的至少一部分在所述检查系统的视野之内。
11.如权利要求1所述的生产线，其中，处理单元的数量超过检查系统的数量。
12.如权利要求1所述的生产线，其中，处理单元的数量等于检查系统的数量。
13.一种用于在印刷电路板的生产过程中检查层的方法，所述方法包括由属于生产线的多个处理单元处理层，所述生产线还包括至少一个检查系统； 由检查系统执行所述层的缺陷检测处理；以及由至少一个传送单元在所述至少一个检查系统与所述多个处理单元中的各处理单元之间传送层。
14.如权利要求13所述的方法，其中，所述生产线包括多个检查系统。
15.如权利要求14所述的方法，其中，至少一个检查单元位于全部所述多个处理单元 之前。
16.如权利要求14所述的方法，其中，至少一个检查单元位于全部所述多个处理单元之后。
17.如权利要求14所述的方法，所述方法包括通过光学字符识别(OCR)单元来识别印在层上的层信息；由图像获取单元获得由所述至少一个传送单元传送的层的图像；以及通过响应于所述层信息应用缺陷检测处理，由处理器处理这些层的图像。
18.如权利要求17所述的方法，所述方法包括由验证单元验证由处理器检测出的被怀疑的缺陷。
19.如权利要求14所述的方法，其中，所述多个检查系统的仅一部分包括光学字符识别(OCR)单元，所述光学字符识别(OCR)单元被布置以识别被印在层上的层信息。
20.如权利要求14所述的方法，其中，所述多个检查系统的仅一部分包括验证单元，所述验证单元用于验证由处理器检测出的被怀疑的缺陷。
21.如权利要求13所述的方法，其中，所述检查线包括多个检查系统，其中，每个检查系统位于从装载单元、卸载单元和剥离单元中选出的两个单元之间；以及，所述方法包括在层被提供给生产线的另一处理区域之前卸载该层。
22.如权利要求13所述的方法，其中，所述至少一个传送单元包括传送器，所述传送器由至少一个处理单元访问，其中，所述传送器的其上传送层的至少一部分在所述检查系统的视野之内。
23.如权利要求13所述的方法，其中，处理单元的数量超过检查系统的数量。
24.如权利要求13所述的方法，其中，处理单元的数量等于检查系统的数量。
全文摘要
本发明提供了在PCB生产处理过程中的光学检查。本发明提供用于生产印刷电路板的层的方法和生产线。该生产线包括多个处理单元和形成生产线的一部分的检查系统；以及至少一个传送单元，用于将层在所述检查系统和所述多个处理单元中的各处理单元之间传送。
文档编号G01N21/956GK102186307SQ20111000443
公开日2011年9月14日 申请日期2011年1月11日 优先权日2010年1月11日
发明者M·立维, S·皮特斯 申请人:卡姆特有限公司