專利名稱：監(jiān)控和改進(jìn)多層pcb制造的尺寸穩(wěn)定性和配準(zhǔn)精度的系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明通常涉及印制電路板的制造。尤其是，本系統(tǒng)涉及在制造期間遇到的印制電路板扭曲的測(cè)量和分析以及對(duì)于這類扭曲的補(bǔ)償。
背景技術(shù)：
印制電路板(PCB)的制造包括一連串的處理步驟，其中一些步驟將多層的線路設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)換為圖像、圖案或電路，其將被轉(zhuǎn)置(transpose)到基底材料上以便后續(xù)處理成為電連接。設(shè)計(jì)可直接實(shí)施于制造介質(zhì)或圖紙上或者圖形表示介質(zhì)上。通常大部分設(shè)計(jì)被轉(zhuǎn)換為數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)表示法。轉(zhuǎn)換為數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)表示法可用市場(chǎng)上可買到的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(CAD)軟件來實(shí)現(xiàn)。CAD程序與計(jì)算機(jī)輔助制造(CAM)程序協(xié)力將設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為一連串項(xiàng)目(item)的“布局圖(layout)”，諸如被設(shè)置在基底材料板上的電路、互連孔和阻焊層。布局圖通常被轉(zhuǎn)置到一個(gè)介質(zhì)上，稱作布線圖(artwork)，不過布局圖也可以經(jīng)由激光器而直接轉(zhuǎn)置。項(xiàng)目被稱為特征。最終，板的各部分將被合成而制成一個(gè)PCB，在很多情況下PCB是多層的。
使用布線圖或者直接成像(例如激光成像)，各特征可以經(jīng)一種照相處理而施加到基底材料板上。在制造期間，基底材料的尺寸變化將導(dǎo)致在一個(gè)特征的預(yù)期位置和該特征的實(shí)際位置之間的偏差。為免短路或者與相鄰電路干擾，特征的間隔特別重要。此外，當(dāng)特征是一個(gè)在多層電路板上的互連孔時(shí)，這些孔與其上或其下各層中的特征正確對(duì)準(zhǔn)尤其重要。該特征或孔相對(duì)于其它特征的定位被稱為其“配準(zhǔn)(registration)”。如果在電路板上存在配準(zhǔn)不良，則后續(xù)處理，諸如鉆孔和進(jìn)一步成像操作可能導(dǎo)致與其它進(jìn)一步特征的配準(zhǔn)不良。在總配準(zhǔn)不良的情況下，最終產(chǎn)品將超出允許偏差并且報(bào)廢。通常設(shè)置在板上的單元具有特殊的標(biāo)記信息或者易于辨認(rèn)的結(jié)構(gòu)，以便于測(cè)量在制造過程中出現(xiàn)的移動(dòng)。這些單元將被稱為“目標(biāo)”。
制造中的誤差校正已經(jīng)成為大量開發(fā)的主題。例如，美國專利第4,890,239號(hào)授予Ausschnitt等人的“光刻工藝分析和控制系統(tǒng)”。這個(gè)系統(tǒng)是一種當(dāng)成像具有特定尺寸的圖像特征時(shí)，用于建模必要的聚焦和所需曝光的系統(tǒng)和方法。該系統(tǒng)具有用于PCB制造的分支機(jī)構(gòu)，但其不涉及如何測(cè)量PCB材料的扭曲以及如何校正這些扭曲。
授予Sano等人的美國專利第4,799,175號(hào)“用于檢查印刷線路板的圖案缺陷的系統(tǒng)”。該發(fā)明包括很多用于測(cè)量PCB缺陷的特殊設(shè)備，以利用在PCB上的目標(biāo)來表示最終PCB的質(zhì)量特性。其中沒有提及如何校正出現(xiàn)的錯(cuò)誤。
授予Lane等人的美國專利第4,967,381號(hào)“用于管理測(cè)量數(shù)據(jù)的工藝控制接口系統(tǒng)”。該發(fā)明是一種用于獲得供工藝控制和趨勢(shì)分析目的的測(cè)量數(shù)據(jù)的系統(tǒng)。雖然可以運(yùn)用這個(gè)發(fā)明來取得數(shù)據(jù)，但該發(fā)明未公開所需的校正作用。
授予Ammann等人的美國專利第5,206,820號(hào)“分析在板制造過程中板配準(zhǔn)不良并提供適當(dāng)信息以調(diào)整板制造過程的計(jì)量系統(tǒng)”。該專利描述在玻璃母板上生成被稱為“基準(zhǔn)點(diǎn)”的目標(biāo)的過程。目標(biāo)置于母板的角落并隨后被測(cè)量。對(duì)于制造過程的所有特殊階段均使誤差特性化并受到監(jiān)控，從而可以盡可能地降低各種不同誤差的影響。目標(biāo)不遍及PCB板設(shè)置，因此可能遺漏某些類型的扭曲。此外，未論述校正作用。
授予Smilansky等人的美國專利第5,495,535號(hào)“檢查物品的方法”。這個(gè)系統(tǒng)具有檢查物品并檢測(cè)誤差以隨后監(jiān)控工藝的目的，該工藝也可以包括PCB制造。該系統(tǒng)存儲(chǔ)各點(diǎn)，并將所存儲(chǔ)的點(diǎn)與與實(shí)際的點(diǎn)加以比較。但是未描述校正作用。
授予Chang等人的美國專利第5,519,633號(hào)“用于多層印制電路板的截面設(shè)計(jì)的方法和裝置”。這個(gè)發(fā)明涉及電路板的設(shè)計(jì)和制造，并且努力將與制造有關(guān)的誤差減到最小。沒有論述經(jīng)由不同類型的目標(biāo)對(duì)上述誤差的跟蹤。
授予lriki等人的美國專利第5,497,331號(hào)“半導(dǎo)體集成電路器件制造方法及其制造裝置”。該發(fā)明意圖在于提高集成電路器件的成品率。在這個(gè)特殊的發(fā)明的教程中，未使用目標(biāo)或與之相關(guān)的設(shè)備。
授予Prein的美國專利第5,495,535號(hào)“最大化半導(dǎo)體圓片的芯片成品率的方法”。同樣，這是一個(gè)涉及集成電路設(shè)計(jì)的發(fā)明。其意圖在于能在一個(gè)完整的半導(dǎo)體圓片之上最大化芯片成品率。但是，在該過程中沒有包括目標(biāo)，也不試圖模型化任何在制造過程期間引入的系統(tǒng)誤差。
授予Nguyen的美國專利第5,960,185號(hào)“基于系統(tǒng)誤差建模的用于圓片配置的方法和裝置”。這個(gè)系統(tǒng)涉及集成電路，并且用于建模系統(tǒng)性的且可能在集成電路制造過程中引入的誤差。但是，這個(gè)系統(tǒng)建模不同的誤差來源，該誤差來源涉及阻焊層的位置而不涉及材料本身的移動(dòng)。因此，該專利主要涉及阻焊層對(duì)準(zhǔn)和基于一個(gè)已知誤差庫的誤差，該誤差可能隨阻焊層對(duì)準(zhǔn)出現(xiàn)。在該過程中沒有涉及目標(biāo)，也沒有以任何的方式涉及材料的移動(dòng)。
授予Whitcomb等人的美國專利第6,030,154號(hào)“最小化誤差算法/編程”。這個(gè)專利涉及多層印制電路板并用于將與鉆孔(用以將一層上的電路與另一層相連)有關(guān)的誤差減到最小。該系統(tǒng)包括不同的層采用x射線，并且確定對(duì)于在各層之間鉆孔來說最佳的位置。雖然這個(gè)過程確實(shí)包括設(shè)法補(bǔ)償在材料移動(dòng)中的誤差，但未試圖以任何系統(tǒng)性的方式測(cè)量材料的移動(dòng)，以便在隨后的制造期間將誤差減到最小。
在PCB的制造中，為了減少在制造期間定位誤差的積累，每個(gè)要求圖像對(duì)產(chǎn)品的配準(zhǔn)的工藝都必須對(duì)各特征的圖像定位施加補(bǔ)償，以允許材料移動(dòng)。通過為相似產(chǎn)品所需補(bǔ)償?shù)臍v史數(shù)據(jù)而確定補(bǔ)償，或通過生產(chǎn)一小批板而確定所需要的補(bǔ)償。為了監(jiān)視與控制制造過程，在制造期間測(cè)量特征和目標(biāo)位置。將這些測(cè)量結(jié)果與技術(shù)規(guī)格相比較。
如上所述，當(dāng)前的測(cè)量方法使用位于板的四角或者布線圖中的目標(biāo)，并且補(bǔ)償計(jì)算是建立在所測(cè)量的各目標(biāo)之間的間距與所需要的間隔或者間距的差值基礎(chǔ)上。
由于溫度、濕度、材料內(nèi)應(yīng)力的弛豫和由于處理交互作用引入的應(yīng)力變化，出現(xiàn)材料移動(dòng)。移動(dòng)的幅度隨所用材料和所制造電路的設(shè)計(jì)不同而不同。印制電路板制造需要很多處理，諸如熱處理或化學(xué)處理，它們將導(dǎo)致溫度和濕度上的變化。當(dāng)產(chǎn)品受到機(jī)械加工，如焊接或者擦刷的時(shí)候，也發(fā)生材料移動(dòng)。
為了保證最終產(chǎn)品滿足用戶的要求，施加圖像補(bǔ)償以抵銷發(fā)生的尺寸變化。這是以展開或者收縮用來產(chǎn)生布線圖(該布線圖用于內(nèi)層和外層制造)的數(shù)據(jù)的形式進(jìn)行的。初始鉆孔程序也可受到補(bǔ)償。
用于成像處理的照相工具是保持配準(zhǔn)——即多層PCB的一層對(duì)另一層的相互關(guān)系——的關(guān)鍵。由此緣故，在布線圖或者其它圖像轉(zhuǎn)換介質(zhì)上的目標(biāo)之間的間距受到測(cè)量，以確保在該P(yáng)CB被投入制造之前該校正補(bǔ)償已經(jīng)施加。
一旦計(jì)入了線性扭曲和材料移動(dòng)，就在制造期間的關(guān)鍵點(diǎn)檢查PCB，以查驗(yàn)所述補(bǔ)償已經(jīng)起作用，并且在樣機(jī)制造的情況下確定對(duì)批量制造所施加的補(bǔ)償。
當(dāng)前的系統(tǒng)使用無觸點(diǎn)測(cè)量機(jī)來測(cè)量位于板四角的目標(biāo)之間的間距，并將這些間距與一個(gè)標(biāo)稱值比較而計(jì)算出補(bǔ)償值。對(duì)新設(shè)計(jì)的初始補(bǔ)償根據(jù)材料和設(shè)計(jì)對(duì)于以前制造的板的類似性來確定。
這種系統(tǒng)的問題是其沒有考慮到非線性扭曲。在邊角中目標(biāo)的測(cè)量可能表示該板/布線圖從尺寸上是正確的，但事實(shí)上，非線性扭曲可能已經(jīng)導(dǎo)致在各角之間，也就是在板內(nèi)的特征顯著地移動(dòng)。當(dāng)受到相同的處理時(shí)，不同的材料將表現(xiàn)不同，并且其它處理將以不同方式影響相同的材料。
隨著印制電路設(shè)計(jì)向具有更小特征的更高密度前進(jìn)，材料扭曲和配準(zhǔn)精度對(duì)于最終成品率具有更加顯著的影響。制造商正在期待新材料和方法，以給配準(zhǔn)精度以更大的控制。
因此，需要的是一種用以測(cè)量和特性化不同材料和設(shè)計(jì)的尺寸穩(wěn)定性以及由PCB制造過程所引起的材料移動(dòng)的系統(tǒng)。上述的系統(tǒng)將使用遍及PCB制造板的多個(gè)目標(biāo)，以生成一個(gè)非線性材料移動(dòng)的標(biāo)引。然后這些目標(biāo)的移動(dòng)被從數(shù)學(xué)上建立模型，從而可以在產(chǎn)生布線圖的原始數(shù)據(jù)中產(chǎn)生一個(gè)相反的扭曲。
發(fā)明概述因此，本發(fā)明的一個(gè)目的是改進(jìn)在多層印制電路板制造過程中的配準(zhǔn)能力。
因此，本發(fā)明的一個(gè)目的是改進(jìn)在印制電路板制造過程中的配準(zhǔn)能力。
本方法有另一目的，就是特性化由制造過程所引起的產(chǎn)品和相關(guān)布局圖兩者的材料移動(dòng)和扭曲。
本發(fā)明的再一個(gè)目的是能夠查看和特性化與PCB制造過程期間材料移動(dòng)相關(guān)的扭曲。
本發(fā)明的更進(jìn)一步的目的是改變特征的定位，以便補(bǔ)償在生產(chǎn)過程中引入的誤差。
本發(fā)明的再進(jìn)一步的目的是改變特征的定位的數(shù)字表示法，以便補(bǔ)償在生產(chǎn)過程中引入的誤差。
本發(fā)明的又一個(gè)目的是能夠從數(shù)學(xué)上特性化與PCB制造期間材料移動(dòng)相關(guān)的扭曲。
本發(fā)明再有一個(gè)目的是在布局圖設(shè)計(jì)中插入目標(biāo)，用于隨后轉(zhuǎn)換到PCB制造板以使扭曲得以被測(cè)量。
本發(fā)明的更進(jìn)一步的目的是在布局圖設(shè)計(jì)中插入目標(biāo)，用于隨后沿著制造板的邊緣轉(zhuǎn)換到PCB制造板以使扭曲得以被測(cè)量。
本發(fā)明的又一個(gè)目的是建立在制造期間PCB材料的移動(dòng)的模型。
本發(fā)明的再一個(gè)目的是測(cè)量出現(xiàn)在PCB范圍內(nèi)的材料移動(dòng)。
本發(fā)明的更進(jìn)一步的目的是測(cè)量PCB材料圍繞該P(yáng)CB邊緣的移動(dòng)。
本發(fā)明的更進(jìn)一步的目的是在PCB制造期間減少廢品。
本發(fā)明的又一個(gè)目的是提高PCB生產(chǎn)的能力。
本發(fā)明的再一個(gè)目的是測(cè)量在PCB工藝中所使用的不同材料的尺寸穩(wěn)定性。
本發(fā)明的更進(jìn)一步的目的是制造PCB，該P(yáng)CB在整個(gè)大塊的多層材料上處于狹窄容限之內(nèi)。
使用本發(fā)明的方法，目標(biāo)被增加給在制造板上的PCB特征的每層的CAD/CAM數(shù)據(jù)。CAD/CAM或者等效工具在每一層的布局圖中插入易于辨認(rèn)的目標(biāo)，其將產(chǎn)生PCB制造板。目標(biāo)位置可以圍繞邊緣、遍及整個(gè)PCB制造板或者兩者都有。使用無觸點(diǎn)、非干擾式(non-intrusive)視頻或者X射線坐標(biāo)測(cè)量機(jī)，在任何需要的制造階段使目標(biāo)受到檢查，從而確定在二維空間中離開一個(gè)預(yù)先確定的位置(標(biāo)稱的起始點(diǎn)中心)的實(shí)際位置。一般的起始點(diǎn)中心的選擇是任意的，并且例如可以是二個(gè)目標(biāo)的中點(diǎn)。
實(shí)際位置和標(biāo)稱位置用于計(jì)算偏差。在一個(gè)實(shí)施例中，對(duì)偏差值施加回歸分析，以對(duì)于該實(shí)施例產(chǎn)生二個(gè)多項(xiàng)式方程，該多項(xiàng)式方程通過最佳擬合在任何層上離開任何位置的標(biāo)稱值的偏差來確定。
計(jì)算線性補(bǔ)償值以進(jìn)行所有點(diǎn)對(duì)于標(biāo)稱值的最佳擬合。利用所計(jì)算的多項(xiàng)式方程產(chǎn)生施加這些補(bǔ)償?shù)男Ч膱D形表示。同樣產(chǎn)生一個(gè)模型，該模型顯示出應(yīng)用和未應(yīng)用所計(jì)算的補(bǔ)償時(shí)，能夠?qū)崿F(xiàn)所需的位置配準(zhǔn)容限的板區(qū)域。
在有和沒有計(jì)算出的補(bǔ)償情況下所能實(shí)現(xiàn)的最好的特征對(duì)特征位置配準(zhǔn)得到確定。產(chǎn)生了用于整體旋轉(zhuǎn)、在二維空間中抵銷平行于板軸線的扭曲和菱形扭曲的系數(shù)值。
本方法給出材料移動(dòng)的圖形和數(shù)字兩種解釋，允許對(duì)比不同的材料。本方法也允許了解制造過程對(duì)于所使用的PCB材料的效果。因此，本發(fā)明的系統(tǒng)和方法允許新工藝被特征化。此外，本發(fā)明的方法提供實(shí)時(shí)尺寸分析，從而允許工具的重新標(biāo)定以擬合產(chǎn)品并在制造的盡可能早的階段防止超出容限或者報(bào)廢的產(chǎn)品。使用在此所描述和提出了權(quán)利要求的方法以改變特征定位，從而補(bǔ)償所建模的非線性扭曲且查驗(yàn)在容限條件范圍外的制造結(jié)果，確保了將配準(zhǔn)不良和廢品減到最小。
附圖簡(jiǎn)要說明

圖1展示一個(gè)非線性扭曲的示意圖。
圖2展示一個(gè)菱形扭曲的示意圖。
圖3展示根據(jù)一個(gè)實(shí)施例圍繞板的邊緣設(shè)置的測(cè)量目標(biāo)的示意圖。
圖4展示根據(jù)一個(gè)實(shí)施例散布于整個(gè)板上的測(cè)量目標(biāo)的示意圖。
圖5展示本發(fā)明的測(cè)量過程的流程圖。
圖6展示本發(fā)明的分析方法的流程圖。
圖7展示一個(gè)示意圖，其顯示出對(duì)于軸向扭曲因數(shù)的補(bǔ)償。
圖8展示一個(gè)示意圖，其顯示出對(duì)于菱形扭曲因數(shù)的補(bǔ)償。
發(fā)明詳細(xì)說明圖1舉例說明在制造過程期間可能發(fā)生的PCB基底的典型非線性扭曲。PCB材料的標(biāo)稱和預(yù)定的位置由網(wǎng)格10表示。這個(gè)網(wǎng)格表示制造之前PCB材料預(yù)定的位置和相關(guān)的相互連接特征。但是，如上所述，PCB材料在生產(chǎn)過程期間在其位置和扭曲方面經(jīng)歷變化。因此，相互連接特征諸如在PCB上位置14、16、18、20、22、24、26及28處的各孔，可能相對(duì)于以低的錯(cuò)誤容限制造PCB的設(shè)計(jì)布局而言都在期望的位置規(guī)格范圍之內(nèi)。但是，位于PCB上位置30、32、34、36、38及40上的相同特征將在相對(duì)于設(shè)計(jì)布局(成像)容限的范圍之外，并且因此該P(yáng)CB將報(bào)廢，導(dǎo)致低的制造成品率。
因此，圖1的整個(gè)非線性扭曲被作為網(wǎng)格12舉例說明。但重要的是要注意，如果僅在PCB材料的角上設(shè)置目標(biāo)并做測(cè)量，當(dāng)事實(shí)上在大多數(shù)的其它網(wǎng)格10位置中相互連接特征，諸如孔的位置越出容限范圍之外的時(shí)候，該P(yáng)CB將看起來在技術(shù)規(guī)格范圍之內(nèi)。只有通過在PCB材料上的很多位置做測(cè)量可以評(píng)價(jià)實(shí)際的扭曲，并對(duì)此加以補(bǔ)償。
參考圖2，舉例說明另一種類型的扭曲。在此例中說明菱形扭曲。同樣，網(wǎng)格10展示完成的PCB材料相關(guān)電路的預(yù)定位置。在這種情況下，在制造期間PCB材料的收縮和扭曲導(dǎo)致某些位置處于技術(shù)規(guī)格的范圍之內(nèi)，諸如在位置42、44、46、48及50。但是，給定所示扭曲，則大多數(shù)PCB將越出技術(shù)規(guī)格的范圍之外。這同樣導(dǎo)致處理的大量廢品和低成品率。
在此例中，網(wǎng)格52表示制造之后的PCB材料。如果僅在位置44和46對(duì)扭曲做測(cè)量，當(dāng)實(shí)際上大部分PCB材料越出規(guī)格范圍外的時(shí)候，將檢測(cè)不到扭曲。
因此，重要的是要有一種系統(tǒng)和方法，其檢測(cè)在PCB制造過程期間可能存在的各種各樣的線性的和非線性的扭曲。
增加測(cè)量點(diǎn)的數(shù)目將給出和PCB材料移動(dòng)有關(guān)的更多信息。為了這種應(yīng)用起見，用術(shù)語“參考點(diǎn)”指定添加到在所需實(shí)際電路設(shè)計(jì)特征范圍之外的目標(biāo)。電路設(shè)計(jì)特征也可用做本發(fā)明分析的目標(biāo)，這樣的特征僅要求是獨(dú)特的(用于測(cè)量精度)，并且具有制造之前已知的位置，以通過大致與參考點(diǎn)相同的方式用做測(cè)量點(diǎn)。圖3和圖4示出目標(biāo)可以任何增加到所測(cè)量的部分。如上所述，特征可以用做目標(biāo)并且參考點(diǎn)也可以用做目標(biāo)。例如，處于板范圍內(nèi)的圖4中的目標(biāo)有可能是在原電路設(shè)計(jì)中的特征。然而，周邊的目標(biāo)或者參考點(diǎn)除了便于扭曲測(cè)量以外不會(huì)起到任何作用。因此，為了說明起見，“目標(biāo)”含義包括了設(shè)計(jì)特征或者參考點(diǎn)。
通常，所用目標(biāo)的數(shù)目越多，精確度越高。但是，存在目標(biāo)的某個(gè)最佳數(shù)目或者說密度，在其以上則存在報(bào)酬遞減。該最佳值隨所用的材料、PCB的復(fù)雜度和密度，以及在制造中遇到的機(jī)械、熱、化學(xué)和外界條件以及其它條件而變。
目標(biāo)的這一最佳數(shù)目可以最初用實(shí)驗(yàn)方法確定。起初，可以在分析中使用大量的目標(biāo)。然后，用實(shí)驗(yàn)方法從分析中一次除去一個(gè)目標(biāo)，直到精確度下降為止。減少目標(biāo)的數(shù)目改善了分析時(shí)間。
PCB板材料的材料移動(dòng)和特征的特性化要求測(cè)量目標(biāo)離開其標(biāo)稱位置的偏差。在PCB板上目標(biāo)離開其標(biāo)稱位置到其實(shí)際位置的偏差被輸入用于回歸分析。本優(yōu)選實(shí)施例使用對(duì)最佳擬合的曲線擬合法以便導(dǎo)出二個(gè)多項(xiàng)式方程。
這些方程用于建立在PCB上任何位置的每個(gè)軸(X，Y)中的材料移動(dòng)和偏差的模型。
參考圖3，舉例說明圍繞初始布線圖的邊緣目標(biāo)的位置。在此例中，布線圖54包括一連串圍繞布線圖邊緣設(shè)置的目標(biāo)56、58、60及62，由該布線圖來制造PCB。通過使目標(biāo)圍繞邊緣，即使當(dāng)材料的各角處于正確位置時(shí)，諸如圖1所示類型的誤差也可以檢測(cè)到。使用圖3提出的目標(biāo)方案，可檢測(cè)到用置于各角的目標(biāo)所無法檢測(cè)到的非線性扭曲。從而允許進(jìn)行補(bǔ)償——否則的話該補(bǔ)償是不可進(jìn)行的。此外，當(dāng)制造最終的PCB的時(shí)候，如果存在附加目標(biāo)，就更有可能在生產(chǎn)周期以前檢測(cè)到越出技術(shù)要求范圍外的條件，從而限制了廢品的數(shù)量。
現(xiàn)在參考圖4，目標(biāo)的可選位置遍及PCB。使用基于視頻的無觸點(diǎn)的坐標(biāo)測(cè)量機(jī)進(jìn)行對(duì)布線圖和外部電路特征的測(cè)量。對(duì)于板內(nèi)部的目標(biāo)則使用基于X射線的無觸點(diǎn)的坐標(biāo)測(cè)量機(jī)。
圖5展示一個(gè)用于本發(fā)明實(shí)施例的測(cè)量過程的流程圖。首先產(chǎn)生一個(gè)包含目標(biāo)和或目標(biāo)特征的CAM文件70。該CAM文件然后被轉(zhuǎn)換為測(cè)量程序72。然后，板和或布線圖被加載進(jìn)一個(gè)用于確定目標(biāo)位置的測(cè)量機(jī)74。二個(gè)目標(biāo)被選擇和測(cè)量76，并且產(chǎn)生一個(gè)原點(diǎn)(起始點(diǎn)的中心)——例如在二個(gè)目標(biāo)之間的中點(diǎn)。軸線系統(tǒng)與此點(diǎn)對(duì)準(zhǔn)以進(jìn)行測(cè)量78。指定原點(diǎn)80。每個(gè)目標(biāo)都被賦予一個(gè)與其該起始點(diǎn)中心的標(biāo)稱位置相關(guān)的x和y坐標(biāo)。該目標(biāo)的標(biāo)稱位置和實(shí)際位置然后被輸出給一個(gè)數(shù)據(jù)文件84。在制造之后測(cè)量目標(biāo)的實(shí)際位置離開原點(diǎn)的位置，結(jié)果被連同標(biāo)稱坐標(biāo)一起存儲(chǔ)在一個(gè)數(shù)據(jù)文件中。分析軟件將訪問這個(gè)數(shù)據(jù)文件。如果一個(gè)板的樣本正在受到測(cè)量，那么對(duì)于每個(gè)板重復(fù)該過程，并將結(jié)果添加到該數(shù)據(jù)文件。
圖6展示一個(gè)本發(fā)明實(shí)施例的分析方法的流程圖。由分析軟件從上述數(shù)據(jù)文件輸入結(jié)果(即，標(biāo)稱目標(biāo)坐標(biāo)86和實(shí)際目標(biāo)坐標(biāo)88)。對(duì)于每個(gè)測(cè)量點(diǎn)90計(jì)算在x和y軸中的偏差。對(duì)這些結(jié)果執(zhí)行非線性回歸分析92以確定二個(gè)多項(xiàng)式方程，根據(jù)每個(gè)點(diǎn)在板上的位置，一個(gè)方程用于x偏差而另一個(gè)用于y偏差。
一旦非線性回歸模型被確定，就執(zhí)行線性回歸以產(chǎn)生在每個(gè)軸上的線性補(bǔ)償系數(shù)、離開起始點(diǎn)并對(duì)應(yīng)于板的旋轉(zhuǎn)的偏差。假定線性回歸補(bǔ)償被施加于預(yù)先制造的布局圖，利用多項(xiàng)式方程，建立制造后位置的扭曲模型96。根據(jù)一個(gè)假定已做了線性回歸補(bǔ)償?shù)哪Ｐ?，并根?jù)一個(gè)其中未施加補(bǔ)償?shù)哪Ｐ停_定最佳能實(shí)現(xiàn)的配準(zhǔn)100。由模型導(dǎo)出能夠?qū)崿F(xiàn)所需配準(zhǔn)容限的板的區(qū)域102。
利用由非線性回歸導(dǎo)出的多項(xiàng)式方程而產(chǎn)生板的線框示意圖形式的圖形表示。利用非線性分析結(jié)果產(chǎn)生而第二個(gè)線框示意圖，以顯示施加計(jì)算出的線性補(bǔ)償?shù)男Ч?。用戶可以調(diào)整該示意圖以除去測(cè)量到的偏移和旋轉(zhuǎn)的影響。
圖7展示這樣的線框示意圖。在此例中，圖7展示一個(gè)示意圖，顯示出對(duì)于軸向扭曲因數(shù)計(jì)算的需要。比較圖7與圖1。實(shí)線框104是對(duì)理論上理想的虛線框106的‘最佳擬合’。請(qǐng)注意，圖7中的擬合——其使用了一個(gè)非線性回歸模型以影響補(bǔ)償——優(yōu)于圖1中的擬合。
圖8展示一個(gè)示意圖，顯示出對(duì)于菱形扭曲因數(shù)計(jì)算的需要。
該板的圖形表示顯示出用戶輸入的受測(cè)量的板的區(qū)域，其中可基于關(guān)于起始點(diǎn)的x和y坐標(biāo)取得最小配準(zhǔn)容限，這里通過非線性多項(xiàng)式計(jì)算出的偏差小于所要求的容限。能夠?qū)崿F(xiàn)容限L1和L2的區(qū)域進(jìn)一步具有可滿足容限的區(qū)段108、110及112。其它的區(qū)域可能越出容限范圍之外?？僧a(chǎn)生以圖形表示出在容限之內(nèi)和容限之外條件的第二個(gè)示意圖，其中了忽略偏移和旋轉(zhuǎn)的影響。
一個(gè)實(shí)施例使用彩色編碼以突出顯示實(shí)現(xiàn)容限(綠色)，以及在容限范圍之外(紅色)。綠色和紅色的使用不意味著是限制性的?？赡苁褂闷渌山邮艿暮筒豢山邮艿念伾M合。
基于上述這些測(cè)量和觀察，現(xiàn)在就能夠產(chǎn)生CAD/CAM數(shù)據(jù)和/或原始的主布線圖，其包含在初始測(cè)量過程期間遇到的誤差的反量。在如此進(jìn)行時(shí)，在PCB制造過程期間出現(xiàn)的扭曲將仍然出現(xiàn)，不過代之以將導(dǎo)致材料和特征移動(dòng)到正確的容限內(nèi)位置上。
另外，可以在制造中使用本系統(tǒng)和方法。目標(biāo)將被監(jiān)控且目標(biāo)位置將被制成圖表。然后，制造位置可以與回歸模型的推算位置相比較。當(dāng)實(shí)際位置離開期望位置的偏差超出了某些限度，可能會(huì)重新計(jì)算回歸分析。將改變補(bǔ)償從而改變制造工具，以便對(duì)離開期望的材料移動(dòng)的改變進(jìn)行調(diào)整。
本發(fā)明的裝置包括硬件和軟件的組合。例如，產(chǎn)生計(jì)算機(jī)輔助制造(CAM)方面可以使用可得自Frontline公司的GenesisCAM軟件產(chǎn)品來實(shí)現(xiàn)。得自Router Solution公司的CAD CAM軟件可以用于轉(zhuǎn)換CAM文件為本發(fā)明的測(cè)量功能。用于本發(fā)明測(cè)量設(shè)備的信源包括Videomic，Optek，Inc.，Innervision，Optek，Inc.以及Smartscope，Optical GaugingProducts，Inc.。
現(xiàn)在已經(jīng)舉例說明了一種用于監(jiān)控和改進(jìn)多層PCB制造的尺寸穩(wěn)定性和配準(zhǔn)精度的系統(tǒng)和方法。對(duì)于那些本領(lǐng)域技術(shù)人員來說在目標(biāo)位置和數(shù)學(xué)分析中的其它變化是能夠做到的，無需脫離所公開的本發(fā)明的范圍。
權(quán)利要求
1.一種用于在印制電路板(PCB)板上精確定位和配準(zhǔn)特征的方法，包括生成一個(gè)具有各角的布局圖，用以在至少一個(gè)基底材料板上定位特征；在該布局圖上期望的位置定位多個(gè)目標(biāo)；記錄每個(gè)目標(biāo)的制造前標(biāo)稱位置；由該至少一個(gè)基底材料板制造至少一個(gè)PCB；測(cè)量每個(gè)目標(biāo)的制造后實(shí)際位置；記錄該每個(gè)目標(biāo)的實(shí)際位置；計(jì)算該每個(gè)目標(biāo)的實(shí)際位置離開該每個(gè)目標(biāo)的標(biāo)稱位置的移動(dòng)；建立在制造期間該多個(gè)目標(biāo)的移動(dòng)的模型；和運(yùn)用該模型于制造前特征位置，以補(bǔ)償在該制造期間的移動(dòng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中該布局圖取布線圖的形式。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中記錄每個(gè)目標(biāo)的制造前標(biāo)稱位置包括作為一個(gè)在該布局圖之內(nèi)的點(diǎn)，建立對(duì)應(yīng)于所有目標(biāo)的制造前起始點(diǎn)中心；作為相對(duì)于該原點(diǎn)中心的橫坐標(biāo)和縱坐標(biāo)，分配每個(gè)目標(biāo)的標(biāo)稱位置；和存儲(chǔ)每個(gè)目標(biāo)的標(biāo)稱位置的橫坐標(biāo)和縱坐標(biāo)，以用于隨后計(jì)算制造后移動(dòng)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的方法，其中計(jì)算每個(gè)目標(biāo)的制造后實(shí)際位置的移動(dòng)包括作為相對(duì)于該制造前起始點(diǎn)中心的橫坐標(biāo)和縱坐標(biāo)，而測(cè)量每個(gè)目標(biāo)的實(shí)際制造后位置；和作為在該目標(biāo)的實(shí)際橫坐標(biāo)和該目標(biāo)的標(biāo)稱橫坐標(biāo)之間的差值，而計(jì)算出每個(gè)目標(biāo)的橫坐標(biāo)移動(dòng)；和作為在該目標(biāo)的實(shí)際縱坐標(biāo)和該目標(biāo)的標(biāo)稱縱坐標(biāo)之間的差值，而計(jì)算出每個(gè)目標(biāo)的縱坐標(biāo)移動(dòng)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的方法，其中建立在制造期間目標(biāo)的移動(dòng)的模型包括分析該目標(biāo)移動(dòng)以導(dǎo)出一種最佳擬合非線性回歸分析。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的方法，其中分析該最佳擬合非線性回歸分析包括產(chǎn)生至少一個(gè)多項(xiàng)式方程，由此對(duì)于在該至少一個(gè)基底材料板上的任何特征所預(yù)測(cè)的非線性位置是在該布局圖上的該特征的標(biāo)稱位置的函數(shù)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6的方法，其中分析該最佳擬合非線性回歸分析包括產(chǎn)生一個(gè)多項(xiàng)式方程，用以推算在板上的每個(gè)特征的制造后水平位置；和產(chǎn)生一個(gè)獨(dú)立的多項(xiàng)式方程，用以基于在該布局圖上每個(gè)特征的標(biāo)稱的縱坐標(biāo)和橫坐標(biāo)，推算在板上每個(gè)特征的制造后垂直位置。
8.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中定位多個(gè)目標(biāo)以供測(cè)量包括在該布局圖的各角上定位目標(biāo)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中定位多個(gè)目標(biāo)以供測(cè)量包括圍繞該布局圖的邊緣定位目標(biāo)。
10.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中該多個(gè)目標(biāo)包括特征。
11.根據(jù)權(quán)利要求2的方法，其中生成布線圖、定位特征以及定位目標(biāo)以作測(cè)量包括使用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)程序生成該布線圖。
12.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中制造后實(shí)際位置的測(cè)量包括非干擾式測(cè)量。
13.根據(jù)權(quán)利要求12的方法，其中對(duì)于外部PCB特征和目標(biāo)位置的該非干擾式測(cè)量是通過無觸點(diǎn)視頻坐標(biāo)測(cè)量機(jī)完成的。
14.根據(jù)權(quán)利要求12的方法，其中用于固有的PCB特征和目標(biāo)定位的該非干擾式測(cè)量是通過X射線坐標(biāo)測(cè)量機(jī)實(shí)現(xiàn)的。
15.根據(jù)權(quán)利要求5的方法，進(jìn)一步包括運(yùn)用線性回歸分析以產(chǎn)生在橫軸和縱軸上的對(duì)于特征的線性補(bǔ)償系數(shù)、離開該原點(diǎn)的偏移和對(duì)應(yīng)于板旋轉(zhuǎn)的偏移。
16.根據(jù)權(quán)利要求15的方法，其中運(yùn)用該線性回歸分析是通過以線性系數(shù)來偏移特征的橫坐標(biāo)和縱坐標(biāo)、從而定位該特征以補(bǔ)償在制造期間引入的移動(dòng)完成的。
17.根據(jù)權(quán)利要求16的方法，進(jìn)一步包括施加旋轉(zhuǎn)偏差系數(shù)以補(bǔ)償在制造期間引入的移動(dòng)。
18.根據(jù)權(quán)利要求16的方法，進(jìn)一步包括施加菱形偏差系數(shù)以補(bǔ)償在該制造期間引入的移動(dòng)。
19.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，進(jìn)一步包括以圖表形式表示所預(yù)測(cè)的該特征的實(shí)際位置。
20.根據(jù)權(quán)利要求19的方法，其中以圖表形式表示所預(yù)測(cè)的該特征的實(shí)際位置包括以線框示意圖表示該特征的位置。
21.根據(jù)權(quán)利要求5的方法，進(jìn)一步包括以圖表形式表示所預(yù)測(cè)的該特征的實(shí)際位置。
22.根據(jù)權(quán)利要求21的方法，其中以圖表形式表示所預(yù)測(cè)的該特征的實(shí)際位置包括以線框示意圖表示該特征的位置。
23.根據(jù)權(quán)利要求22的方法，進(jìn)一步包括在以利用線框示意圖的圖表形式表示所預(yù)測(cè)的該特征的實(shí)際位置之前，施加線性補(bǔ)償給在該布局圖上的每個(gè)特征位置。
24.根據(jù)權(quán)利要求5的方法，進(jìn)一步包括建立對(duì)于每個(gè)特征推算的實(shí)際位置的模型；和呈現(xiàn)以色彩編坐標(biāo)的圖形表示，其以一種顏色表明特征的預(yù)期位置越出容限范圍之外，而且以第二種顏色表明特征的預(yù)期位置處于容限范圍之內(nèi)。
25.根據(jù)權(quán)利要求24的方法，其中用綠色表示特征位置在容限之內(nèi)，而且用紅色表示特征位置越出容限范圍之外。
26.根據(jù)權(quán)利要求24的方法，進(jìn)一步包括在使用非線性回歸模型建立對(duì)于每個(gè)特征預(yù)期的實(shí)際位置的模型之前，施加線性補(bǔ)償給在該布局圖上的每個(gè)特征的位置。
27.根據(jù)權(quán)利要求26的方法，其中用綠色表示所預(yù)測(cè)的特征位置是處于容限范圍之內(nèi)，而且用紅色表示特征所預(yù)測(cè)的特征位置是越出容限范圍之外。
28.根據(jù)權(quán)利要求5的方法，進(jìn)一步包括計(jì)算使用非線性回歸分析能取得的最小配準(zhǔn)誤差；和如果該最小配準(zhǔn)誤差是在預(yù)先確定的容限范圍之內(nèi)則制造該P(yáng)CB。
29.根據(jù)權(quán)利要求5的方法，進(jìn)一步包括對(duì)特征定位施加線性補(bǔ)償以校正由該非線性回歸分析所預(yù)測(cè)[lxs19]的配準(zhǔn)不良；在施加該線性補(bǔ)償之后，施加該非線性回歸分析；計(jì)算能取得的最小配準(zhǔn)誤差；且如果該最小配準(zhǔn)誤差是在預(yù)先確定的容限范圍之內(nèi)則制造該P(yáng)CB。
30.根據(jù)權(quán)利要求5的方法，進(jìn)一步包括建立該目標(biāo)的制造后實(shí)際位置的模型，其中該目標(biāo)的標(biāo)稱位置在該布局圖中已經(jīng)過調(diào)整，以便補(bǔ)償由制造導(dǎo)致的材料移動(dòng)；測(cè)量其標(biāo)稱位置已經(jīng)過如此調(diào)整的該目標(biāo)的制造后實(shí)際位置；比較所測(cè)量出的該目標(biāo)的制造后實(shí)際位置與模型得到的制造后目標(biāo)位置；和調(diào)整該布局圖，以便進(jìn)一步補(bǔ)償通過多個(gè)目標(biāo)的移動(dòng)所測(cè)量的特征布局圖位置，由此該特征的定位會(huì)減少越出容限范圍之外的條件以及配準(zhǔn)不良，而否則的話它們未經(jīng)進(jìn)一步補(bǔ)償就可能出現(xiàn)。
31.根據(jù)權(quán)利要求5的方法，其中制造具有不同基底材料的PCB并且進(jìn)行該非線性回歸分析，從而可以根據(jù)配準(zhǔn)精度而估計(jì)使用替換材料的效果。
32.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，進(jìn)一步包括測(cè)量各該目標(biāo)在該布局圖上的位置；和估計(jì)該多個(gè)目標(biāo)離開在該布局圖上期望的位置的移動(dòng)。
33.根據(jù)權(quán)利要求32的方法，進(jìn)一步包括補(bǔ)償在該布局圖上特征的布置以抵銷由于從設(shè)計(jì)生成該布局圖而導(dǎo)致的扭曲的影響。
34.根據(jù)權(quán)利要求32的方法，其中測(cè)量各該目標(biāo)在該布局圖上的位置是以非干擾式的方式進(jìn)行的。
35.根據(jù)權(quán)利要求34的方法，其中測(cè)量各該目標(biāo)在該布局圖上的位置是以包括無觸點(diǎn)視頻坐標(biāo)測(cè)量的非干擾式的方式進(jìn)行的。
36.一種用于在PCB板上精確定位和配準(zhǔn)特征的系統(tǒng)，包括用于生成一個(gè)具有各角的布局圖，以在至少一個(gè)基底材料板上定位特征的裝置；用于在該布局圖上期望的位置定位多個(gè)目標(biāo)的裝置，所述目標(biāo)被散布于整個(gè)該至少一個(gè)基底材料板上；用于記錄每個(gè)目標(biāo)的制造前標(biāo)稱位置的裝置；用于由該至少一個(gè)基底材料板而制造至少一個(gè)PCB的裝置；用于測(cè)量每個(gè)目標(biāo)的制造后實(shí)際位置的裝置；用于記錄該每個(gè)目標(biāo)的實(shí)際位置的裝置；用于計(jì)算該每個(gè)目標(biāo)的實(shí)際位置離開該每個(gè)目標(biāo)的標(biāo)稱位置的移動(dòng)的裝置；用于建立在制造期間引入的該多個(gè)目標(biāo)的移動(dòng)的模型的裝置；和用于通過在該布局圖中補(bǔ)償特征的位置以補(bǔ)償在該至少一個(gè)PCB的制造中引入的移動(dòng)，從而優(yōu)化該特征的位置的裝置。
37.根據(jù)權(quán)利要求36的系統(tǒng)，其中該布局圖取布線圖的形式。
38.根據(jù)權(quán)利要求36的系統(tǒng)，進(jìn)一步包括用于作為一個(gè)在該布局圖之內(nèi)的點(diǎn)而建立對(duì)應(yīng)于所有目標(biāo)的制造前起始點(diǎn)中心的裝置；用于作為相對(duì)于該起始點(diǎn)中心的橫坐標(biāo)和縱坐標(biāo)而分配每個(gè)目標(biāo)的標(biāo)稱位置的裝置；用于記錄每個(gè)目標(biāo)的坐標(biāo)的裝置；用于作為相對(duì)于該制造前起始點(diǎn)中心的橫坐標(biāo)和縱坐標(biāo)，而測(cè)量每個(gè)目標(biāo)的實(shí)際制造后位置的裝置；用于作為離開其起始點(diǎn)中心坐標(biāo)的在橫坐標(biāo)上的差值和在縱坐標(biāo)上的差值，而計(jì)算每個(gè)目標(biāo)的移動(dòng)的裝置；和用于使用在該布局圖上的每個(gè)目標(biāo)的標(biāo)稱坐標(biāo)作為基礎(chǔ)，建立在一個(gè)或多個(gè)基底材料板上的每個(gè)目標(biāo)的制造后坐標(biāo)的模型，以分析該移動(dòng)從而導(dǎo)出一種最佳擬合非線性回歸分析的裝置。
39.根據(jù)權(quán)利要求38的系統(tǒng)，其中該最佳擬合非線性回歸分析進(jìn)一步包括至少一個(gè)多項(xiàng)式方程，由此對(duì)于在該至少一個(gè)基底材料板上的每個(gè)特征所預(yù)測(cè)的非線性位置是在該布局圖上的該特征的制造前標(biāo)稱位置的函數(shù)。
40.根據(jù)權(quán)利要求39的系統(tǒng)，其中該最佳擬合非線性回歸分析結(jié)果包括一個(gè)第一多項(xiàng)式方程，其用以預(yù)測(cè)該特征在板上的水平位置，和一個(gè)獨(dú)立的多項(xiàng)式方程，其推算該特征在板上的垂直位置；和一個(gè)第二多項(xiàng)式方程，其用以給定在該布局圖上該特征的標(biāo)稱縱坐標(biāo)和橫坐標(biāo)而預(yù)測(cè)該特征的垂直位置。
41.根據(jù)權(quán)利要求36的系統(tǒng)，其中該多個(gè)供測(cè)量的目標(biāo)包括位于該布局圖的各角上的目標(biāo)。
42.根據(jù)權(quán)利要求36的系統(tǒng)，其中該多個(gè)供測(cè)量的目標(biāo)包括位于圍繞該布局圖的邊緣的目標(biāo)。
43.根據(jù)權(quán)利要求36的系統(tǒng)，其中該多個(gè)目標(biāo)包括該P(yáng)CB的特征。
44.根據(jù)權(quán)利要求37的系統(tǒng)，進(jìn)一步包括用于生成該布線圖、用于定位特征和目標(biāo)的CAD/CAM指令。
45.根據(jù)權(quán)利要求36的系統(tǒng)，其中用于測(cè)量制造后目標(biāo)實(shí)際位置的裝置是非干擾式的。
46.根據(jù)權(quán)利要求45的系統(tǒng)，其中用于以非干擾式的方式測(cè)量后期制造目標(biāo)實(shí)際位置的裝置包括無觸點(diǎn)視頻坐標(biāo)測(cè)量機(jī)。
47.根據(jù)權(quán)利要求45的系統(tǒng)，其中用于以非干擾式的方式測(cè)量制造后目標(biāo)實(shí)際位置的裝置包括X射線坐標(biāo)測(cè)量機(jī)。
48.根據(jù)權(quán)利要求38的系統(tǒng)，進(jìn)一步包括用于施加非線性回歸分析的裝置，以便產(chǎn)生線性的補(bǔ)償系數(shù)給特征布局圖位置的橫坐標(biāo)和縱坐標(biāo)。
49.根據(jù)權(quán)利要求48的系統(tǒng)，進(jìn)一步包括用于施加該線性的補(bǔ)償系數(shù)給該特征布局圖位置的裝置，以便補(bǔ)償在該至少一個(gè)PCB的制造中引入的移動(dòng)和扭曲。
50.根據(jù)權(quán)利要求49的系統(tǒng)，進(jìn)一步包括用于施加一個(gè)旋轉(zhuǎn)偏差系數(shù)給該特征布局圖位置的裝置，以便補(bǔ)償在PCB的制造中引入的移動(dòng)和扭曲。
51.根據(jù)權(quán)利要求49的系統(tǒng)，進(jìn)一步包括用于施加一個(gè)菱形偏差和移動(dòng)系數(shù)給該特征布局圖位置的裝置，以便補(bǔ)償在PCB的制造中引入的移動(dòng)和扭曲。
52.根據(jù)權(quán)利要求36的系統(tǒng)，進(jìn)一步包括用于以圖表形式表示所預(yù)測(cè)的特征的實(shí)際位置的裝置。
53.根據(jù)權(quán)利要求52的系統(tǒng)，其中用于以圖表形式表示所預(yù)測(cè)的特征的實(shí)際位置的裝置包括用于產(chǎn)生線框示意圖的裝置。
54.根據(jù)權(quán)利要求38的系統(tǒng)，進(jìn)一步包括用于使用該最佳擬合非線性回歸分析以預(yù)測(cè)實(shí)際的特征位置的裝置；和用于以圖表形式表示所預(yù)測(cè)特征的實(shí)際位置的裝置。
55.根據(jù)權(quán)利要求54的系統(tǒng)，其中用于以圖表形式表示所預(yù)測(cè)的特征的實(shí)際位置的裝置是線框示意圖。
56.根據(jù)權(quán)利要求55的系統(tǒng)，進(jìn)一步包括在以利用線框示意圖的圖表形式表示所預(yù)測(cè)的特征的實(shí)際位置之前，用于施加線性的補(bǔ)償給在該布局圖上的特征位置的裝置。
57.根據(jù)權(quán)利要求38的系統(tǒng)，進(jìn)一步包括用于建立對(duì)于每個(gè)特征的預(yù)期實(shí)際位置的模型的裝置；和用于生成以色彩編坐標(biāo)的圖形表示的裝置，其以第一種顏色表明每個(gè)特征的預(yù)期布置越出容限范圍之外，而以第二種顏色表明特征的預(yù)期布置在容限范圍之內(nèi)。
58.根據(jù)權(quán)利要求57的系統(tǒng)，其中該第二種顏色是綠色，并且該第一種顏色是紅色。
59.根據(jù)權(quán)利要求57的系統(tǒng)，進(jìn)一步包括在使用非線性回歸模型進(jìn)行對(duì)每個(gè)特征的預(yù)期的實(shí)際位置的預(yù)測(cè)之前，用于施加線性補(bǔ)償給在該布局圖上的每個(gè)特征的位置的裝置。
60.根據(jù)權(quán)利要求59的系統(tǒng)，其中該第二種顏色是綠色，并且該第一種顏色是紅色。
61.根據(jù)權(quán)利要求38的系統(tǒng)，進(jìn)一步包括用于計(jì)算使用非線性回歸分析能取得的最小配準(zhǔn)誤差的裝置；和用于當(dāng)該最小配準(zhǔn)誤差處于預(yù)先確定的容限范圍之內(nèi)時(shí)制造該P(yáng)CB的裝置。
62.根據(jù)權(quán)利要求38的系統(tǒng)，進(jìn)一步包括用于對(duì)特征定位施加線性補(bǔ)償以校正由非線性回歸分析所預(yù)測(cè)的配準(zhǔn)不良的裝置；用于在施加該線性補(bǔ)償之后，施加該非線性回歸分析的裝置；用于計(jì)算能取得的最小配準(zhǔn)誤差的裝置；和用于當(dāng)該最小配準(zhǔn)誤差處于預(yù)先確定的容限范圍之內(nèi)時(shí)制造該P(yáng)CB的裝置。
63.根據(jù)權(quán)利要求38的系統(tǒng)，進(jìn)一步包括該多個(gè)目標(biāo)的制造后實(shí)際位置的模型，該多個(gè)目標(biāo)在該布局圖中的標(biāo)稱位置已經(jīng)過調(diào)整，以便補(bǔ)償由于制造導(dǎo)致的材料移動(dòng)；用于測(cè)量其標(biāo)稱位置已經(jīng)過如此調(diào)整的該多個(gè)目標(biāo)的制造后實(shí)際位置的裝置；用于比較所測(cè)量出的實(shí)際目標(biāo)制造后位置與模型得到的制造后目標(biāo)位置的裝置；用于進(jìn)一步調(diào)整特征的制造布局圖的裝置，以便進(jìn)一步補(bǔ)償意外的材料移動(dòng)，使得特征的定位會(huì)減少越出容限范圍之外的條件以及配準(zhǔn)不良，而否則的話它們未經(jīng)進(jìn)一步補(bǔ)償就可能出現(xiàn)。
64.根據(jù)權(quán)利要求36的系統(tǒng)，其中該基底板材料彼此不同，并且進(jìn)一步包括用于根據(jù)所使用的基底板材料估計(jì)該最小配準(zhǔn)誤差的裝置，以便根據(jù)配準(zhǔn)精度而估計(jì)使用替換材料的效果。
65.根據(jù)權(quán)利要求36的系統(tǒng)，進(jìn)一步包括用于測(cè)量在布局圖上該多個(gè)目標(biāo)位置的裝置，以便估計(jì)在布局圖中該目標(biāo)的坐標(biāo)離開該多個(gè)目標(biāo)期望的位置的偏差。
66.根據(jù)權(quán)利要求65的系統(tǒng)，進(jìn)一步包括用于補(bǔ)償在該布局圖上特征的布置的裝置，以便抵銷由于生成該布局圖而導(dǎo)致的扭曲的影響。
67.根據(jù)權(quán)利要求65的系統(tǒng)，其中用于測(cè)量各該目標(biāo)在該布局圖上位置的裝置是非干擾式的。
68.根據(jù)權(quán)利要求67的系統(tǒng)，其中用于以非干擾式的方式測(cè)量各該目標(biāo)在該布局圖上位置的裝置包括無觸點(diǎn)視頻坐標(biāo)測(cè)量機(jī)。
69.一種以根據(jù)權(quán)利要求1的方法生產(chǎn)的印制電路板(PCB)，包括生成一個(gè)具有各角的布局圖，用以在至少一個(gè)基底材料板上定位特征；在該布局圖上施加多個(gè)目標(biāo)，所述目標(biāo)將散布于整個(gè)該至少一個(gè)板上的期望的位置，所述目標(biāo)用于測(cè)量在制造期間任何的尺寸變化；記錄每個(gè)目標(biāo)的制造前標(biāo)稱位置；測(cè)量每個(gè)目標(biāo)的制造后實(shí)際位置；記錄該每個(gè)目標(biāo)的實(shí)際位置；計(jì)算該每個(gè)目標(biāo)的實(shí)際位置離開該每個(gè)目標(biāo)的標(biāo)稱位置的移動(dòng)；導(dǎo)出一個(gè)模型以表示在制造過程中引入的該目標(biāo)的移動(dòng)；和運(yùn)用所述模型，以便通過在該布局圖中對(duì)于在PCB制造過程中引入的移動(dòng)補(bǔ)償特征的位置，從而優(yōu)化特征的定位。
70.根據(jù)權(quán)利要求69的方法生產(chǎn)的PCB，其中在生產(chǎn)過程中使用的該布局圖取布線圖的形式。
71.根據(jù)權(quán)利要求69的方法生產(chǎn)的PCB，進(jìn)一步包括作為一個(gè)在該布局圖之內(nèi)的點(diǎn)，建立用于所有目標(biāo)的制造前起始點(diǎn)中心；作為相對(duì)于該起始點(diǎn)中心的橫坐標(biāo)和縱坐標(biāo)，分配每個(gè)目標(biāo)的標(biāo)稱位置；和記錄用于每個(gè)目標(biāo)的所述坐標(biāo)；作為相對(duì)于該制造前起始點(diǎn)中心的橫坐標(biāo)和縱坐標(biāo)，而測(cè)量每個(gè)目標(biāo)的實(shí)際的制造后位置；和作為離開其起始點(diǎn)中心坐標(biāo)的在橫坐標(biāo)上的差值和在縱坐標(biāo)上的差值，計(jì)算出每個(gè)目標(biāo)的移動(dòng)；和使用在該布局圖上的目標(biāo)的標(biāo)稱制造前坐標(biāo)，作為基礎(chǔ)以建立在該基底材料板上目標(biāo)的制造后坐標(biāo)的模型，分析所述移動(dòng)以導(dǎo)出一種最佳擬合非線性回歸分析。
72.根據(jù)權(quán)利要求71的方法生產(chǎn)的PCB，其中分析該最佳擬合非線性回歸分析進(jìn)一步包括產(chǎn)生多個(gè)多項(xiàng)式方程，從而對(duì)于在一個(gè)基底材料板上的特征所預(yù)測(cè)的位置是在該布局圖上該特征的標(biāo)稱位置的函數(shù)。
73.根據(jù)權(quán)利要求72的方法生產(chǎn)的PCB，其中該多個(gè)多項(xiàng)式方程預(yù)測(cè)該特征在板上的水平位置和在板上的垂直位置。
74.根據(jù)權(quán)利要求69的方法生產(chǎn)的PCB，其中該插入多個(gè)用于測(cè)量的目標(biāo)包括插入位于布局圖的各角的目標(biāo)。
75.根據(jù)權(quán)利要求69的方法生產(chǎn)的PCB，其中該插入多個(gè)用于測(cè)量的目標(biāo)包括位于圍繞該布局圖的邊緣的目標(biāo)。
76.根據(jù)權(quán)利要求69的方法生產(chǎn)的PCB，其中該目標(biāo)包括特征。
77.根據(jù)權(quán)利要求70的方法生產(chǎn)的PCB，其中該生成布線圖和插入目標(biāo)是使用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)程序完成的。
78.根據(jù)權(quán)利要求69的方法生產(chǎn)的PCB，其中該測(cè)量制造后實(shí)際位置包括非干擾式測(cè)量。
79.根據(jù)權(quán)利要求78的方法生產(chǎn)的PCB，其中非干擾式測(cè)量包括無觸點(diǎn)視頻坐標(biāo)測(cè)量。
80.根據(jù)權(quán)利要求68的方法生產(chǎn)的PCB，其中該非干擾式測(cè)量包括X射線坐標(biāo)測(cè)量。
81.根據(jù)權(quán)利要求71的方法生產(chǎn)的PCB，進(jìn)一步包括運(yùn)用線性回歸分析以產(chǎn)生在橫軸和縱軸上的對(duì)于每個(gè)特征的線性補(bǔ)償系數(shù)、離開該原點(diǎn)的偏移和對(duì)應(yīng)于板旋轉(zhuǎn)的偏移。
82.根據(jù)權(quán)利要求81的方法生產(chǎn)的PCB，其中運(yùn)用該線性回歸分析包括通過線性系數(shù)來偏移在該布局圖上該特征的水平位置和垂直位置坐標(biāo)，以補(bǔ)償在該P(yáng)CB制造期間引入的移動(dòng)和扭曲，從而定位特征。
83.根據(jù)權(quán)利要求82的方法生產(chǎn)的PCB，進(jìn)一步包括施加旋轉(zhuǎn)偏差系數(shù)以補(bǔ)償在該P(yáng)CB的制造期間引入的移動(dòng)。
84.根據(jù)權(quán)利要求82的方法生產(chǎn)的PCB，進(jìn)一步包括施加菱形偏差系數(shù)以補(bǔ)償在該P(yáng)CB制造期間引入的移動(dòng)。
85.根據(jù)權(quán)利要求71的方法生產(chǎn)的PCB，進(jìn)一步包括計(jì)算使用非線性回歸分析能取得的最小配準(zhǔn)誤差；和如果該最小配準(zhǔn)誤差是在預(yù)先確定的容限范圍之內(nèi)則制造該P(yáng)CB。
86.根據(jù)權(quán)利要求71的方法生產(chǎn)的PCB，包括對(duì)特征定位施加線性補(bǔ)償給以校正由非線性回歸分析所預(yù)測(cè)的配準(zhǔn)不良；在施加該線性補(bǔ)償之后，施加該非線性回歸分析；計(jì)算能取得的最小配準(zhǔn)誤差；和如果該最小配準(zhǔn)誤差是在預(yù)先確定的容限范圍之內(nèi)則制造該P(yáng)CB。
87.根據(jù)權(quán)利要求71的方法生產(chǎn)的PCB，進(jìn)一步包括建立該目標(biāo)的制造后實(shí)際位置的模型，其中該目標(biāo)的標(biāo)稱位置在該布局圖中已經(jīng)過調(diào)整，以便補(bǔ)償由制造所導(dǎo)致的材料移動(dòng)；測(cè)量其標(biāo)稱位置已經(jīng)過如此調(diào)整的該目標(biāo)的制造后實(shí)際位置；比較所測(cè)量出的該目標(biāo)的制造后實(shí)際位置與模型得到的制造后目標(biāo)位置；和調(diào)整該布局圖，以便進(jìn)一步補(bǔ)償通過該多個(gè)目標(biāo)的移動(dòng)所測(cè)量的特征布局圖位置，由此該特征的定位會(huì)減少越出容限范圍之外的條件以及配準(zhǔn)不良，而否則的話它們未經(jīng)進(jìn)一步補(bǔ)償就可能出現(xiàn)。
88.根據(jù)權(quán)利要求69的方法生產(chǎn)的PCB，進(jìn)一步包括測(cè)量在該布局圖上離開所期望的位置的該多個(gè)目標(biāo)的位置。
89.根據(jù)權(quán)利要求88的方法生產(chǎn)的PCB，進(jìn)一步包括補(bǔ)償在該布局圖上特征的位置以抵銷由于從設(shè)計(jì)生成該布局圖而導(dǎo)致的扭曲的影響。
90.根據(jù)權(quán)利要求88的方法生產(chǎn)的PCB，其中在該布局圖上對(duì)于該目標(biāo)位置的測(cè)量包括非干擾式測(cè)量。
91.根據(jù)權(quán)利要求88的方法生產(chǎn)的PCB，其中該非干擾式測(cè)量包括無觸點(diǎn)視頻坐標(biāo)視頻測(cè)量。
92.根據(jù)權(quán)利要求71的方法生產(chǎn)的PCB，進(jìn)一步包括在該P(yáng)CB制造中使用不同的基底材料；并且使用該非線性回歸分析，從而可以根據(jù)配準(zhǔn)精度而估計(jì)替換材料的效果。
全文摘要
目標(biāo)被插入在PCB布局圖的各處。目標(biāo)的制造后測(cè)量與制造前位置相比，以計(jì)算出非線性回歸分析最佳擬合模型。該模型用于在布局圖上給出特征位置的PCB上或之內(nèi)生成一個(gè)特征的位置。該非線性回歸分析產(chǎn)生一組x和y多項(xiàng)式方程。這些多項(xiàng)式方程允許一個(gè)線性的補(bǔ)償被施加于在布局圖上的特征位置，以便將在PCB制造過程中特征的配準(zhǔn)不良減到最小。在對(duì)于該特征在制造前的定位進(jìn)行線性補(bǔ)償之前和之后建立該特征在制造后的定位的模型。因此，可以估計(jì)特征位置補(bǔ)償?shù)男Ч?。使用線框示意圖和彩色編碼示意圖的圖形表示有助于標(biāo)識(shí)板的那些區(qū)域，即相對(duì)于技術(shù)要求被預(yù)測(cè)處于容限之內(nèi)和之外的區(qū)域。此外，本發(fā)明可應(yīng)用于測(cè)試不同材料的效果。以此方式，根據(jù)使對(duì)配準(zhǔn)條件的超出減到最小，可以識(shí)別用于特定PCB的最佳材料。
文檔編號(hào)G06F17/50GK1481535SQ01820798
公開日2004年3月10日 申請(qǐng)日期2001年10月25日 優(yōu)先權(quán)日2000年11月10日
發(fā)明者J·托爾內(nèi), A·凱利, S·瓊斯, J 托爾內(nèi) 申請(qǐng)人:惠亞集團(tuán)公司