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      對(duì)覆銅箔疊層板印制標(biāo)記的裝置和方法

      文檔序號(hào):8024341閱讀:334來(lái)源:國(guó)知局
      專利名稱:對(duì)覆銅箔疊層板印制標(biāo)記的裝置和方法
      技術(shù)領(lǐng)域
      本發(fā)明涉及一種對(duì)覆銅箔疊層板印制標(biāo)記的裝置和方法。覆銅箔疊層板被用作生產(chǎn)印制電路板的基材。印制電路板是用帶有覆銅的,即銅覆層,高度電絕緣的疊層材料做的。通常,中間層包括一個(gè)有樹(shù)脂基的,即環(huán)氧樹(shù)脂的玻璃布疊層板。中間層也可以用玻璃纖維織物,aramide纖維織物或羊毛制作,或用酚醛紙疊層板制作。將一個(gè)帶有覆銅箔疊層板的工件用普通的方法加工成印制電路,做法是腐蝕掉銅覆層的一部分,使留下的銅表面形成在絕緣中間層頂上的所需要的導(dǎo)電圖形。在進(jìn)行加工之前,需要對(duì)工件作標(biāo)記,使工件可以清楚地辨認(rèn)。為達(dá)到此目的,通常的做法是在制作上述電路板的操作中,對(duì)工件作出標(biāo)記,即在不需要加工的地方貼上符號(hào)。這種方法的結(jié)果是造成銅疊層板的永久性機(jī)械變形。這種變形可能出現(xiàn)在工件的被標(biāo)記的拐角,這對(duì)以后的加工極為不利。此外,每當(dāng)需要變更符號(hào)時(shí),需要花費(fèi)比較長(zhǎng)的時(shí)間來(lái)更換印制標(biāo)記的裝置。還有,做標(biāo)記很難做到在銅層已經(jīng)被腐蝕掉后仍然使標(biāo)記的符號(hào)留在中間層上清晰可見(jiàn)。
      為此,本發(fā)明的任務(wù)是提供一種能克服上述缺點(diǎn)的對(duì)覆銅箔疊層板進(jìn)行標(biāo)記的方法和裝置。
      根據(jù)本發(fā)明,這一任務(wù)的解決是通過(guò)權(quán)利要求1中所述的裝置和權(quán)利要求9中所述的方法。
      根據(jù)本發(fā)明的裝置,配備有一個(gè)激光器,在該激光器的諧振器內(nèi)有一個(gè)屏,用來(lái)控制所產(chǎn)生的激光束的強(qiáng)度。諧振器發(fā)射出的激光束開(kāi)始由一個(gè)擴(kuò)大透鏡,例如發(fā)散透鏡擴(kuò)大,然后由一個(gè)聚焦透鏡,例如會(huì)聚透鏡將光束聚焦在準(zhǔn)備印制標(biāo)記的工件的覆銅箔疊層板的表面上。
      在會(huì)聚透鏡的聚焦點(diǎn)上,疊層板的銅表面被加熱,并被激光束汽化,從而使疊層板的中間層暴露。中間層的環(huán)氧材料的表面因受熱而碳化,即在環(huán)氧材料表面上形成碳化物,從而使表面變黑。
      這個(gè)工序需要非常高的激光強(qiáng)度,因?yàn)殂~的導(dǎo)熱性極高,因此在聚焦點(diǎn)上很難獲得所需要的溫度。這就是為什么所產(chǎn)生的聚焦點(diǎn)必須非常小的原因。也是激光束在聚焦之前首先擴(kuò)大的理由。例如,激光束擴(kuò)大6倍時(shí),可以獲得小于50μm的聚焦直徑。另一方面,激光強(qiáng)度必須進(jìn)行適當(dāng)調(diào)節(jié),以避免中間層與頂面的銅層一起被燒透。強(qiáng)度的調(diào)節(jié)由配置在諧振器內(nèi)的屏來(lái)完成。通過(guò)調(diào)節(jié)屏的大小,所產(chǎn)生的激光束的強(qiáng)度可以非常精確地調(diào)配。因此用激光器對(duì)工件進(jìn)行掃描,可以得到所需要的印制標(biāo)記。為此裝置的光學(xué)部件應(yīng)有利地組合在一起,以形成一個(gè)在工件表面上運(yùn)動(dòng)的掃描頭。
      本發(fā)明裝置的優(yōu)點(diǎn)是在印制標(biāo)記過(guò)程中不會(huì)變形,并且在隨后的工序中在這方面也不會(huì)出現(xiàn)問(wèn)題。當(dāng)需要變更符號(hào)時(shí),只有簡(jiǎn)單地改編裝置的程序,而不需要更換印制標(biāo)記裝置。這樣,與現(xiàn)行的方法相比,極大地節(jié)省了時(shí)間。另外,燒上的符號(hào),即使在銅層被腐蝕掉之后仍存在。
      除了上述的對(duì)疊層板的中間層進(jìn)行印制標(biāo)記的工藝外,還可以用較低強(qiáng)度的激光束只對(duì)銅層表面進(jìn)行標(biāo)記。銅層表面因加熱而氧化變黑。這里也同樣存在一個(gè)如何在聚焦點(diǎn)上獲得可能最高的強(qiáng)度,因此也必須擴(kuò)大光束,然后通過(guò)屏來(lái)控制強(qiáng)度。
      激光器最好是脈沖式地工作,即產(chǎn)生變強(qiáng)度的光脈沖。這樣,通過(guò)控制脈沖頻率可以確定關(guān)于時(shí)間間隔的平均強(qiáng)度,因?yàn)槠骄鶑?qiáng)度隨脈沖的連續(xù)密度而增大。脈沖頻率最好由配置在諧振器內(nèi)的聲-光調(diào)制器來(lái)控制,也可以用普通方法通過(guò)激光燈電流來(lái)控制強(qiáng)度。
      在一個(gè)最佳實(shí)施例中,印制標(biāo)記裝置配備有一個(gè)夾緊裝置,用來(lái)將工件上準(zhǔn)備印制標(biāo)記的區(qū)域固定在焦點(diǎn)平面內(nèi)。重要的是,在進(jìn)行印制標(biāo)記時(shí),準(zhǔn)備做標(biāo)記的工件的表面必須十分準(zhǔn)確地被固定在焦點(diǎn)平面內(nèi),以保證獲得滿意的強(qiáng)度,制出圖形。在一個(gè)最佳實(shí)施例中,夾緊裝置包括一個(gè)固定平臺(tái),工件或標(biāo)記區(qū)域被置于平臺(tái)上,一個(gè)框架式的帶開(kāi)口的壓力板,該壓力板可相對(duì)于固定平臺(tái)運(yùn)動(dòng)。準(zhǔn)備標(biāo)記的工件的表面被置于固定平臺(tái)上,移動(dòng)壓力板,將工件固定在固定平臺(tái)上應(yīng)有的位置上,從而可以通過(guò)壓力板的開(kāi)口處對(duì)工件進(jìn)行印制標(biāo)記。
      一個(gè)送料裝置,可以準(zhǔn)確地將工件送到標(biāo)記位置,并在工件被標(biāo)記之后將工件移出。在一個(gè)最佳實(shí)施例中,送料裝置包括兩個(gè)滾軸輸送器,沿一個(gè)平面配置,并朝兩個(gè)彼此垂直的方向輸送工件。這樣的配置有利于確定作標(biāo)記的位置,并使每個(gè)滾軸輸送器的輸送路線由制動(dòng)件限定在一個(gè)輸送方向。也就是說(shuō),工件開(kāi)始運(yùn)動(dòng)到抵靠在一個(gè)滾軸輸送器上的第一制動(dòng)件上,以確定在此方向上的作標(biāo)記的位置,然后由垂直于前一方向的第二個(gè)滾軸輸送器將工件運(yùn)到抵靠在第二制動(dòng)件上。這樣一來(lái),印制標(biāo)記的位置便會(huì)十分清楚地被確定在運(yùn)動(dòng)平面上。
      權(quán)利要求9中描述了用權(quán)利要求1中所述的裝置對(duì)覆銅箔疊層板進(jìn)行印制標(biāo)記的方法。在從屬權(quán)利要求10至13中分別指出了這種方法的最佳實(shí)施例。
      下面將結(jié)合附圖較詳細(xì)地解釋一個(gè)最佳實(shí)施例,附圖中

      圖1是本發(fā)明印制標(biāo)記裝置的光學(xué)部件的示意圖;圖2是裝有圖1中所示部件的印制標(biāo)記裝置的側(cè)面示意圖;圖3是圖2中所示印制標(biāo)記裝置的正面圖;圖4是送料裝置工作示意圖;圖5和圖6是進(jìn)行印制標(biāo)記的工件的兩個(gè)截段,分別示出了本發(fā)明的印制標(biāo)記裝置的功能。
      圖1示出了本發(fā)明的對(duì)覆銅箔疊層板印制標(biāo)記的裝置的光學(xué)結(jié)構(gòu)。一個(gè)激光器10,它包括一個(gè)諧振器12,諧振器裝有一個(gè)完全反射鏡14和一個(gè)部分穿透鏡16,諧振器12產(chǎn)生的激光束18通過(guò)該穿透鏡發(fā)射出去。諧振器12內(nèi)裝有激活媒質(zhì)20,這里用的是NdYAG水晶,用閃光管激勵(lì)水晶,起動(dòng)激光器工作流程,這里對(duì)激勵(lì)的方法不評(píng)談。諧振器12還包括一個(gè)聲-光調(diào)制器22,聲-光調(diào)制器使激光器10以脈沖方式進(jìn)行工作。在激活媒質(zhì)20和聲-光調(diào)制器22之間裝有一個(gè)屏24,對(duì)反射境14和可部分穿透鏡16之間的部分的反射強(qiáng)度進(jìn)行屏蔽。這樣,可以通過(guò)擴(kuò)大或縮小屏24的開(kāi)口來(lái)控制激光束18的強(qiáng)度。另外,還可以通過(guò)控制聲-光調(diào)制器22的脈沖頻率,或者通過(guò)改變閃光管的燈電流來(lái)控制強(qiáng)度。
      激光器10發(fā)射的激光束18被導(dǎo)向一個(gè)發(fā)散透鏡26上,該透鏡擴(kuò)大激光束18。然后,被擴(kuò)大的圓錐形的光束28碰在一個(gè)會(huì)聚透鏡30上,該會(huì)聚透鏡將激光束聚焦在示意的工件32的表面上的聚焦點(diǎn)f上。
      發(fā)散透鏡26和會(huì)聚透鏡30基本上形成一個(gè)望遠(yuǎn)鏡。通過(guò)該望遠(yuǎn)鏡對(duì)光束18進(jìn)行擴(kuò)大,然后聚焦,使可以獲得非常小的聚焦點(diǎn)f,因此,聚焦在工件32表面上的光束強(qiáng)度是非常高的。會(huì)聚透鏡30的聚焦距離為240mm,擴(kuò)大約6倍,使聚焦直徑小于50μm。這樣一來(lái),高的強(qiáng)度使得可以根據(jù)下面圖5和圖6所述的原理來(lái)對(duì)覆銅箔疊層板進(jìn)行印制標(biāo)記。圖2中所示的裝置包括一個(gè)激光印制標(biāo)記裝置34,該裝置有一個(gè)裝在保護(hù)艙38內(nèi)的激光頭40,保護(hù)艙安裝在一個(gè)機(jī)架36上,還包括一個(gè)供應(yīng)裝置42,其內(nèi)特別裝有一個(gè)電壓饋送線和激光頭40的冷卻水。激光頭40的組成如圖1所示,即包括激光器10和由兩個(gè)透鏡26、30構(gòu)成的望遠(yuǎn)鏡44。如果需要,激光頭40還可以包括其它光學(xué)部件,例如反射鏡或類似的物件。
      圖2中的印制標(biāo)記裝置還包括一個(gè)送料裝置46,在圖2中只示出一部分,一個(gè)滾軸輸送器48,工件32被平置于輸送器上運(yùn)送。滾軸輸送器48沿箭頭X所示方向輸送工件32,直到工件32的前緣接觸到制動(dòng)件50,這時(shí)工件32在X方向的標(biāo)記位置便確定了。
      在標(biāo)記位置上,如圖2所示,工件32的右邊部分位于配置在激光頭40下面的固定平臺(tái)52和配置在平臺(tái)上方一定距離的壓力板54之間的間隙內(nèi)。壓力板54是框架式的,即在其中部有一個(gè)開(kāi)口,開(kāi)口形成一個(gè)印制標(biāo)記區(qū)。通常,標(biāo)記區(qū)為方形,例如尺寸為160mm×160mm。
      通過(guò)一個(gè)氣動(dòng)裝置使壓力板54向平臺(tái)52垂直運(yùn)動(dòng),將工件32置于平臺(tái)52和壓力板54之間,工件32的表面位于望遠(yuǎn)鏡44的聚焦面內(nèi)。這樣,如前文圖1所述,激光器10的光束18通過(guò)壓力板54的開(kāi)口被聚焦在工件32的表面上。當(dāng)為了實(shí)施標(biāo)記工作需要改動(dòng)工件表面上的聚焦點(diǎn)f的位置時(shí),可以沿水平面移動(dòng)激光頭40,移動(dòng)的情況圖中未示出。將激光頭40的一部分光學(xué)部件集中在一起形成一個(gè)掃描裝置是極為有利的,只需活動(dòng)掃描裝置,而激光器10可以保持不動(dòng)。
      圖3示出了送料裝置46的其它部件,即另一個(gè)滾軸輸送器56,它垂直于圖2中所示的滾軸輸送器48運(yùn)動(dòng),沿垂直于X方向的Y方向輸送工件32。在Y方向上,工件32也會(huì)接觸到一個(gè)可豎向替換的制動(dòng)件58,從而確定下Y方向的標(biāo)記位置。如圖4所示,送料的工序如下開(kāi)始由滾軸輸送器56,如圖3所示,將工件32在激光頭40下送至制動(dòng)件58。然后由第二滾軸輸送器48,如圖2所示,沿垂直于Y方向的X方向,將工件送到制動(dòng)件50。至此工件到達(dá)了它的標(biāo)記位置,由平臺(tái)52和壓力板54將工件的標(biāo)記區(qū)固定于標(biāo)記位置上。然后,聚焦激光束18和移動(dòng)激光頭40進(jìn)行印制標(biāo)記。標(biāo)記印制完后,將壓力板54提起,松開(kāi)工件32,向下移動(dòng)制動(dòng)件58,沿Y方向?qū)⒐ぜ?2從印制標(biāo)記裝置中移出。然后用另一工件重復(fù)前述的工序。
      圖5說(shuō)明了本發(fā)明的印制標(biāo)記方法和工作原理。圖中的工件32的截段表示環(huán)氧樹(shù)脂做的中間層60,環(huán)氧樹(shù)脂被用作構(gòu)成工件32表面的兩個(gè)銅層62、64的基層。通過(guò)透鏡30對(duì)圓錐形激光束28聚焦,銅表面62被高度加熱,使銅汽化和氧化,并由銅自身的蒸氣壓力將銅除去。這樣,便使基層60的表面暴露?;鶎右脖患訜?,從而起化學(xué)反應(yīng),并在表面上形成黑色碳化物類。此種黑化使中間層60被做上標(biāo)記。如果銅層62、64相繼從基層除掉,印制標(biāo)記便保留在中間層60上。
      圖6示出以較低的激光強(qiáng)度進(jìn)行標(biāo)記的情況。在這種情況下,激光的強(qiáng)度不足以使銅層62汽化,銅表面只是被氧化,銅表面也會(huì)變黑。
      權(quán)利要求
      1.一種對(duì)覆銅箔疊層板印制標(biāo)記的裝置,其特征在于,它包括一個(gè)激光器(10),在激光器的諧振器(12)內(nèi)有一個(gè)強(qiáng)度控制屏(24),一個(gè)擴(kuò)大激光束(18)的發(fā)散透鏡(26),以及一個(gè)會(huì)聚透鏡(30),用來(lái)將擴(kuò)大的激光束(28)聚焦在由覆銅箔疊層板做成的工件(32)的表面上。
      2.如權(quán)利要求1所述的裝置,其特征在于,激光器(10)是被做成以脈沖方式工作的。
      3.如權(quán)利要求2所述的裝置,其特征在于,在諧振器(12)內(nèi)裝有一個(gè)聲-光調(diào)制器(22),用來(lái)使激光器(10)發(fā)出脈沖。
      4.如上述權(quán)利要求之一所述的裝置,其特征在于,有夾緊裝置(52,54),用來(lái)將工件(32)固定在會(huì)聚透鏡(30)的焦點(diǎn)平面內(nèi)。
      5.如權(quán)利要求4所述的裝置,其特征在于,夾緊裝置(52,54)包括一個(gè)固定平臺(tái)(52),工件(32)被置于平臺(tái)上,和一個(gè)框架式的壓力板(54),可以被移向平臺(tái)(52)。
      6.如上述權(quán)利要求之一所述的裝置,其特征在于,有一個(gè)送料裝置(46),用來(lái)將工件(32)送進(jìn)印制標(biāo)記的位置,和將做好標(biāo)記的工件(32)移去。
      7.如權(quán)利要求6所述的裝置,其特征在于,送料裝置(46)包括兩個(gè)滾軸輸送器(48,56),用來(lái)將工件(32)輸送到兩個(gè)相互垂直的方向(X,Y)。
      8.如權(quán)利要求7所述的裝置,其特征在于,為了確定作標(biāo)記的位置,滾軸輸送器(48,56)的輸送路線由制動(dòng)件(50,58)限定。
      9.一種對(duì)覆銅箔疊層板印制標(biāo)記的方法,其特征在于,對(duì)激光束(18)擴(kuò)大,然后,將擴(kuò)大的激光束(28)聚焦在用覆銅箔疊層板制成的工件(32)的表面上,用一個(gè)屏(24)來(lái)控制激光諧振器(12)內(nèi)的激光強(qiáng)度。
      10.如權(quán)利要求9所述的方法,其特征在于,激光束(18)是脈沖式的。
      11.如權(quán)利要求9或10所述的方法,其特征在于,在進(jìn)行印制標(biāo)記工作之前,由一個(gè)送料裝置(46)將工件(32)送進(jìn)標(biāo)記位置,做好標(biāo)記之后,再?gòu)臉?biāo)記位置移出。
      12.如權(quán)利要求11所述的方法,其特征在于,在進(jìn)行印制標(biāo)記工作之前,工件(32)在第一滾軸輸送器(56)上,朝第一方向(Y)被送至第一制動(dòng)件(58),然后,由第二滾軸輸送器(48)朝垂直于第一方向的第二方向(X)將工件送至第二制動(dòng)件(50),工件在此位置上被標(biāo)記,然后,沿第一方向(Y)從標(biāo)記位置上移去。
      13.如權(quán)利要求9至12中的任一項(xiàng)要求中所述的方法,其特征在于,在對(duì)工件進(jìn)行標(biāo)記時(shí),工件(32)被固定在標(biāo)記位置上。
      全文摘要
      一種對(duì)覆銅箔疊層板印制標(biāo)記的裝置,它包括一個(gè)激光器(10),在激光器的諧振器(12)內(nèi)有一個(gè)強(qiáng)度控制屏(24),一個(gè)擴(kuò)大激光束(18)的發(fā)散透鏡(26),以及一個(gè)會(huì)聚透鏡(30),用來(lái)將擴(kuò)大的激光束(28)聚焦在由覆銅箔疊層板做成的工件(32)的表面上。在對(duì)覆銅箔疊層板印制標(biāo)記的相應(yīng)方法中,激光束(18)被擴(kuò)大,然后,將擴(kuò)大的激光束(28)聚焦在由覆銅箔疊層板做成的工件(32)的表面上,由一個(gè)屏(24)控制激光諧振器(12)內(nèi)的激光強(qiáng)度。
      文檔編號(hào)H05K1/02GK1325780SQ01116159
      公開(kāi)日2001年12月12日 申請(qǐng)日期2001年5月21日 優(yōu)先權(quán)日2000年5月27日
      發(fā)明者克利斯朵夫·凱恩, 特奧·舒馬赫 申請(qǐng)人:伊佐拉股份公司
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