用于露出嵌入在多层电路中的目标的系统和方法

摘要

一种露出印刷电路板衬底中的嵌入目标的系统，其包括微型加工设备。一种露出印刷电路板衬底中的嵌入目标的系统，其包括微型加工设备、传感器和控制器。该微型加工设备在目标所处的大体区域中移去覆盖对准目标上的部分不透明层，然后传感器判断对准目标是否存在于部分不透明层已经被移走的区域中。依据在所选择位置处检测到的对准目标是否存在的信息，控制器引导微型加工设备，从而移除不透明层的其他部分。

说明书

相关申请的引用参考

本申请要求2001年8月9日提交的美国临时申请No.60/310842的权益，其全文在此引用作为参考。

技术领域

本发明涉及一种在电路制造中露出基准目标的系统和方法。

背景技术

典型地，电路制造包括在绝缘衬底上设置导电线和衬垫的布图。将几个分离层压制形成电路板。或者，可以通过递增过程形成顺序的层，从而形成电路板。典型地，一个或多个衬底层设置有用作参照的对准目标，以便将各衬底层互相对准或将在衬底中钻出的通孔和形成在衬底上的布图对准。对准目标通常被嵌入在不同的衬底层之间。为了在对准过程中使用该目标，有必要确定目标的方位。

发明内容

本发明旨在提供露出嵌入在印刷电路板衬底中的目标的改进方法。

根据本发明总的方面，一种在印刷电路板衬底中露出嵌入目标的系统包括：微型加工设备，例如激光钻机；传感器，例如光学传感器或声音传感器；以及控制器。微型加工设备在目标所处的大体区域除去部分覆盖对准目标的不透明层，然后传感器判断对准目标是否处于不透明层被移走的所选择位置上。依据在所选择的位置上检测对准目标的存在与否，控制器驱动微型加工设备移除不透明层的其他部分。

根据本发明的另一方面，提供了一种露出嵌入在印刷电路板中的对准目标的方法。在选择区域中检测对准目标存在与否，根据检测将覆盖对准目标的印刷电路板部分地移除。在本发明的一个实施例中，印刷电路板相对较小的非连续部分被移除，该部分通常在待露出的对准目标附近并且足以在选择位置检测目标的存在与否。在被移除部分的选定位置执行检测，例如光学检测。随后依据检测，将印刷电路板的相对较大部分移除，以便完整地露出目标。或者，也可以通过使用声学或X射线传感器执行检测，而无需首先将印刷电路板的部分打开。

根据本发明的又一方面，提供一种生产印刷电路板的方法。将包括至少一个对准目标的导体布图沉积在印刷电路板衬底上，并随后用例如铜压层的基本不透明材料将其覆盖。在围绕有望露出对准目标的大体区域内，将不透明层的选定部分移除，然后，传感器检测对准目标是否处于所选择的移除部分内。依据是否在移除区域检测到对准目标，将不透明层的其他部分移除，以露出对准目标。随后，使用对准目标对准将要形成在印刷电路板衬底上的电路的顺序部分。

因此，根据本发明一实施例，提供一种在多层印刷电路板衬底中露出对准目标的系统，其包括：用于在所述多层印刷电路板衬底的所选择位置上移除其一部分的微型加工设备；用于在所选择的位置上检测对准目标存在与否的传感器；以及，至少在某些所选择的位置接收传感器的输出的控制器，依据传感器的输出，为微型加工设备选择其他的位置，以便有选择地移除所述多层印刷电路板的一部分。

本发明的各种实施例包括一个或多个下述的特征和功能。

微型加工设备包括激光微型加工设备，优选地是激光钻孔机。

多层印刷电路板被移除的的一部分是在多层印刷电路板中某一层的一部分。可选地，它是多层印刷电路板中的两层或多层的一部分。

传感器是光学传感器，可选地，它也可以是光敏二极管、电荷耦合(CCD)传感器或其它适合的传感器。

或者，传感器是声音传感器或X-射线传感器。

可对控制器进行操作，以便为微型加工设备选择在第一布图中有选择地移除多层印刷电路板中的一部分的位置；并且，依据传感器对应在某一位置出现的对准布图提供的输出，控制器为所述微型加工设备选择其他位置，以便在第二布图中有选择地移除多层印刷电路板中的一部分。

第一布图是分布在多层印刷电路板衬底的某一层的第一区域中的非连续开口的布图。或者，形成多个大致连续的开口，直到露出对准目标的所需部分。

第二布图形成暴露开口，其大于非连续开口中的多个但小于第一区域。

根据本发明另一实施例，提供一种用于露出定位于多层绝缘体中的对准目标的方法，包括：在对准目标有望存在的大体位置上，以第一布图在多层压层中形成多个第一开口；检测所述第一开口中的至少一部分，看所述对准目标是否在该处；以及，依据检测到所述对准目标位于第一开口处的信息，形成露出所述目标的第二开口。

本方法的实施例包括一个或多个以下特征和功能：第二开口的空间延伸小于所述大体区域，并且，第二开口的空间延伸大于单个第一开口。

因此，依据本发明的又一实施例，提供一种用于制造印刷电路板的方法，包括：在第一衬底层上沉积电路布图的第一部分，其中该布图包括对准目标；粘接第一衬底层与第二衬底层，以形成印刷电路板绝缘层，对准目标嵌入在所述第一衬底层和第二衬底层之间；在所述目标有望存在的大体区域中，在压层中形成多个第一开口；检测多个第一开口的至少一部分，看所述目标是否位于该处；以及，根据检测到所述目标位于第一开口的信息，形成露出所述目标的第二开口。

用于制造印刷电路板的方法的实施例包括一个或多个以下的特征：第二开口的空间延伸小于所述大体区域，且第二开口的空间延伸要大于单个第一开口。

附图说明

通过结合附图所作的下列详细描述，会对本发明有更完整地理解和评价，附图中：

图1是简化的部件模块图，局部示出根据本发明的、用于露出对准目标的系统；

图2是简化的流程图，示出采用图1系统的、用于露出对准目标的方法；

图3是衬底的俯视图，示出隐藏对准目标的位置；

图4是衬底的俯视图，示出根据本发明移除一部分后所看到的部分隐藏对准目标；

图5是简化的流程图，示出露出衬底中的对准目标的一种优化方法；和

图6是衬底的俯视图，示出露出图5所示对准目标的一种优化方法。

具体实施方式

参考图1，其为简化的部件模块图，局部示出根据本发明的、用于露出对准目标的系统10。两个对准目标分别以附图标记12和14表示，如图1所示。对准目标12嵌入压层衬底20的下层16和上层18之间，该压层衬底例如是印刷电路板。对准目标14通过移除一部分上层18而被露出。衬底20的上层18一般是不透明的，这样，例如12和14的对准目标通常对于肉眼是不可见的，除非部分上层18被移开。

在图1中所示本发明一实施例中，系统10包括：微型加工设备22，可对其进行操作，以便在沿上层18的多个选定位置上有选择地移除上层18的部分24；以及，传感器26，检测在部分24已经除去的多个选定位置处是存在例如布图12的对准布图。在于2002年6月13日提交的题为″多梁微型加工系统″的申请人共有的待审批美国专利申请No____中，公开了一种适用于除去部分24的微加工设备，该申请的公开在此被引为参考。如图1所示，部分24可以以非连续布图移除。可以通过部分24检测到例如布图12的嵌入布图的出现。或者，也可以利用传感器26检测例如布图12的对准布图何时被部分地露出，从而以基本连续的方式除去部分24。

系统10还包括控制器28，该控制器接收传感器26检测已移除部分24的至少某些位置处的输出30，例如传感器26正在检测的检测部分32。在操作的某些阶断，与激光微加工设备22和定位器34协同操作的控制器28对衬底20进行适当的定位以便移除部分24，并且对微型激光设备22输出的一个或多个激光束进行引导，以便根据布图使激光在可选择位置处作应在上层18上。在随后的操作阶段，控制器28至少为微型加工设备22选择某些其他位置，以便于有选择地移除衬底20的上层18的其他部分。其他部分位置的选择至少部分地依据指示嵌入式对准布图位置的输出30。

参照目标14可以看到将上层18的其他部分移除后的结果。因此，在目标14附近，移除构成引导孔并分别由附图标记40-56指代的几个部分。通过传感器26的检测，发现目标14没有位于任何引导孔40至56处。可是，至少在某些覆盖目标14且没有出现在衬底20中的其他引导孔处，传感器26检测到目标14的存在，并且控制器28向激光微型加工设备22和定位器34提供适当的指令，以形成露出目标14的开口25。

根据本发明的实施例应该认识到，微型加工设备22可以是任何适合的微型加工设备，并且典型地，使用可操作的激光来有选择地移除表面18的一部分。可以从Oregon州波特兰的Electro Scientific Industries公司商业购得用于露出对准目标以及后来用于在电路衬底里形成通孔的适当加工设备。于2002年6月13日提交的题为“多梁微型加工系统”的美国共同申请待审批专利申请No____中公开了其它适合的微型加工设备。

尽管图1所示的层18为单一层，但是应该认识到，层18可以包括一个或多个子层，并且通常如此，例如覆盖有铜膜以及可选的暴光或非暴光光刻胶的玻璃纤维环氧衬底。因此，如此处所用的，对某个部分的移除的参考指代的是移除覆盖着待露出目标12的任何一层或多层的某一部分。

传感器26可以是任何适于检测例如目标12或14的对准目标的存在的传感器。适合的传感器包括如光敏二极管的光学传感器、电荷耦合(CCD)传感器或CMOS传感器，例如，其通过测量被检测部分的底面反射的光的强度检测，来检测目标12是否存在于检测部分32的基部。或者，可用于检测目标是否存在于检测部分32底部的传感器包括以声波或超声波频率工作的声学传感器。或者，传感器26可以是X射线传感器，其可以指示目标12位置而无需首先移除部分24。

现在参考图2、图3和图4，其中，图2是根据本发明一实施例的、用于露出对准目标的方法的流程图，图3是衬底20上的区域60的俯视图，示出对应于图1中目标12的待露出对准目标62和从衬底20上移除的部分24之间的关系，图4是区域60在部分24被移走后的俯视图。

参考图3，在系统10(图1)露出目标62的操作之前，示出对准目标62可能所处的衬底上的一个区域。每个部分位置64以虚线表示，指示可能通过系统10移走部分24(图1)的位置。应该注意到，每个部分位置64是分散的，并且所有部分位置64形成非连续布图。类似地，在图3中，目标62以虚线示出，指示出它被嵌于衬底20的表面之下，并且在系统10移除部分24或在顶面18(图1)中形成开口25之前它并不是可见的。

根据本发明一实施例，为露出对准目标(操作70)的系统10(图1)设置衬底，该衬底具有嵌于其中以至于不能通过其外层可视的对准目标。衬底的部分、通常是上表面18的部分24在多个位置上被有选择地移除，以便形成引导孔的非连续布图(操作80)。

如图4所示，将部分24移除以形成导孔后，目标62的部分在几个位置是可见的，由附图标记82、84和86示出所述几个位置。每个位置82至86都位于目标62上，并且可以在每个区域82、84和86处使用例如光学传感器检测到目标62的存在。随着部分24的移除，可以在一个或多个具有移除部分的位置24处检测到嵌入目标62是否存在(操作90)。

根据检测到的位置24处是否存在目标62的信息(即，对检测结果的反应)，将衬底20的其他部分移除，以便提供露出目标62的开口25(图1)(操作100)。可以用任何适合的连续或非连续的布图用系统10移除其它部分。因为目标62的空间延伸明显小于它通常所处的区域60，所以，开口25仅需足够大至可以露出目标62即可，并且一般明显小于区域60。

当露出一个或多个例如图1中目标14的对准目标后，它们的位置被例如CCD传感器或X射线的位置检测传感器(未示出)检测到。电路布图(未示出)的部分形成在衬底20内或上，并与未露出的目标14空间对准(操作110)。例如，部分电路可以是钻入衬底20的通孔或通过适当地曝光沉积在衬底20表面上的光刻胶而形成的导体布图。下面的专利申请描述了适用于检测对准目标位置以及暴露出和对准目标空间对准的电路布图的系统的示例，其公开内容在此引为参考：Kantor等人的美国专利US09/708160，Ben-Ezra等人的美国专利US 09/792498，和Orbotech有限公司的以色列专利IL142354。

现在参照图5和图6，图5是根据本发明一实施例的、用于露出对准目标的另一个更优化方法的流程图，图6是在衬底20上的区域60的俯视图，示出图5中所示方法。图6中，示出系统10的操作之后的区域60。已经确实被移除的部分24用实线表示。以虚线表示的候选位置122是部分24可能位于、但尚未被移除的位置。

应该认识到，图5所示方法不同于图2所示方法之处在于：在图5的方法中，交互地使用传感器26(图1)与激光微型加工设备22，从而决定对准目标的位置，因此进一步地减少了需要在形成开口25之前移除的部分24的数量，从而提高了系统10的效率。

根据图5所示方法，为用于露出对准目标的系统10(图1)设置衬底20，该衬底具有嵌入其中的不可见对准目标(操作120)。通过激光微加工设备可选择地将衬底20的第一部分124从上表面18移除(操作130)。应该注意到，从定义的角度，第一区域124与任何其它区域124是非连续的。

目标62(图3)可能定位在区域60内的任何地方。因此，随着第一部分124的移除，传感器26检测目标62是否存在(操作140)。如果检测到目标62不存在(操作150)，则系统10返回步骤130并根据预定的位置布图继续有选择地移除部分24，例如，沿线152移除非连续部分24。这种反复过程继续，直到目标62的一部分、例如区域86被检测到为止。

根据目标部分的检测，例如部分86的检测，逻辑电路(未示出)确定是否有足够数量N的目标部分82-86已经被检测到，以便满意地确定目标62在区域60中的更准确位置(操作160)。典型地，为了确定目标62的位置，需要检测区域82到86中的至少两个或三个目标。如果目标部分82-86的数量少于确定目标62的位置所需的数量，循环过程(skiving process)返回到操作130，在根据新的位置布图继续进行部分24的移除。例如，如图6所示，部分24以基本螺旋的布图被移除，这样，一旦检测到目标62上方的部分，就改变指引移除部分124的方向的箭头152。

继续移除部分124，直到检测到并露出足够数量N的目标区域。如图6所示，确定目标62位置的一种方法需要在候选位置122移除衬底24的一部分，直至目标部分82-86的周围被缺少目标62的部分24所包围。为节省时间和资源，可以通过编程使系统10的逻辑略过在位置122处移除衬底20这一不要要的步骤，从而定位目标62。

根据本发明一实施例，涉及例如目标62的最初目标的方位的信息被存贮在存储器中。当目标62相对于其他对准目标以已知的空间方位形成在衬底20上时，与一个或多个初始目标的位置相关的信息用于导引移除邻近后续目标的部分24。通过利用初始目标的空间位置的已知信息和它相对于后续目标的方位，仅需要移除较少的部分24，以检测各个其他目标的位置。可以收集几个目标的相对位置，以便改进对每个需要露出的其他对准目标的位置的评估。

回到图5，在已经检测到足够数量N的目标位置，衬底20的其他部分24在被检测部分的目标附近以大致连续的布图被移除，例如，在目标区域82-86附近，以便形成露出对准目标的开口25(图1)(操作170)。

最后，在露出一个或多个例如图1中目标14的对准目标后，使用例如CCD传感器或X射线传感器的位置传感器检测它们的位置。电路布图的一部分(未示出)以与未露出目标14空间对准的方式形成在衬底20内或衬底20上。例如，部分电路可以是钻入衬底20的通孔或通过适当曝光沉积在衬底20表面上的光刻胶而形成的导体布图。下面的专利申请中公开了适于检测对准目标的位置以及以空间对准方式曝光电路布图的系统：Kantor等人的美国专利US09/708160，Ben-Ezra等人的美国专利US09/792498，以及Orbotech有限公司的以色列专利IL142354。

上述所描述的系统和方法典型地应用在印刷板和其它适当电路的制造中。典型的印刷电路板产生过程包括：在第一衬底层上形成布图的第一部分；以及，形成与电路布图的第一部分对准的对准布图。随后将该第一衬底层与第二衬底层粘接在一起，以形成印刷电路板压层，其中，对准目标嵌入在所述第一衬底层和第二衬底层之间。

典型地，形成在第一衬底层上的电路布图是通过使用传统的光蚀刻或者其它合适的导体形成工艺产生的导体布图。适当的对准布图包括两个四分之一圆或两个对角设置的四方形以形成十字线。

典型地，需要将对准布图露出以便使其能够得到使用。露出对准布图包括在对准目标有望存在的大致区域形成多个位于压层中的第一开口，随后形成一个或多个第一开口并检测目标位置。根据目标位置的检测结果，在压层中形成一个稍大的第二开口以露出目标。

一旦目标被露出，传感器就会利用该目标确定衬底的位置和方向。该传感器可以是与在第一开口处定位目标所用的传感器一样或不同，例如，与布图形成设备相关的传感器。例如布图曝光设备或通孔形成设备的布图形成设备利用位置和定位信息在对准对准布图的条件下在压层的表面生成电路部件的布图。因为对准布图与形成在第一衬底层上的电路部件对准，与对准布图对准的后续布图部件与形成在第一衬底层上的部分电路布图对准。

本领域技术人员应认识到，本发明不限于上述描述和具体示例。并且，本发明包括本领域技术人员在理解上述描述的基础上对本发明做出的不属于现有技术的改进和变化。