[发明专利]用于制造印制电路板的补偿模型和配准仿真器装置及方法

说明书

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1.发明领域

本发明涉及多层印制电路板，更加具体地说，涉及在层压成型之前多层印制电路板(MLB)的配准方法。

2.相关技术

在印制电路板行业，很少有问题能够象配准这个问题一样富有挑战性，也很少能够象它这样重要。在钻孔的时候或者进行电测试的时候对多层印制电路板废品堆进行检查会使人迷惑不解并且非常懊恼。在许多电路板中或者一个底板上有一个电路可能是完美无缺的，而下一个电路则是乱七八糟，到处都是错误。如果废品量很大，就有必要立即修改电路板设计。用来解决配准问题的修正方案常常不是看一眼就能够找到的，因此实际进行的修正常常无法给出令人满意的结果。

多层印制电路板出现配准误差的原因有许多，它们包括：(1)偏移误差；(2)角度误差；(3)随机噪声；(4)补偿误差。补偿误差来源于对芯板和电介质层进行多层层压成型以后，对多层印制电路板由于材料移动导致的收缩和膨胀的错误估计。

可惜的是，在估计需要多大补偿的时候，现有技术只是建议考虑每个芯板上有多少铜，以及芯板的厚度，而根本没有考虑整个多层印制电路板的设计和结构。在现有技术中用于产生矩阵的数据是在以往生产信息的基础之上获得的。现有技术中的这些模型没有能够精确地估计到底需要多少补偿，甚至有时候，在模型和实际产品之间会出现高达正负15个密尔的误差。在图1中给出了现有技术中补偿矩阵的一个实例。这个矩阵是大小是24英寸乘以18英寸的底板的一个补偿矩阵，其中在经线方向(X方向)是18英寸，在纬线方向(Y方向)是24英寸。现有技术中的这个矩阵只是根据芯板上有多少铜和这个芯板的厚度来确定的，在减小补偿误差的过程中，这一点使得这一矩阵的有效性大打折扣。

实际上，使用现有技术中的补偿矩阵会打断多层印制电路板的生产过程。图2给出了一个大型印制电路板车间中补偿工艺简化工艺流程的一个流程图。图2中的箭头30说明非常不稳定的工艺所在的区域。在图2所描述的反馈过程中，错误信息会差之毫厘，缪以千里，引发极大的配准误差。这种现象发生在反馈信息是错误的或者反馈发生在很长的延迟周期以后的情况下。不巧的是，印制电路板车间在生产过程中需要做大量的工作这一事实极大地限制了去掉有害的滞后时间的能力。信息不完整和输入延迟也会限制对生产过程中的产品进行补偿改正的能力。在完整的生产批量已经完成以后才进行补偿修改无异于修改工艺流程，这样做常常会导致废品率直线上升。减小补偿误差的一条途径是提高在生产之前对生产误差补偿的预测精度。现有技术中基于以往生产数据组的策略缺乏所需要的设计组合来检测控制材料移动的重要变量和相互作用。因此，现有技术中的补偿矩阵不能够在生产之前精确地预测误差，从而需要在生产过程中采用成本高昂的改进方法。

在图2所示的方框32中，初始补偿值是从图1所示的尺寸矩阵中选择出来的。在方框34中，测试样品(它通常是10块或者更多的多层印制电路板叠放在一起)和第一批产品被“投入”(开始)生产。由于时间紧迫，通常都不可能首先进行测试来确定是否存在生产问题(也就是说没有时间来检查预测出来的补偿值实际上是否正确)，然后再进行实际生产。相反，必须为生产同时准备好测试样品和生产批量。在方框36中，对测试样品进行测量有没有误差，而同时还在进行生产。在那以后，在方框38中，将多出的芯板(它们是上面腐蚀出了电路的多余芯板)收集起来。因为有一些印制电路板会成为废品，所以多生产了一些芯板。这些多出来的产品被储存起来以便在需要它们的时候拿出来使用。

在方框42中对测试样品所进行的测量的基础之上，在图2所示的方框40中修改布线图，以便能够减小补偿误差。但是，由于老一批产品仍然在生产线上，这些老一批产品仍然在使用，如同方框44所示，这一点导致了在解决生产中存在的问题的过程中出现不稳定的滞后。还有，由于时间有限，在生成过程中仍然在使用老的芯板，如同方框46所示。

目前确定和修正多层印制电路板配准误差的方法效率很低，而且无法预测，导致出现大量的废品。因此需要在生产开始以前而不是在生产过程中确定配准误差，特别是补偿误差。