[发明专利]加工多器件板的激光器

说明书

技术领域

本发明涉及通过矢量化直写激光刻蚀来加工多器件板。

背景技术

多年来，激光被用于直接加工安装在薄基片如印刷电路板、平板显示器或医用传感器上的元器件。大多数情况下，要求在任何时候仅加工基片的一面，从而基片能在加工过程中完全支承在平卡盘上，平卡盘具有将基片上表面精确保持在透镜系统的像平面或焦平面内的功能。然而，在某些情况下，要求用相同或不同的图案来同时激光加工薄基片的相对两面，以提高生产速度并简化相对图案之间的对准。

美国专利US5923403公开一种用于双面、同时、大面积、扫描和重复、1×掩模投影成像的设备，用于在玻璃片或印刷电路板(PCB)基片的相对两面上的光致抗蚀剂的激光照射。

美国专利US6759625公开一种设备，其使用两个相对的激光束扫描器单元来同时直写安装在两个扫描器单元之间台架上的PCB的相对两面。

上面提到两篇专利说明书均假定基板是平的。没有考虑当这些薄板在其边缘周围被支承以允许双面加工时往往会出现薄板厚度变化和出现明显悬垂的情况。

美国专利US6396561公开一种设备，其使用两个相对的激光束扫描器单元同时光栅直写PCB的相对两面，包括共同的定位机构来确保写在每一面上的图案彼此精确对准。该文献解决了基板可能存在的非平面问题(参见第8栏，第36-44行)，建议在竖向平面内加工基板，以保持基板处于平面状态，或者在水平平面内加工时合适地支承来保持基板处于平面状态。

发明内容

本发明涉及有效加工厚度可变化、可弯曲或易悬垂的多器件板。本发明尤其可以应用到需要同时加工板的两面的场合。

本发明在后附的权利要求书中做了限定，并且根据第一方面，提供一种用于通过矢量化直写的激光刻蚀来加工多器件板的系统，该多器件板包括具有正面和背面的基片、设置在正面上的元器件区域第一阵列、设置在背面上的元器件区域第二阵列，该系统包括：第一加工站，包括一对相对安装的加工头，每个加工头包括具有激光束扫描仪和透镜单元的激光束传递装置和包括测距机构；安装机构，用于将所述板安装在第一加工站的所述加工头之间，以使该板和该第一加工站的相对位置能被如此调整，从而所述加工头能与待加工的选定的正面和背面元器件区域对准；其中，每个加工头可操作，以便使用所述测距机构测定该透镜单元和待加工的元器件区域表面之间的距离，根据该距离的测定值来控制所述透镜单元的焦点和矢量化直写所述元器件区域。

根据本发明的系统能够通过提供包括一对相对安装的加工头的加工站和使每个加工头具有其自身的独立激光调焦功能来有效地加工多器件板。加工站使得待加工元器件的两个表面能够同时加工，这在每板的加工时间方面具有有利的影响，而通过提供具有其自身的独立激光调焦功能的每个加工头使该系统能够处理非平面的板。

优选的是，该系统布置成按照步进扫描模式操作，其中，第一加工站和板能以步进方式相对移动，由此通过相应加工头的激光束扫描仪来加工依次的正面元器件区域和背面元器件区域。步进扫描模式持续到已加工完所有的元器件区域。

在一个实施例中，板接近位于两个扫描仪和透镜单元之间的中点，板表面布置成接近垂直于两个相对扫描仪单元上的透镜的中心的连线。

在优选实施例中，能通过加入并行操作的附加加工站来增强该系统的加工能力。

在包括偶数个加工头的系统被用来加工单个板的情况下，这些加工头布置成一行，相应透镜单元之间间距对应于在板上的元器件沿平行于扫描仪和透镜单元行的方向的间距或间距的倍数。或者，这些加工头可以布置在矩形网格上，其中透镜单元在一个方向上的间距对应于在板上的元器件沿该方向的间距或间距的多倍，透镜单元在另一方向上的间距对应于在板上的元器件沿该另一方向的间距或间距的多倍。在包含奇数个加工头的系统被用来加工单个板的情况下，这些加工头通常布置成一行，这些单元之间间距对应于在板上的元器件沿平行于扫描仪和透镜单元的行方向的间距或间距的多倍。

该系统可包括一个或多个激光器单元，这些激光器单元发射的光束经过多个转向反射镜和分束单元，传递到在板一侧的所有扫描仪单元。一个或多个不同的激光器单元发射光束，这些光束被引向该板的相对侧的所有扫描仪单元。用于给该板一侧的所有扫描仪供给光束的激光器单元的数目可以是为对板进行操作的扫描仪和透镜单元对数的除数的任意数目。用于给该板另一侧的所有扫描仪提供光束的激光器单元的数目可以是相等的数目，或者为扫描仪对数的除数的任何其它数目。