[发明专利]扫描仪系统

说明书

本发明是关于用于扫描平面的方法，例如，用于以扫描激光光束写在平面上。特别地，揭示一种用于将图案直接写在印刷电路板上的系统。

发明背景

大部份印刷电路板是通过首先以光阻材料涂覆印刷电路板基底而制造，基底具有固体铜镀层。当选择性曝光及显影时，部份光阻移除，剩余光阻形成对应于照射的光亮及黑暗区域的图案。在显影的光阻图案形成以后，铜镀层典型上接受蚀刻步骤，其中移除未由光阻涂覆的铜镀层部份。

基本上，使用二个选择性曝光光阻方法的一。一方法利用诸如薄膜的主材(master)，其上形成所需要的图案(或其反相)。光阻涂层经由此薄膜暴露于强的照射。然后曝光的板显影及蚀刻，如上述。就小物件尺寸的高精密图案而言，此方法具有很多显著的缺点。第一，薄膜可能伸展或扭曲。此伸展有时候造成图案尺寸及位置之间的显著变化，图案是形成于多层或双侧板的不同层上。第二，薄膜的磨损及撕裂需要经常换薄膜。第三，布置图的任何改变需要一组新的薄膜，而通常需要若干组新的薄膜。最后，难以补偿在板处理期间所发生的尺寸的小变化。

第二种方法，其为本发明的主题，利用扫描激光光束扫描光阻涂层，以将图案写于其上。此方法以直接写入方法为人所知。原则上，直接写入克服已有技术的很多缺点。实用上，传统直接写入方法经常具有它们本身的问题。特别地，传统直接写入系统大体上比薄膜曝光方法慢很多，且需要高很多的经费。虽然，原则上，直接写入的精确度及解析度高，但很多实际上的考虑，诸如快速传送高能量辐射以使光阻曝光的能力，已限制传统直接写入方法所产生的板的产出率及实际精确度与精密度。

以多个光束扫描印刷电路板以增加直接写入系统的扫描速度在此技术中是属公知。通常，此多光束扫描使用于很多领域，诸如用于印刷电路工业的标线制备及电子照相印刷机器。然而，在此应用中，功率需求低，且所扫描物件尺寸通常较小。

美国专利5,635,976号描述一系统，用于产生标线的改进的特性定义。在此系统中，使用解析度至少为物件像素解析度四倍高的光束扫描标线。揭示单一激光扫描线或多重扫描线。

美国专利5,495,279号描述一系统，用于很大装置的图案的曝光。在此装置中，使用椭圆形激光光束。光束分成至少100平行段，每一段可独立编址(addressable)，使得100像素线可写在一起。

直接写入系统的又一需求为系统精确地知道光束在任何时间位在写入平面上的何处。做此决定之一方式为以测试光束校准写入光束。在写入光束入射印刷电路板平面以前，测试光束与写入光束分离。一刻度计选择性反射一部份测试光束。接着，检测到反射光束，所检测到的信号作为数据时钟的基准。然而，为了易于校准及特别用于校准光束的分离，光束波长不同。不幸地，波长不同的光束受光学器材的影响不同，且未能良好地追踪。此外，只有一部份相关的路径为二个光束所横越，且典型上用于此扫描器的之f-θ透镜未由二个光束完全横越。此系统的一为德国Jena，GmbH的激光影像系统，LIS DirectPrint 40。

直接写入系统通常操作于不同厚度的印刷电路板。虽然光的光学聚焦广为人知，由于光学器材的复杂性，其未用于直接写入系统。所以，已有技术系统使用一高度可以变化的台。就不同高度的板而言，台的高度调整为，使得板的平面聚焦于一预定焦平面。然而，特别就大的板而言，此台机械结构复杂，特别是如果必须做诸如板相对于台的角度的其他机械调整而言尤然。

光栅化激光扫描系统典型上受苦于用来扫描光束的多边形所造成的不精确度。颤动造成在写入激光光束于交叉扫描方向时的随机误差。扫描器光学器材的缺陷造成其他而通常是系统性的误差。

通常，将光阻的光学曝光(及随后的蚀刻图案)精密地定位于板上是重要的。虽然对于复合板的单侧内层(其用于形成在已层化的板上的外层)及双侧板(其中钻孔以连接在板内或在板或层的对立侧上的特性)而言，此并非很重要，但图案的精确定位是不可避免的。此可通过使扫描数据参考预定特性而达成，例如，就内层而言，参考出现在板二侧上的特性。此通常使用的特性的一是一钻孔。大体上，一未写入的板具有一或更多存在于板上的钻孔，该孔配合扫描器上的销。就双侧内层而言，扫描于是参考板二侧的孔。

然而，此一系统未能完全令人满意。比起所需要的印刷电路元件解析度，销对准所可能达成的精确度较有限。尝试减少孔对销的公差会导致孔的损坏及随的而来的不良对准。

发明概述