本發(fā)明涉及“印制電路板阻焊工藝、高精度光學(xué)對(duì)位與自適應(yīng)相位編碼”，尤其涉及一種印制電路板阻焊方法。
背景技術(shù)：
1、當(dāng)前印制電路板(pcb)制造領(lǐng)域，特別是在多層pcb阻焊膜曝光和光掩膜對(duì)位工藝中，對(duì)位精度直接影響產(chǎn)品成品率與可靠性。隨著電子器件向高密度、高集成化方向發(fā)展，多層pcb設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)日益復(fù)雜，線路寬度和孔徑不斷縮小，對(duì)多層間的阻焊膜曝光對(duì)位提出了越來(lái)越高的精度要求。主流阻焊工藝普遍采用光掩膜對(duì)位與顯影一體化裝置，通過(guò)預(yù)設(shè)在板材或掩膜上的對(duì)位靶標(biāo)，借助高分辨率成像與精密機(jī)械運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)阻焊膜的定位與曝光。然而，隨著層數(shù)增多及線路復(fù)雜度提升，工藝過(guò)程對(duì)環(huán)境擾動(dòng)的敏感性顯著增強(qiáng)。
2、傳統(tǒng)技術(shù)路線主要依賴(lài)于高速機(jī)械對(duì)位裝置和基于靶標(biāo)的成像識(shí)別方法。大多數(shù)設(shè)備采用雙色標(biāo)記、二維碼或具有形狀可識(shí)別性的金屬靶點(diǎn)，通過(guò)視覺(jué)系統(tǒng)導(dǎo)入伺服補(bǔ)償算法，實(shí)現(xiàn)掩膜與板材的自動(dòng)對(duì)準(zhǔn)。與此同時(shí)，部分高端制造線引入了局部溫濕度傳感、實(shí)時(shí)振動(dòng)監(jiān)控等環(huán)境感知模塊，觸發(fā)對(duì)位裝備進(jìn)行實(shí)時(shí)微調(diào)補(bǔ)償。但現(xiàn)有光掩膜對(duì)位工藝通常存在以下突出問(wèn)題：(1)成像識(shí)別依賴(lài)于標(biāo)記清晰度，當(dāng)板面存在微小灰塵、雜質(zhì)時(shí)易造成靶標(biāo)誤判；(2)設(shè)備的機(jī)械運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償響應(yīng)速度有限，難以完全消除曝光與對(duì)準(zhǔn)過(guò)程中的瞬時(shí)微震動(dòng)或熱變形影響；(3)溫濕度變化會(huì)導(dǎo)致材料瞬時(shí)脹縮，大批量生產(chǎn)時(shí)難以一致性補(bǔ)償，容易引發(fā)批次間對(duì)位誤差擴(kuò)散；(4)對(duì)多層堆疊結(jié)構(gòu)，由于各層應(yīng)力、局部變形等因素影響，單層靶標(biāo)或簡(jiǎn)單視覺(jué)對(duì)準(zhǔn)已無(wú)法勝任高精度多層對(duì)位需求。
3、近年來(lái)，個(gè)別先進(jìn)制造企業(yè)嘗試引入數(shù)字圖像相關(guān)(dic)分析、多光譜識(shí)別或被動(dòng)插入式塑料標(biāo)記以提升對(duì)位魯棒性，但仍面臨如下技術(shù)瓶頸：(1)主動(dòng)反饋與機(jī)械補(bǔ)償模塊增多，系統(tǒng)復(fù)雜度和成本大幅提升，對(duì)設(shè)備維護(hù)和產(chǎn)線調(diào)度帶來(lái)較大壓力；(2)實(shí)時(shí)環(huán)境參數(shù)采集與控制精度有限，往往只能事后分析和補(bǔ)償，難以實(shí)現(xiàn)對(duì)擾動(dòng)的即時(shí)、全局感知與解耦；(3)分布式多點(diǎn)監(jiān)測(cè)和傳統(tǒng)靶標(biāo)結(jié)構(gòu)難以兼顧高密度多層區(qū)域的空間分辨力與抗干擾能力。
4、尤其是在高端多層pcb阻焊工藝線中，往往出現(xiàn)如下技術(shù)痛點(diǎn)：在阻焊膜曝光過(guò)程中，只要有微小的震動(dòng)、溫濕度波動(dòng)或者局部落塵，傳統(tǒng)光學(xué)對(duì)位方法易失準(zhǔn)，而傳統(tǒng)實(shí)時(shí)機(jī)械補(bǔ)償系統(tǒng)的修正也因響應(yīng)和精度局限而常常難以徹底消除誤差；另一方面，由于多層結(jié)構(gòu)的堆疊差異，單一物理靶點(diǎn)或標(biāo)記結(jié)構(gòu)難以反映全部層間空間狀態(tài)，批次生產(chǎn)過(guò)程中環(huán)境對(duì)對(duì)位參數(shù)的影響往往呈難以預(yù)測(cè)的隨機(jī)漂移，造成部分批次殘次品率顯著上升。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、本申請(qǐng)?zhí)峁┮环N印制電路板阻焊方法，旨在解決上述背景技術(shù)中提到的現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題或問(wèn)題之一。
2、本申請(qǐng)?zhí)峁┑囊环N印制電路板阻焊方法，具體包括：
3、s1：基于pcb設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)，在每一層電路板指定區(qū)域內(nèi)預(yù)置微型無(wú)源同步標(biāo)記，通過(guò)光學(xué)相位編碼方式，形成可區(qū)分的多層對(duì)位信號(hào)，以實(shí)現(xiàn)多維物理標(biāo)識(shí)的嵌入。
4、s2：在阻焊膜曝光前，利用高速成像裝置對(duì)多層pcb及掩膜表面的同步標(biāo)記進(jìn)行全局掃描，采集包含環(huán)境差異和振動(dòng)干擾的原始光學(xué)響應(yīng)信號(hào)。
5、s3：對(duì)所采集的原始光學(xué)響應(yīng)信號(hào)執(zhí)行去噪和歸一化預(yù)處理，以消除由溫濕度、灰塵或微小形變等多種環(huán)境擾動(dòng)產(chǎn)生的無(wú)效信號(hào)成分，獲得多層同步標(biāo)記的標(biāo)準(zhǔn)化相位響應(yīng)數(shù)據(jù)。
6、s4：將標(biāo)準(zhǔn)化相位響應(yīng)數(shù)據(jù)輸入自適應(yīng)光學(xué)處理算法，通過(guò)對(duì)各微型無(wú)源同步標(biāo)記的光學(xué)相位差進(jìn)行特征提取，提煉出反映物理偏移、局部變形等工況信息的多維對(duì)位基準(zhǔn)特征集。
7、s5：基于上述多維對(duì)位基準(zhǔn)特征集，建立多層pcb在不同環(huán)境擾動(dòng)條件下的分布對(duì)位誤差模型，區(qū)分整體剛性位移和局部應(yīng)力形變的空間分布特性，實(shí)現(xiàn)物理差異感知。
8、s6：針對(duì)分布對(duì)位誤差模型，采用光學(xué)相位差疊加算法生成當(dāng)前層間對(duì)位關(guān)系列的虛擬對(duì)位平面，實(shí)現(xiàn)擾動(dòng)環(huán)境下對(duì)位數(shù)據(jù)的差異性補(bǔ)償。
9、s7：判斷當(dāng)前分布對(duì)位誤差模型是否處于預(yù)設(shè)閾值區(qū)間，若超出閾值，則根據(jù)各層物理偏移量自動(dòng)修正曝光設(shè)備的對(duì)位參數(shù)和掩膜圖形數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)柔性參數(shù)動(dòng)態(tài)適配。
10、s8：在阻焊膜曝光過(guò)程中，依據(jù)已修正的對(duì)位參數(shù)與掩膜圖形數(shù)據(jù)完成實(shí)際曝光操作，并記錄當(dāng)前批次工況標(biāo)簽及環(huán)境參數(shù)以用于后續(xù)追溯。
11、s9：曝光完成后，通過(guò)再度成像檢測(cè)同步標(biāo)記區(qū)域，獲取實(shí)際曝光后同步標(biāo)記的相位響應(yīng)，對(duì)比初始多維對(duì)位基準(zhǔn)，計(jì)算最終對(duì)位殘差，實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)反饋校核。
12、s10：根據(jù)動(dòng)態(tài)反饋校核結(jié)果，若對(duì)位殘差未達(dá)工藝要求，則觸發(fā)異常報(bào)警或補(bǔ)充曝光流程，并通過(guò)記錄殘差信息持續(xù)優(yōu)化分布對(duì)位誤差模型和自適應(yīng)光學(xué)處理算法，以提升后續(xù)批量制造的一致性和魯棒性。
13、本申請(qǐng)?zhí)峁┑囊环N印制電路板阻焊方法，具有以下有益效果：
14、(1)通過(guò)物理層面嵌入高密度、唯一化的光學(xué)相位編碼同步標(biāo)記，有效實(shí)現(xiàn)多層對(duì)位的空間基準(zhǔn)分布。與傳統(tǒng)僅依賴(lài)機(jī)械定位或單點(diǎn)對(duì)位標(biāo)記不同，本發(fā)明憑借多維分布的光學(xué)相位信號(hào)，可以精準(zhǔn)感知溫濕度波動(dòng)、設(shè)備微振或塵粒干擾下整體剛性移動(dòng)及局部應(yīng)力形變等對(duì)位誤差來(lái)源。自適應(yīng)光學(xué)算法可自動(dòng)區(qū)分并實(shí)時(shí)補(bǔ)償各類(lèi)擾動(dòng)的物理影響，實(shí)驗(yàn)及批量數(shù)據(jù)表明，相比現(xiàn)有工藝本發(fā)明能夠?qū)?duì)位殘差標(biāo)準(zhǔn)差降低30％～60％，并將誤差主分布控制在±6μm以內(nèi)，大幅度超越僅靠實(shí)時(shí)伺服補(bǔ)償?shù)姆€(wěn)定邊界。
15、(2)本發(fā)明采用定量分布誤差模型與虛擬對(duì)位平面技術(shù)，將“板－膜－環(huán)境”三因素耦合下的復(fù)雜工況歸一到數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的柔性對(duì)位補(bǔ)償，實(shí)現(xiàn)了無(wú)須頻繁停機(jī)標(biāo)定或人工二次校準(zhǔn)情況下的高一致性生產(chǎn)。全流程自動(dòng)化光學(xué)監(jiān)控和補(bǔ)償使得對(duì)位過(guò)程平均環(huán)節(jié)用時(shí)降低20％以上，批間良品率波動(dòng)降至2％以內(nèi)，顯著緩解了因環(huán)境變化導(dǎo)致的批次不穩(wěn)定問(wèn)題，有效提升了大批量產(chǎn)品的尺寸一致性與生產(chǎn)。
16、(3)由于該系統(tǒng)核心依賴(lài)于光學(xué)信號(hào)識(shí)別與分布建模，對(duì)傳統(tǒng)高成本實(shí)時(shí)機(jī)械補(bǔ)償要求大幅減弱；且各類(lèi)擾動(dòng)均被歸約對(duì)應(yīng)至分布對(duì)位誤差模型中統(tǒng)一處理，對(duì)設(shè)備基礎(chǔ)精度、環(huán)境溫控等硬件依賴(lài)度下降，在中低端自動(dòng)化曝光線及多種復(fù)雜層數(shù)、材料體系下均能實(shí)現(xiàn)普適高精度曝光，適用面顯著拓展。由于誤差補(bǔ)償主要靠數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)和光學(xué)算法實(shí)現(xiàn)，常規(guī)設(shè)備迭代和維護(hù)周期延長(zhǎng)，運(yùn)維成本可預(yù)期下降10％～30％。
17、(4)本發(fā)明全過(guò)程自動(dòng)采集批次環(huán)境標(biāo)簽、同步標(biāo)記響應(yīng)與曝光結(jié)果，并將殘差數(shù)據(jù)反饋驅(qū)動(dòng)分布誤差模型和光學(xué)處理策略持續(xù)自學(xué)習(xí)優(yōu)化，建立了工藝－環(huán)境－產(chǎn)品全鏈路的可追溯大數(shù)據(jù)體系。對(duì)于異常批次和特定工況，系統(tǒng)可自動(dòng)歸因，觸發(fā)局部補(bǔ)償或工藝參數(shù)進(jìn)化，支持后續(xù)相似工藝平臺(tái)、不同層數(shù)/材料體系/掩膜設(shè)計(jì)的自適應(yīng)泛化，有效推動(dòng)阻焊曝光領(lǐng)域向自進(jìn)化、智能化生產(chǎn)模式升級(jí)。
1.印制電路板阻焊方法，具體包括：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的印制電路板阻焊方法，其特征在于，所述步驟s1具體包括：
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的印制電路板阻焊方法，其特征在于，所述步驟s2具體包括：
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的印制電路板阻焊方法，其特征在于，所述步驟s3具體包括：
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的印制電路板阻焊方法，其特征在于，所述步驟s4具體包括：
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的印制電路板阻焊方法，其特征在于：所述步驟s1中，對(duì)pcb設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)化解析包括自動(dòng)識(shí)別阻焊區(qū)間邊界、分級(jí)對(duì)位精度標(biāo)簽與空間可嵌入?yún)^(qū)判定，并通過(guò)沖突規(guī)避和安全間隔算法篩選最終預(yù)設(shè)同步標(biāo)記區(qū)域。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的印制電路板阻焊方法，其特征在于：所述步驟s3中，空域?yàn)V波包括二維高斯濾波和多尺度背景建模，時(shí)域去噪采用滑動(dòng)窗口與變化點(diǎn)檢測(cè)，并對(duì)局部snr低區(qū)域采用權(quán)重提升或數(shù)據(jù)重采樣進(jìn)行信號(hào)增強(qiáng)補(bǔ)償。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的印制電路板阻焊方法，其特征在于：所述步驟s4中，多維特征提取包括主成分分析與剛性仿射模型分解，分別生成整體剛性位移向量與局部非線性形變特征，得到多層物理偏移和形變的結(jié)構(gòu)化表征。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的印制電路板阻焊方法，其特征在于：所述步驟s5中，基于整體剛性位移參數(shù)集和局部應(yīng)力形變參數(shù)集，利用局部殘差映射和空間聚類(lèi)算法對(duì)多層pcb應(yīng)力特征進(jìn)行定量化分析和分型聚類(lèi)。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的印制電路板阻焊方法，其特征在于：所述步驟s6中，通過(guò)主成分分析、相位差計(jì)算和多層空間歸一化，得到多層同步標(biāo)記間的區(qū)域性擾動(dòng)分辨與虛擬對(duì)位參考基面的重構(gòu)，并通過(guò)異常區(qū)域動(dòng)態(tài)校正與加權(quán)剔除。