CN100515158C - 印刷布线板及其制造方法和安装方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种印刷布线板,所述印刷布线板包括:由导电箔形成的板识别掩模;用抗蚀剂覆盖的第一元件焊盘;以及未用所述抗蚀剂覆盖的第二元件焊盘,其中,所述板识别掩模由从抗蚀剂开口暴露的导电箔的区域界定,所述抗蚀剂开口具有与导电箔相同形状和尺寸。

Description

印刷布线板及其制造方法和安装方法
技术领域
本发明总体上涉及一种采用印刷机印刷焊料膏以及采用自动安装机将元件安装于包括印刷识别掩模的印刷布线板上的技术,且具体而言涉及一种即使发生抗蚀剂对准误差时也正确地将元件安装于印刷布线板上的技术,印刷布线板包括用抗蚀剂覆盖的元件焊盘(其后也称为覆盖(over)抗蚀剂型元件焊盘)和未用抗蚀剂覆盖的元件焊盘(其后也称为普通抗蚀剂型元件焊盘)。
背景技术
近年来,其上安装有“0603尺寸”小芯片元件的印刷布线板不断增加。“0603尺寸”小芯片元件是响应对于更小尺寸和更高密度的元件的需求而开发的,其具有0.6mm的长度和0.3mm的宽度的尺寸。
图8A显示了一种相关技术的印刷布线板,其中普通抗蚀剂型元件焊盘5a和5’a通过具有分别大于元件焊盘5a和5’a的尺寸的抗蚀剂开口8a和8’a暴露。导电图案17a和18a分别从元件焊盘5a和5’a延伸。
如果将用于形成抗蚀剂2a的抗蚀剂印刷掩模(未显示)相对于预定位置向右定位,那么通过右抗蚀剂开口8’a暴露的导电图案18a的区域S2a大于通过左抗蚀剂开口8a暴露的导电图案17a的区域S1a。即,元件焊盘5a的实际上的面积不等于元件焊盘5’a的实际上的面积。
参考图8C,当通过回流机器将印刷在如此的元件焊盘5a和5’a上的焊料膏19a和20a加热和熔化时,如“0603尺寸”芯片元件小的芯片元件15a可能被拉向具有更大的实际区域的元件焊盘5’a,且部分地被拔起。
然后参考图8B,为了避免如此的安装失效,采用覆盖抗蚀剂方法,通过用抗蚀剂2a覆盖导电箔22a和22’a的周边来形成具有相同面积的元件焊盘6a和6’a。通过普通抗蚀剂方法形成的元件焊盘5a和5’a和通过覆盖蚀刻剂方法形成的元件焊盘6a和6’a出现在同一印刷布线板上。
当普通抗蚀剂型元件焊盘和覆盖抗蚀剂型元件焊盘出现在印刷布线板上时,由于以下的原因可能产生印刷对准误差和安装对准误差。
参考图5的印刷布线板1a,描述了印刷和安装对准误差的发生的原因,印刷布线板1a包括用普通抗蚀剂方法形成的板识别掩模3a,其中存在抗蚀剂2a的向右和向下的对准误差。
将抗蚀剂印刷掩模(未显示)放置在印刷布线板1a上,印刷布线板1a包括板识别掩模3a、普通抗蚀剂型元件焊盘5a和覆盖抗蚀剂型元件焊盘6a。将抗蚀剂2a通过掩模施加到印刷布线板1a上。
普通抗蚀剂型元件焊盘5a的抗蚀剂开口8a具有大得足以适应印刷布线板1a和掩模之间的对准误差引起的最大抗蚀剂对准误差的尺寸,从而防止元件焊盘5a用抗蚀剂2a覆盖。因此,元件焊盘5a的中心点没有受抗蚀剂对准误差的影响,使得元件焊盘5a的中心点和板识别掩模3a的中心点10a之间的位置关系与印刷布线板1a的设计值一致。
另一方面,因为通过抗蚀剂开口9a的中心点来界定覆盖抗蚀剂型元件焊盘6a的中心点,所以元件焊盘6a的中心点从元件焊盘6a的预定的中心点位移了相应于抗蚀剂对准误差的量。
该位移等于板识别掩模3a的中心点10a和抗蚀剂开口4a的中心点11a之间的位移ΔX、ΔY。
参考图6,在将芯片元件15a和16a安装于具有如上配置的印刷布线板1a的工艺中时,采用印刷机通过丝网掩模(未显示),分别将焊料膏13a和14a印刷到印刷布线板1a的元件焊盘5a和6a上。
更具体而言,印刷机采用CCD摄像机等拍摄丝网掩模的识别掩模(未显示)的图像,从而探测识别掩模的中心点。然后印刷机拍摄印刷布线板1a的板识别掩模3a的图像,从而探测板识别掩模3a的中心点10a。
修正了丝网掩模的识别掩模的中心点和印刷布线板1a的板识别掩模3a的中心点10a之间的对准误差,使得丝网掩模的开口与相应的元件焊盘5a和6a对准。然后,通过丝网掩模相应的开口,将焊料膏13a和14a分别印刷到元件焊盘5a和6a上。
基于印刷布线板1a的设计数据,形成了相应于元件焊盘5a和6a的丝网掩模的开口。因此,虽然焊料膏13a与普通抗蚀剂型元件焊盘5a对准,但是焊料膏14a与覆盖抗蚀剂型元件焊盘6a的对准误差为ΔX、ΔY。
因此,需要印刷位置修正来使得覆盖抗蚀剂型元件焊盘6a的印刷对准误差的量和普通抗蚀剂型元件焊盘5a的印刷对准误差的量相同。
以下参考图7,简要地描述了一种采用自动安装机分别将芯片元件15a和16a安装于元件焊盘5a和6a上的工艺。
在安装元件15a和16a之前,自动安装机采用CCD摄像机等拍摄了印刷布线板1a的板识别掩模3a的图像,从而探测板识别掩模3a的中心点10a。
然后自动安装机将元件15a安装于距离中心点10a(L1、W1)的位置,且将元件16a安装于距离中心点10a(L2、W2)的位置。
距离L1、W1是从板识别掩模3a的中心点10a到形成普通抗蚀剂型元件焊盘5a和5’a的导电箔之间的中点,而距离L2、W2是从板识别掩模3a的中心点10a到形成覆盖抗蚀剂型元件焊盘6a和6’a的导电箔22a和22’a之间的中点。这些距离L1、W1和L2、W2在印刷布线板1a的设计规格中定义,且与相应的元件15a和16a一起在数据库中预先注册。
因此,虽然元件15a与普通抗蚀剂型元件焊盘5a和5’a对准而没有对准误差,但是元件16a与覆盖抗蚀剂型元件焊盘6a和6’a的对准误差为ΔX、ΔY。
因此,需要用于使覆盖抗蚀剂型元件16a的对准误差的量和普通抗蚀剂型元件15a的对准误差的量相同的安装位置修正和用于修正覆盖抗蚀剂型元件16a的对准误差的安装位置修正。
专利文件1公开了一种避免如此问题的技术。根据专利文件1,除了由导电箔形成的识别掩模之外,当抗蚀剂被施加以将覆盖抗蚀剂型元件焊盘部分地覆盖时,形成了用抗蚀剂覆盖的第二安装识别掩模。由导电箔形成的第一安装识别掩模用于将元件安装于普通抗蚀剂型元件焊盘上,且用抗蚀剂覆盖的第二安装识别掩模用于将元件安装于覆盖抗蚀剂型元件焊盘上。因此,元件安装于相应的元件焊盘上而没有对准误差。
然而,因为在焊料膏印刷工艺期间仅可以探测安装识别掩模之一,元件焊盘之一与焊料膏具有对准误差。因此,需要印刷位置修正。
<专利文件1>日本特许专利公开No.11-40907。
如可以从以上描述理解的,采用上述的相关技术,如果在同一印刷布线板上出现了用抗蚀剂覆盖的元件焊盘和未用抗蚀剂覆盖的元件焊盘,则由于抗蚀剂对准误差而不能避免焊料膏和相应的元件焊盘之间的对准误差以及元件和相应的元件焊盘之间的对准误差。
发明内容
本发明至少可以解决上述的一个问题。本发明的优选实施例即使在发生对准误差时也可以正确地将元件安装于印刷电路板上,所述印刷电路板包括用抗蚀剂覆盖的元件焊盘和未用抗蚀剂覆盖的元件焊盘,由此改善了印刷布线板的质量以及增加了印刷布线板的产率。
根据本发明的一方面,提供有一种印刷布线板,所述印刷布线板包括:由导电箔形成的板识别掩模;用抗蚀剂覆盖的第一元件焊盘;以及未用抗蚀剂覆盖的第二元件焊盘,其中板识别掩模由从抗蚀剂开口暴露的导电箔区域界定,所述抗蚀剂开口具有与导电箔相同形状和尺寸。板识别掩模的图像可以通过比如CCD摄像机的成像装置来拍摄,从而找到板识别掩模的中心点。焊料膏印刷和元件安装可以相对于中心点进行。因此,如果抗蚀剂对准误差发生,则可以使焊料膏印刷位置和元件安装位置相对于用抗蚀剂覆盖的第一元件焊盘的对准误差与焊料膏印刷位置和元件安装位置相对于未用抗蚀剂覆盖的第二元件焊盘的对准误差相同。
根据本发明的上述的方面,即使发生抗蚀剂对准误差时,也可以正确地印刷焊料膏和将元件安装于印刷布线板上的用抗蚀剂覆盖的元件焊盘和未用抗蚀剂覆盖的元件焊盘上。因此,可以消除对于印刷位置修正和安装位置修正的需求。
附图说明
图1是示出根据本发明的实施例的印刷布线板的示意图;
图2是示出具有在其上印刷的焊料膏的图1的印刷布线板的示意图;
图3是示出具有安装于其上的元件的图1的印刷布线板的第一示例的示意图;
图4是示出具有安装于其上的元件的图1的印刷布线板的第二示例的示意图;
图5是示出具有对准误差的抗蚀剂的相关技术的印刷布线板的元件焊盘和板识别掩模之间的关系的示意图;
图6是示出具有对准误差的抗蚀剂的相关技术的印刷布线板上印刷的焊料膏的示意图;
图7是示出具有对准误差的抗蚀剂的相关技术的印刷布线板上安装的元件的示意图;以及
图8A到8C是示出由抗蚀剂对称误差引起的相关技术的印刷布线板的问题的示意图。
具体实施方式
以下参考附图描述了本发明的优选实施例。图1是示出根据本发明的实施例的印刷布线板1的示意图。图2是示出具有在其上印刷的焊料膏13和14的图1的印刷布线板1的示意图。图3是示出具有安装于其上的元件15和16的图1的印刷布线板1的第一示例的示意图。图4是示出具有安装于其上的元件15和16的图1的印刷布线板1的第二示例的示意图。
参考图1,印刷电路板1包括:用于板识别掩模3的导电箔7;用于板识别掩模3的抗蚀剂开口4,板识别掩模3由通过抗蚀剂开口4暴露的导电箔7的面积来界定;普通抗蚀剂型元件焊盘5;和覆盖抗蚀剂型元件焊盘6。导电箔7和抗蚀剂开口4具有相同的形状和尺寸。
元件15a和16将被分别安装于元件焊盘5和6上(见图3和4)。
通过在印刷布线板1上的抗蚀剂印刷掩模(未显示)来施加抗蚀剂2(图1-4中的阴影区域),印刷布线板1包括:用于板识别掩模3的导电箔7;用于元件焊盘5的导电箔21、和用于元件焊盘6的导电箔22。导电箔22具有具有大得足以适应最大抗蚀剂对准误差的尺寸。
用于该实施例的印刷布线板1的的抗蚀剂印刷掩模被设计以:
(a)形成具有大得足以适应最大的抗蚀剂对准误差的尺寸,从而防止导电箔21用抗蚀剂2覆盖;以及
(b)形成抗蚀剂开口9,使得通过抗蚀剂开口9暴露的导电箔22的面积具有元件焊盘6的设计尺寸,且抗蚀剂2覆盖横跨导电箔22的周边区域。
通过抗蚀剂开口8暴露的导电箔21的面积和通过抗蚀剂开口9暴露的导电箔22的面积分别界定了元件焊盘5和元件焊盘6。
如下将元件15和16安装于印刷布线板1上。注意到以下描述了其中存在抗蚀剂2向右和向下的对准误差的情形。
首先,如下进行焊料膏印刷。参考图2,在将焊料膏13和14印刷到相应的元件焊盘5和6上之前,印刷机使用CCD摄像机等拍摄了丝网掩模(未显示)的识别掩模的图像,且探测了识别掩模的中心点。
然后,印刷机拍摄了印刷布线板1的板识别掩模3的图像,从而探测了板识别掩模3的中心点12。印刷机修正了由CCD摄像机等探测的丝网掩模的识别掩模的中心点和板识别掩模3的中心点12之间的对准误差,决定了丝网掩模的开口(相应于焊料膏13和14的面积)相对于元件焊盘5和6的位置,且然后通过丝网掩模开口分别将焊料膏13和14印刷到元件焊盘5和6上。
如果抗蚀剂具有对准误差,因为通过具有相同形状和尺寸的导电箔7和抗蚀剂开口4来界定印刷布线板1的板识别掩模3,导电箔7的中心点10和抗蚀剂开口4的中心点11之间的中点定义了板识别掩模3的中心点12。
因此,如此分布抗蚀剂对准误差,使得用相对于相应的元件焊盘5和6的相同程度的误差对准来印刷焊料膏13和14。可以注意印刷机根据预先在其中存储的程序进行了上述的印刷操作。
以下参考图3和4,描述了采用自动安装机将元件15和16分别安装于其上具有印刷的图2的焊料膏13和14的印刷布线板1的元件焊盘5和6的工艺。
首先,参考图3描述了根据本发明的实施例的印刷布线板的安装方法。参考图3,在安装元件15和16之前,自动安装机采用CCD摄像机等拍摄了印刷布线板1的板识别掩模3的图像,从而探测板识别掩模3的中心点12。
然后自动安装机在从中心点12分开距离(L3、W3)的位置安装元件15。,且在从中心点12分开距离(L4、W4)的位置安装元件16。这些距离在印刷布线板1的设计规格中定义,且与相应的元件15和16一起在安装机的数据库中预先注册。
在该实施例中,导电箔7和抗蚀剂开口4具有相同形状和尺寸,且导电箔7的中心点10和抗蚀剂开口4的中心点11之间的中点定义了板识别掩模3的中点12。因此,当存在抗蚀剂对准误差时,抗蚀剂对准误差如此分布,使得元件焊盘5和6用相对于相应的元件焊盘5和6相同程度的对准误差安装。焊料膏印刷位置与元件安装位置对准。
接下来,参考图4描述根据本发明的实施例的印刷布线板的安装方法。参考图4,印刷机采用CCD摄像机等拍摄了由通过抗蚀剂开口4暴露的导电箔7的区域所定义的板识别掩模3的图像,从而找到中心点12。然后印刷机测量板识别掩模的尺寸(X2、Y2),从而计算与导电箔7的设计尺寸X1、Y1的差异X3、Y3。
印刷机将差异X3、Y3除以2以获得X4、Y4,且根据抗蚀剂对准误差方向对板识别掩模3的中心点12的X坐标和Y坐标加上或减去X4、Y4,从而找到导电箔7的中心点10和抗蚀剂开口4的中心点11。
从板识别掩模3的中心点12到元件15和16的安装位置的距离(L5、W5)和距离(L6、W6)在印刷布线板1的设计规格中定义。将元件15相对于导电箔7的中心点10安装于普通抗蚀剂元件焊盘5(未用抗蚀剂2覆盖),而将元件16相对于抗蚀剂开口4的中心点11安装于覆盖抗蚀剂元件焊盘6(用抗蚀剂2覆盖)。因此,即使存在抗蚀剂对准误差,元件15和16也安装于正确的位置。注意的是自动安装机根据预先下载到其中的程序进行参考图3和4所述的印刷布线板1的安装操作。自动安装机根据该程序选择性地使用了取决于元件焊盘的参考点。
如参考图1-4在以上所述,印刷布线板1包括用抗蚀剂2覆盖的元件焊盘6和未用抗蚀剂2覆盖的元件焊盘5。导电箔7和抗蚀剂开口4具有相同的形状和尺寸。通过从抗蚀剂开口4暴露的导电箔7的区域界定了板识别掩模3。通过比如CCD摄像机的成像装置拍摄了板识别掩模3的图像,从而找到了板识别掩模3的中心点3。中心点12被用作参考点。因此,如果发生抗蚀剂对准误差,则可以使印刷焊料膏14和安装元件16相对于用抗蚀剂2覆盖的元件焊盘6的对准误差量与印刷焊料膏13和安装元件15相对于未用抗蚀剂2覆盖的元件焊盘5的对准误差量相同。
在将焊料膏13和14印刷到印刷布线板1上的工艺中,通过从抗蚀剂开口4暴露的导电箔7的区域界定的板识别掩模3的图像由比如CCD摄像机的成像装置拍摄,从而找到了板识别掩模3的中心点12。然后焊料膏13和14参考中心点12来印刷,从而使印刷焊料膏14相对于用抗蚀剂2覆盖的元件焊盘6的对准误差量与印刷焊料膏13相对于未用抗蚀剂2覆盖的元件焊盘5的对准误差量相同。因此,可以消除印刷位置修正的需求。
在采用自动安装机将元件15和16安装于印刷布线板1的工艺中,从抗蚀剂开口4暴露的导电箔7的区域界定的板识别掩模3的图像由比如CCD摄像机的成像装置来拍摄,从而找到了板识别掩模3的中心点12。然后,相对于中心点12安装了元件15和16,从而使安装元件16相对于用抗蚀剂2覆盖的元件焊盘6的对准误差量与安装元件15相对于未用抗蚀剂2覆盖的元件焊盘5的对准误差量相同。因此,可以消除安装位置修正的需求。
在修改的实施例中,在采用自动安装机将元件15和16安装于印刷布线板1的工艺中,从抗蚀剂开口4暴露的导电箔7的区域界定的板识别掩模3的图像由比如CCD摄像机的成像装置来拍摄,从而找到了板识别掩模3的中心点12。另外,如参考图4所述,测量了板识别掩模3的尺寸(X2、Y2),从而计算了与导电箔7的设计尺寸X1、Y1的差异X3、Y3。计算的差异X3、Y3除以2来获得X4、Y4,且根据抗蚀剂对准误差方向对板识别掩模3的中心点12的X坐标和Y坐标加上或减去X4、Y4,从而找到导电箔7的中心点10和抗蚀剂开口4的中心点11。然后相对于导电箔7的中心点10,将元件15安装于未用抗蚀剂2覆盖的元件焊盘5上。另一方面,相对于抗蚀剂开口4的中心点12,将元件16安装于用抗蚀剂2覆盖的元件焊盘6上。因此,即使发生抗蚀剂对准误差,也可以正确地安装元件15和16。
可以理解本发明并不限于这里说明的优选实施例,且可以做出各种变化和修改,而不背离本发明的精神和范围。
本申请要求于2005年3月18日在日本专利局提交的日本专利申请No.2005-078496的优先权,其全部内容引入于此作为参考。

Claims (4)

1、一种印刷布线板,包括:
由导电箔形成的板识别掩模;
用抗蚀剂覆盖的第一元件焊盘;以及
未用所述抗蚀剂覆盖的第二元件焊盘,
其中,所述板识别掩模由从抗蚀剂开口暴露的导电箔的区域界定,所述抗蚀剂开口具有与所述导电箔相同形状和尺寸。
2、一种采用印刷机将焊料膏印刷在印刷布线板上的方法,所述印刷布线板包括:由导电箔形成的板识别掩模;用抗蚀剂覆盖的第一元件焊盘;以及未用所述抗蚀剂覆盖的第二元件焊盘,其中,所述板识别掩模由从抗蚀剂开口暴露的导电箔的区域界定,所述抗蚀剂开口具有与所述导电箔相同形状和尺寸,所述方法包括:
采用成像装置来拍摄由从所述抗蚀剂开口暴露的导电箔区域所界定的板识别掩模的图像,从而找到所述板识别掩模的中心点;以及
参考所述中心点印刷第一和第二焊料膏,从而使所述第一焊料膏相对于用所述抗蚀剂覆盖的第一元件焊盘的对准误差量与所述第二焊料膏相对于未用所述抗蚀剂覆盖的第二元件焊盘的对准误差量相同。
3、一种采用自动安装机将元件安装在印刷布线板上的方法,所述印刷布线板包括:由导电箔形成的板识别掩模;用抗蚀剂覆盖的第一元件焊盘;以及未用所述抗蚀剂覆盖的第二元件焊盘,其中,所述板识别掩模由从抗蚀剂开口暴露的导电箔的区域界定,所述抗蚀剂开口具有与所述导电箔相同形状和尺寸,所述方法包括:
采用成像装置来拍摄由从所述抗蚀剂开口暴露的导电箔区域所界定的板识别掩模的图像,从而找到所述板识别掩模的中心点;以及
参考所述中心点安装第一和第二元件,从而使所述第一元件相对于用所述抗蚀剂覆盖的第一元件焊盘的对准误差量与所述第二元件相对于未用所述抗蚀剂覆盖的第二元件焊盘的对准误差量相同。
4、一种采用自动安装机将元件安装在印刷布线板上的方法,所述印刷布线板包括:由导电箔形成的板识别掩模;用抗蚀剂覆盖的第一元件焊盘;以及未用所述抗蚀剂覆盖的第二元件焊盘,其中,所述板识别掩模由从抗蚀剂开口暴露的导电箔的区域界定,所述抗蚀剂开口具有与所述导电箔相同形状和尺寸,所述方法包括:
第一步骤,采用成像装置来拍摄由从所述抗蚀剂开口暴露的导电箔区域所界定的板识别掩模的图像,从而找到所述板识别掩模的中心点;以及
第二步骤,测量所述板识别掩模的尺寸X2、Y2,从而计算与所述导电箔的设计尺寸X1、Y1的差异X3、Y3;
第三步骤,将在第二步骤中计算的差异X3、Y3除以2以获得尺寸X4、Y4;
第四步骤,根据所述抗蚀剂的对准误差方向,对在所述第一步骤中找到的板识别掩模的中心点的X坐标和Y坐标加上或减去在所述第三步骤中获得的尺寸X4、Y4,从而找到所述导电箔的中心点和所述抗蚀剂开口的中心点;
第五步骤,参考在所述第四步骤中找到的导电箔的中心点,将所述第一元件安装于未用所述抗蚀剂覆盖的第一元件焊盘上;以及
第六步骤,参考在所述第四步骤中找到的抗蚀剂开口的中心点,将所述第二元件安装于用抗蚀剂覆盖的第二元件焊盘上。
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