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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Schaltungsträger nach
dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 sowie auf ein Verfahren zu
dessen Herstellung und ein Verfahren zur Qualitätsprüfung.
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Der
Trend zu höheren
Integrationsdichten von elektronischen Systemen bei gleichzeitig
steigender Funktionalität
erfordert eine Miniaturisierung der elektronischen Bauelemente.
Dies hat zur Folge, dass sich auch die geometrischen Abmessungen, wie
z.B. die Abstände
der elektrischen Kontakte eines Bauelementes, der sogenannte Kontaktmittenabstand
oder Pitch, stetig verringert. Diese Entwicklung stellt wachsende
Anforderungen an den Bestückungsprozess,
mit dem solche sogenannten Fine-Pitch-Bauelemente auf Schaltungsträgern platziert
werden. Die Fertigungstoleranzen für die Schaltungsträger müssen sich
in engeren Grenzen halten. Diese steigenden Anforderungen führen zu
einer Kostensteigerung sowohl bei der Anlagentechnik zum Bestücken der
Bauelemente als auch bei den verwendeten Schaltungsträgern, wie
z. B. Leiterplatten oder Dickschichtschaltungen.
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Herkömmliche
Bestückautomaten
vermessen die exakte Position einer Leiterplatte, um die Bestückposition
der Bauelemente entsprechend korrigieren zu können (siehe z. B. die Monografie „Baugruppentechnologie
der Elektronik" Seite
120, Kap. 3.2.7.2, Verlag Technik, Berlin, 1999). Die Positionsbestimmung
erfolgt mittels einer Kamera und eines optischen Bildauswertesystems,
welche die Position von Erkennungsmarken, sogenannten Fiducials, auswerten.
Die hierzu üblicherweise
verwendeten Fiducials befinden sich auf dem Rand eines Schaltungsträgers (sogenanntes „Global
Fiducial") oder bei
sehr anspruchsvollen Gehäuseformen,
wie den Fine-Pitch-Bauelementen oder ungehäusten Halbleiterschaltungen
(Flip Chip) in der unmittelbaren Nähe der Bestückposition (sogenanntes „Local
Fiducial").
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Wie
aus 9 ersichtlich, besitzen solche herkömmlichen
Fiducials beispielsweise die Gestalt eines Rechtecks, Quadrates
oder Einfachkreuzes. Es werden auch andere Geometrien verwendet,
sofern diese von der Kamera der Bestückmaschine erkannt werden können. Gemeinsames
Kennzeichen der herkömmlichen
Fiducials ist, dass ihre geometrische Form beispielsweise mittels Ätztechnik
aus dem Material der obersten Leiterbahnen gebildet wird. In einem
darüber
liegenden Lötstoplack
oder vergleichbaren Material befindet sich hier eine Aussparung, die
so groß ist,
dass der Lötstoplack
nicht mit dem Fiducial in Berührung
kommt. Als Material für
die Leiterbahnen wird in der Regel Kupfer verwendet, welches nachfolgend
an den Stellen, an denen es nicht zu einer Benetzung mit Lot kommen
soll, durch eine Lötstopmaske
abgedeckt wird. In der Dickschichttechnik finden Materialien wie
z.B. Gold oder AgPd für
die Leiterbahnen Verwendung und sogenannte Schutzglasuren (Overglaze)
werden als Isolierschicht verwendet.
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Kontaktöffnungen
in der Lötstopschicht
definieren benetzbare Anschlussflächen (Pads) auf den Leiterbahnen,
an denen es nach dem Bestückvorgang
und dem Lötvorgang
zu einer Ausbildung einer Lötverbindung
kommt, welche die mechanische und elektrische Kontaktierung des
Bauelementes mit dem Schaltungsträger bildet. Üblicherweise
werden die benetzbaren Flächen
der Leiterbahnen entweder durch die metallisierten Flächen (paddefiniert),
durch die Lötstopmaske
(lötstopmaskendefiniert)
oder durch eine Kombination beider Verfahren begrenzt. Die elektrische
und mechanische Kontaktierung der Bauelemente und der Pads auf dem
Schaltungsträger
kann neben der Löttechnik
auch mit alternativen Verfahren, wie z.B. der Klebetechnik oder
der Bondtechnik erfolgen.
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Bei
jeder Art der Kontaktierung muss die Lötstopmaske in Bezug auf die
Leiterbahnen präzise ausgerichtet
sein, da aus dem Zusammenspiel dieser beiden Ebenen (Lager) die
Anschlussflächen
für die
Kontaktierung der Bauteile gebildet werden. Eine fertigungsbedingte
Abweichung von einer optimalen Ausrichtung zwischen Lötstopmaske
und Leiterbahnen bezeichnet man als Lagenversatz. Dieser Lagenversatz
kann dazu führen,
dass sich die benetzbaren Anschlussflächen verringern und damit die Fertigungsausbeuten
im Bestück-
und Lötprozess sowie
die Zuverlässigkeit
der Lötverbindung
negativ beeinflusst wird.
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10 und 11 erläutern schematisch
einen solchen Lagenversatz zwischen einer Anschlussfläche 106,
die in der Leiterbahnebene 102 definiert ist, und der Kontaktöffnung 108,
die in der Lötstopmaske 109 vorgesehen
ist. In 10 ist der Fall gezeigt, dass
kein Lagenversatz vorliegt und die Mittelpunkte der Kontaktöffnung 108 und
der Anschlussfläche 106 fluchten.
In diesem Fall ist die gesamte Anschlussfläche freigelegt und kann mit
Lot benetzt werden. 11 dagegen zeigt den Fall, in dem
ein Lagenversatz auftritt. In beide Raumrichtungen tritt jeweils
ein Versatz zwischen der Leiterbahnebene 102 und der Lötstopmaske 104 um Δy bzw. Δx auf. Ein
solcher Lagenversatz wirkt sich umso schwerwiegender aus, je kleiner
die Anschlussflächen
werden. Im Extremfall ist es sogar möglich, dass ein Anschluss eines
zu platzierenden Bauteils teilweise oder sogar ganz auf dem Lötstoplack
abgesetzt wird, da die Bestückposition
bei herkömmlichen
aus Leiterbahnmaterial gebildeten Fiducials immer relativ zur Leiterbahnebene
erfolgt. Eine zuverlässige
Verlötung
kann damit nicht mehr sichergestellt werden.
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Dieses
Problem wird bislang dadurch gelöst, dass
in Abhängigkeit
von den speziellen Anforderungen der jeweiligen Anwendung, beispielsweise
dem Pitch des Bauelements oder der Platziergenauigkeit der Bestückungsmaschine,
der Lagenversatz nur innerhalb enger Toleranzgrenzen zugelassen
wird, um so eine zuverlässige
Bestückung
und Lötung
sicherzustellen. Beispielsweise muss für die Bestückung mit einem Flip Chip,
das ein Pitch von 300 μm
bis 500 μm
aufweist, der Lagenversatz geringer als 50 μm bleiben. Schaltungsträger, welche
diese Forderung einhalten können,
sind entsprechend teuer, da der Standardwert für den Lagenversatz gegenwärtig in einer
Größenordnung
von ca. 100 μm
liegt.
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Die
deutsche Patentschrift
DE
42 31 180 C2 offenbart eine Justierstruktur zur Bestimmung
der Lage der Lötstopmaske
einer gedruckten Leiterplatte sowie ein Verfahren zu ihrer Herstellung.
Die Justierstruktur weist hier eine vergleichsweise große metallische
Zone in der Leiterbahnebene auf, die von einem Justierfenster in
der Lötstopmaske überlagert wird.
Die eigentliche Justierung erfolgt anhand der Position des Justierfensters,
das in der Lötstopmaske
vorgesehen ist.
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Die
US 6,044,549 A zeigt
ein Fiducial, das durch eine Lötstopmaske
definiert wird, die auf dem Substrat positioniert ist. Die Lötstopmaske
hat ein Fenster, welches das Fiducial definiert. Elektronische Bauelemente
werden auf dem Substrat in Bezug auf die Position dieses Fensters
montiert und nicht in Bezug auf die Position von Strukturen in der
Leiterbahnebene, beispielsweise von Anschlussflecken.
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Die
JP 11-307890A offenbart
verschiedene kreuzförmige
Strukturen in der Leiterbahnebene, deren Position innerhalb ebenfalls
kreuzförmiger Öffnungen
in der Lötstoplackebene
es ermöglicht,
bei einer Qualitätskontrolle
den vorhandenen Lagenversatz zwischen der Metallstruktur und dem
Lötstoplack
zu beurteilen.
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Aus
der
US 2001/0000100
A1 ist eine gedruckte Leiterplatte bekannt, bei der eine
erste Markierung durch einen quadratischen Leiter und eine zweite
Markierung durch einen quadratischen Resist-Flecken gebildet ist,
wobei der Resist-Flecken so klein ist, dass er vollständig auf
der durch die Leiterbahn gebildeten Markierung liegt. Ein Bestückungsau tomat
bestimmt eine Differenz der Mittelpunkte der ersten und zweiten
Markierung und passt die Positionierung der Bauelemente entsprechend
an.
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Die
Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen Schaltungsträger, ein
Verfahren zu dessen Herstellung sowie ein Verfahren zur Qualitätsprüfung anzugeben,
bei dem die Positionsbestimmung auf besonders einfache und effiziente
Weise erfolgt und auch bei höheren
Toleranzgrenzen bezüglich
des Lagenversatzes eine hohe Zuverlässigkeit bei der Bearbeitung
des Schaltungsträgers
gewährleistet
werden kann.
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Diese
Aufgabe wird durch einen Schaltungsträger mit den Merkmalen des Patentanspruchs
1 sowie durch ein Herstellungsverfahren nach Patentanspruch 10 und
ein Verfahren zur Qualitätsprüfung nach
Patentanspruch 17 gelöst.
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Der
vorliegenden Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, zur Positionierung
eines Schaltungsträgers
ein Fiducial zu verwenden, das aus einer ersten Fiducial-Struktur,
die durch eine Öffnung
in der Isolierschicht, vorzugsweise einer Lötstoppmaske, gebildet ist,
und einer zweiten Fiducial-Struktur, die zur Bestimmung der Position
des Schaltungsträgers
mit der ersten Fiducial-Struktur zusammenwirkt und in der Leiterbahnebene
vorgesehen ist, zusammengesetzt ist. Ein wesentlicher Vorteil des
erfindungsgemäßen Schaltungsträgers besteht
darin, dass auch Bauelemente mit sehr geringen Pitches zuverlässig und
sicher auf Schaltungsträgern
montiert werden können,
die keinen aufwendig minimierten Lagenversatz aufweisen müssen. Damit
wird eine deutliche Kostenersparnis bei der Herstellung der Schaltungsträger durch
die Reduzierung der technischen Anforderungen und gleichzeitig eine
Verbesserung der Bestückungsgenauigkeit
erreicht. Zudem kann die Erkennbarkeit des Fiducials für die bearbeitende
Maschine erleichtert werden.
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Eine
kreuzförmige
Ausgestaltung des Fiducials steht in Übereinstimmung mit den herkömmlich verwendeten
Formen und ermöglicht
eine weitestgehende Kompatibilität
mit marktüblichen
Bestückungsgeräten. Zudem
ermöglicht
die kreuzförmige
Gestalt auch die Erkennung eines Winkelversatzes.
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Wird
die zweite Fiducial-Struktur durch eine Fläche gebildet, die größer als
die Fläche
der ersten Fiducial-Struktur ist, so wirkt dies wie ein Hinterlegen der
ersten Fiducial-Struktur
mit einer Metallisierungsschicht und erhöht die Erkennbarkeit des Fiducials.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform ist
die erste Fiducial-Struktur durch eine rechteckförmige Öffnung in der Isolierschicht
gebildet. Die zweite Fiducial-Struktur ist durch eine rechteckförmige Fläche, die
quer zu der ersten Fiducial-Struktur verläuft, gebildet. Dadurch kann
erreicht werden, dass das resultierende Fiducial nicht nur die absolute
Lage der Isolierschicht angibt, sondern Information über die
Lage der Isolierschicht mit Bezug auf die Lage der Leiterbahnebene
enthält.
Dadurch kann die Positioniergenauigkeit beim Bestücken wesentlich
erhöht werden.
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Eine
weit verbreitete, technisch ausgereifte und kostengünstige Ausführungsform
des Schaltungsträgers
ist die gedruckte Schaltung (Printed Circuit Board, PCB).
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Durch
Verwendung eines Lötstoplacks
als Isolierschicht kann eine einfache Strukturierbarkeit der Isolierschicht
und eine zuverlässige
Begrenzung der Anschlussflächen
erreicht werden. Um den durch Leiterbahnen beanspruchten Raum auf
dem Schaltungsträger
so gering wie möglich
zu halten, ist gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform
die oberste Leiterbahnebene durch elektrische Kontaktierungen senkrecht
zur Leiterbahnebene mit einer tieferliegenden Leiterbahnebene verbunden.
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Ein
zusätzlicher
absoluter Bezugspunkt für die
Lage der Leiterbahnebene kann gewonnen werden, indem in der Leiterbahnebene
eine dritte Fiducial-Struktur vorgesehen ist, die nicht mit der
Isolierschicht zusammenwirkt.
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Anhand
der in den beiliegenden Zeichnungen dargestellten bevorzugten Ausgestaltungen
wird die Erfindung im folgenden näher erläutert. Ähnliche oder korrespondierende
Einzelheiten des erfindungsgemäßen Schaltungsträgers sind
in den Figuren mit denselben Bezugszeichen versehen. Es zeigen:
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1 eine
Draufsicht auf ein Fiducial gemäß dem Stand
der Technik;
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2 eine
Draufsicht auf ein Fiducial gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform;
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3 Ausschnitte
aus einer Draufsicht auf einen Schaltungsträger gemäß dem Stand der Technik;
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4 Ausschnitte
aus einer Draufsicht auf einen erfindungsgemäßen Schaltungsträger gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform;
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5 Ausschnitte
aus einer Draufsicht auf einen erfindungsgemäßen Schaltungsträger gemäß einer
weiteren bevorzugten Ausführungsform;
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6 Ausschnitte
aus einer Draufsicht auf einen erfindungsgemäßen Schaltungsträger gemäß einer
weiteren bevorzugten Ausführungsform;
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7 Ausschnitte
aus einer Draufsicht auf einen erfindungsgemäßen Schaltungsträger gemäß einer
weiteren bevorzugten Ausführungsform;
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8 Ausschnitte
aus einer Draufsicht auf einen Schaltungsträger gemäß einer weiteren bevorzugten
Ausführungsform;
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9 Geometrien
herkömmlicher
Fiducials;
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10 einen
Ausschnitt aus der Draufsicht auf einen Schaltungsträger ohne
Lagenversatz;
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11 einen
Ausschnitt aus der Draufsicht auf einen Schaltungsträger mit
Lagenversatz.
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1 zeigt
einen Ausschnitt aus einer Draufsicht auf einen Schaltungsträger, in
der ein herkömmliches
Fiducial erkennbar ist. Im Unterschied zu anderen üblicherweise
verwendeten Fiducials wird das in 1 gezeigte
Fiducial 101 nicht mehr durch eine in der Leiterbahnebene 102 ausgeformte
Struktur gebildet, sondern aus zusammenwirkenden Strukturen der
Isolierschichtebene 104 und der Leiterbahnebene 102.
In der vorliegenden Ausführungsform
wird das Fiducial 101 durch eine kreuzförmige Öffnung 110 in der
Isolierschicht 104 gebildet, die von einer quadratischen
kupferkaschierten Fläche 112 hinterlegt
ist. Es ergibt sich als resultierender Referenzpunkt 114 der
Mittelpunkt des Kreuzes. Um die Erkennbarkeit des Fiducials 101 immer
zu gewährleisten,
muss die Fläche 112 so
groß gewählt werden, dass
die Öffnung 110 bei
einem Lageversatz innerhalb der Toleranzgrenzen stets innerhalb
der Begrenzungen der Fläche 112 liegt.
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Eine
zweite bevorzugte Ausführungsform
eines Fiducials 101 ist in 2 dargestellt.
Das Fiducial 101 ist hier zusammengesetzt aus einer rechteckförmigen Öffnung 110 in
der Isolierschicht 104, die sich mit einer in der Leiterbahnebene 102 ausgebildeten
Rechteckfläche 112 kreuzt.
In der hier gezeigten Ausführungsform
beträgt
der Winkel zwischen den beiden sich kreuzenden Flächen 90°. Die Schnittmenge
dieser beiden Flächen 110 und 112 definiert
ein Quadrat, dessen Mittelpunkt 114 als Referenzpunkt dient.
Die Kantenlängen
der beiden Flächen
sind so zu wählen,
dass der maximal mögliche Lagenversatz
die Funktion des Fiducials nicht beeinträchtigen kann. Sowohl in 1 wie
auch in 2 ist das Fiducial 101 für den Fall
skizziert, dass kein Lagenversatz zwischen Leiterbahnebene und Isolierschicht
vorliegt.
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Die
Funktionsweise des Fiducials 101 aus 1 soll
anhand der 3 verdeutlicht werden. 3 zeigt
in nicht maßstäblicher
Darstellung zwei Ausschnitte einer Draufsicht auf den Schaltungsträger 100.
In dem Layout-Ausschnitt 116 sind Anschlussflächen 106 erkennbar,
mit denen ein Bauteil, dessen Lage im montierten Zustand durch die
Fläche 118 symbolisiert
wird, verbunden werden soll. Kontaktöffnungen 108 legen
die Anschlussflächen 106 frei
und definieren damit die geometrische Position, an der sich die
Kontakte des Bauteils orientieren sollten. Das Fiducial 101 wird
aus einer kupferkaschierten Fläche 112 und
einer darüber
befindlichen Öffnung 110 im
Lötstoplack
in Form eines Kreuzes gebildet. Der Layout-Ausschnitt 116 zeigt
beispielhaft das Design einer Anschlusskonfiguration an allen Seiten
der Peripherie des elektrischen Bauelementes. Jedoch ist auch eine
flächenhafte
Verteilung der Kontakte innerhalb des Bereichs 118 möglich. Für den Fall,
dass kein Versatz zwischen dem Leiterbild und der Lötstopmaske
vorliegt, fluchten der Mittelpunkt der kreuzförmigen Öffnung 110 und der
hinterlegenden Fläche 112.
In der Bestückungsmaschine wird
der Mittelpunkt des Fiducials als Referenzpunkt festgelegt und über die
Maschinenprogrammierung für
diesen speziellen Schaltungsträger
werden alle Anschlussflächen 106 in
Bezug auf diesen Referenzpunkt angefahren. Dies ist beispielhaft
durch den Vektor 120 symbolisiert.
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Tritt
nun ein Lagenversatz auf (hier gestrichelt gezeichnet), führt dies
dazu, dass sich gegenüber
dem Nennfall ohne Lagenversatz die Lötstopmaskenöffnungen im Layout verschieben.
Gleichzeitig verschiebt sich aber auch der Referenzpunkt am Fiducial 101 um
denselben Betrag. Der resultierende Vektor 122 entsteht
durch eine Parallelverschiebung aus dem 120. Somit kann
ein Versatz durch die Verschiebung des Referenzpunktes automatisch
ausgeglichen werden. Die benetzbare Fläche bleibt gleich. Die Toleranzgrenzen
für den
Lagenversatz ergeben sich bei dieser Ausführungsform aus den jeweiligen Designanforderungen.
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4 zeigt
die Wirkungsweise des Fiducials aus 2. Der Schaltungsträger 100 weist
in der in 4 gezeigten zweiten bevorzugten
Ausführungsform
zwei Fiducials 101 und 102 mit dem in 2 gezeigten
Design auf. Das Fiducial 201 ist hier gegenüber dem
Fiducial 101 um 90° gedreht.
In dem Layout-Ausschnitt 116 verlaufen sowohl die Leiterbahnen 107 wie
auch die Kontaktöffnungen 108 in x-Richtung
und in y-Richtung.
Das Fiducial 201 ist so ausgerichtet, dass der Verlauf
der Leiterbahnen in x-Richtung
und die Öffnungen
der Lötstopmaske
in y-Richtung abgebildet werden. Im Nennfall ohne Lagenversatz bilden
bei beiden Fiducials 101 und 201 die erste Fiducial-Struktur 110 und
die zweite Fiducial-Struktur 112 ein symmetrisches gleichschenkliges
Kreuz, dessen Mittelpunkt den Referenzpunkt angibt. In dem Fall,
in dem ein Lagenversatz vorhanden ist (gestrichelt gezeichnet),
geht die Symmetrie der Gesamtstruktur verloren, jedoch bildet die Überdeckungsfläche der
beiden Fiducial-Strukturen 110 und 112 nach wie
vor ein Quadrat, dessen Mittelpunkt von einer Bestückungsmaschine
als Referenzpunkt für
die Lage des Schaltungsträgers 100 ausgewertet
werden kann. Obwohl allerdings der gezeigte Lagenversatz sowohl
eine x- wie auch eine y-Komponente enthält, wird an dem Fiducial 201 lediglich
die x-Komponente sichtbar. Daher ist bei alleiniger Berücksichtigung
von Fiducial 201 eine Lagenversatzkorrektur auch nur in
x-Richtung uneingeschränkt möglich. Eine
ausreichende Bestückungsgenauigkeit auch
in y-Richtung ist immer dann gegeben, wenn der Lagenversatz in y-Richtung
kleiner bleibt als etwa die halbe Leiterbahnbreite. Bezieht man
das gegenüber
dem Fiducial 201 um 90° gedrehte
Fiducial 101 in die Positionsbestimmung mit ein, kann der
Lagenversatz in der Richtung korrigiert werden, in welcher er als
am größten erkannt
wurde.
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Um
die Auswirkungen eines Lagenversatzes auf eine Raumrichtung zu beschränken, kann
gemäß einer
dritten bevorzugten Ausführungsform
die in 5 gezeigte Anordnung der Leiterbahnen 107 gewählt werden.
Die in dem Layout-Ausschnitt 116 gezeigten Leiterbahnen 107 verlaufen
alle parallel zu der zweiten Fiducial-Struktur 112, während die
Kontaktöffnungen
parallel zu der ersten Fiducial-Struktur 110 verlaufen.
Für eine
vollständige
Korrektur des Lagenversatzes wird bei dieser Ausführungsform
nur ein einziges Fiducial 201 benötigt. Dieses Design erlaubt
außerdem
sehr kleine Pitches ohne restriktive Einschränkung des maximal zulässigen Lagenversatzes.
Es kann beispielsweise bei einer Leiterbahnbreite und einem Leiterbahnabstand
von 100 μm
ein Kontaktmittenabstand von 200 μm
erreicht werden. Der Lagenversatz kann 100 μm oder mehr betragen.
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Eine
vierte bevorzugte Ausführungsform
des Schaltungsträgers 100 ist
in 6 gezeigt. Das gezeigte Design greift, was die
vollständige
Lagenversatzkorrektur anbelangt, das Prinzip der parallelen Anordnung
von Leiterbahnen 107 und zweiter Fiducial-Struktur 112 sowie
der Kontaktöffnungen 108 und
der ersten Fiducial-Struktur 110 aus 4 auf, ermöglicht aber
eine umlaufend periphere und/oder flächenhafte Anordnung der Kontakte
an dem zu montierenden Bauelement. Im Bereich der minimal erreichbaren
Kontaktmittenabstände
in x-Richtung ergibt sich bei dem in 6 gezeigten
Design jedoch ein größerer Wert
als bei dem in 5 gezeigten Design, da ein Teil
der Leiterbahnen nicht direkt von der Anschlussfläche 106 weggeführt werden
kann, sondern durch ein Abwinkeln auf die Ausrichtung des Fiducials 201 angepasst
werden muss.
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Um
gegenüber
der Ausführungsform
der 6 geringere Kontaktmittenabstände zu erzielen, können, wie
in 7 dargestellt, Durchkontaktierungen 102 von
der oberen auf eine der unteren Verdrahtungsebenen vorgesehen werden.
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8 zeigt
eine weitere bevorzugte Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Schaltungsträgers 100,
bei dem drei verschiedene Typen von Fiducials 101, 201 und 301 zur
unabhängigen
Erkennung des Lagenversatzes in x- und y-Richtung. vorgesehen sind.
Damit wird zum einen eine Entscheidung ermöglicht, in welcher der beiden
Richtungen der Lagenversatz am größten ist und bezüglich welcher
der beiden Raumrichtungen eine Korrektur erfolgen soll. Im Vergleich
zu der Ausführungsform,
die in 4 dargestellt ist, kann mit der vorliegenden Ausführungsform
die Toleranz gegenüber
Lagenversatz weiter verbessert werden.
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Eine
weitere wichtige Anwendung der in 8 gezeigten
Konfiguration liegt im Bereich der statistischen Qualitätsprüfung von
Leiterplatten. Unabhängig
von dem bisher gezeigten Ausführungsformen,
aber auch als Ergänzung
dazu, lässt
sich vor Beginn des Bestückungsvorgangs
der Schaltungsträger
auf einen unzulässig
großen
Lagenversatz hin untersuchen. Dieser Vorgang kann automatisiert werden,
wobei als fehlerhaft erkannte Schaltungsträger aussortiert und gleichzeitig
statistische Daten über
die Schaltungsträgerqualität gesammelt
werden. Hierzu wird für
die Ermittlung eines Referenzpunktes (x0, y0) ein Standardfiducial 301 verwendet. Danach
werden das Fiducial 101 sowie das um 90° gedrehte Fiducial 201 vermessen
und deren Koordinaten bestimmt. Im Nennfall, d.h. ohne Lagenversatz,
stimmen die Koordinaten der Fiducials 101 und 201 in
x- und in y-Richtung mit dem Referenzpunkt (x0, y0) überein bzw.
haben eine fest vorgegebene Differenz. Liegt jedoch ein Versatz
vor (hier gestrichelt gezeichnet), kann aus Fiducial 101 die
Abweichung Δy
in y-Richtung erkannt werden und aus Fiducial 201 die Abweichung Δx in x-Richtung.
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Obwohl
in den vorangegangenen Ausführungsformen
als Schaltungsträger
beispielhaft eine gedruckte Schaltung (Printed Circuit Board, PCB)
gezeigt wurde, kann die vorliegende Erfindung mit jeder Art von
Schaltungsträgern,
wie starren Leiterplatten, flexiblen Leitungsträgern oder Dickschichtsubstraten, wie
beispielsweise Keramik, zur hochgenauen Platzierung von Bauelementen,
Fine-Pitch-Bauelementen (Ball Grid Arrays, Chip Size Packages) und
ungehäusten
Chips (Flip Chip) in einem Bestückungsprozess
eingesetzt werden. Als Isolierschicht kommen Lötstopmasken aber auch alternative
isolierende Materialien oder Werkstoffe in Frage.
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Grundsätzlich kann
das erfindungsgemäße Fiducial
auch eine von der hier beispielhaft gezeigten kreuzförmigen Ausgestaltung
abweichende geometrische Form besitzen. Weitere mögliche Ausformungen
können
unter anderem die in 9 gezeigten Geometrien sein.