專利名稱：印刷電路板的盲孔質量分析方法
技術領域：
本發明涉及一種印刷電路板的盲孔質量分析方法，特別是涉及一種清楚呈現印刷電路板上激光盲孔的加工精度分布狀態的方法。
背景技術：
印刷電路板是計算機及通信等電子產品的主要元件，為能適應消費市場上輕、薄、短、小的產品特征，在高密度及高可靠性的需求推動下，目前大多數高級印刷電路板已使用盲孔(blind hole或via)及埋孔(buried hole)的技術。該種盲孔及埋孔的印刷電路板，是藉由盲孔將內部幾層的布線板與表面的布線連接，不須穿透整個板子而浪費其它層布線板的布局空間，估計可比一般印刷電路板的體積縮小80％。
臺灣專利第488,195號揭示一種用于分析印刷電路板上鉆孔精度的方法，該方法是用于呈現鉆孔刀所加工的導通孔(through hole或via)的制造精度，但對于激光加工所產生的盲孔質量分析或檢驗則無法完全適用，主要是因為盲孔可能發生的狀態較為復雜。圖1(a)為一印刷電路板導通孔的剖面圖。在上下層附有銅箔12的印刷電路裸板11上，有一導通孔14。利用機器可視測量裝置由導通孔14上方擷取圖像，會得到亮度明顯區別的銅箔區12’及導通孔區14’，如圖1(b)所示。
圖2(a)～2(h)是激光加工的盲孔的剖面圖及機器視覺影像圖。圖2(a)是一印刷電路板上正常盲孔的剖面圖。在上層布線板21及下層布線板23間有一盲孔24a，并在該盲孔24a底部設有一內部銅線路層的焊盤(pad)22。一上銅線路層26設于上層布線板21表面，且該上銅線路層26是利用蝕刻或亞鎘激光(YAG laser)在開放端的銅窗27(即上銅線路層26的開窗)形成盲孔24a。由于盲孔24a是由激光(CO2或亞鎘激光)加工制造完成，因此正常的四周孔壁241因能量耗損而形成一圓錐表面。當機器可視測量裝置在盲孔24a的開放端上方擷取圖像時，焊盤區22a與上銅線路層26的上表面21a呈現較高的亮度，如圖2(b)所示。因斜錐面的孔壁241會因光線反射角度及材料影響而呈現一不同亮度或低亮度的環狀孔壁區241a。
與圖2(a)相比，圖2(c)是一激光加工能量不足的盲孔24c的剖面圖。該盲孔24c的孔壁242為斜錐角度較大的圓錐表面。因此擷取的圖像如2(d)所示，其中環狀孔壁區24所占的面積明顯變大，而焊盤22則因上層布線板21仍覆蓋大部分面積而使焊盤區22c變小，上銅線路層26的上表面21c幾乎維持不變。
圖2(e)是一激光加工時未垂直于上銅線路層26所產生的盲孔24e的剖面圖。很明顯，盲孔24e的孔壁243會隨著激光歪斜的角度而偏轉。如圖2(f)所示，在盲孔24e的開放端正上方擷取圖像時，孔壁243會因光線反射角度而呈現一下弦月狀的孔壁區243e，且焊盤區22e與孔壁區243e構成一橢圓形，該橢圓形外圍是上銅線路層26的上表面21e。
當激光加工能量嚴重不足時，不僅焊盤22外露于盲孔24g的面積變小，甚至會有上層布線板21未被移除的殘膠25留在焊盤22上，如圖2(g)所示。其擷取的圖像如圖2(h)所示，除了代表孔壁244的環狀孔壁區244g外，有一不規則形狀的殘膠區25g在焊盤區22g內，在孔壁區241外圍是上層布線板21的上表面21g。
由于已知技術無法完全呈現印刷電路板上激光盲孔的上述各種狀態的特征，因此無法滿足目前產業界的需求。
發明內容
本發明的主要目的是提供一種印刷電路板的激光盲孔的質量分析方法，顯示各種精度表示值之間或與孔位坐標的相互關系，有助于提高激光鉆孔工序的能力與質量。
本發明的第二目的是提供一種有效的質量指數，藉此可有效定義并找出激光鉆孔所發生的不同缺陷。
為達到上述目的，本發明揭示一種印刷電路板的激光盲孔質量分析方法，其先輸入印刷電路板上激光盲孔的設計資料及實際測量數據，并利用該設計資料及測量數據計算出各種統計量。該統計量的表示方式有靶圖、孔位偏移分布圖、向量圖、焊盤面積比分布圖及殘膠面積比分布圖，利用該些圖可顯示銅窗信息、焊盤信息或銅窗與焊盤的相對信息。最后藉由這些信息可清楚呈現印刷電路板上激光盲孔的加工質量。
圖1(a)為一已知印刷電路板導通孔的剖面圖；圖1(b)是圖1(a)導通孔的機器可視圖像圖；圖2(a)～2(h)是已知激光加工的盲孔的剖面圖及機器視覺影像圖；圖3是本發明的流程圖；圖4(a)～4(c)是本發明分析盲孔狀態的機器視覺影像圖；圖5是本發明的靶圖；圖6是本發明的局部孔位偏移分布圖；圖7是本發明的局部向量圖；圖8是本發明的焊盤面積比統計；圖9是本發明的殘膠面積比統計；圖10(a)～10(d)是本發明適用的盲孔的剖面圖及機器可視圖像。
圖中元件符號說明
實施例1A，分析結果如表1所示。
表1兩次引發未偶聯聚合物的分子量及分布
注Mn1大分子峰數均分子量，Mn2小分子峰數均分子量，A1％大分子峰面積百分率，A2％小分子峰面積百分率。
由實施例1A-1D的GPC分析數據可以看出(并參看圖1)，采用本發明的方法在引發階段完成時聚合物已經具有雙峰分布，且分子量分布較一次引發方式增加較多。
實施例2A在72℃溫度條件下，將反應達最高溫度20分鐘后的實施例1A樣品用四氯化硅(SiCl4/RuLi＝0.17摩爾比)進行偶聯反應，30分鐘后終止反應，按傳統方法對聚合物進行后處理，干膠封裝進行常規分析，分析距離dmin與最大距離dmax來表示，如圖4(a)所示。連接點Co與CP的直線與焊盤區42相交于O1及O2兩點，同時與銅窗44相交于P1及P2兩點。焊盤區42邊界與銅窗44邊界的最大距離dmax為點P1到點O1的距離，亦即dmax＝P1O1；而最小距離dmin為點P2到點O2的距離，亦即dmin＝P2O2。由該最小距離dmin與最大距離dmax的關系或比值可知道盲孔的偏斜程度。
圖4(b)是另一激光盲孔的機器視覺影像圖例。一焊盤區42’在環形孔壁區41’內，且孔壁區41’的最外圍即為銅窗44’。在焊盤區42’內有若干個殘膠區43’。令孔壁區41’、焊盤區42’及殘膠區43’的面積分別為A、B及C，可得到下列公式 當激光盲孔歪斜至孔壁區41”無法包圍焊盤區42”時，則需以該兩個區域的質心取代圓心來完成上述各項相關計算，如圖4(c)所示。
圖5是本發明的靶圖，圖中X軸及Y軸分別代表實際測量值相對于設計值在兩個垂直方向上的偏差量。靶圖的運用有三種，每一點分別是代表電路板上每一個激光盲孔的銅窗的偏差量、焊盤的偏差量或焊盤相對于銅窗的偏差量，還可以顏色或點的標示方式來區分激光盲孔孔徑。因為靶圖僅能表示整體盲孔的偏差量分布的情況，無法與盲孔的坐標有相互對應關系，亦即無法得知電路板上位置與偏差量是否有關。因此本發明又提出一孔位偏移分布圖，如圖6所示，其中每種標示符號及位置表示一激光盲孔在電路板上的位置及偏差量。本發明可利用其它不同的符號區分該盲孔實際測量的偏差量，也可以不同顏色標示該偏差量的范圍。
如果不僅需要偏差量的大小，還要能夠顯示偏移的方向，就可利用一向量圖清楚指出局部或全部盲孔在銅窗、焊盤或兩者的差的偏移方向及大小是否有一致性。如圖7所示為例，每一標示點表示一激光盲孔在電路板上的位置，本發明可利用不同的箭頭方向及長度而區分該盲孔實際測量的偏差量及偏差方向。
另外，為能表示所有盲孔的焊盤面積與殘膠面積比值的分布情形，在圖6或圖7中也可以顏色標示該孔的焊盤面積比或殘膠面積比的范圍。本發明提供一焊盤面積比統計圖來表示該統計情形，如圖8所示，因焊盤面積比10％～30％的盲孔最多約有2800多個，因此可藉由該統計圖來調整激光鉆孔的參數或方式。相同地，圖9是本發明的殘膠面積比統計圖，其中橫軸表示殘膠面積比的范圍，縱軸為對應橫軸的盲孔數量，因此由此圖可清楚得知激光鉆孔的所用能量大小是否恰當。
本發明除了能呈現如圖2(a)～2(h)中各種盲孔的制造質量，同樣還可處理如圖10(a)及10(c)不同工序或板材形式的激光盲孔，甚至機鉆盲孔。圖10(a)是一設于上表層無銅箔的電路板的盲孔的剖面圖。在上層板101及下層板103間有一盲孔104a，且有一內部銅線路層的焊盤102設于該盲孔104a底部。又圖10(b)是一多層盲孔(terraced stacked via)的剖面圖。在下層板103上有兩層上層板1011及1012，盲孔104b貫穿上層板1011及1012并形成一階梯狀的孔壁。另各有一銅線路層1061及1062分設于上層板1011及1012的上表面，盲孔104b的底部則為銅箔材料所形成的焊盤102。圖10(b)是圖10(a)的機械可視圖像圖，其中上層板區1011a及孔壁區1011b的顏色或色階相近。反觀圖2(b)，孔壁區241a及上表面21a的顏色或色階相差甚遠。圖10(d)是圖10(c)的機械可視圖像，與圖2(b)相比除了銅箔區1062a、焊盤區102a及孔壁區1011a類似外，又多了焊盤區102a及孔壁區1011a兩圈的對象。
本發明的技術內容及技術特點已揭示如上，然而熟悉本領域的技術人員仍可能基于本發明的教示及揭示而作種種不背離本發明精神的替換及修飾。因此，本發明的保護范圍應不限于實施例所揭示的內容，而應包括各種不背離本發明的替換及修飾，并為本專利申請保護范圍所涵蓋。
權利要求
1.一種印刷電路板的盲孔質量分析方法，其特征在于包含下列步驟輸入印刷電路板上盲孔的設計資料及實際測量數據；計算該盲孔的偏差統計量，該偏差統計量包含銅窗信息、焊盤信息、殘膠信息及銅窗與焊盤的相對信息；由該偏差統計量中選擇需要顯示的信息；將該信息以圖像或圖表表示。
2.如權利要求1所述的印刷電路板的盲孔質量分析方法，其特征在于所述銅窗與焊盤的相對信息包含銅窗相對于焊盤的面積比及殘膠相對于焊盤面積比。
3.如權利要求1所述的印刷電路板的盲孔質量分析方法，其特征在于所述偏差統計量的指數包括平均值、標準差、制造準確度、制造精密度以及工序能力指數。
4.如權利要求1所述的印刷電路板的盲孔質量分析方法，其特征在于所述圖像為靶圖、孔位偏移分布圖、向量圖、焊盤面積比分布圖或殘膠面積比分布圖。
5.如權利要求1所述的印刷電路板的盲孔質量分析方法，其特征在于所述實際測量數據包括孔位坐標、銅窗半徑、焊盤半徑、孔真圓度及殘膠面積。
6.如權利要求1所述的印刷電路板的盲孔質量分析方法，其特征在于所述銅窗與焊盤的相對信息包括該銅窗的中心相對于該焊盤的中心的向量。
7.一種印刷電路板的盲孔質量分析方法，其特征在于其包含下列步驟由一機器可視圖像得知若干個盲孔的實際坐標；計算該若干個盲孔的孔位偏差量、銅窗與焊盤半徑偏差量及銅窗與焊盤中心的相對距離；計算該若干個盲孔的孔位偏差量的平均值及標準差；以孔位偏移分布圖顯示計算的結果。
8.如權利要求7所述的印刷電路板的盲孔質量分析方法，其特征在于其還包含計算該若干個盲孔的孔真圓度及殘膠面積的偏差量。
9.如權利要求7所述的印刷電路板的盲孔質量分析方法，其特征在于其還包含以靶圖和向量圖顯示計算的結果。
10.如權利要求8所述的印刷電路板的盲孔質量分析方法，其特征在于其還包含以焊盤面積比統計圖或殘膠面積比統計圖顯示計算的結果。
全文摘要
本發明揭示一種印刷電路板的盲孔質量分析方法，首先輸入印刷電路板上激光加工盲孔的設計資料及實際測量數據，并利用該設計資料及測量數據計算出各種統計量。該統計量的表示方式有靶圖、孔位偏移分布圖、向量圖、焊盤面積比分布圖及殘膠面積比分布圖，利用該些圖表可顯示銅窗信息、焊盤信息或銅窗與焊盤的相對信息。最后藉由這些信息可清楚呈現印刷電路板上激光盲孔的制造質量。
文檔編號H05K3/02GK1641315SQ200410001990
公開日2005年7月20日 申請日期2004年1月16日 優先權日2004年1月16日
發明者汪光夏, 蕭武域, 蘇家禾, 洪英凱 申請人:牧德科技股份有限公司