利用多种群变换产生电路图案的制作方法
专利名称：利用多种群变换产生电路图案的制作方法
技术领域：
本发明总体上涉及电路的生产，具体地，涉及在电路生产过程的不同阶段产生的特征的对齐。
背景技术：
对齐在生产过程的不同阶段产生的电路特征是印刷电路板制造中的主要挑战。 在典型的工艺中，电路面板首先被钻削以产生通孔；然后包括焊盘和互连部分的铜导体层沉积在面板上；以及最后焊接掩膜覆盖在导体上，为组装电路作准备(这种类型的工艺描述在例如 Michael Flat 的"PrintedCircuit Board Basics"第三版，Miller Freeman Books, ISBIM0-89730-486-3,1997中)。这些元件(孔、导体或者焊接掩膜)的任一个的不正确的对齐会导致电路故障。在现有技术中已知用于在生产的顺次阶段中对齐元件的各种方法。例如，美国专利申请公开2005/0213806，其公开的内容在此被引入作为参考，描述通过利用非均一修改的图像制造印刷电路板的系统和方法。图案的计算机化图像的初始版本提供给记录系统， 例如激光直接成像系统，该系统非均一地修改图像的初始版本，然后将图案的修改的版本记录在基板上。图案的尺度和/或形状被修改以对应之前记录在基板上的电路图案。
发明内容
本发明的实施例提供一种用于生产电路的方法，包括提供具有图案的第一特征的基板并限定包括互连电路元件网的第二图案。不同的相应变换规则被指定用于不同的电路元件。第二图案通过施加相应变换规则到电路元件以将电路元件与第一图案中的特征对齐而进行修改，并且修改后的第二图案施加到基板。在一些实施例中，第一图案中的特征包括在基板中的孔，在第二图案中的电路元件包括孔焊盘，修改第二图案包括偏移孔焊盘为与孔对齐。在一个实施例中，在第二图案中的电路元件包括具有各自的预定位置的接触焊盘，修改第二图案包括锚定接触焊盘在各自的预定位置，同时孔焊盘相对于接触焊盘偏移。典型地，在第二图案中的电路元件包括在孔焊盘和接触焊盘之间延伸的连接元件，修改第二图案包括响应地施加几何变换到连接元件以相对于接触焊盘偏移孔焊盘，以为了保持孔焊盘和接触焊盘之间的连通性。额外地或者替代地，接触焊盘的各自的位置通过在施加修改的第二图案后施加到基板的焊接掩膜限定。在公开的实施例中，修改第二图案包括施加几何变换到第二图案中的连接元件以为了保持修改的第二图案中的网的连通性。典型地，几何变换包括调节连接元件的一个或多个的角倾斜和长度。额外地或者替代地，施加几何变换包括施加形态扩展和侵蚀 (morphological dilation and erosion)以为了修改连接兀件。在一些实施例中，施加修改的第二图案包括通过根据修改的第二图案直接写入而在基板上产生导体。典型地，修改第二图案包括生成由将第二图案写入到基板上的直接构图子系统而使用的图。在公开的实施例中，元件属于不同的元件类型，指定不同的相应变换规则包括指定特定类型的变换规则用于各种类型的元件。根据本发明的实施例，还提供一种用于生产电路的设备，包括处理器，其耦合以接收关于基板上的特征的第一图案的数据，以及接收包括互连电路元件网的第二图案的定义以及用于不同的电路元件的不同的相应变换规则的说明，并且处理器配置为通过施加相应变换规则到电路元件以将电路元件与第一图案中的特征对齐而修改第二图案。构图子系统配置为施加修改的第二图案到基板。根据本发明的实施例，还提供一种计算机软件产品，包括在其中存储程序指令的计算机可读介质，指令在由计算机读取时使得计算机接收关于在基板上所具有的特征的第一图案的数据，以及接收包括互连电路元件网的第二图案的定义以及用于不同的各个电路元件的不同的相应变换规则的说明，以及通过施加相应变换规则到电路元件以将电路元件与第一图案中的特征对齐而修改第二图案，以为施加修改的第二图案到基板做准备。根据本发明的实施例进一步提供一种电路，包括基板和以第一图案布置在基板上的一组特征。互连电路元件网布置在基板上、在与第一图案中的特征对齐的相应位置中， 其中电路元件的相应位置通过修改第二图案确定，第二图案根据用于不同的各个电路元件的不同的相应变换规则限定网，以将电路元件与特征对齐。
本发明将从下面结合附图对其实施例的详细描述而得以更完全的理解，其中图1是根据本发明的实施例的用于生产印刷电路板的系统的示意性的图形示例；图2A是施加到印刷电路面板的电路元件的图案的示意性顶视图；图2B是其中已经钻有孔的印刷电路基板的示意性顶视图；图3是将图2A的图案覆盖在图2B的孔上所形成的印刷电路面板的示意性顶视图；图4是根据本发明的实施例的在进行图案的多种群变换之后图案已经印刷在其上的印刷电路面板的示意性顶视图；以及图5是示意性地示出根据本发明的实施例的用于生产印刷电路面板的方法的流程图。
具体实施例方式概述印刷电路面板典型地包括多层铜导体。每层具有它自己的图案，包括互连电路元件的“网”，其可以是不同类型的，包括-孔焊盘，形成在基板中的各孔周围并通过所述孔。在这种情况中，“孔”可以是例如机械钻削的，或者通过激光加工的。-部件焊盘，用于将所述网连接到随后组装在面板上的电子元件的引脚上。-连接元件，包括连接在焊盘之间的直线或者其它的结构。每层中的电路元件必须与之前制造在基板上的特征的图案(例如孔)或者之后制造在基板上的特征的图案(例如焊接掩膜)对齐。例如，孔焊盘应当遵从孔的位置。为了补偿错位(misalignment)，孔焊盘典型地制造得比它们打算围绕的孔更大，但是孔以及其它元件的尺寸受到实现高图案密度的需要所限制。在传统的印刷电路制造中，每个图案从固定掩膜(fixed mask)复制到面板上，所述固定掩膜一般限制用于修正对齐误差的可能性。近来，直接构图系统(也称作“直接成像”)开始被使用，其中图案典型地通过激光束直接写入到基板上。一种这样类型的系统在例如美国专利7，046，266中描述，该专利公开的内容在此被引入作为参考。在该系统中，激光束写入被认为是标准印刷电路掩膜的“底片(negative)”，然后通过化学工艺移除未写入的部分(从而产生铜图案)。另一直接图案技术使用喷墨式印刷技术，用导电聚合物或者其它的材料将导电材料、焊接掩膜或者其它的部件写到基板上。直接构图系统允许更大的调节灵活性，尽管它们在这方面的所有潜能在现有技术中还没有被实现。在下文描述的本发明的实施例中，用于电路生产的系统通过施加“多种群变换”到待形成在电路基板上的图案的元件而提供电路层的改进的对齐。在图案中的不同元件的几何轨迹限定为不同的“种群”，并且不同的相应变换规则被限定用于不同的元件。所述规则可以关于每种元件类型为特定的。例如，每个孔焊盘可以变换以与各自的孔对齐，而每个部件焊盘“锚定”在它的预定位置，也就是，被限制以随后与属于各自的部件的焊接掩膜中的窗对齐。但是，连接元件可以被允许更大的变换灵活性以为了保持要求的连接性，只要某些设计规则被遵守。所述系统在变换给定层中的元件的位置和形状中施加适当的变换规则以为了对齐所述元件与另一层的相应特征(例如孔和焊接掩膜窗)。所述变换局部施加以单个地调节每个种群。结果，孔焊盘与部件焊盘可以在要求的位置精确对齐，即使当其它层中的不同特征施加相冲突的要求-例如必须在一个方向移动的孔焊盘和必须在另一方向移动部件焊盘以实现优化的对齐。该技术特别良好地适于使用直接构图的系统，因为所要求的修正可以被计算并直接实施在每个面板上。另一方面，本发明的原理也可以应用在例如通过适当的标绘器产生修改的掩膜中，用于复制修改的图案到一个面板或者一组面板。所有这些类型的用于在电路基板上产生图案的设备在本专利申请的上下文以及权利要求中统称为“构图子系统”。尽管在此特别参照印刷电路板上的铜焊盘和迹线的生产来描述某些实施例，但是，本发明的原理可以类似地应用到其它类型的电气产品例如平板显示器的制造中。系统描述图1是根据本发明的实施例的用于生产印刷电路面板32的系统20的示意性图形示例。面板基板22由传送器M转运通过系统。假设在该阶段基板已经在预定位置具有特征的特定图案，例如在基板中(例如通过机械或者激光钻削)产生的孔。系统20现将沉积包括与孔对齐的铜元件网的图案。光学传感子系统26在当基板沿着传送器移动时捕捉基板的图像，图像处理器观分析图像数据以为了检测孔的位置。用于执行这种类型的图像分析的方法在现有技术中是已知的并且不属于本发明的范围。图像处理器观典型地包括通用计算机，其在软件中编程以执行在这里描述的方法。软件可以以电子形式通过例如网络提供到图像处理器，或者替代地或者额外地，它可以存储在有形的介质例如光学、磁性或者电子存储介质中。进一步地，替代地或者额外地，处
6理器观可包括专用的或者可编程的信号处理和/或逻辑电路。直接构图子系统30将铜元件的图案写到每个基板22上。该子系统可以例如基于由Orbotech有限公司(亚夫涅，以色列)生产的DP-100 或者Paragon 系列的激光直接成像系统。但是，在图案写到基板上之前，它被修改用于正确对齐孔焊盘与如图像处理器观所表明的孔位置。典型地，孔焊盘偏移而不改变在部件焊盘的图案中的位置，以保证接触焊盘将与随后将被施加的焊接掩膜正确对齐。为了保持连通性同时遵守适用的设计规则，焊盘之间的连接元件通过利用多种群变换技术进行变换，如在下文进一步描述的。子系统30 然后将铜元件的修改的图案写到基板22上以为了产生印刷电路面板32。现参照图2A、2B和3，其示意性地示出由通过本发明的实施例提供的多种群变换方法解决的问题。图2A是将由子系统30写入的原始图案40的示意性顶视图。该图案包括两中类型的孔焊盘42和43，孔焊盘42和43通过两种相应类型的连接元件46和48连接到接触焊盘44。图2B是包括两种类型的孔52和M的基板50的示意性顶视图，其中焊盘 42和43打算与孔52和54对齐。但是，如图3所示，当原始图案40被印刷以产生面板60时，焊盘42和相对于各自的孔52和M的错位导致焊盘和孔之间的有缺陷的对准。相对于在基板50上的孔52和M 的图案向下并向左偏移整个图案40，将产生所述情形的一些改善。但是，产生的焊盘与孔的对准仍将是不完美的，并且接触焊盘44的偏移会导致它们与在下一阶段覆盖在面板60上的焊接掩膜中的相应的窗错位。图4是根据本发明实施例的面板70的示意性顶视图，在该面板70上，图案40在首先通过多种群变换修改后印刷在其上。作为变换的一部分，孔焊盘42和43单个偏移从而以各自的孔52和M为中心，并且部件焊盘44 “锚定”在将与焊接掩膜78 (其随后被施加)中的相应窗对齐的预定位置中。但是，连接元件72和74的轨迹被作为单独的“种群”进行处理，并且根据需要单个地变换，以为了保持各孔焊盘与部件焊盘之间的所需的连通性。所述变换是局部的并且可以在不同的元件之间有所变化，包括相同类型的元件的不同情况。典型地，这些元件的变换受到设计规则的限制，所述设计规则例如指定了在修改的图案中必须保持的元件间最小宽度和最短距离。参照图4，施加到元件72的变换实质上是线性内插，包括元件的角倾斜和元件长度改变。在一些情形中，例如当某些角度必须在连接元件和焊盘之间得以保持时，多项式内插法，例如三次样条，会是优选的，如图4中的元件74所示。或者，任何其它的适当的局部变换可以施加到连接元件的轨迹并将认为是在本发明的范围内。用于生产面板的方法图5是用于示意性地示出根据本发明的实施例的用于生产印刷电路面板的方法的流程图。为了清楚和方便，参照如图1所示的系统20描述所述方法，但是本方法的原理可以应用于生产其它类型的电路以及通过其它方式示出电路中。为了初始化所述方法，在文件处理步骤80，处理器观接收一个文件，该文件定义了待通过直接构图子系统30写在一组印刷电路面板上的图案。处理器将该文件变换为图， 该图可以是位图形式的或者任何其它类型的图形代表。该图定义了待通过子系统30写到每个面板上的图像。在步骤80处接收的文件定义了图案中的元件的类型，包括网中不同元件的位置和连接。如上所述，每种类型的元件具有它自己的关于随后在多种群变换中将施加的位置和设计规则的预定限制。在面板学习步骤82，处理器观产生包括面板设计中关于元件的位置、空间以及其它限制的适当的数据结构。在面板测量步骤84，光学传感子系统沈测量每个面板上的实际特征。在上面描述的例子的情形中，这些特征包括已经在每个面板基板中钻出的孔，尽管其它类型的特征可以以类型方式使用。处理器观比较这些特征的测量位置与在位案中对应元件的位置。 在本例子中，处理器确定在孔焊盘位置将需要什么偏移以为了对齐焊盘与相应的孔。在步骤84测量的偏移限定了用于图案的每个元件的特定的调节(与在现有技术中已知的生产系统中仅可以施加到整个面板的整体比例类型不同)。例如，所述处理器可基于测量的偏移确定给定的孔焊盘和部件焊盘的期望位置已经进一步拉开，因为所测量到的在基板上的特征的尺度不同于图案原始设计所根据的默认尺度。在这样的情形中，处理器将以几何变换的形式向孔焊盘和部件焊盘之间的连接元件施加调节。在调节测试步骤86， 处理器检查是否需要任何调节。如果不需要(“调节=0”)，下面的多种群变换步骤可以被跳过。对于需要调节(包括平动和/或角倾斜部件)的那些电路元件，在变换计算步骤 90，处理器观根据可应用到每一类型的元件的规则计算新的坐标。在本例子中，这个步骤偏移孔焊盘的中心到它们的新的位置，同时典型地保持部件焊盘在它们的原始设计位置上或附近(以保证焊接掩膜对齐)，并相应地偏移相应连接元件的期望的终点。在位图变换步骤92，处理器施加这些变化到图案的位图。这个步骤包括以下操作-转换连接元件的角取向(要么通过线性内插或者更复杂的变换，如图4所示)。-检查变换元件是否重叠或者元件间距离是否小于设计规则所允许。如果这样的情形被检查到，变窄所述元件。如现有技术中已知的形态侵蚀可以用于该目的。-检查应该连接的元件之间是否断开。如果发现断开，通过形态扩展来扩大一个或多个元件直到连接恢复。侵蚀然后可以用于减小元件到期望宽度而不破坏连接。上述类型的形态工具提供方便的方法来增大或者减小图案中的元件的某些尺度， 同时保持连通性并遵守可用的设计规则。或者，其它类型的数学工具可以用于相同目的。在位图中进行期望的变换之后，处理器观将位图文件传送到直接构图子系统30。 在面板处理步骤94，子系统30然后将由文件定义的修改图案写到面板基本上。将认识到，上面描述的实施例仅仅是通过例子形式给出的，并且本发明并不限于在上文已经特别示出和描述的内容。而是，本发明的范围包括在上文描述的各个特征的组合和再组合，以及在现有技术中没有公开的本领域技术人员在阅读前面的描述时会想到的它的变型和修改。
权利要求
1.一种用于生产电路的方法，包括提供具有特征的第一图案的基板；限定包括互连电路元件的网的第二图案；指定用于不同的各电路元件的不同的相应变换规则；通过施加相应的变换规则到所述电路元件而修改所述第二图案，以使所述电路元件与所述第一图案中的特征对齐；以及施加修改的第二图案到所述基板。
2.如权利要求1所述的方法，其中，所述第一图案中的所述特征包括在所述基板中的孔，并且其中所述第二图案中的所述电路元件包括孔焊盘，并且其中修改所述第二图案包括偏移所述孔焊盘而与所述孔对齐。
3.如权利要求2所述的方法，其中，在所述第二图案中的所述电路元件包括接触焊盘， 该接触焊盘具有各自的预定位置，其中修改所述第二图案包括锚定所述接触焊盘在各自的预定位置，同时所述孔焊盘相对于所述接触焊盘偏移。
4.如权利要求3所述的方法，其中，在所述第二图案中的所述电路元件包括在所述孔焊盘和所述接触焊盘之间延伸的连接元件，并且其中修改所述第二图案包括响应地施加几何变换到所述连接元件，以相对于接触焊盘偏移所述孔焊盘，以为了保持所述孔焊盘和所述接触焊盘之间的连通性。
5.如权利要求3所述的方法，其中，所述接触焊盘的各自的位置由在施加修改的第二图案后施加到基板的焊接掩膜限定。
6.如权利要求1所述的方法，其中，修改所述第二图案包括施加几何变换到所述第二图案中的连接元件以为了保持在修改的第二图案中网的连通性。
7.如权利要求6所述的方法，其中所述几何变换包括调节所述连接元件的一个或者多个的角倾斜和长度。
8.如权利要求6所述的方法，其中，施加几何变换包括施加形态扩展和侵蚀以为了修改所述连接元件。
9.如权利要求1所述的方法，其中，施加修改的第二图案包括通过根据修改的第二图案直接写而在基板上产生导体。
10.如权利要求9所述的方法，其中，修改第二图案包括产生图，该图在将第二图案写入到基板上时由直接构图子系统所使用。
11.如权利要求1所述的方法，其中，所述元件属于不同的元件类型并且其中指定不同的相应变换规则包括对不同类型的元件指定特定类型的变换规则。
12.一种用于生产电路的设备，包括 处理器，其耦合以接收关于基板上具有的特征的第一图案的数据，以及接收包括互连电路元件的网的第二图案的定义以及用于不同的各个电路元件的不同的相应变换规则的说明，并且所述处理器配置为通过施加相应变换规则到电路元件以将所述电路元件与所述第一图案中的特征对齐而修改第二图案；以及构图子系统，其配置为施加修改的第二图案到所述基板。
13.如权利要求12所述的设备，其中，在所述第一图案中的特征包括在基板中的孔，并且其中在所述第二图案中的电路元件包括孔焊盘，并且其中所述处理器配置为修改第二图案，以偏移所述孔焊盘为与所述孔对齐。
14.如权利要求13所述的设备，其中，在所述第二图案中的电路元件包括具有各自的预定位置的接触焊盘，并且其中所述处理器配置为锚定接触焊盘在各自的预定位置，同时所述孔焊盘相对于所述接触焊盘偏移。
15.如权利要求14所述的设备，其中，在所述第二图案中的电路元件包括在所述孔焊盘和所述接触焊盘之间延伸的连接元件，并且其中所述处理器配置为响应地施加几何变换到所述连接元件以相对于所述接触焊盘偏移所述孔焊盘，以为了保持所述孔焊盘和所述接触焊盘之间的连通性。
16.如权利要求14所述的设备，其中，所述接触焊盘的各自的位置由在施加修改的第二图案之后施加到所述基板的焊接掩膜限定。
17.如权利要求12所述的设备，其中，所述处理器配置为施加几何变换到第二图案中的连接元件以为了保持修改的第二图案中的网的连通性。
18.如权利要求17所述的设备，其中，所述几何变换包括调节所述连接元件的一个或者多个的角倾斜和长度。
19.如权利要求17所述的设备，其中，所述处理器配置为施加形态扩展和侵蚀以修改所述连接元件。
20.如权利要求12所述的设备，其中，所述构图子系统配置为通过根据修改的第二图案直接写入而在基板上产生导体。
21.如权利要求20所述的设备，其中，所述处理器配置为产生修改的图案用作构图子系统在将第二图案写入到基板上时使用的图。
22.如权利要求12所述的设备，其中，所述元件属于不同的元件类型，并且其中不同的相应变换规则包括用于不同类型的元件的类型特定的变换规则。
23.一种计算机软件产品，包括程序指令存储在其中的计算机可读介质，所述指令在由计算机读取时使得所述计算机接收关于在基板上具有的特征的第一图案的数据，以及接收包括互连电路元件的网的第二图案的定义以及用于不同的各个电路元件的不同的相应变换规则的说明，以及通过施加相应变换规则到所述电路元件以将所述电路元件与所述第一图案中的特征对齐而修改第二图案，以为施加修改的第二图案到基板做准备。
24.—种电路，包括基板；以第一图案布置在所述基板上的一组特征；以及布置在基板上的在与所述第一图案中的特征对齐的各自的位置中的互连电路元件的网，其中所述电路元件的各自的位置通过修改第二图案确定，所述第二图案根据用于不同的各个电路元件的不同的相应变换规则限定所述网以使所述电路元件与所述特征对齐。
全文摘要
一种用于生产电路的方法，包括提供具有特征的第一图案的基板和限定包括互连电路元件网的第二图案。不同的各自的变换规则被指定用于不同的各电路元件。通过施加各自的变换规则到电路元件而修改第二图案以对齐电路元件与第一图案中的特征，以及施加修改的第二图案到基板。
文档编号G06F17/50GK102197397SQ200980142613
公开日2011年9月21日 申请日期2009年10月26日 优先权日2008年10月28日
发明者阿米尔·诺伊 申请人:奥博泰克有限公司
技术领域：
本发明总体上涉及电路的生产，具体地，涉及在电路生产过程的不同阶段产生的特征的对齐。
背景技术：
对齐在生产过程的不同阶段产生的电路特征是印刷电路板制造中的主要挑战。 在典型的工艺中，电路面板首先被钻削以产生通孔；然后包括焊盘和互连部分的铜导体层沉积在面板上；以及最后焊接掩膜覆盖在导体上，为组装电路作准备(这种类型的工艺描述在例如 Michael Flat 的"PrintedCircuit Board Basics"第三版，Miller Freeman Books, ISBIM0-89730-486-3,1997中)。这些元件(孔、导体或者焊接掩膜)的任一个的不正确的对齐会导致电路故障。在现有技术中已知用于在生产的顺次阶段中对齐元件的各种方法。例如，美国专利申请公开2005/0213806，其公开的内容在此被引入作为参考，描述通过利用非均一修改的图像制造印刷电路板的系统和方法。图案的计算机化图像的初始版本提供给记录系统， 例如激光直接成像系统，该系统非均一地修改图像的初始版本，然后将图案的修改的版本记录在基板上。图案的尺度和/或形状被修改以对应之前记录在基板上的电路图案。
发明内容
本发明的实施例提供一种用于生产电路的方法，包括提供具有图案的第一特征的基板并限定包括互连电路元件网的第二图案。不同的相应变换规则被指定用于不同的电路元件。第二图案通过施加相应变换规则到电路元件以将电路元件与第一图案中的特征对齐而进行修改，并且修改后的第二图案施加到基板。在一些实施例中，第一图案中的特征包括在基板中的孔，在第二图案中的电路元件包括孔焊盘，修改第二图案包括偏移孔焊盘为与孔对齐。在一个实施例中，在第二图案中的电路元件包括具有各自的预定位置的接触焊盘，修改第二图案包括锚定接触焊盘在各自的预定位置，同时孔焊盘相对于接触焊盘偏移。典型地，在第二图案中的电路元件包括在孔焊盘和接触焊盘之间延伸的连接元件，修改第二图案包括响应地施加几何变换到连接元件以相对于接触焊盘偏移孔焊盘，以为了保持孔焊盘和接触焊盘之间的连通性。额外地或者替代地，接触焊盘的各自的位置通过在施加修改的第二图案后施加到基板的焊接掩膜限定。在公开的实施例中，修改第二图案包括施加几何变换到第二图案中的连接元件以为了保持修改的第二图案中的网的连通性。典型地，几何变换包括调节连接元件的一个或多个的角倾斜和长度。额外地或者替代地，施加几何变换包括施加形态扩展和侵蚀 (morphological dilation and erosion)以为了修改连接兀件。在一些实施例中，施加修改的第二图案包括通过根据修改的第二图案直接写入而在基板上产生导体。典型地，修改第二图案包括生成由将第二图案写入到基板上的直接构图子系统而使用的图。在公开的实施例中，元件属于不同的元件类型，指定不同的相应变换规则包括指定特定类型的变换规则用于各种类型的元件。根据本发明的实施例，还提供一种用于生产电路的设备，包括处理器，其耦合以接收关于基板上的特征的第一图案的数据，以及接收包括互连电路元件网的第二图案的定义以及用于不同的电路元件的不同的相应变换规则的说明，并且处理器配置为通过施加相应变换规则到电路元件以将电路元件与第一图案中的特征对齐而修改第二图案。构图子系统配置为施加修改的第二图案到基板。根据本发明的实施例，还提供一种计算机软件产品，包括在其中存储程序指令的计算机可读介质，指令在由计算机读取时使得计算机接收关于在基板上所具有的特征的第一图案的数据，以及接收包括互连电路元件网的第二图案的定义以及用于不同的各个电路元件的不同的相应变换规则的说明，以及通过施加相应变换规则到电路元件以将电路元件与第一图案中的特征对齐而修改第二图案，以为施加修改的第二图案到基板做准备。根据本发明的实施例进一步提供一种电路，包括基板和以第一图案布置在基板上的一组特征。互连电路元件网布置在基板上、在与第一图案中的特征对齐的相应位置中， 其中电路元件的相应位置通过修改第二图案确定，第二图案根据用于不同的各个电路元件的不同的相应变换规则限定网，以将电路元件与特征对齐。
本发明将从下面结合附图对其实施例的详细描述而得以更完全的理解，其中图1是根据本发明的实施例的用于生产印刷电路板的系统的示意性的图形示例；图2A是施加到印刷电路面板的电路元件的图案的示意性顶视图；图2B是其中已经钻有孔的印刷电路基板的示意性顶视图；图3是将图2A的图案覆盖在图2B的孔上所形成的印刷电路面板的示意性顶视图；图4是根据本发明的实施例的在进行图案的多种群变换之后图案已经印刷在其上的印刷电路面板的示意性顶视图；以及图5是示意性地示出根据本发明的实施例的用于生产印刷电路面板的方法的流程图。
具体实施例方式概述印刷电路面板典型地包括多层铜导体。每层具有它自己的图案，包括互连电路元件的“网”，其可以是不同类型的，包括-孔焊盘，形成在基板中的各孔周围并通过所述孔。在这种情况中，“孔”可以是例如机械钻削的，或者通过激光加工的。-部件焊盘，用于将所述网连接到随后组装在面板上的电子元件的引脚上。-连接元件，包括连接在焊盘之间的直线或者其它的结构。每层中的电路元件必须与之前制造在基板上的特征的图案(例如孔)或者之后制造在基板上的特征的图案(例如焊接掩膜)对齐。例如，孔焊盘应当遵从孔的位置。为了补偿错位(misalignment)，孔焊盘典型地制造得比它们打算围绕的孔更大，但是孔以及其它元件的尺寸受到实现高图案密度的需要所限制。在传统的印刷电路制造中，每个图案从固定掩膜(fixed mask)复制到面板上，所述固定掩膜一般限制用于修正对齐误差的可能性。近来，直接构图系统(也称作“直接成像”)开始被使用，其中图案典型地通过激光束直接写入到基板上。一种这样类型的系统在例如美国专利7，046，266中描述，该专利公开的内容在此被引入作为参考。在该系统中，激光束写入被认为是标准印刷电路掩膜的“底片(negative)”，然后通过化学工艺移除未写入的部分(从而产生铜图案)。另一直接图案技术使用喷墨式印刷技术，用导电聚合物或者其它的材料将导电材料、焊接掩膜或者其它的部件写到基板上。直接构图系统允许更大的调节灵活性，尽管它们在这方面的所有潜能在现有技术中还没有被实现。在下文描述的本发明的实施例中，用于电路生产的系统通过施加“多种群变换”到待形成在电路基板上的图案的元件而提供电路层的改进的对齐。在图案中的不同元件的几何轨迹限定为不同的“种群”，并且不同的相应变换规则被限定用于不同的元件。所述规则可以关于每种元件类型为特定的。例如，每个孔焊盘可以变换以与各自的孔对齐，而每个部件焊盘“锚定”在它的预定位置，也就是，被限制以随后与属于各自的部件的焊接掩膜中的窗对齐。但是，连接元件可以被允许更大的变换灵活性以为了保持要求的连接性，只要某些设计规则被遵守。所述系统在变换给定层中的元件的位置和形状中施加适当的变换规则以为了对齐所述元件与另一层的相应特征(例如孔和焊接掩膜窗)。所述变换局部施加以单个地调节每个种群。结果，孔焊盘与部件焊盘可以在要求的位置精确对齐，即使当其它层中的不同特征施加相冲突的要求-例如必须在一个方向移动的孔焊盘和必须在另一方向移动部件焊盘以实现优化的对齐。该技术特别良好地适于使用直接构图的系统，因为所要求的修正可以被计算并直接实施在每个面板上。另一方面，本发明的原理也可以应用在例如通过适当的标绘器产生修改的掩膜中，用于复制修改的图案到一个面板或者一组面板。所有这些类型的用于在电路基板上产生图案的设备在本专利申请的上下文以及权利要求中统称为“构图子系统”。尽管在此特别参照印刷电路板上的铜焊盘和迹线的生产来描述某些实施例，但是，本发明的原理可以类似地应用到其它类型的电气产品例如平板显示器的制造中。系统描述图1是根据本发明的实施例的用于生产印刷电路面板32的系统20的示意性图形示例。面板基板22由传送器M转运通过系统。假设在该阶段基板已经在预定位置具有特征的特定图案，例如在基板中(例如通过机械或者激光钻削)产生的孔。系统20现将沉积包括与孔对齐的铜元件网的图案。光学传感子系统26在当基板沿着传送器移动时捕捉基板的图像，图像处理器观分析图像数据以为了检测孔的位置。用于执行这种类型的图像分析的方法在现有技术中是已知的并且不属于本发明的范围。图像处理器观典型地包括通用计算机，其在软件中编程以执行在这里描述的方法。软件可以以电子形式通过例如网络提供到图像处理器，或者替代地或者额外地，它可以存储在有形的介质例如光学、磁性或者电子存储介质中。进一步地，替代地或者额外地，处
6理器观可包括专用的或者可编程的信号处理和/或逻辑电路。直接构图子系统30将铜元件的图案写到每个基板22上。该子系统可以例如基于由Orbotech有限公司(亚夫涅，以色列)生产的DP-100 或者Paragon 系列的激光直接成像系统。但是，在图案写到基板上之前，它被修改用于正确对齐孔焊盘与如图像处理器观所表明的孔位置。典型地，孔焊盘偏移而不改变在部件焊盘的图案中的位置，以保证接触焊盘将与随后将被施加的焊接掩膜正确对齐。为了保持连通性同时遵守适用的设计规则，焊盘之间的连接元件通过利用多种群变换技术进行变换，如在下文进一步描述的。子系统30 然后将铜元件的修改的图案写到基板22上以为了产生印刷电路面板32。现参照图2A、2B和3，其示意性地示出由通过本发明的实施例提供的多种群变换方法解决的问题。图2A是将由子系统30写入的原始图案40的示意性顶视图。该图案包括两中类型的孔焊盘42和43，孔焊盘42和43通过两种相应类型的连接元件46和48连接到接触焊盘44。图2B是包括两种类型的孔52和M的基板50的示意性顶视图，其中焊盘 42和43打算与孔52和54对齐。但是，如图3所示，当原始图案40被印刷以产生面板60时，焊盘42和相对于各自的孔52和M的错位导致焊盘和孔之间的有缺陷的对准。相对于在基板50上的孔52和M 的图案向下并向左偏移整个图案40，将产生所述情形的一些改善。但是，产生的焊盘与孔的对准仍将是不完美的，并且接触焊盘44的偏移会导致它们与在下一阶段覆盖在面板60上的焊接掩膜中的相应的窗错位。图4是根据本发明实施例的面板70的示意性顶视图，在该面板70上，图案40在首先通过多种群变换修改后印刷在其上。作为变换的一部分，孔焊盘42和43单个偏移从而以各自的孔52和M为中心，并且部件焊盘44 “锚定”在将与焊接掩膜78 (其随后被施加)中的相应窗对齐的预定位置中。但是，连接元件72和74的轨迹被作为单独的“种群”进行处理，并且根据需要单个地变换，以为了保持各孔焊盘与部件焊盘之间的所需的连通性。所述变换是局部的并且可以在不同的元件之间有所变化，包括相同类型的元件的不同情况。典型地，这些元件的变换受到设计规则的限制，所述设计规则例如指定了在修改的图案中必须保持的元件间最小宽度和最短距离。参照图4，施加到元件72的变换实质上是线性内插，包括元件的角倾斜和元件长度改变。在一些情形中，例如当某些角度必须在连接元件和焊盘之间得以保持时，多项式内插法，例如三次样条，会是优选的，如图4中的元件74所示。或者，任何其它的适当的局部变换可以施加到连接元件的轨迹并将认为是在本发明的范围内。用于生产面板的方法图5是用于示意性地示出根据本发明的实施例的用于生产印刷电路面板的方法的流程图。为了清楚和方便，参照如图1所示的系统20描述所述方法，但是本方法的原理可以应用于生产其它类型的电路以及通过其它方式示出电路中。为了初始化所述方法，在文件处理步骤80，处理器观接收一个文件，该文件定义了待通过直接构图子系统30写在一组印刷电路面板上的图案。处理器将该文件变换为图， 该图可以是位图形式的或者任何其它类型的图形代表。该图定义了待通过子系统30写到每个面板上的图像。在步骤80处接收的文件定义了图案中的元件的类型，包括网中不同元件的位置和连接。如上所述，每种类型的元件具有它自己的关于随后在多种群变换中将施加的位置和设计规则的预定限制。在面板学习步骤82，处理器观产生包括面板设计中关于元件的位置、空间以及其它限制的适当的数据结构。在面板测量步骤84，光学传感子系统沈测量每个面板上的实际特征。在上面描述的例子的情形中，这些特征包括已经在每个面板基板中钻出的孔，尽管其它类型的特征可以以类型方式使用。处理器观比较这些特征的测量位置与在位案中对应元件的位置。 在本例子中，处理器确定在孔焊盘位置将需要什么偏移以为了对齐焊盘与相应的孔。在步骤84测量的偏移限定了用于图案的每个元件的特定的调节(与在现有技术中已知的生产系统中仅可以施加到整个面板的整体比例类型不同)。例如，所述处理器可基于测量的偏移确定给定的孔焊盘和部件焊盘的期望位置已经进一步拉开，因为所测量到的在基板上的特征的尺度不同于图案原始设计所根据的默认尺度。在这样的情形中，处理器将以几何变换的形式向孔焊盘和部件焊盘之间的连接元件施加调节。在调节测试步骤86， 处理器检查是否需要任何调节。如果不需要(“调节=0”)，下面的多种群变换步骤可以被跳过。对于需要调节(包括平动和/或角倾斜部件)的那些电路元件，在变换计算步骤 90，处理器观根据可应用到每一类型的元件的规则计算新的坐标。在本例子中，这个步骤偏移孔焊盘的中心到它们的新的位置，同时典型地保持部件焊盘在它们的原始设计位置上或附近(以保证焊接掩膜对齐)，并相应地偏移相应连接元件的期望的终点。在位图变换步骤92，处理器施加这些变化到图案的位图。这个步骤包括以下操作-转换连接元件的角取向(要么通过线性内插或者更复杂的变换，如图4所示)。-检查变换元件是否重叠或者元件间距离是否小于设计规则所允许。如果这样的情形被检查到，变窄所述元件。如现有技术中已知的形态侵蚀可以用于该目的。-检查应该连接的元件之间是否断开。如果发现断开，通过形态扩展来扩大一个或多个元件直到连接恢复。侵蚀然后可以用于减小元件到期望宽度而不破坏连接。上述类型的形态工具提供方便的方法来增大或者减小图案中的元件的某些尺度， 同时保持连通性并遵守可用的设计规则。或者，其它类型的数学工具可以用于相同目的。在位图中进行期望的变换之后，处理器观将位图文件传送到直接构图子系统30。 在面板处理步骤94，子系统30然后将由文件定义的修改图案写到面板基本上。将认识到，上面描述的实施例仅仅是通过例子形式给出的，并且本发明并不限于在上文已经特别示出和描述的内容。而是，本发明的范围包括在上文描述的各个特征的组合和再组合，以及在现有技术中没有公开的本领域技术人员在阅读前面的描述时会想到的它的变型和修改。
权利要求
1.一种用于生产电路的方法，包括提供具有特征的第一图案的基板；限定包括互连电路元件的网的第二图案；指定用于不同的各电路元件的不同的相应变换规则；通过施加相应的变换规则到所述电路元件而修改所述第二图案，以使所述电路元件与所述第一图案中的特征对齐；以及施加修改的第二图案到所述基板。
2.如权利要求1所述的方法，其中，所述第一图案中的所述特征包括在所述基板中的孔，并且其中所述第二图案中的所述电路元件包括孔焊盘，并且其中修改所述第二图案包括偏移所述孔焊盘而与所述孔对齐。
3.如权利要求2所述的方法，其中，在所述第二图案中的所述电路元件包括接触焊盘， 该接触焊盘具有各自的预定位置，其中修改所述第二图案包括锚定所述接触焊盘在各自的预定位置，同时所述孔焊盘相对于所述接触焊盘偏移。
4.如权利要求3所述的方法，其中，在所述第二图案中的所述电路元件包括在所述孔焊盘和所述接触焊盘之间延伸的连接元件，并且其中修改所述第二图案包括响应地施加几何变换到所述连接元件，以相对于接触焊盘偏移所述孔焊盘，以为了保持所述孔焊盘和所述接触焊盘之间的连通性。
5.如权利要求3所述的方法，其中，所述接触焊盘的各自的位置由在施加修改的第二图案后施加到基板的焊接掩膜限定。
6.如权利要求1所述的方法，其中，修改所述第二图案包括施加几何变换到所述第二图案中的连接元件以为了保持在修改的第二图案中网的连通性。
7.如权利要求6所述的方法，其中所述几何变换包括调节所述连接元件的一个或者多个的角倾斜和长度。
8.如权利要求6所述的方法，其中，施加几何变换包括施加形态扩展和侵蚀以为了修改所述连接元件。
9.如权利要求1所述的方法，其中，施加修改的第二图案包括通过根据修改的第二图案直接写而在基板上产生导体。
10.如权利要求9所述的方法，其中，修改第二图案包括产生图，该图在将第二图案写入到基板上时由直接构图子系统所使用。
11.如权利要求1所述的方法，其中，所述元件属于不同的元件类型并且其中指定不同的相应变换规则包括对不同类型的元件指定特定类型的变换规则。
12.一种用于生产电路的设备，包括 处理器，其耦合以接收关于基板上具有的特征的第一图案的数据，以及接收包括互连电路元件的网的第二图案的定义以及用于不同的各个电路元件的不同的相应变换规则的说明，并且所述处理器配置为通过施加相应变换规则到电路元件以将所述电路元件与所述第一图案中的特征对齐而修改第二图案；以及构图子系统，其配置为施加修改的第二图案到所述基板。
13.如权利要求12所述的设备，其中，在所述第一图案中的特征包括在基板中的孔，并且其中在所述第二图案中的电路元件包括孔焊盘，并且其中所述处理器配置为修改第二图案，以偏移所述孔焊盘为与所述孔对齐。
14.如权利要求13所述的设备，其中，在所述第二图案中的电路元件包括具有各自的预定位置的接触焊盘，并且其中所述处理器配置为锚定接触焊盘在各自的预定位置，同时所述孔焊盘相对于所述接触焊盘偏移。
15.如权利要求14所述的设备，其中，在所述第二图案中的电路元件包括在所述孔焊盘和所述接触焊盘之间延伸的连接元件，并且其中所述处理器配置为响应地施加几何变换到所述连接元件以相对于所述接触焊盘偏移所述孔焊盘，以为了保持所述孔焊盘和所述接触焊盘之间的连通性。
16.如权利要求14所述的设备，其中，所述接触焊盘的各自的位置由在施加修改的第二图案之后施加到所述基板的焊接掩膜限定。
17.如权利要求12所述的设备，其中，所述处理器配置为施加几何变换到第二图案中的连接元件以为了保持修改的第二图案中的网的连通性。
18.如权利要求17所述的设备，其中，所述几何变换包括调节所述连接元件的一个或者多个的角倾斜和长度。
19.如权利要求17所述的设备，其中，所述处理器配置为施加形态扩展和侵蚀以修改所述连接元件。
20.如权利要求12所述的设备，其中，所述构图子系统配置为通过根据修改的第二图案直接写入而在基板上产生导体。
21.如权利要求20所述的设备，其中，所述处理器配置为产生修改的图案用作构图子系统在将第二图案写入到基板上时使用的图。
22.如权利要求12所述的设备，其中，所述元件属于不同的元件类型，并且其中不同的相应变换规则包括用于不同类型的元件的类型特定的变换规则。
23.一种计算机软件产品，包括程序指令存储在其中的计算机可读介质，所述指令在由计算机读取时使得所述计算机接收关于在基板上具有的特征的第一图案的数据，以及接收包括互连电路元件的网的第二图案的定义以及用于不同的各个电路元件的不同的相应变换规则的说明，以及通过施加相应变换规则到所述电路元件以将所述电路元件与所述第一图案中的特征对齐而修改第二图案，以为施加修改的第二图案到基板做准备。
24.—种电路，包括基板；以第一图案布置在所述基板上的一组特征；以及布置在基板上的在与所述第一图案中的特征对齐的各自的位置中的互连电路元件的网，其中所述电路元件的各自的位置通过修改第二图案确定，所述第二图案根据用于不同的各个电路元件的不同的相应变换规则限定所述网以使所述电路元件与所述特征对齐。
全文摘要
一种用于生产电路的方法，包括提供具有特征的第一图案的基板和限定包括互连电路元件网的第二图案。不同的各自的变换规则被指定用于不同的各电路元件。通过施加各自的变换规则到电路元件而修改第二图案以对齐电路元件与第一图案中的特征，以及施加修改的第二图案到基板。
文档编号G06F17/50GK102197397SQ200980142613
公开日2011年9月21日 申请日期2009年10月26日 优先权日2008年10月28日
发明者阿米尔·诺伊 申请人:奥博泰克有限公司
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