一种多层印制电路板对位监测结构及其使用方法与流程

1.本发明涉及电路基板技术领域，具体涉及一种多层印制电路板对位监测结构及其使用方法。


背景技术：

2.随着印制电路板向高频、高速应用方向发展，印制板的设计和制造也呈现出了多层布线、精细线条、高对位精度的需求特点。
3.为了检查确认多层电路板的层间对位情况，现有技术通常有两种方式：一是采用x射线成像法，直接对多层基板进行成像观察；二是在电路板制造过程中，于电路板边缘设计用于观察层间对位情况的图形(即业界常指的附连测试板)，待电路板加工完毕后，将附连测试板取下，进行金相制样后，在显微镜下观察截面图形的对位情况。
4.采用x射线法观察，虽然无损、高效，但通常只能观察到实际产品局部的大概对位情况，无法进行定量的测量；同时，当层数较多时，各层线路和焊盘在透视观察时，图形重叠几率也大大增加，影响对位情况的判别。
5.测试附连板的观察方法，最大的优点在于可以在测量显微镜下进行定量测试，从而获得层间对位精度偏差的准确值。此方法的不足在于样件需求数量多、制造流程长、观察效率低，具体体现在：(1)测试附连板一般在印制板的边角处，每一块仅能代表其周围区域的对位情况，因此通常需要进行多个样品的制备，才可获得整体的对位情况；(2)显微观察和精度测试时，每次仅能确定单一方向(即水平方向、或者垂直方向)的对位情况，需进行两个方向的制样和观察测试，然后经过计算后，才可获得综合对位的偏差；(3)测试附连板的观察样品的制备过程，包含了切样、树脂镶样、固化、粗磨、精磨、抛光、微蚀等多个步骤，耗时长，效率低。
6.以上两种观察和检测层间图形对位的方式，都存在着不足之处，无法快速、定量的确定多层基板层间图形对位偏差大小。


技术实现要素：

7.本发明的目的在于提供一种多层印制电路板对位监测结构及其使用方法，解决现有技术中无法快速、定量的确定多层基板层间图形对位偏差大小的技术问题。
8.本发明公开了一种多层印制电路板对位监测结构，包括对位监测图形，所述对位监测图形位于多层印制电路板的边缘和/或内部非产品布线区域，所述对位监测图形内部设置有独立监测图形块和辅助监测图形，位于所述多层印制电路板中间布线层的对位监测图形内部还设置刻度标尺。
9.工作原理：使用时，按照既定顺序，对多层芯板和半固化片进行依次叠层，并在高温高压下压合为一整体，然后利用x射线成像设备，对对位监测图形进行观察并拍照。通过设置独立监测图形块和辅助监测图形，能够对独立监测图形块和辅助监测图形进行对位精度的定性观察。通过设置刻度标尺，能够对独立监测图形块和辅助监测图形进行对位精度
的定量测量。
10.进一步的，所述对位监测图形为矩形。
11.进一步的，所述对位监测图形至少为1个。
12.通过设置对位监测图形数量，能够更加精准的判断电路板各个不同区域的对位情况。
13.进一步的，所述刻度标尺为非金属化图案。
14.通过设置刻度标尺为非金属化图案，最大程度减小了基板层压过程的基板变形涨缩，保证了刻度标尺的位置精度。
15.进一步的，所述刻度标尺为直线型标尺。
16.进一步的，所述刻度标尺刻度线的线宽相等。
17.进一步的，所述刻度标尺相邻刻度线的间距相等。优选值分别为印制板制造过程能力的最小间距和线宽。
18.通过设置线宽等能够统一刻度标尺的尺寸，从而快速定量测量对位情况。
19.进一步的，所述刻度标尺包括长刻度线和短刻度线，相邻两个所述长刻度线之间设置有4个短刻度线。
20.进一步的，所述长刻度线的长度至少为短刻度线长度的1.5倍。
21.通过设置长刻度线和短刻度线的长度，更好区别长、短刻度线，方便测量和读数。
22.进一步的，所述独立监测图形块包括矩形图形和/或扇形图形。
23.通过设置矩形图形和/或扇形图形，分别用于各层图形对位情况的定量的测量和定性的观察。
24.进一步的，不同布线层上的所述矩形图形和/或扇形图形之间不重叠。
25.通过将不同布线层上的所述矩形图形和/或扇形图形之间不重叠设置，能够从俯视的角度看出对齐状态。
26.进一步的，每个所述矩形图形大小相等，且每个矩形图形至少有一条边和标尺的刻度线对齐。
27.通过设置每个矩形图形至少有一条边和标尺的刻度线对齐，可以更方便辨识和测量该层图形的对齐情况。
28.进一步的，每个所述扇形图形大小相等，且堆叠后所述扇形图形呈环形阵列分布。
29.进一步的，所述辅助监测图形为圆形图形。
30.进一步的，堆叠后所述圆形图形位于所述扇形图形环形阵列的圆心处。
31.通过设置圆形图形的位置，能够更好的与扇形图形配合使用监测对位情况。
32.进一步的，所述矩形图形和扇形图形位于不同的绝缘封闭区域内，所述绝缘区域外为大面积金属。
33.通过设置绝缘封闭区域，减小了基板层压过程图形块的移位、变形，实现了各独立监测图形块对其所在布线层精度情况的良好表征。
34.进一步的，多层印制电路板中间布线层的所述矩形图形与所述刻度标尺位于同一绝缘区域。
35.本发明第二个目的是保护一种具备上述特征的多层印制电路对位监测图形结构的制造方法，包含如下步骤：
36.1)提供制造n层线路多层电路板使用的覆铜箔芯板、层压粘接片，从上到下，线路层的标识分为1、2、
…
n层；
37.2)利用印制板常用的图形转移工艺，即贴膜、曝光、显影、蚀刻，在制作各层产品布线图形的同时，在多层印制电路板的中间布线层(n/2，n为偶数；(n 1)/2，n为基数)上，制造刻度标尺、独立监测图形块、辅助监测图形，在多层板的其余(n-1)个布线层上，制造独立监测图形块、辅助监测图形；
38.3)按照既定顺序，对多层芯板和半固化片进行依次叠层，并在高温高压下压合为一整体。
39.本发明第三个目的是保护一种具备上述特征的多层印制电路对位监测图形结构进行对位精度监测的方法，包含如下步骤：
40.1)利用成像设备，对所述辅助监测图形和各独立监测图形块进行对位精度的定性观察；利用刻度标尺和各独立监测图形块进行对位精度的定量测量；
41.2)所述对位精度的定量测量，在平面x、y两个尺寸方向进行；
42.3)所述对位精度的定量测量，通过单个独立监测图形块和刻度标尺比对，计算后获得该层的理论对位精度偏差值。
43.进一步的，当所述独立监测图形块数量大于2时，通过两个独立监测图形块之间的距离，计算后获得该两层图形之间的对位精度偏差值。
44.与现有技术相比，本发明具有的有益效果是：
45.1.本发明提供的一种多层印制电路板对位监测图形设计及制造方法，解决现有多层板设计和制造技术对于层间对位精度的确定，存在的效率低、非定量的不足问题，实现多层印制电路板层间对位精度的快速、无损、定量监测；
46.2.通过在中间布线层上制造非金属化的图形化刻度标尺，最大程度减小了基板层压过程的基板变形涨缩，保证了刻度标尺的位置精度；
47.3.位于各布线层的独立监测图形块，位于一绝缘封闭区域内，绝缘区域外围为大面积金属，减小了基板层压过程图形块的移位、变形，实现了各独立监测图形块对其所在布线层精度情况的良好表征；
48.4.利用x射线成像设备，对辅助对位监测图形和各独立的扇形监测图形块进行观察，实现了对层间对位精度的快速、无损、定性观察；
49.5.利用x射线成像设备，对图形化刻度标尺和各独立的矩形监测图形块进行成像，实现了对任意布线层图形层间对位精度的定量测量和计算。
附图说明
50.图1为本发明对位监测图形在多层印制电路板的边缘及内部分布示意图；
51.图2为本发明对位监测图形整体结构示意图；
52.图3为本发明中间布线层对位监测图形结构示意图；
53.图4为本发明其它布线层对位监测图形结构示意图；
54.图5为本发明一种六层布线对位监测图形制造过程对位叠层示意图；
55.图6为本发明一种六层布线对位监测图形制造完成后，监测图形块叠层结构示意图；
56.图7为本发明一种六层布线对位监测图形块x射线观察照片图。
57.图中：1-对位监测图形，2-印制电路板，3-独立监测图形块，4-辅助监测图形，5-刻度标尺，6-长刻度线，7-短刻度线，8-矩形图形，9-扇形图形，10-圆形图形，11-覆铜箔芯板，12-层压粘接片。
具体实施方式
58.为使本发明实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。
59.实施例1
60.一种多层印制电路板对位监测结构，其具体结构如图1-图6所示，包括对位监测图形1，所述对位监测图形1位于多层印制电路板2的边缘和/或内部非产品布线区域，所述对位监测图形1内部设置有独立监测图形块3和辅助监测图形4，位于所述多层印制电路板2中间布线层的对位监测图形1内部还设置刻度标尺5。
61.工作原理：使用时，按照既定顺序，对多层芯板和半固化片进行依次叠层，并在高温高压下压合为一整体，然后利用x射线成像设备，对对位监测图形1进行观察并拍照。通过设置独立监测图形块3和辅助监测图形4，能够对独立监测图形块3和辅助监测图形4进行对位精度的定性观察。通过设置刻度标尺5，能够对独立监测图形块3和辅助监测图形4进行对位精度的定量测量。
62.实施例2
63.本实施方式作为一较佳实施例，具体结构如图1-图6所示，其在实施方式1的基础上公开了如下改进，所述对位监测图形(1)为矩形，所述对位监测图形(1)矩形区域的平面尺寸≤15mm
×
15mm，所述对位监测图形(1)为6个，所述刻度标尺(5)为非金属化图案，所述刻度标尺(5)为直线型标尺，所述刻度标尺5刻度线的线宽相等，所述刻度标尺5相邻刻度线的间距相等，所述刻度标尺5包括长刻度线6和短刻度线7，相邻两个所述长刻度线6之间设置有4个短刻度线7，所述长刻度线6的长度为短刻度线7长度的1.5倍。
64.通过设置对位监测图形(1)数量，能够更加精准的判断电路板各个不同区域的对位情况。
65.通过设置刻度标尺(5)为非金属化图案，最大程度减小了基板层压过程的基板变形涨缩，保证了刻度标尺(5)的位置精度。
66.通过设置长刻度线6和短刻度线7的长度，更好区别长、短刻度线7，方便测量和读数。
67.实施例3
68.本实施方式作为一较佳实施例，具体结构如图1-图6所示，其在实施方式2的基础上公开了如下改进，所述独立监测图形块3包括矩形图形8和扇形图形9，不同布线层上的所述矩形图形8和扇形图形9之间不重叠，每个所述矩形图形8大小相等，且一端和刻度标尺5对齐，每个所述扇形图形9大小相等，且堆叠后所述扇形图形9呈环形阵列分布，所述辅助监测图形4为圆形图形10，堆叠后所述圆形图形10位于所述扇形图形9环形阵列的圆心处，所述矩形图形8和扇形图形9位于不同的绝缘封闭区域内，所述绝缘区域外为大面积金属，多
层印制电路板2中间布线层的所述矩形图形8与所述刻度标尺5位于同一绝缘区域。
69.通过设置矩形图形8和扇形图形9，分别用于各层图形对位情况的定量的测量和定性的观察。
70.通过将不同布线层上的所述矩形图形8和/或扇形图形9之间不重叠设置，能够从俯视的角度看出对齐状态。
71.通过设置一端和刻度标尺5的一端对齐的矩形图形8，可以更方便辨识和测量该层图形的对齐情况。
72.通过设置圆形图形10的位置，能够更好的与扇形图形9配合使用监测对位情况。
73.通过设置绝缘封闭区域，减小了基板层压过程图形块的移位、变形，实现了各独立监测图形块3对其所在布线层精度情况的良好表征。
74.实施例4
75.一种实施例3中对位监测结构的制备方法，包括以下步骤：
76.1)提供制造6层线路多层电路板使用的覆铜箔芯板、层压粘接片，从上到下，线路层的标识分为1、2、
…
6层；
77.2)利用印制板常用的图形转移工艺，即贴膜、曝光、显影、蚀刻，在制作各层产品布线图形的同时，在多层印制电路板2的第3层布线层上，制造刻度标尺5、独立监测图形块3、辅助监测图形4，在多层板的其余5个布线层上，制造独立监测图形块3、辅助监测图形4；
78.3)按照既定顺序，对多层芯板和半固化片进行依次叠层，并在高温高压下压合为一整体。
79.实施例5
80.一种多层印制电路板对位监测结构的使用方法，在实施例3对位监测结构的基础上，包含如下步骤：
81.1)利用x射线成像设备，对印制电路对位检测图形结构进行拍照存储。在x射线照片上：对所述辅助监测图形4和各独立监测图形块3进行对位精度的定性观察；利用刻度标尺5和各独立监测图形块3进行对位精度的定量测量；
82.2)所述对位精度的定量测量，在平面x、y两个尺寸方向进行；
83.3)所述对位精度的定量测量，通过单个独立监测图形块3和刻度标尺5比对，计算后获得该层的理论对位精度偏差值。
84.以上即为本实施例列举的实施方式，但本实施例不局限于上述可选的实施方式，本领域技术人员可根据上述方式相互任意组合得到其他多种实施方式，任何人在本实施例的启示下都可得出其他各种形式的实施方式。上述具体实施方式不应理解成对本实施例的保护范围的限制，本实施例的保护范围应当以权利要求书中界定的为准，并且说明书可以用于解释权利要求书。