基于LDI的PCB光刻系統關鍵技術研究.pdf

1、印制電路板(PCB)作為電子元器件之母，是電子產業(yè)的基礎環(huán)節(jié)。隨著PCB朝著高精度、多層數、微型化方向發(fā)展，傳統的PCB制造工藝已經無法滿足PCB發(fā)展的需要。
　　LDI(laser direct imaging)激光直接成像技術，用于PCB工藝中的圖形轉移工序，與傳統的底片接觸曝光方法有所不同，激光直接成像直接用激光將Gerber數據圖像，在印制線路板上成像。傳統的激光直接成像設備研發(fā)成功到現在已經有近40多年，但這些設備受激光

2、光源系統的限制、受影像轉移介質的限制，這些LDI系統一直難以滿足現實的需要。
　　隨著高功率激光器的成熟，高敏感UV感光材料的成熟，LDI在PCB中的應用出現了新的機會，本文充分的利用這一機遇，全新地設計LDI系統、針對該系統優(yōu)化了PCB的生產流程，使PCB的生產流程得到極大的簡化，提高了精細線路的精度和合格率，同時還降低了生產成本，縮短了交貨周期，提高了效率。
　　Gerber文件是PCB產業(yè)最重要、最廣泛的機器語言，解析

3、她的完整性和準確性尤為重要，任何一點點的誤差給生產帶來無法估量的損失。同時它不同于BMP文件、DXF文件得到編程語言的支持，Gerber文件卻沒有如此幸運。因此Gerber文件的解析成為編程的一大難點。而且這一步具有現實意義，這是眾多PCB產業(yè)設備的關鍵一步，如AOI、鉆孔機、銑邊機、光刻機、測試機、V-Cut機、自動曝光機、自動打靶機等等。本文根據這一應用廣泛的難點做了底層的解析工作，運用面向對象的編程思路，得到可以商業(yè)化的解析Ger

4、ber文件的類庫。由于有了自己的源代碼，我們的系統的開發(fā)既能節(jié)約成本又能便于維護和功能拓展。
　　Gerber文件是描述性的矢量文件，一般的文件里經常有成千上萬條線條和焊盤等，數據容量極大，占用大量的計算機內層資源，怎樣在計算機屏幕上快速的刷新和顯示是另一大難點。一般現有大文件的顯示技術，通常是針對BMP文件和其他常用文件格式的大文件顯示，BMP文件是Windows支持的官方格式，得到了很多編程環(huán)境的支持，顯示超大文件的BMP不是

5、太難解決的問題。對于超大的矢量文件的顯示，缺乏現成的技術。本論文根據這一現實的要求，開發(fā)了雙緩存、切片和融合技術很好的解決了超大矢量圖片的刷新和顯示。該技術保證矢量文件在縮放、旋轉等操作中的精度和完整性，滿足了生產中的需要，并且開發(fā)了自己的顯示和存儲的類庫。
　　激光光束具有精細和高能量的優(yōu)點，在工業(yè)生產中有廣泛的應用。但其聚焦的景深太小，大幅面的聚焦成為工業(yè)生產中的又一難點。本論文設計同軸的視頻光路，能動態(tài)全幅面的跟蹤光刻成像的

6、軌跡，能大幅面的進行視頻對位、并同時校準PCB板的漲縮，為系統層面的校準提出了的解決方案。
　　在數字圖像處理中，圖像局部不變性的特征成為越來越關注的熱點。本論文運用圖像尺度空間的理論，基于PCB圖像的特征，實現了旋轉、平移、縮放的不變性。
　　我們通過二維高斯函數線性的特點，推導出尺度空間離散的高斯算子。根據PCB圖像的特征，不斷地改變高斯變換的尺度空間參數，使用灰度熵作為判據實現了圖像特征量的提取，提高了對位的速度和精度

7、。本系統的PCB圖像轉移的對位精度達到10um,對位速度為0.2s，滿足了生產實際需求。
　　根據PCB實際生產中的難點、重點，并結合當前技術的進步設計了基于機器視覺的LDI的PCB生產系統，并能應用于實際生產中。結合LDI的PCB生產系統，重新設計了PCB的生產流程，提高了PCB的生產效率。
　　本文基于機器視覺技術基礎上研究PCB直接成像的關鍵技術，通過實驗進行驗證和評估，為進一步完善PCB的LDI系統奠定了基礎。