基于LDI的PCB光刻系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、印制電路板(PCB)作為電子元器件之母，是電子產(chǎn)業(yè)的基礎(chǔ)環(huán)節(jié)。隨著PCB朝著高精度、多層數(shù)、微型化方向發(fā)展，傳統(tǒng)的PCB制造工藝已經(jīng)無法滿足PCB發(fā)展的需要。
　　LDI(laser direct imaging)激光直接成像技術(shù)，用于PCB工藝中的圖形轉(zhuǎn)移工序，與傳統(tǒng)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(shù)據(jù)圖像，在印制線路板上成像。傳統(tǒng)的激光直接成像設(shè)備研發(fā)成功到現(xiàn)在已經(jīng)有近40多年，但這些設(shè)備受激光

2、光源系統(tǒng)的限制、受影像轉(zhuǎn)移介質(zhì)的限制，這些LDI系統(tǒng)一直難以滿足現(xiàn)實(shí)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(yīng)用出現(xiàn)了新的機(jī)會(huì)，本文充分的利用這一機(jī)遇，全新地設(shè)計(jì)LDI系統(tǒng)、針對(duì)該系統(tǒng)優(yōu)化了PCB的生產(chǎn)流程，使PCB的生產(chǎn)流程得到極大的簡(jiǎn)化，提高了精細(xì)線路的精度和合格率，同時(shí)還降低了生產(chǎn)成本，縮短了交貨周期，提高了效率。
　　Gerber文件是PCB產(chǎn)業(yè)最重要、最廣泛的機(jī)器語(yǔ)言，解析

3、她的完整性和準(zhǔn)確性尤為重要，任何一點(diǎn)點(diǎn)的誤差給生產(chǎn)帶來無法估量的損失。同時(shí)它不同于BMP文件、DXF文件得到編程語(yǔ)言的支持，Gerber文件卻沒有如此幸運(yùn)。因此Gerber文件的解析成為編程的一大難點(diǎn)。而且這一步具有現(xiàn)實(shí)意義，這是眾多PCB產(chǎn)業(yè)設(shè)備的關(guān)鍵一步，如AOI、鉆孔機(jī)、銑邊機(jī)、光刻機(jī)、測(cè)試機(jī)、V-Cut機(jī)、自動(dòng)曝光機(jī)、自動(dòng)打靶機(jī)等等。本文根據(jù)這一應(yīng)用廣泛的難點(diǎn)做了底層的解析工作，運(yùn)用面向?qū)ο蟮木幊趟悸?，得到可以商業(yè)化的解析Ger

4、ber文件的類庫(kù)。由于有了自己的源代碼，我們的系統(tǒng)的開發(fā)既能節(jié)約成本又能便于維護(hù)和功能拓展。
　　Gerber文件是描述性的矢量文件，一般的文件里經(jīng)常有成千上萬條線條和焊盤等，數(shù)據(jù)容量極大，占用大量的計(jì)算機(jī)內(nèi)層資源，怎樣在計(jì)算機(jī)屏幕上快速的刷新和顯示是另一大難點(diǎn)。一般現(xiàn)有大文件的顯示技術(shù)，通常是針對(duì)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(duì)于超大的矢量文件的顯示，缺乏現(xiàn)成的技術(shù)。本論文根據(jù)這一現(xiàn)實(shí)的要求，開發(fā)了雙緩存、切片和融合技術(shù)很好的解決了超大矢量圖片的刷新和顯示。該技術(shù)保證矢量文件在縮放、旋轉(zhuǎn)等操作中的精度和完整性，滿足了生產(chǎn)中的需要，并且開發(fā)了自己的顯示和存儲(chǔ)的類庫(kù)。
　　激光光束具有精細(xì)和高能量的優(yōu)點(diǎn)，在工業(yè)生產(chǎn)中有廣泛的應(yīng)用。但其聚焦的景深太小，大幅面的聚焦成為工業(yè)生產(chǎn)中的又一難點(diǎn)。本論文設(shè)計(jì)同軸的視頻光路，能動(dòng)態(tài)全幅面的跟蹤光刻成像的

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

7、。本系統(tǒng)的PCB圖像轉(zhuǎn)移的對(duì)位精度達(dá)到10um,對(duì)位速度為0.2s，滿足了生產(chǎn)實(shí)際需求。
　　根據(jù)PCB實(shí)際生產(chǎn)中的難點(diǎn)、重點(diǎn)，并結(jié)合當(dāng)前技術(shù)的進(jìn)步設(shè)計(jì)了基于機(jī)器視覺的LDI的PCB生產(chǎn)系統(tǒng)，并能應(yīng)用于實(shí)際生產(chǎn)中。結(jié)合LDI的PCB生產(chǎn)系統(tǒng)，重新設(shè)計(jì)了PCB的生產(chǎn)流程，提高了PCB的生產(chǎn)效率。
　　本文基于機(jī)器視覺技術(shù)基礎(chǔ)上研究PCB直接成像的關(guān)鍵技術(shù)，通過實(shí)驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證和評(píng)估，為進(jìn)一步完善PCB的LDI系統(tǒng)奠定了基礎(chǔ)。