這個(gè)發(fā)明涉及到印刷電路板，并特別涉及到制作印刷電路板的系統(tǒng)和方法。

眾所周知，通過(guò)利用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（CAD）系統(tǒng)來(lái)開(kāi)發(fā)印刷電路板的設(shè)計(jì)。系統(tǒng)具有在開(kāi)發(fā)多層印刷電路板的物理設(shè)計(jì)和布置階段期間由設(shè)計(jì)者所采用的人機(jī)對(duì)話式的圖象和數(shù)字化的設(shè)備。

這樣的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng)用來(lái)在磁介質(zhì)上提供數(shù)字化輸出。該輸出又作為光電繪圖儀的輸入，依次加在產(chǎn)生印刷電路板底圖用的該繪圖儀止。底圖然后用來(lái)通過(guò)采用熟知的照相和制造方法制作印刷電路板的原板或制品的付板。

已發(fā)現(xiàn)，制作兩面及多層印刷電路板時(shí)，制作步驟或加工過(guò)程中的差異，將會(huì)引起通過(guò)電鍍周期制作的印刷電路板的兩面上電鍍量的問(wèn)題。例如，在印板的操作/加工過(guò)程中，印板首先鉆孔，然后將銅那樣的金屬粘附在印板兩面上，并要求給粗的板面拋光。再將底板圖象用照相或模板印刷的辦法制作到印板上。腐蝕掉多余的金屬，留下所需的圖形。

相比之下，在有選擇性的電鍍操作或模板上，采用相似的影印辦法。然而，模板僅復(fù)蓋那些不要求金屬蓋住的面積。由于在有選擇性的電鍍中圖象應(yīng)用之前不作全部電鍍，電路圖形密度影響不大，并且可以比較自由。

采用為了在印刷電鍍時(shí)容易采用模板電鍍工藝而設(shè)計(jì)的電路板底圖時(shí)，會(huì)出現(xiàn)電鍍不均勻的結(jié)果。設(shè)計(jì)時(shí)為了減少這種不均勻所采用的對(duì)策之一是考慮電路模板的密度。除所限制設(shè)計(jì)者的之外，要求盡一切努力來(lái)保證電路模板均勻地分布，這增加了設(shè)計(jì)的復(fù)雜程度和人工設(shè)計(jì)階段的時(shí)間。

另一種辦法是采用不規(guī)則粘貼的方法，即把帶子粘到印板面上來(lái)便于電鍍加工。除長(zhǎng)時(shí)間使用之外，在許多情況下，必須除去帶子使印板不至于作廢。

通過(guò)制板的數(shù)量以及層次的數(shù)量進(jìn)一步構(gòu)成上面的問(wèn)題。每種板的類型在許多情況下要求單獨(dú)地檢查和試驗(yàn)，并進(jìn)行特殊處理。結(jié)果表明減少了產(chǎn)品的生產(chǎn)量。

因此，本發(fā)明的主要目的是提供一種制作印刷電路板的方法。

本發(fā)明進(jìn)一步的目的是提供一個(gè)增加產(chǎn)品生產(chǎn)量的方法，并且減少設(shè)計(jì)和制作周期的時(shí)間。

本發(fā)明更進(jìn)一步的目的是提供一個(gè)系統(tǒng)和方法，即對(duì)于所有類型的板都可在大大降低成本的基礎(chǔ)上允許大量生產(chǎn)。

上述及其它目的可在一較佳實(shí)施方案中得以實(shí)現(xiàn)，該方案包括一個(gè)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng)，用它來(lái)產(chǎn)生兩種電路設(shè)計(jì)圖形，一種是現(xiàn)有模板底圖，另一種是均勻密度分布的模板圖形。根據(jù)發(fā)明，均勻密度分布的原版具有預(yù)定的均勻分布的重合圖形。在較佳實(shí)施方案中，它是由位于預(yù)定尺寸（千分之一百）的網(wǎng)孔上的預(yù)定尺寸（千分之五十）的小方塊陣列或矩陣組成的。

計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng)的輸出依次加到光電繪圖儀上，產(chǎn)生出用線條表示的原設(shè)計(jì)印刷電路圖和均勻密度分布的照相用模板圖。設(shè)計(jì)出的模板底圖由給定的數(shù)量放大或展寬。

這兩個(gè)原版底圖在兩次曝光操作中用照相的方法由預(yù)定的方式與原始的未放大的原版底圖合在一起。結(jié)果原始的原版底圖被修改，在不用的面積中包括均勻密度分布的模板，這樣，在制作加工期間使用這種底圖時(shí)，它就具有使印刷電路板或印板的兩面的電鍍金屬數(shù)量相等的效果。當(dāng)它通過(guò)電鍍周期進(jìn)行制作加工時(shí)，在印板的兩邊產(chǎn)生均勻分布的電鍍層。

由于能保電鍍層的厚度均勻，而這又基本上與具體的印刷線路類型無(wú)關(guān)，因此各種印刷線路板基本上都可按一種方式來(lái)制作。因?yàn)樗蓄愋偷陌寤旧隙及唇y(tǒng)一的電鍍操作來(lái)制作（用相同的參數(shù)，例如電壓調(diào)整），所以可使產(chǎn)量最佳化。另外，本發(fā)明的方法提供制作期間的顯著改進(jìn)，如對(duì)在分層時(shí)的流量控制和電鍍控制兩個(gè)主要方面有顯著改進(jìn)。通過(guò)改進(jìn)流量控制，使微孔明顯減少，板的密度均勻，板的彎曲和扭轉(zhuǎn)為最小，并且脫層的可能性大大地減少。電鍍控制的改進(jìn)，使鍍上的金屬?gòu)倪@一象限到那一象限，這一面到那一面以及從這一塊板到那一塊板產(chǎn)生均勻密度。

上面在板的阻抗特性方面提供均勻性，并且改進(jìn)板的可靠性，即不大可能會(huì)由于板的彎曲和扭轉(zhuǎn)引起連接物的斷裂，因?yàn)榘迨蔷鶆蛎芏鹊模ㄆ街钡亩皇清F形的）。這種產(chǎn)品性能的穩(wěn)定性使得可毋須用從屬的板來(lái)連續(xù)檢查和試驗(yàn)。

被認(rèn)為是本發(fā)明的新特性的是它的組成和操作方法，當(dāng)參照附圖時(shí)，進(jìn)一步的目的和優(yōu)點(diǎn)將一起由下面的說(shuō)明書更好地說(shuō)明。說(shuō)明書清楚地說(shuō)明，然而，為了插圖和說(shuō)明書的目的只給出每一個(gè)圖，但是不作為本發(fā)明所限定的定義。

圖1是本發(fā)明系統(tǒng)的較佳實(shí)施方案的流程圖。

圖2是說(shuō)明圖1系統(tǒng)較佳方法的方框圖。

圖3a至圖3f說(shuō)明由圖2所示的各種步驟產(chǎn)生不同的照相用模版底圖。

圖4所示的圖用來(lái)更詳細(xì)地說(shuō)明，在圖2中所完成的規(guī)定照相操作。

圖5詳細(xì)地顯出圖2中產(chǎn)生均勻密度分布的模板。

圖6所示一個(gè)敘述本發(fā)明中所用的現(xiàn)有設(shè)計(jì)的模版底圖。

圖1是利用本發(fā)明的方法的系統(tǒng)較佳實(shí)施方案的方框圖。

對(duì)于圖1，要注意系統(tǒng)包括一個(gè)人機(jī)對(duì)話式的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（CAD）系統(tǒng)10。系統(tǒng)10在設(shè)計(jì)中是常用的，并且可以舉例。如用來(lái)合并所制造的交互性圖象的外形。

如所示，系統(tǒng)10包括一個(gè)圖象顯示終端裝置12，該裝置12包括鍵盤14和帶有電筆18的小平板16。設(shè)計(jì)者可以提出現(xiàn)有的原始資料，例如，現(xiàn)有的原始模版底圖。設(shè)計(jì)者也可以用電子筆18和功能鍵，來(lái)產(chǎn)生復(fù)蓋底片面積的點(diǎn)的排列。

通過(guò)功能鍵的使用，設(shè)計(jì)者能給定參數(shù)，例如顯示本發(fā)明均勻密度分布的模板的點(diǎn)的尺寸（寬和長(zhǎng)）。系統(tǒng)10操作來(lái)使EDDP和輸出所具有的全部新信息數(shù)字化，現(xiàn)有設(shè)計(jì)資料和EDDP分開(kāi)記錄在磁帶上。在圖1中，兩個(gè)磁帶20和22表明它們是分開(kāi)的。

從圖1看到，在帶20和22上產(chǎn)生數(shù)字化設(shè)計(jì)和EDDP信息是用來(lái)作為光電繪圖儀24的輸入。光電繪圖儀24通過(guò)啟動(dòng)光電傳感頭26操作在合適的照相用塑料媒質(zhì)（聚酯薄膜）上繪制出現(xiàn)有的設(shè)計(jì)和EDDP。光電繪圖儀24在設(shè)計(jì)中是常用的，并且可以舉例，如Gerber科學(xué)儀器公司制造的32B型光電繪圖儀。

模版底圖34輸送給照相裝置42。這一裝置放大或擴(kuò)印模版底圖的圖象，放大量如所述為預(yù)定的數(shù)值。這種裝置在設(shè)計(jì)中可以認(rèn)為是很普通的，并且可以利用Byers公司制造的微調(diào)系統(tǒng)。

產(chǎn)生的兩個(gè)模板30和32用于薄膜穿孔機(jī)40以及擴(kuò)印模版底圖34。操作裝置40準(zhǔn)確地在底板膠片上穿四個(gè)配套的孔，并對(duì)應(yīng)于底片上光電繪制的三個(gè)十字線。

裝置40包括一個(gè)面板或桌子，它上面安裝有工作臺(tái)，它的氣胎和電氣部件以及用手準(zhǔn)確地操作X-Y方向移動(dòng)的系統(tǒng)（沒(méi)表示出來(lái)）。在底座上面板的上方支軸面上安裝一個(gè)顯微鏡和攝影機(jī)系統(tǒng)（沒(méi)表示出來(lái)）。系統(tǒng)顯微鏡用來(lái)檢查固定在工作臺(tái)上的玻璃板上的兩條相互垂直的校準(zhǔn)線。

通過(guò)用工作臺(tái)上的測(cè)量軸或旋軸卡盤中的十字準(zhǔn)線來(lái)調(diào)整印刷電路板底片上給制的十字準(zhǔn)線，從而完成工作臺(tái)上的底片調(diào)整。旋轉(zhuǎn)測(cè)量軸或卡盤，直到印刷電路板底片上繪制的兩個(gè)調(diào)整用的十字準(zhǔn)線與校準(zhǔn)線相重合為止。

當(dāng)完成調(diào)整時(shí)，使四個(gè)孔確定到相互垂直的位置，即操作在底片上預(yù)定的位置沖壓四個(gè)具有0.187±0.002吋大小的孔，如圖1中用圖示說(shuō)明的。對(duì)于本發(fā)明的目的，采用普通型號(hào)的這種裝置即可;例如可用東北儀器公司制造的裝置。

在一個(gè)銷釘連接成的框形板50上，通過(guò)一系列步驟，用照相法使已沖壓孔的底片30、32和34復(fù)合在一起。

連接成的框形板50在設(shè)計(jì)中是常用的，并且可以舉例，如由R·W·Borrowdale公司制造的A型打印機(jī)。以光學(xué)裝置52為光源，提供制作復(fù)合底圖所需的兩次曝光底片;如在這里解釋過(guò)的，這種底片是產(chǎn)生密度均勻分布的修正模板底圖36所必需的。光電裝置52包括的膠片顯影裝在設(shè)計(jì)中也是常用的，即用來(lái)處理曝光膠片的裝置。

現(xiàn)在圖1的系統(tǒng)已一般地解釋了，下面將根據(jù)圖2到圖6詳細(xì)地說(shuō)明這個(gè)系統(tǒng)操作所具有的本發(fā)明的照相制板過(guò)程。

假定原始的模板底圖必須加以修改，因?yàn)槿缬糜谥谱髦芷?，它將使得雙面板或印板的電鍍量不均勻。在這里所用的專用名詞“底圖”指的是聚酯薄膜或玻璃或其它塑料制品上的印刷電路板的導(dǎo)體電路圖或印刷線刷圖的圖象或拓樸圖。在檢查相似于圖4a的圖6原始模版底圖時(shí)，可以看到板的指定有效面積上的密度顯著地改變了。這個(gè)面積一般劃分成四個(gè)象限。在左下方象限的電路線密度小于（三分之二）相鄰的左上方象限以及剩余的兩個(gè)象限的密度。

當(dāng)象限之間具有不同密度時(shí)，板的左下方的象限電鍍時(shí)將過(guò)量。也就是說(shuō)，在制作加工電鍍的周期內(nèi)，加在整個(gè)板的所有面積上的電流密度是相同的，這就需要使電鍍左下方時(shí)的電流是電鍍左上方時(shí)所用電流的三分之一左右。然而，將兩倍或者是三倍的電流用于這個(gè)面積，結(jié)果使蝕刻的線燒毀或銅孔被填滿。相比之下，板的更多的面積卻電鍍不足。

上面敘述了對(duì)于板的制作加工過(guò)程中采用這樣的底圖模版的問(wèn)題。本發(fā)明的目的不僅克服了這些問(wèn)題，而且通過(guò)改進(jìn)分層期間的流量控制來(lái)改進(jìn)板的密度以及改進(jìn)電鍍控制。通過(guò)改進(jìn)流量控制，微孔大大減少（近似百分之九十三），板的密度制作均勻，并允許減少分層的數(shù)量，印板彎曲度最小使板更牢固，而且結(jié)果增加金屬電鍍的數(shù)量，使板減少了脫層的可能。改進(jìn)電鍍控制從象限到象限，邊到邊，面到面產(chǎn)生均勻的密度。

在常用的方法中，設(shè)計(jì)者采用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng)10調(diào)用現(xiàn)有的或原始的模版底圖。設(shè)計(jì)者還采用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng)10產(chǎn)生密度均勻分布的模板底圖。圖5的分圖是放大后的這種模板圖，它由位于千分之一百的格子上的千分之五十的正方形矩陣組成。也就是，設(shè)計(jì)者將圖形所有的X、Y座標(biāo)輸入給系統(tǒng)。設(shè)計(jì)者還指定所用線的尺寸或?qū)挾葋?lái)形成點(diǎn)。設(shè)計(jì)者制作兩個(gè)單獨(dú)的資料，一個(gè)內(nèi)容為現(xiàn)有設(shè)計(jì)資料，另一個(gè)內(nèi)容為均勻密度分布的模板圖形資料。

操作計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng)10來(lái)把用手動(dòng)產(chǎn)生的數(shù)字信息輸出到圖1的兩個(gè)磁帶20和22上。這些帶輸送給圖1的光電繪圖儀24，用它來(lái)完成將圖繪制在未曝光的照相聚酯薄膜第一層上的照相制板過(guò)程，由圖2的方框200表示現(xiàn)有設(shè)計(jì)的線。結(jié)果產(chǎn)生圖4R的正片模板底圖，如方框202表示的。同時(shí)，作為方框202內(nèi)容的部分，光電繪圖儀24還在未曝光的照相聚酯薄膜的第二層上繪制另一種圖，這就是按本發(fā)明得到的圖5所示的密度均勻分布的模板圖（EDDP）。結(jié)果產(chǎn)生圖3b的EDDP正電模版層19，這一步在圖2中用方框204表示。

圖2的方框202和208所示的，是制作圖3a的正片模版底圖的復(fù)制圖。說(shuō)得更具體些就是將正片模版底圖放到未曝光的聚酯薄膜層上面的接觸板50上。用一般的光電裝置使膠片曝光，并且由光電裝置在聚酯薄膜上顯示模版底圖的圖象。圖3c的負(fù)片模版底圖和圖3a模版底圖之間的不同的是，負(fù)片模版底圖的底色是不透明的，而電路圖形處則是透明的（清楚）。這就產(chǎn)生出了圖3c的負(fù)片模版底圖（圖2中層2）。用圖3b（圖2中層3）的EDDP正片模版完成同樣的操作。這由圖2中的方框204和207表示，并且產(chǎn)生圖3d（圖2中層6）的EDDP負(fù)片模版。

再將圖3負(fù)片模版底片上的圖象用圖1照相裝置42放大為一吋的千分之五十。也就是用該裝置放大或擴(kuò)印模版底圖的線條（蝕刻部分），產(chǎn)生圖3f（圖2中層4）的放大了的正片模版底片。這一操作由方框210和212表示。

如圖2所表示，圖3f（層4）的放大了的正片模版底片，圖4d（層5）的EDDP負(fù)片模版和未曝光的聚酯薄膜（圖2中層6）的一層，由裝置40沖孔，如方框214所示。具體地說(shuō)，就是在每種情況下，對(duì)未曝光的聚酯層和底片原版沖孔時(shí)，應(yīng)使包括有四個(gè)定位孔。在圖2方框222至230表示的步驟中，這些孔能夠在產(chǎn)生所需的合成圖形時(shí)使底片和未曝光的膠片精確對(duì)準(zhǔn)。對(duì)底片來(lái)說(shuō)，定位孔是利用底片上顯示的十字校準(zhǔn)點(diǎn)，由膠片沖孔裝置40產(chǎn)生的。十字校準(zhǔn)點(diǎn)是由光電繪圖儀24產(chǎn)生的。未曝光的聚酯薄膜層上類似的定位孔是由等效定位沖孔裝置（所需要的未曝光成象不足的膠片不用校準(zhǔn)）產(chǎn)生的。

如圖2所示，首先合成的底片是用照相的方法把圖3f放大的正片膜版底片和圖301的EDDP負(fù)片模版合在一起制成的。這個(gè)操作由圖4的方框300圖解說(shuō)明。如方框222表示的，放大的正片模版底片（層4），負(fù)片EDDP模版（層5），和已沖孔的聚酯薄膜的未曝光層（層6）放到接觸板50上。曝光膠片，如方框224表示。拿掉放大的正片模版底片（層4）和負(fù)片EDDP模版（層5），已曝光的膠片就留下來(lái)了，如圖4中方框302表示的。

然后，進(jìn)一步合成底片辦法，是用照相的方法把負(fù)片模版底片（層2）與包含有首次合成底片（層6）信息的未顯影的曝光膠片合在一起。也就是，由圖4方框304所示圖解，負(fù)片模版底片放到未顯影的曝光膠片（層6）上方的接觸板50上。膠片于是光電裝置52的控制下曝光并顯影。結(jié)果產(chǎn)生圖39那樣的正片模版底片（圖2中層7），它具有均勻密度分布的模版圖形，如方框306所示。

由圖5，可以看到所產(chǎn)生的已修改的模版底片含有線寬千分之八、與其它任何線的間距千分之二十一的蝕刻線、焊接區(qū)，無(wú)用的正方形點(diǎn)或焊接區(qū)。兩次曝光的操作把均勻密度分布的模板上無(wú)用的方形點(diǎn)放到?jīng)]有為電路線路圖復(fù)蓋的區(qū)域之中。當(dāng)?shù)谝淮纹毓獠襟E完成，膠片（層5）包括一個(gè)由放大正片模版（層4）確定的間距與EDDP負(fù)片模版（層5）隔離，以便在負(fù)片模版底片（層2）上形成實(shí)際的模版底片的電路線路圖。也就是，用正片圖象和負(fù)片膠片圖象的結(jié)合來(lái)刪去線。放大的正片模版底片（層4）遮住或限制住光，使光不致于照到未曝光的膠片（層6）上。從而使這些區(qū)域仍然對(duì)光敏感（未曝光）。

當(dāng)負(fù)片模版底片（層2）已曝光到膠片（層6）的強(qiáng)曝光部分時(shí)，結(jié)果產(chǎn)生正片模版底片，即包括電路線路圖和均勻密度分布的模板圖的底片。也就是，負(fù)片模版底片（層2）使那些區(qū)域暴露出來(lái)使得光可照到這些區(qū)域上，以便在這些區(qū)域曝光成電路線路圖。顯然，這個(gè)操作和處理未曝光膠片所涉及的其它操作應(yīng)在適當(dāng)?shù)墓庹諚l件下（暗屋內(nèi)）進(jìn)行。

上述兩次曝光的兩步操作產(chǎn)生所需的修改過(guò)的模版底片（層7）。新的正片模版底片同EDDP一起可以用來(lái)由標(biāo)準(zhǔn)工藝制作新的印刷電路板。

雖然這個(gè)例子只說(shuō)明如何修改印刷電路板的一層或一面，但改變多層的印刷電路板的剩余層可用同樣的制作方法來(lái)實(shí)現(xiàn)。當(dāng)板的層數(shù)增加時(shí)，可以看到本發(fā)明的系統(tǒng)和加工過(guò)程的優(yōu)點(diǎn)，在增加產(chǎn)品輸出以及減少成本，減少檢查和試驗(yàn)的次數(shù)中顯得更有價(jià)值。

上面說(shuō)明的加工過(guò)程，大大地減少了通常要求的光電繪圖和檢查的次數(shù)。而且，本發(fā)明的加工過(guò)程還可使生產(chǎn)印刷電路板時(shí)即降低成本又增加可靠性。

顯然，本發(fā)明所用系統(tǒng)和工藝過(guò)程的效佳實(shí)施方案中的這些技巧，還可作許多變化，例如，可以采用其它類型的設(shè)備，均勻密度分布的模板的形狀和尺寸參數(shù)也可根據(jù)要求改變。只要模板圖所用的點(diǎn)的形狀不同于開(kāi)孔焊接區(qū)的形狀即可。還將理解到，本發(fā)明的加工過(guò)程可在用任何制作工藝制作任意類型的印刷電路板時(shí)采用。