JP2004074217A

JP2004074217A - マーキング装置

Info

Publication number: JP2004074217A
Application number: JP2002237749A
Authority: JP
Inventors: Kazunori Sasage; 捧　一徳; Ichiro Fukuda; 福田　一郎; Hideaki Igarashi; 五十嵐　英昭
Original assignee: Ono Sokki Co Ltd
Current assignee: Ono Sokki Co Ltd
Priority date: 2002-08-19
Filing date: 2002-08-19
Publication date: 2004-03-11

Abstract

【課題】内層回路に形成されたマークに対して高精度のマークを外層回路作製時に形成することができるマーキング装置を提供する。
【解決手段】内層回路に形成されたマークを、Ｘ線照射部４１及びカメラ部４２からなるＸ線透視装置４０により検出し、その後、保持テーブル１０に保持された基板Ｋをマーキング位置に移動する。レーザ発信器から出力されたレーザを、ハーフミラー５２により２方向に分光し、分光されたレーザを用いて基板Ｋの両面から同時にレーザ加工により新規マークのマーキングを行う。
【選択図】　　　　　　　　図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プリント配線板等の製造工程において使用されるマーキング装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、各種電子機器が小型化され、プリント配線板の小型化、高密度化などが求められており、多層構造のプリント配線板が製造されている。
多層構造のプリント配線板の製造においては、内層回路に対して位置ズレを生じることなく外層回路を形成することが必要である。
従来、内層回路と外層回路との位置を合わせる基準として、ドリルにより貫通孔（ガイド孔）を開口し、このガイド孔を基準として外層回路を形成することが行われていた。
また、回路形成に使用する露光装置に、Ｘ線透視装置を設けて、このＸ線透視装置により内層回路に形成されたマークを読みとり、これを基準として外層回路を形成することも行われている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、前述したガイド孔を基準とする手法では、加工精度が悪く、高精度のガイド孔を形成することが困難であった。したがって、内層回路と外層回路との位置ズレが生じるという問題があった。よって、近年要求されている高精度の位置決め基準として使用することが困難になってきている。
また、露光装置にＸ線透視装置を設ける手法では、既存の製造装置を利用することができず、製造装置の全てを新規に導入する必要があり、初期投資が大きくなるという問題があった。
【０００４】
本発明の課題は、内層回路に形成されたマークに対して高精度のマークを外層回路作製時に形成することができるマーキング装置を提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、以下のような解決手段により、前記課題を解決する。なお、理解を容易にするために、本発明の実施形態に対応する符号を付して説明するが、これに限定されるものではない。すなわち、請求項１の発明は、略平板状のワーク（Ｋ）を保持する保持手段（１０）と、レーザを出力するレーザ発信器（６０）と、前記レーザ発信器より出力されたレーザを用いて前記ワークの両面からレーザ加工により新規マークのマーキングを行うマーキング手段（５０）と、を備えることを特徴とするマーキング装置である。
【０００６】
請求項２の発明は、略平板状のワーク（Ｋ）を保持する保持手段（１０）と、レーザを出力するレーザ発信器（６０）と、前記レーザ発信器から出力されたレーザを少なくとも２方向に分光する分光手段（５２）と、前記分光手段により分光されたレーザを用いて前記ワークの両面から同時にレーザ加工により新規マークのマーキングを行う少なくとも２組のマーキング手段（５４，５５，５６，５７）と、を備えることを特徴とするマーキング装置である。
【０００７】
請求項３の発明は、請求項２に記載のマーキング装置において、前記マーキング手段（５４，５５，５６，５７）は、前記分光手段による分光されたレーザを偏向するプリズム（５４）と、前記プリズムを回転させるプリズム駆動手段（５５）と、前記プリズムを通過したレーザを集光する集光レンズ（５７）と、を有することを特徴とするマーキング装置である。
【０００８】
請求項４の発明は、請求項２又は請求項３に記載のマーキング装置において、前記保持手段（１０）を前記ワーク（Ｋ）の面内方向に移動する移動手段（２０，３０）と、前記保持手段に保持されたワークに設けられた既存マーク（Ｋ４，Ｋ５）を検出するマーク検出手段（４０）と、前記マーク検出手段により検出された前記既存マークに応じて、前記移動手段を制御して前記マーキング手段（５４，５５，５６，５７）がマーキングを行う位置へ前記保持手段と共に前記ワークを移動する制御手段（８０）と、を備えることを特徴とするマーキング装置である。
【０００９】
請求項５の発明は、請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載のマーキング装置において、前記新規マーク（Ｍ１，Ｍ２）及び前記既存マーク（Ｋ４，Ｋ５）を前記マーク検出手段（４０）により再度検出し、前記新規マークと前記既存マークとの位置関係が所定の位置関係にあるか否かを判定するマーク位置判定手段（８０，Ｓ１４０）と、前記マーク位置判定手段の判定結果に応じて、後に行う新規マークのマーキング位置を補正する補正手段（８０，Ｓ９０）と、を備えることを特徴とするマーキング装置である。
【００１０】
請求項６の発明は、請求項５に記載のマーキング装置において、前記保持手段（１０）の位置を検出するレーザ測長器（７０）を備え、前記補正手段（８０）は、前記レーザ測長器の検出結果を加味して前記補正を行うこと、を特徴とするマーキング装置である。
【００１１】
請求項７の発明は、請求項１から請求項６までのいずれか１項に記載のマーキング装置において、前記マーク検出手段（４０）は、前記ワーク（Ｋ）の内部に形成された前記既存マーク（Ｋ４，Ｋ５）をＸ線を用いて検出するＸ線透視装置であること、を特徴とするマーキング装置である。
【００１２】
請求項８の発明は、請求項１から請求項７までのいずれか１項に記載のマーキング装置において、前記マーキング手段（５４，５５，５６，５７）は、前記ワーク（Ｋ）の両面にマーキングされる前記新規マーク（Ｍ１，Ｍ２）を、前記ワークの板面に垂直な方向に投影した位置が同一位置となるようにマーキングを行うこと、を特徴とするマーキング装置である。
【００１３】
請求項９の発明は、請求項８に記載のマーキング装置において、前記マーキング手段（５４，５５，５６，５７）は、前記新規マークとして前記ワークに貫通孔を開けることができること、を特徴とするマーキング装置である。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、図面等を参照しながら、本発明の実施の形態について、更に詳しく説明する。
図１は、本発明によるマーキング装置の実施形態の概要を示す図である。
本実施形態におけるマーキング装置は、保持テーブル１０，Ｘ方向移動テーブル２０，Ｙ方向移動テーブル３０，Ｘ線透視装置４０，マーキングユニット５０，レーザ発信器６０，レーザ測長器７０，制御部８０等を備えている。
【００１５】
保持テーブル１０は、マーキングされる基板（ワーク）をバキューム吸引により固定保持する保持手段であり、貫通孔１１，１２を有している。
【００１６】
Ｘ方向移動テーブル２０は、保持テーブル１０を図１中に示したＸ方向に移動する移動手段である。本実施形態におけるＸ方向移動テーブル２０は、±１０ｍｍのストロークを有している。
【００１７】
Ｙ方向移動テーブル３０は、保持テーブル１０及びＸ方向移動テーブル２０を図１中に示したＹ方向に移動する移動手段である。本実施形態におけるＹ方向移動テーブル３０は、１０００ｍｍのストロークを有している。
【００１８】
Ｘ線透視装置４０は、Ｘ線を基板に照射するＸ線照射部４１と、Ｘ線用のＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ　Ｃｏｕｐｌｅｄ　Ｄｅｖｉｃｅ）を有するカメラ部４２とを有し、後述するマークを検出するマーク検出手段である。
【００１９】
マーキングユニット５０は、レーザ発信器６０から出力されたレーザにより、基板にマーキングを行う部分である。
レーザ発信器６０は、マーキングに使用するレーザを出力する発信器であり、本実施形態では、ＹＡＧレーザを使用している。
【００２０】
レーザ測長器７０は、Ｘ方向移動テーブル２０の架台部分に取り付けた不図示の反射ミラーにレーザを照射し、反射ミラーからの反射光を利用して距離を高精度で測定する装置である。
本実施形態におけるマーキング装置では、Ｙ方向移動テーブル３０のストロークが長く、また、保持テーブル１０，Ｘ方向移動テーブル２０，Ｙ方向移動テーブル３０等は、金属素材により形成されているので、温度変化による膨張収縮を生じ、寸法変化の影響が大きい。この寸法変化を無視すると、基板上にマーキングされるマークの位置がずれてしまう。そこで、本実施形態では、これらのテーブル（１０，２０，３０）と独立した高精度の計測系として、レーザ測長器７０を設け、テーブル位置を正確に測定し、Ｙ方向移動テーブル３０の位置制御に反映している。なお、レーザ測長器７０は、温度と大気圧の変化により、レーザの波長が変化するが、この波長変化による測定誤差は、温度と大気圧を測定することにより、容易に補正することができるので、テーブルの位置を正確に計測する方式として最適である。
【００２１】
制御部８０は、本マーキング装置の各部の動作を制御する制御手段であり、作業者は、この制御部８０を操作することにより、本装置の各種設定を行う。
【００２２】
図２は、マーキングユニット５０付近をより詳細に説明する図である。
マーキングユニット５０は、第１ミラー５１，ハーフミラー５２，第２ミラー５３，プリズム５４（５４ａ，５４ｂ），プリズム回転機構５５（５５ａ，５５ｂ），第３ミラー５６（５６ａ，５６ｂ），集光レンズ５７（５７ａ，５７ｂ）を備えている。
【００２３】
レーザ発信器６０から出力されたレーザは、第１ミラー５１によりハーフミラー５２の方向へ反射される。
ハーフミラー５２は、レーザを２方向に等光量で分光する分光手段であり、ハーフミラー５２に到達したレーザは、プリズム５４ａへ向かうレーザと、第２ミラー５３へ向かうレーザとに分けられる。
第２ミラー５３に到達したレーザは、プリズム５４の方向へ反射される。
【００２４】
プリズム５４は、レーザを偏向するようになっており、プリズム回転機構５５に固定されている。
プリズム回転機構５５は、プリズム５４を保持し、プリズム５４を回転させる部分であり、不図示の駆動力により駆動される。プリズム回転機構５５によりプリズム５４が回転すると、レーザは、プリズム５４から円錐状に出力され、第３ミラー５６へと向かう。
第３ミラー５６に到達したレーザは、第３ミラー５６により集光レンズ５７方向へ反射され、集光レンズ５７により基板Ｋの表面に焦点を結ぶ。ここで、レーザは、プリズム５４から円錐状に出力されているので、基板Ｋ上では、円を描くように照射され、円形のマーキングを行うことができる。
【００２５】
次に、本実施形態におけるマーキング装置の動作について説明する。
図３は、本実施形態におけるマーキング装置を使用してマーキングを行う場合の流れを示す図である。
ステップ（以下、単にＳとする）１０では、作業者が、マーキングを行う基板Ｋを保持テーブル１０上に置き、不図示の固定治具により基板Ｋを固定する。
Ｓ２０では、作業者が不図示の保護扉を閉じる。
【００２６】
Ｓ３０では、保持テーブル１０がバキューム吸引により基板Ｋを密着保持し、基板Ｋの内層にあらかじめ設けられている内層マーク（既存マーク）の位置がＸ線照射位置となるようにＹ方向移動テーブル３０により移動する。
Ｓ４０では、Ｘ線透視装置４０（Ｘ線照射部４１，カメラ部４２）により内層マークの位置を検出する。
Ｓ５０では、Ｘ方向移動テーブル２０及びＹ方向移動テーブル３０を移動して、検出された内層マークの位置を、あらかじめ決めてある基準位置と一致させる（基板位置の整合）。
【００２７】
図４は、基板Ｋの一例を示す断面図である。
図４に示す基板Ｋは、基材層Ｋ１，内層パターンＫ２，Ｋ３，内層マークＫ４，Ｋ５，外層絶縁層Ｋ６，Ｋ７，外層導体層Ｋ８，Ｋ９を有しており、ここでは、本実施形態におけるマーキング装置を用いて、内層マークＫ４，Ｋ５と一致する位置の両面に新規マークＭ１，Ｍ２のマーキングを行う場合を説明する。この場合、マーキングを行う位置（レーザを照射可能な位置）は、内層マークを検出可能な位置と離れている。そこで、まず、Ｓ５０において、内層マークＫ４，Ｋ５の位置を基準となる位置に整合し、その後、必要な量だけ基板Ｋを移動させることにより、内層マークＫ４，Ｋ５に対して正確に新規マークＭ１，Ｍ２をマーキングする。
【００２８】
図３に戻って、Ｓ６０では、位置整合後の保持テーブル１０の位置を、レーザ測長器７０により計測して、この計測値を不図示の記憶部に記憶しておく。
Ｓ７０では、基板Ｋのマーク位置を、マーキング用のレーザ照射位置まで移動する。このときに移動する移動量は、あらかじめ決められた固定量だけ移動する。
Ｓ８０では、マーキング位置まで移動後の保持テーブル１０の位置を、レーザ測長器７０により計測する。
Ｓ９０では、Ｓ６０において計測した位置整合後の保持テーブル１０の位置計測値と、Ｓ８０において計測した移動後の保持テーブル１０の位置計測値とから、実際の移動量を演算し、差がある場合には、その差を埋めるように、保持テーブル１０の位置を微調整する（補正手段）。また、後述する修正値がある場合には、この修正値を加味して微調整を行う。
【００２９】
Ｓ１００では、レーザ発信器６０から出力されるレーザにより、基板Ｋの両面に新規マークＭ１，Ｍ２をマーキングする。本実施形態では、保持テーブル１０の貫通孔１１，１２に対応した２箇所にマーキングを行うことができる。
【００３０】
Ｓ１１０では、修正値を求めるか否かの判断を行う。ここで、修正値とは、内層マークＫ４，Ｋ５と新規マークＭ１，Ｍ２とを比較して、ズレがあった場合に、以後のマーキング時に修正を加えるときに使用する値である。この作業は、毎回行うようにしてもよいし、所定回数毎でもよく、使用条件に合わせて、適宜選択することができる。修正値を求める場合には、Ｓ１２０へ進み、修正値を求めない場合には、Ｓ１５０へ進む。
【００３１】
Ｓ１２０では、基板のマーク位置をＸ線照射位置へ移動する。
Ｓ１３０では、内層マークＫ４，Ｋ５と新規マークＭ１，Ｍ２とを比較して、ズレ量を計測する（マーク位置判定手段）。
Ｓ１４０では、ズレ量から、修正値を演算する。
【００３２】
Ｓ１５０では、別の位置にマーキングを行うか否かの判断を行う。本マーキング装置は、マーキング可能な位置の数を必要に応じて増減することができるものであり、Ｓ１５０では、既にマーキングした位置以外にマーキングする必要があるか否かの判断を行う。
既にマーキングした位置の他にマーキングを行う必要のある場合には、Ｓ３０に戻り、その必要のない場合には、終了する。
【００３３】
以上のようにして得られた新規マークＭ１，Ｍ２は、その後に外層導体層Ｋ８，Ｋ９に回路を形成（露光）するときの基準としたり、レーザビアやコンフォーマルマスクの基準としたりすることもできる。また、マーキングは、外層導体層Ｋ８，Ｋ９の上にさらに層を重ねた後であっても繰り返して行うことができ、このようにして繰り返しマーキングを行いながら層を形成することにより、パターンの位置ズレのない基板を確実に作製することができる〔図４（ｂ）参照〕。
【００３４】
本実施形態によれば、Ｘ線透視装置４０と、マーキングユニット５０及びレーザ発信器６０により内層回路に形成されたマークに対して高精度のマークを外層回路作製時に形成することができ、内層と外層とのパターンズレのない基板を作製することができる。また、本装置を利用することにより、既存の露光装置等をそのまま使用することができ、低コストで高精度な基板作製を行うことができる。さらに、マーキングをひとつのレーザ発信器６０により両面同時に行うので、装置を小型かつ低価格に提供することができる。
【００３５】
（変形形態）
以上説明した実施形態に限定されることなく、種々の変形や変更が可能であって、それらも本発明の均等の範囲内である。
例えば、本実施形態において、外層にマーキングを行う例を示したが、これに限らず、例えば、レーザの照射時間を長くすることにより、貫通孔の開口も行うことができる。
【００３６】
【発明の効果】
以上詳しく説明したように、本発明によれば、以下の効果を奏することができる。
（１）レーザ発信器より出力されたレーザを用いてワークの両面からレーザ加工により新規マークのマーキングを行うマーキング手段を備えるので、高精度のマークを形成することができる。
【００３７】
（２）レーザ発信器から出力されたレーザを少なくとも２方向に分光する分光手段と、分光手段により分光されたレーザを用いてワークの両面から同時にレーザ加工により新規マークのマーキングを行う少なくとも２組のマーキング手段とを備えるので、高精度のマークを形成することができる装置を、小型かつ低価格で得ることができる。
【００３８】
（３）マーキング手段は、分光手段による分光されたレーザを偏向するプリズムと、プリズムを回転させるプリズム駆動手段と、プリズムを通過したレーザを集光する集光レンズとを有するので、簡単な構造で、確実にマーキングを行うことができる。
【００３９】
（４）保持手段をワークの面内方向に移動する移動手段と、保持手段に保持されたワークに設けられた既存マークを検出するマーク検出手段と、マーク検出手段により検出された既存マークに応じて、移動手段を制御してマーキング手段がマーキングを行う位置へ保持手段と共にワークを移動する制御手段とを備えるので、レーザ発信器，マーク検出手段，マーキング手段を無理なく配置することができる。
【００４０】
（５）マーク位置判定手段と、マーク位置判定手段の判定結果に応じて、後に行う新規マークのマーキング位置を補正する補正手段とを備えるので、常に正確なマーキングを行うことができる。
【００４１】
（６）保持手段の位置を検出するレーザ測長器を備え、補正手段は、レーザ測長器の検出結果を加味して補正を行うので、より正確なマーキングを行うことができる。
【００４２】
（７）マーク検出手段は、ワークの内部に形成された既存マークをＸ線を用いて検出するＸ線透視装置であるので、高精度のマークを外層回路作製時に形成することができ、内層と外層とのパターンズレのない基板を作製することができる。また、既存の露光装置等の製造装置を使用して、より高精度の多層基板を作製することができる。
【００４３】
（８）マーキング手段は、ワークの両面にマーキングされる新規マークを、ワークの板面に垂直な方向に投影した位置が同一位置となるようにマーキングを行うので、従来のガイド孔と同様に新規マークを利用することができる。
【００４４】
（９）マーキング手段は、新規マークとしてワークに貫通孔を開けることができるので、ピンラミネーション等の製造方法であっても、より高精度な基板を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるマーキング装置の実施形態の概要を示す図である。
【図２】マーキングユニット５０付近をより詳細に説明する図である。
【図３】本実施形態におけるマーキング装置を使用してマーキングを行う場合の流れを示す図である。
【図４】基板Ｋの一例を示す断面図である。
【符号の説明】
１０　保持テーブル
２０　Ｘ方向移動テーブル
３０　Ｙ方向移動テーブル
４０　Ｘ線透視装置
４１　Ｘ線照射部
４２　カメラ部
５０　マーキングユニット
５１　第１ミラー
５２　ハーフミラー
５３　第２ミラー
５４（５４ａ，５４ｂ）　プリズム
５５（５５ａ，５５ｂ）　プリズム回転機構
５６（５６ａ，５６ｂ）　第３ミラー
５７（５７ａ，５７ｂ）　集光レンズ
６０　レーザ発信器
７０　レーザ測長器
８０　制御部
Ｋ　基板
Ｍ１，Ｍ２　新規マーク

Claims

略平板状のワークを保持する保持手段と、
レーザを出力するレーザ発信器と、
前記レーザ発信器より出力されたレーザを用いて前記ワークの両面からレーザ加工により新規マークのマーキングを行うマーキング手段と、
を備えることを特徴とするマーキング装置。
略平板状のワークを保持する保持手段と、
レーザを出力するレーザ発信器と、
前記レーザ発信器から出力されたレーザを少なくとも２方向に分光する分光手段と、
前記分光手段により分光されたレーザを用いて前記ワークの両面から同時にレーザ加工により新規マークのマーキングを行う少なくとも２組のマーキング手段と、
を備えることを特徴とするマーキング装置。
請求項２に記載のマーキング装置において、
前記マーキング手段は、前記分光手段による分光されたレーザを偏向するプリズムと、
前記プリズムを回転させるプリズム駆動手段と、
前記プリズムを通過したレーザを集光する集光レンズと、
を有することを特徴とするマーキング装置。
請求項２又は請求項３に記載のマーキング装置において、
前記保持手段を前記ワークの面内方向に移動する移動手段と、
前記保持手段に保持されたワークに設けられた既存マークを検出するマーク検出手段と、
前記マーク検出手段により検出された前記既存マークに応じて、前記移動手段を制御して前記マーキング手段がマーキングを行う位置へ前記保持手段と共に前記ワークを移動する制御手段と、
を備えることを特徴とするマーキング装置。
請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載のマーキング装置において、
前記新規マーク及び前記既存マークを前記マーク検出手段により再度検出し、前記新規マークと前記既存マークとの位置関係が所定の位置関係にあるか否かを判定するマーク位置判定手段と、
前記マーク位置判定手段の判定結果に応じて、後に行う新規マークのマーキング位置を補正する補正手段と、
を備えることを特徴とするマーキング装置。
請求項５に記載のマーキング装置において、
前記保持手段の位置を検出するレーザ測長器を備え、
前記補正手段は、前記レーザ測長器の検出結果を加味して前記補正を行うこと、
を特徴とするマーキング装置。
請求項１から請求項６までのいずれか１項に記載のマーキング装置において、
前記マーク検出手段は、前記ワークの内部に形成された前記既存マークをＸ線を用いて検出するＸ線透視装置であること、
を特徴とするマーキング装置。
請求項１から請求項７までのいずれか１項に記載のマーキング装置において、
前記マーキング手段は、前記ワークの両面にマーキングされる前記新規マークを、前記ワークの板面に垂直な方向に投影した位置が同一位置となるようにマーキングを行うこと、
を特徴とするマーキング装置。
請求項８に記載のマーキング装置において、
前記マーキング手段は、前記新規マークとして前記ワークに貫通孔を開けることができること、
を特徴とするマーキング装置。