JP2004314473A

JP2004314473A - 基板のアライメント方法及び基板用印刷装置

Info

Publication number: JP2004314473A
Application number: JP2003112612A
Authority: JP
Inventors: Yasuo Shiraishi; 靖男白石; Takeshi Oide; 剛大出
Original assignee: Yokogawa Electric Corp
Current assignee: Yokogawa Electric Corp
Priority date: 2003-04-17
Filing date: 2003-04-17
Publication date: 2004-11-11

Abstract

【課題】複数のピース基板が面付けされた基板においてピース基板単位の位置ずれ補正を可能とするアライメント方法及びこの方法を適用した基板用印刷装置を提供する。
【解決手段】複数のピース基板が面付けされた基板に対して位置決めを行う基板のアライメント方法において、
前記複数のピース基板の中でターゲットとするピース基板を決めてアライメントする第１のステップと、
前記アライメントしたピース基板に印刷を施す第２のステップと、
を順次繰り返し、ピース基板単位でアライメントを実行していく。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数のピース基板が面付けされた基板のアライメント方法及び基板用印刷装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
基板上には文字や図形等で表されるシンボルマークの情報が印刷されている。例えば、基板に実装する電子部品の製造番号や回路認識番号等は文字で印刷され、実装する電子部品の輪郭形状や電子部品実装装置のための位置決めマーク等は図形で印刷される。基板用印刷装置は、このような文字や図形等の情報を基板上に印刷する装置である。従来、基板用印刷装置としては、例えば下記の特許文献に記載されたものがあった。
【０００３】
【特許文献】
特開平２００２−２９２９１４号公報
【０００４】
基板用印刷装置は、基板上に実装する電子部品の製造番号や回路認識番号等の文字で表されるシンボルマーク情報を、設計データに基づいて基板上をＸ，Ｙ，Ｚ方向に移動制御される印字ヘッドにより印刷する。
【０００５】
印刷に先立ち、基板を印刷装置の印字ヘッドの始点及び終点絶対位置情報に合致させるための位置決め、いわゆるアライメントを行なう。アライメントの方法は、基板の対角端部に予め形成されているアライメントマークの位置を測定し、装置が持っている前記絶対位置情報とのずれを検出し、Ｘ軸，Ｙ軸方向及び回転補正を行なう。
【０００６】
図５は、従来の基板用印刷装置の構成例を示した外観斜視図である。１は筐体、２は正面中央部に配置された窓付きの扉、３は正面右側に配置された表示・操作部、４はその下部に配置されたキーボードである。オペレータは扉２を上方に回動させて筐体内部の機構にアクセスする。
【０００７】
筐体内部において、５はステージであり、平板状に水平に支持されていて、印刷する基板６が搭載されている。印刷ヘッド７は、ステージ５の上方でＸ軸，Ｙ軸及びＺ軸方向に移動し、基板６に文字、バーコード等のシンボルマークを印刷する。Ｘ軸及びＹ軸方向は基板面方向である。印刷ヘッド７は例えばシルク印刷する印刷ヘッドである。
【０００８】
８はＸ軸サーボモータであり、印刷ヘッド７をＸ軸方向に移動する。このＸ軸サーボモータ８はリニアモータで、そのスライダ（移動部）に印刷ヘッド７が取付けられている。このリニアモータを移動することによりスライダと共に印刷ヘッド７が移動する。
【０００９】
９はＹ軸サーボモータであり、印刷ヘッド７をＹ軸方向に移動する。このＹ軸サーボモータ９はリニアモータで、スライダにＸ軸サーボモータ８が取付けられている。このリニアモータを移動することによりスライダが移動し、Ｘ軸サーボモータ８と印刷ヘッド７がＹ軸方向に移動する。
【００１０】
１０はＺ軸サーボモータであり、印刷ヘッド７をＺ軸方向に移動する。Ｚ軸方向は基板６の高さ方向である。このＺ軸サーボモータ１０はリニアモータで、ステータ（固定部）はＸ軸サーボモータ８のスライダに取り付けられ、そのスライダには印刷ヘッド７が取付けられている。このリニアモータを移動することによりスライダがＺ軸方向に移動し、印刷ヘッド７もＺ軸方向に移動する。
【００１１】
１１は検査用カメラであり、印刷ヘッド７に一体に固定されている。位置決めのためのアライメントモード及び検査モードでは、印刷ヘッド７と共に基板６上を水平面のＸ軸及びＹ軸制御され、位置決め用のアライメントマーク及び印刷されたシンボルマークを撮影する。１２は照明手段であり、検査用カメラ１１の撮影範囲の基板上を照射し、カメラを構成するＣＣＤの感度を補い、コントラストの良い撮影のために貢献する。
【００１２】
図６は、各軸のサーボモータを制御するための構成を示す機能ブロック図である。Ｘ軸ドライバー１３，Ｙ軸ドライバー１４，Ｚ軸ドライバー１５は、Ｘ軸サーボモータ８，Ｙ軸サーボモータ９，Ｚ軸サーボモータ１０のリニアモータを駆動する。１６，１７，１８はＸ軸ドライバー１５，Ｙ軸ドライバー１６，Ｚ軸ドライバー１７のコントローラであり、パソコン１９からの座標データに基づいて各軸のドライバーに位置決めの指令を行なう。
【００１３】
２０は、アライメントモードの回転補正においてステージ５を回転させるモータであり、パソコン１９の回転指令に基づき、回転ドライバー２１を介してステージ５を矢印θ方向に回転操作する。
【００１４】
印刷に先立って実行されるアライメントモードでは、検査用カメラ１１は、基板６の対向する対角位置に形成されたアライメントマーク６ａ，６ｂを撮影する。撮影された画像の２値化処理による位置情報と予め記憶された絶対位置情報のずれに基づいて位置補正を行なう。
【００１５】
アライメントにおける回転補正の方法は、基板６の水平位置からの回転ずれを計算し、このずれがゼロとなるようにモータ２０を操作して、ステージ５を矢印θ方向に回転させて水平位置（Ｘ軸と平行）とする。
【００１６】
アライメントにおけるＸ軸，Ｙ軸補正方法は、アライメントマークの測定位置情報と装置が持っている絶対位置情報により、Ｘ軸方向及びＹ軸方向のずれをソフトウェア的に補正する。即ち、Ｘ軸方向及びＹ軸方向の絶対位置からのずれ情報に基づき、印刷設計データにおける印字ヘッドの始点位置及び終点位置を修正し、この修正情報を印刷の設計データに反映させるプログラムを実行する。
【００１７】
図６で説明した基板６のアライメント方法では、１枚の基板に１枚のシンボルマーク印刷をする場合を説明した。図７は、１枚の基板６上に、４個のピース基板（実基板）６１，６２，６３，６４が面付けされた基板の平面図ある。
【００１８】
従来のアライメント方法では、このような形態の基板であっても、基板６の対角端部に形成された一対のアライメントマーク６ａ及び６ｂの撮影によるアライメントを実行し、ピース基板６１乃至６４の印刷データは全体として１枚の印刷データを設計データとする印刷を実行していた。
【００１９】
【発明が解決しようとする課題】
このように全体を１枚の印刷データとする形態では、基板６に周囲の温度等による伸縮がある場合には、ピース基板単位で設定された絶対位置からのずれが発生する。この位置ずれがピース基板毎に一様でない場合には、従来のアライメント方法では、ピース基板単位の位置ずれの補正は困難である。
【００２０】
本発明の目的は、複数のピース基板が面付けされた基板においてピース基板単位の位置ずれ補正をすることによって、印刷品質を向上させた基板のアライメント方法及び基板用印刷装置の提供にある。
【００２１】
【課題を解決するための手段】
このような目的を達成するための本発明の構成は次の通りである。
（１）複数のピース基板が面付けされた基板に対して位置決めを行う基板のアライメント方法において、
前記複数のピース基板の中でターゲットとするピース基板を決めてアライメントする第１のステップと、
前記アライメントしたピース基板に印刷を施す第２のステップと、
を順次繰り返し、ピース基板単位でアライメントを実行していくことを特徴とする、基板のアライメント方法。
【００２２】
（２）前記各ピース基板のアライメントは、各ピース基板上に形成されたアライメントマークを撮影した画像情報に基づく位置補正制御により実行されることを特徴とする、（１）記載の基板のアライメント方法。
【００２３】
（３）前記アライメントマークは、前記各ピース基板の対角する端部に形成されていることを特徴とする、（１）又は（２）記載の基板のアライメント方法。
【００２４】
（４）前記位置補正制御は、各ピース基板の絶対位置に対するＸ軸方向補正、Ｙ軸方向補正、回転補正であることを特徴とする、（２）又は（３）記載の基板のアライメント方法。
【００２５】
（５）予め不良が判明している未印刷の前記ピース基板に対して、ターゲット基板とするアライメントを実行しないことを特徴とする、（１）乃至（４）のいずれかに記載の基板のアライメント方法。
【００２６】
（６）複数のピース基板が面付けされた基板に所定の情報を印刷する基板用印刷装置において、
前記複数のピース基板の中でターゲットとするピース基板を決めてアライメントするアライメント手段と、
前記アライメントしたピース基板に印刷を施す印刷手段と、
を有し、ピース基板単位でアライメントを実行することを特徴とする、基板用印刷装置。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施形態を、図面を用いて説明する。図１は本発明のアライメント方法を適用した基板用印刷装置の一例を示す機能ブロック図である。尚、図５，図６の従来例で説明した要素と同一要素には同一符号を付して説明を省略する。
【００２８】
１００はステージ５上に搭載された基板（平面図）であり、４個のピース基板１０１，１０２，１０３，１０４が面付けされている。１００´及び５´は、基板１００及びステージ５の側面図である。
【００２９】
１０１ａ及び１０１ｂは、ピース基板１０１の対角する端部に形成されたアライメントマーク、同様に１０２ａ及び１０２ｂは、ピース基板１０２の対角する端部に形成されたアライメントマーク、同様に１０３ａ及び１０３ｂは、ピース基板１０３の対角する端部に形成されたアライメントマーク、同様に１０４ａ及び１０４ｂは、ピース基板１０４の対角する端部に形成されたアライメントマークである。
【００３０】
本発明のアライメント方法の特徴は、複数のピース基板の中でターゲットとするピース基板を決めてアライメントする第１のステップと、アライメントしたこのピース基板に印刷を施す第２のステップとを順次繰り返し、ピース基板単位でアライメントを実行していくことにある。
【００３１】
図では、ピース基板１０１をターゲットとしアライメントマーク１０１ａを検査用カメラ１１で撮影している状態を示している。以下ピース基板１０１を例に挙げてアライメント手順及び印刷手順を説明する。
【００３２】
検査用カメラ１１により、アライメントマーク１０１ａ，１０１ｂを撮影した画像データＧａ，Ｇｂは、画像解析手段２００に入力されて２値化処理され、アライメントマーク１０１ａ，１０１ｂの２次元の測定位置情報Ｐａ，Ｐｂに変換され、アライメント処理手段３００に渡される。
【００３３】
アライメント処理手段３００は、アライメントマークの絶対位置情報保持手段４００より、アライメントマーク１０１ａ，１０１ｂの絶対位置情報Ｓａ，Ｓｂを読み出して測定位置情報Ｐａ，Ｐｂと比較演算し、回転補正値θ、Ｘ軸補正値Δｘ、Ｙ軸補正値Δｙを出力する。
【００３４】
５０１は回転補正手段であり、回転補正値θを入力し回転ドライバー２１を介してモータ２０を回転操作する。５０２はＸ軸補正手段、５０３はＹ軸補正手段であり、夫々Ｘ軸補正値Δｘ及びＹ軸補正値Δｙを入力し、Ｘ軸サーボモータ８及びＹ軸サーボモータ９の始点位置，終点位置をソフトウェア的に補正する。
【００３５】
図２は、アライメントにおける回転補正方法のイメージ図である。図２（Ａ）は、アライメントマーク１０１ａ，１０１ｂの撮影により、ピース基板１０１の水平位置Ｈからの回転角度θが検出された状態を示す。回転角の補正は、図（Ｂ）に示すように、モータ２０を操作してステージ５を矢印方向にθだけ回転させ、ピース基板１０１の水平位置Ｈからの回転角度θがゼロ（Ｘ軸と平行）となるように操作することで実行される。
【００３６】
図３は、アライメントにおけるＸ軸、Ｙ軸補正方法のイメージ図である。Ｘ軸方向及びＹ軸方向の絶対位置からのずれが生じた状態を示す。
アライメントマーク１０１ａ，１０１ｂの撮影により、ピース基板１０１のシンボルマークの測定位置Ｐａ，Ｐｂの情報（測定位置情報とする）を得る。また、装置は絶対位置Ｓａ，Ｓｂの情報（絶対位置情報とする）を保持している。絶対中心Ｎは絶対位置Ｓａ，Ｓｂを結ぶ対角線の中点である。測定中心Ｎ´は測定位置Ｐａ，Ｐｂを結ぶ対角線の中点である。測定位置情報から測定中心Ｎ´の位置情報が求められる。
【００３７】
測定中心Ｎ´が絶対中心Ｎに対してずれている場合は、印刷データの中心をＮからＮ´に変更して印刷する。図ではＰａを印刷ヘッドの終点位置、Ｐｂを印刷ヘッドの始点位置として印刷をする。
【００３８】
以上のような手順でピース基板１０１をターゲットとしたアライメントを実行する第１のステップが終了すると、ピース基板１０１の領域で設計データによるシンボルマークの印刷を行なう第２のステップが実行される。
【００３９】
ピース基板１０１のアライメント及び印刷のステップが終了すると、未印刷のピース基板（例えば１０２）が次のターゲットとして選択され、アライメント及び印刷のステップが実行され、この処理がピース基板の数だけ順次繰り返される。
【００４０】
基板１００の事前検査で不良のピース基板がある場合には、この情報を取得することにより、不良ピース基板へのアライメント及び印刷処理を実行しないようにスキップすることで、印刷時間を短縮することができる。従来のアライメント方法では、複数のピース基板が面付けされている場合でも、全体を１枚とする印刷データによる印刷を実行するために、不良のピース基板への印刷も強制的に行なわれるので、無駄時間が発生する。
【００４１】
図４は、本発明が適用される基板１００の他の実施形態を示す平面図である。各ピース基板１０１乃至１０４の各単位でアライメントマークを設けると共に、従来と同様に基板１００のアライメントマーク１００ａ及び１００ｂを設けておき、高精度の位置補正が必要のない基板の印刷では、切換え操作により従来手法によるアライメントを実行し、高速印刷を可能とするシステム構成をとることができる。
【００４２】
以上説明した実施形態では、アライメントマークは、ピース基板の対角する端部に一対が形成されている例を示したが、更に反対側対角にも一対を形成し、４個のアライメントマークを有する構成とすることも可能である。
【００４３】
【発明の効果】
以上説明したことから明らかなように、本発明によれば次のような効果を期待することができる。
（１）複数のピース基板が面付けされた基板において、ピース基板単位のアライメントにより、基板の伸縮に対してピース基板単位での位置ずれを補正することが可能となり、印刷品質の向上に貢献することができる。
（２）基板の事前検査で不良のピース基板がある場合には、この情報を取得することにより、不良ピース基板へのアライメント及び印刷処理を実行しないようにスキップし、印刷時間を短縮することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のアライメント方法を適用した基板用印刷装置の一例を示す機能ブロック図である。
【図２】アライメントにおける回転補正方法のイメージ図である。
【図３】アライメントにおけるＸ軸，Ｙ軸補正方法のイメージ図である。
【図４】本発明が適用される基板の他の実施形態を示す平面図である。
【図５】従来の基板用印刷装置の構成例を示した外観斜視図である。
【図６】図５における各軸のサーボモータを制御するための構成を示す機能ブロック図である。
【図７】複数のピース基板が１枚の基板上に面付けされた従来基板のアライメント方法を説明する平面図である。
【符号の説明】
５，５´ ステージ
７印刷ヘッド
８Ｘ軸サーボモータ
９Ｙ軸サーボモータ
１１検査用カメラ
１２照明手段
２０モータ
２１回転ドライバー
１００，１００´ 基板
１０１，１０２，１０３，１０４ピース基板
１０１ａ，１０１ｂアライメントマーク
１０２ａ，１０２ｂアライメントマーク
１０３ａ，１０３ｂアライメントマーク
１０４ａ，１０４ｂアライメントマーク
２００画像解析手段
３００アライメント処理手段
４００絶対位置情報保持手段
５０１回転補正手段
５０２Ｘ軸補正手段
５０３Ｙ軸補正手段

Claims

複数のピース基板が面付けされた基板に対して位置決めを行う基板のアライメント方法において、
前記複数のピース基板の中でターゲットとするピース基板を決めてアライメントする第１のステップと、
前記アライメントしたピース基板に印刷を施す第２のステップと、
を順次繰り返し、ピース基板単位でアライメントを実行していくことを特徴とする、基板のアライメント方法。
前記各ピース基板のアライメントは、各ピース基板上に形成されたアライメントマークを撮影した画像情報に基づく位置補正制御により実行されることを特徴とする、請求項１記載の基板のアライメント方法。
前記アライメントマークは、前記各ピース基板の対角する端部に形成されていることを特徴とする、請求項１又は２記載の基板のアライメント方法。
前記位置補正制御は、各ピース基板の絶対位置に対するＸ軸方向補正、Ｙ軸方向補正、回転補正であることを特徴とする、請求項２又は３記載の基板のアライメント方法。
予め不良が判明している未印刷の前記ピース基板に対して、ターゲット基板とするアライメントを実行しないことを特徴とする、請求項１乃至４のいずれかに記載の基板のアライメント方法。
複数のピース基板が面付けされた基板に所定の情報を印刷する基板用印刷装置において、
前記複数のピース基板の中でターゲットとするピース基板を決めてアライメントするアライメント手段と、
前記アライメントしたピース基板に印刷を施す印刷手段と、
を有し、ピース基板単位でアライメントを実行することを特徴とする、基板用印刷装置。