JP2004501518A - 基盤を個別にマーキングするための方法 - Google Patents

Abstract

例えば基盤などのエレクトロニクスの製造においてエレクトロニクス構成要素を個別にマーキングするための方法。ブランクを製造するために必要な感光性を有する表面の上における各基盤のブランクに、後に製品そのものが製造される際に用いられる、当該ブランクを個別化するための機械で読み取り可能なパターンが露光される。

Description

【０００１】
本発明は、回路基盤を製造する際に露光方法を用いてプリント基盤に個別マーキングを行うための方法に関するものである。
【０００２】
産業上の、特にアセンブリ業界における製造工程において、各アセンブリにおいて使用される構成要素がそれぞれのアセンブリにおいて使用される際に識別可能であることが重要である。アセンブリを行う場合、アセンブリのためのおよび／またはこれに関する試験および検査を行うための指示が必要となる。また、多くの場合は構成要素のバッチを、あるいは構成要素の製造日がトレース可能である必要がある。これら識別の問題を解消するために、これら構成要素は例えばこれらに貼付されたラベル、手書きのマーキング、レーザあるいはインクジェットプリンタの使用あるいはその他の対応するマーキング方法を用いることによってマーキングされている。アセンブリ工程によっては、そのアセンブリラインの最初にマーキングユニットを設けていてここにおいてこれらの（あるいは一部の）構成要素が例えばバッチを表すマーキングを用いてマーキングされる。しかしながら、この種のマーキングユニットは、多くの場合高価であり広い空間を占めるものである。さらに、この種のマーキングは、別の作業段階となるものである。例えばプラスティック製品の製造などの製造工程においては、バッチに関するマーキングを製品の製造過程において、例えば製品を製造するために使用される金型に設けられる、バッチに応じて交換可能である型部品を用いて行うことが可能であるものの、このような方法において製品を個別化することは不可能である。
【０００３】
基盤技術において、基盤あるいはその上にアセンブリされた完成品のコードは、基盤のエッチング図形に含めることが可能であり、これによってマーキングは、基盤の製造工程に関連して行うことが可能となる。通常、この種のマーキングは、基盤の製造において使用するフィルムに所望のマーキングを含めることによって得るものである。しかしながら、この方法によって得られるマーキングを基盤の製造工程の最中に変更することは不可能であるため、製造される各基盤を個別化するための識別子をこれらの方法によって得ることはできない。
【０００４】
現状では、基盤は、レーザ機械加工による書き込みあるいは印刷された接着性のバーコードラベルを用いることによってマーキングされている。
【０００５】
レーザによるマーキングは、汚く、多くの粉塵とガスとが発生するものである。さらに、レーザマーキング装置は、高価であり、広い空間を占めるものである。また、レーザマーキング装置を各製造ラインの最初に設ける必要があるため、複数の装置が必要である。一方、接着ラベルにおける問題は、その価格と、現在では非常に狭い空間にパッケージされているエレクトロニクスに鑑みた場合、その位置および調整とにある。従来の表面実装デバイスと比較した場合、接着ラベルを作り上げる方が困難である。さらに、接着ラベルは、はんだ付けおよび洗浄工程に対して耐性を有する必要がある。現在のエレクトロニクスにおけるパッケージング密度によって要求されるマーキングは極めて小さいものである。
【０００６】
全ての製造工程を通過するプリント基盤をマーキングするためにＧＢ１４７１１６３公報に開示される技術を用いることは適切ではない。通常フォトレジストは、基盤の表面から除去され、シリアル番号のためだけにフォトレジストを残すことは、特に加熱によって固定されるフォトレジストの場合は実用的ではない。同開示による技術は、基本的に現在使用されているシルクスクリーンによるマーキングに代わるものである。この公知の方法は、本発明の趣旨における、例えばシリアル番号付与などの個別の識別マーキングに関するものではない。
【０００７】
ＤＥ３６２０８５０公報において、キャリアフィルムを介してマーキングを照射することによってフィルム上にマーキングを形成する方法が記載されている。この照射のためには例えばＬＥＤまたは光ファイバーの端部など、点状の光源が用いられる。マーキングが担持されているフィルムを介して照射を行うことは、基盤の製造において基盤に個別の識別マーキングを形成するためには適切ではない。同公報においては、基盤の感光性を有する表面において露光を実施することは開示されていない。
【０００８】
ＵＳ４８０６９６５公報において、移動するフィルムの感光性を有する素材の上にマーキングを形成するためのマトリックスプリンタが開示されている。これは、ある意味ではテープが書き込みヘッドの下を通過するような、公知である感熱性プリンタと同様に機能するものである。この公報は、中でもマトリックスのラインにおけるインターレーシングについて開示している。ここにおいて記載される露光技術は、基盤を個別にマーキングするために応用することは提案されてない。
【０００９】
ＤＥ３１４７９９４にはバッチ専用の基盤のマーキングを行うための方法が開示されている。しかしながら、同方法においてバッチを個別化するために感光性を有する素材に記載されたデジタル文字を使用するものではあるものの、例えば基盤におけるブランクそのものにマーキングを行うための目的で大量生産製品をマーキングすることについては記載されていない。同方法は、基盤の表面に直接露光されるマーキングに関するものではなく、むしろマーキングを形成するために使用される、特定の中間段階を経て透照されるためのフィルムの製造に関するものである。
【００１０】
ＵＳ５３３７１１７公報において、複数の異なるネガフィルムからフィルムを複合的に露光することによるフォトコラージュの製造が示されている。同公報において記述されている露光技術は、個別マーキング、すなわちフォトリソグラフィと関連して個々の製品別に異なるマーキングを付与するのには適したものではない。
【００１１】
マーキングとは、主に製品の表面あるいはその内部における視覚的に検知可能であるパターンを示すものであって、そのパターンは、その製品の表面あるいはその内部から区別され得るものである。
【００１２】
これらマーキングは、従来では主にロゴ、アラインメントマーク、各種パターンあるいは英数字のマーキングであった。これらマーキングは、さらに例えばバーコードあるいは所謂二次元（２Ｄ）コードなどのその他のコード化方法などによって表される、コード化された形での情報であってもよい。
【００１３】
多くの適用例において、このようなマーキングは恒久的であるか、少なくとも除去および／あるいは変更することが困難であるべきである。
【００１４】
基盤製造において、例えば銅で被覆されたファイバーガラスシートが用いられ得る。このようなシートの銅表面は、感光性を有するコーティングで被覆されている。このコーティングを適当なフィルムあるいはマスクを用いて露光することにより、表面の所望する部分をこのような場合適当であると公知である方法を用いてエッチングにより除去することによって所望するパターンがファイバーガラスシートの表面に残る。基盤製造において、さらに所謂加法方法（ａｄｄｉｔｉｖｅ ｍｅｔｈｏｄｓ）をも用いることが可能であり、これらにおいては例えばエッチングの代わりに電解式方法を用いて所望のパターンが形成される。しかしながら、これら異なる製造方法に共通する特徴としては、所望されるパターンが形成される時点において基盤素材の表面の上に感光性を有するコーティングが設けられているということがある。所望のパターンは、多くの場合所謂密着焼付けとして形成され、この場合パターンによって含まれるフィルムまたはマスクが露光の際には感光性を有するコーティングの上に存在する。基盤を製造する際に使用される光は、使用されるコーティングに応じて可視範囲内あるいは可視範囲外のものであってもよい。
【００１５】
本発明の目的は、基盤の上にマーキングを形成するための方法であって、基盤を製造する目的のために少なくとも基盤の表面における一部分に対して製造工程の期間における少なくとも一時期において感光性を有する素材が被覆されるものを提供することにある。本発明に関する方法は、基盤を製造するために必要な感光性を有する表面の上に、各基盤におけるブランクに対して機械で読み取り可能なパターンが露光されて、後に製品そのものが製造される際に使用されて当該基盤を個別化することを可能とするものである。
【００１６】
本発明に関するコードは、数ダースの記号をカバーするものであるが、例えばカメラ、携帯電話および時計の製造において必要とされる通常のエッチング精度において、縦横の寸法が数ミリメートル程度の大きさしか有しない。必要なフォトリソグラフィを実施することは、レーザ機械加工装置よりもおよそ１０倍安価なものである。さらにこのようなマーキング装置は、エレクトロニクス工場そのものではなく、基盤工場における生産ラインに関連して、例えばその一番先頭に配置されるものである。こうしてマーキングをより少ない場所に集中させることが可能となり、より経済的である装置を用いて実施することが可能となる。さらに、基盤は製造工程の極めて最初において既に個別化され得る。したがって、既に第１の露光段階から始まって基盤を個々に監視することが可能となる。本発明によれば、通常の露光に関連してさらに別の露光あるいはマスキングを一度行うだけでよい。
【００１７】
実際に使用されており、出願人にとって公知である従来技術を鑑みた場合、この方法によれば、基盤を既に製造の第１工程において、基盤の上におけるパターンがエッチングされるよりも前に品質管理のためマーキングすることが可能となるため、本発明は、さらに別の利点をもたらすものである。実際のエレクトロニクスを取り付け前にマーキングを行うことによって基盤を個別化することが可能となる。このようなマーキングは、基盤からデバイスを製造する工場において使用されるものである。
【００１８】
本発明に関連する方法は、その製造方法においては基盤の表面の少なくとも一部に対して感光性を有する素材を用いて処理を行うため、特に基盤においてマーキングを形成するために適しているものである。本発明の好ましい実施形態によれば、基盤の製造工程に関連して、基盤の処理を行うのと同時にマーキングが形成される。本発明に関連する方法において、可視光とこれに反応するコーティングとを用いる代わりにその他の放射タイプとこれらに対して反応する各種コーティングを用いることが可能である。明瞭化の目的のため、本明細書において用いられる「光」および「感光性を有する」という単語は、製品の製造において使用されるその他の類の照射をも指し示すものとする。
【００１９】
本発明に関連する方法は、基盤製造工程の一部として、あるいはマーキングを形成する目的のために感光性を有する素材で処理された基盤の表面における部分に対してこのようなマーキングが形成されることを特徴とする。
【００２０】
本発明は、例えばマーキングを単一層および多層基盤の両方に対してマーキングを形成するのに特に適している。本発明の好ましい実施形態によれば、エッチングされるパターンが形成されるのと同時に所望されるマーキングが基盤の上にあるいはその多層基盤における一層の上に形成される。本発明に関連する方法によって、多層基盤における各層あるいは選択された層にのみマーキングを形成することが可能である。マーキングが基盤そのものの製造と同じ工程において形成される場合、このマーキングは、基盤に形成されるその他のパターンと同様に恒久的且つ正確である。また形成されたマーキングは、基盤そのものを形成する基盤のパターンと同様に保護されるものである。
【００２１】
本発明に関連する方法によって形成されたマーキングは、基盤の表面の上あるいは基盤が製造される間に形成されるコーティングの上に形成され得る。
【００２２】
本発明に関連する方法によれば、全ての製造された基盤に対してアセンブリにおいて使用される以前に個別のマーキングを付与することが可能となる。
【００２３】
本発明に関連する方法によって形成されたマーキングは、機械によって読み取り可能とすることが可能である。その限定要素としては製造工程とそのキャパシティであるものの、例えば基盤製造において得られるできる限り最小のバー幅などまでマーキングのサイズを小さくすることも可能である。
【００２４】
本発明に関連する方法によって形成されたマーキングは、基盤あるいはそれから形成された製品を識別および／または個別化するための情報を含むことが好ましい。このようなマーキングは、さらに製品および／またはその製造の後における使用に関する製造、試験、検査、パッキングあるいはその他の処理工程に関する情報あるいはこれら情報の組み合わせを含むものであってもよい。製造あるいはその他の処理工程に関するマーキングを機械にて読み取り可能にすることにより、これらマーキングを、製品の製造あるいはその他の処理工程の管理、すなわち例えば基盤あるいはそれから得られた製品の機械化あるいは調整などを管理に用いることが可能となる。
【００２５】
マーキングは、英数字あるいは数記号からなるもの、またパターンあるいはコードとして識別可能および／あるいはコードとして適用可能またはその使用が意図されるパターンを形成する複数のパターンからなるもの、あるいはそれら組み合わせからなるものであってもよい。本発明の好ましい実施形態において、このマーキングは例えばバーコードあるいはその他の、所謂二次元（２Ｄ）コードなどの二進コードである。
【００２６】
本発明の好ましい実施形態において、製品に形成されるマーキングは、少なくともその一部が基盤および／またはバッチを示す部分の種類あるいはタイプを示すものである。この情報に加え、マーキングは、製造された各基盤を個別化する部分を含むものである。本発明の好ましい実施形態によれば、この個別化する部分は、例えば好ましくは連続ナンバーあるいは対応するコードなど、各製品にとって唯一無二なものである。本発明のさらに別の好ましい実施形態によれば、このマーキングは生産ラインあるいは製品の製造工程に関する情報をも含むものであってもよい。
【００２７】
本発明の好ましい一実施形態によれば、処理されたマーキングの品質は、特別な読み取り機（認証装置）を用いて認証された品質と比較され得、よってマーキングの検査された品質は、問題となる製造工程の品質を計るためにも用いられ得るものである。製品にはこのようなマーキングあるいは同様に識別あるいは前述されたその他の目的のために用いるために製品の品質に関連するその他のマーキングが複数個形成されていてもよい。
【００２８】
本発明に関連する方法を実施するための装置は、少なくとも１つの光源と、マーキングされる製品の感光性を有する表面の上におけるマーキングに対応するパターンに応じて光源からくる光を向けるための調整可能な手段とを有している。
【００２９】
本発明の好ましい実施形態において、光源からの光を製品の感光性を有する表面の上へと伝達するための手段は、マーキングされる表面に向けられた光線に調整された光源の手段からなり、これら手段は、その透明度が透明あるいは非透明であるように制御手段によって調整可能である、例えば液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）などの領域を含むものである。これら調整可能な透明度を有する手段は、製品の製造工程に含まれる、あるいはその制御に関連する手段によって制御されるのが好ましいが、デバイスに固有である手段によって制御されてもよい。光を調整可能に通過させるために用いられる手段としては、例えば各種薄膜、フィルムおよび／またはこれらの組み合わせなどが用いられ、例えばこれら薄膜またはフィルムあるいはその他の適当な手段を互いに対して適当である位置に配置することによってこれらによって所望されるマーキングに対応するパターンが形成され得る。
【００３０】
本発明の別の好ましい実施形態によれば、装置を実施するための方法は、例えば１つあるいはそれ以上のレンズなどの光学的手段を有し、光源と調整可能な透明度を有する手段および／または（例えば１つあるいはそれ以上のレンズなどの）光源の光学的手段との間あるいは調整可能な透明度を有する手段と製品の感光性を有する表面との間に設けられる。調整可能な透明度を有する手段と製品の感光性を有する表面部分との間に設けられる光学的手段は、本発明の好ましい一実施形態によれば、例えば製品の表面の上に例えば投光されることによって伝達されるパターンが調整可能な透明度を有する手段の上にくるように調整したパターンあるいはそれを縮小したものであるように形成される。本発明の別の好ましい実施形態において、これら光学的手段は、調整可能な透明度を有する手段あるいはそれを拡大したもののパターンを製品の表面の上に形成するものである。
【００３１】
本発明の別の好ましい実施形態において、調整可能な透明度を有する手段は、マーキングされるべき製品の表面あるいはこの表面の極めて近傍においてそのマーキングがなされるべき位置に対して調整される。マーキングが基盤の上に形成される場合、その基盤の上においては事前に、例えば基盤の設計に関連してマーキングが形成されるべき場所が決定される。基盤の製造において使用されるフィルムにおいて、基盤の表面の上におけるマーキングによって必要とされる空間に対応する領域を容易に形成することが可能であり、そのフィルムのその領域は、基盤における感光性を有する表面がこの領域においてマーキングを形成すべく露光され得るように処理される。
【００３２】
本発明の別の好ましい実施形態によれば、製品の表面に光を通過させるための手段は、各ファイバーの一端が光源の近傍にあり、他端がマーキングされるべき製品の感光性を有する表面部分の近傍にある光ファイバー束からなる。１つあるいはそれ以上の光源から光が適当な制御手段によって光源側における光ファイバーの端部においてこれら各々のファイバーの端部に向けられてこれらファイバーを通過する光が製品の感光性を有する表面部分における所望のマーキングに対応するパターンを形成するものである。
【００３３】
本発明の別の好ましい実施形態において、光源としては製品を処理するために製造工程において使用されるのと同一の光源が用いられる。本発明の好ましい実施形態において、本発明に関連するマーキング装置における調整可能な透明度を有する手段は、製品の製造のために用いられる装置におけるデバイスに設けられる光学的手段と調整されることによって製品のマーキングが製造の一部分を形成する、製品の露光処理と同時に行われる。
【００３４】
以下に図面を参照しつつ本発明について説明する。これら図面において、同一の符号は互いに対応する部分を示すものである。
【００３５】
図１において、符号１は光源を示し、符号２はマーキングされるべき基盤６の感光性を有する表面部分５に対して向けられる、その光線である。光源１の光線２は、光学的手段３と調整可能な透明度を有する手段４とで調整される。この手段４は、光の伝播方向において光がこれらを通過することが可能である領域４１と光が通過することができない、あるいは領域４１の透明度より実質的に低い透明度を有する領域４２とを有する。
【００３６】
これら領域４１と４２との形状および位置は、所望するマーキングに対応するパターンが基盤６の感光性を有する表面５の上にこれらによって形成され得るように選択される。図面においては、領域４１および４２の形状および／または位置が調整される手段が示されていない。本発明の好ましい一実施形態において、手段４とこの内部における領域４１および４２とは、領域４１および４２によって形成されるパターンによって通過させられる光が基盤６の感光性を有する表面の上に所望のマーキングが形成されるように制御され、これらマーキングは、例えばバーコードなどの一次元コード、二次元（２Ｄ）コードあるいはその他の所望のマーキングなどであり得る。これら手段４の透明領域４１を通過する光は、感光性を有する表面上において領域５１を露光する。手段４において、光は領域４２を介して表面５上に通過することができず、領域５２は露光されない。こうして所望するマーキングに対応した露光された領域と露光されない領域とからなるパターンが基盤６の表面上に形成されて、このパターンが基盤の製造工程中に基盤の表面上において恒久的なパターンとなる。
【００３７】
図２において、以上において概ね説明された、本発明に関する方法を実施するための装置の別の好ましい実施形態が示されている。本実施形態において、符号１は光源を示し、その光線２は、基盤６の感光性を有する表面部分５に対して向けられる。この光線は、調整可能な透明度を有する手段４で調整され、これら手段４と光源１の間においては例えば１つあるいはそれ以上のレンズなどの光学的手段３でこの光線を手段４に向けるように調整される。これら手段４とマーキングされるべき基盤６との間には、例えば好ましくは１つあるいはそれ以上のレンズである第２の光学的手段７が配置され、これにより表面５上に形成されたパターンが例えば好ましくは手段４によって形成されるパターンの縮小であるように手段４を通過する光が調整され、基盤６の感光性を有する表面５に向けられ得る。例えば透明領域４１は光学的手段７によって表面５上における放射される領域５１内において形成され、この領域は領域４１の寸法よりも小さい。光学的手段３および７は、光源の光線が手段４に、また手段４を通過する光がさらに感光性を有する表面５へと向けられるものであれば鏡、光ファイバーあるいは光ファイバー束であってもよい。
【００３８】
光源１としては、例えば白熱ランプ、蛍光ランプ、放電ランプ、ＬＥＤ光源、レーザ光、あるいはその他の適当な放射源などの各種光源が使用され得る。光あるいは光源１あるいは放射源１から放出される放射のスペクトラムは、基盤６の表面上に形成された感光性を有するあるいは放射線に反応するコーティング５を露光するために用いられ得るように選択される。これに応じて手段４は、これらにおける領域４１が放射源からの放射がこれらを通過できるように、また放射源１から放出される放射が領域４２を完全に通過しないように防止するように、あるいは領域４２を通過し得る放射源１からの放射の量が領域４１を通過し得る放射の量よりも実質的に小さくなるように領域４２が手段４において形成されるように選択される。
【００３９】
光を対象物に対して向ける手段４は、光源１からの放射２に対するその角度が各個別のミラーによって変更可能であることによって光が感光性を有する表面５に対して照射されるようにし、よって放射された領域５１あるいは感光性を有する表面５に光が照射されないことによって領域５２が未露光のまま保持されるようなマイクロミラーからなるものであってもよい。
【００４０】
本発明の一実施形態において、光源１として基盤を形成するための基盤６の製造工程において使用されるのと同一の光源が使用されている。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に関連する方法を実施するための装置の原理を示す図である。
【図２】本発明に関連する方法を実施するための、別の装置の原理を示す図である。

Claims (10)

1. 基盤等の電子製品において電子構成部品を個別にマーキングするための方法であって、ブランクを製造するために必要なブランクの感光性表面に当該ブランクを個別化するために後に製品そのものが製造される際に用いられる機械読取可能なパターンが調整可能手段により露光されることを特徴とする方法。
2. 前記パターンは、二次元コードであること
   を特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 前記パターンは、バーコードであること
   を特徴とする請求項１に記載の方法。
4. 前記パターンは、英数字であること
   を特徴とする請求項１に記載の方法。
5. 前記露光には、マイクロミラーが用いられること
   を特徴とする請求項１乃至請求項４のうちいずれか１項に記載の方法。
6. 前記露光は、ＬＣＤパネルを介して行われること
   を特徴とする請求項１乃至請求項４のうちいずれか１項に記載の方法。
7. 前記露光は、切り替え可能な光源を用いて行われること
   を特徴とする請求項１乃至請求項４のうちいずれか１項に記載の方法。
8. 前記露光には、平行投光機が用いられること
   を特徴とする請求項５乃至請求項７のうちいずれか１項に記載の方法。
9. 前記露光は、密着露光によって行われること
   を特徴とする請求項５乃至請求項７のうちいずれか１項に記載の方法。
10. 前記露光には、ファイバーオプティクスが用いられること　を特徴とする請求項１乃至請求項４および請求項７のうちいずれか１項に記載の方法。