JP2007208034A - 位置決め装置 - Google Patents

Abstract

【課題】導電パターンの形成に影響を与えることなく、効率的に基板の位置決めを行うことができる位置決め装置を提供する。
【解決手段】直線状の第１の縁部Ｗ１と、該第１の縁部と平行でない第２の縁部とを有する基板の位置決めを行う位置決め装置であって、基板Ｗを保持する支持手段２０と、支持手段２０に保持された状態で基板Ｗを移動する駆動手段３０と、基板Ｗの位置を検出する位置検出手段１０と、位置検出手段１０の検出に基づいて、駆動手段３０を駆動する制御手段４０とを備え、位置検出手段１０は、基板Ｗの第１の縁部Ｗ１における２箇所および前記第２の縁部における１箇所において、縁部を撮像する撮像手段１５，１６，１７を備えており、制御手段４０は、撮像手段１５，１６，１７で撮像した縁部をそれぞれ線分データとして取得すると共に、各線分データごとに予め設定される基準点データを各線分データ上に一致させるように駆動手段３０を駆動する位置決め装置１。
【選択図】図１

Description

本発明は、基板の位置決めを行う位置決め装置に関する。

太陽電池用基板や電子回路基板の所定位置に電極や配線等の導電パターンを形成する場合において、予め定めた所定位置に基板の位置を合せる位置決めを行った後、導電パターンを基板上に形成することが一般的である。基板の位置を決める位置決め方法としては、例えば、特許文献１に示すような方法が知られている。

この方法は、図６の説明図に示すように、支持台１０１に保持される基板１００に予め形成されている図示しない見当マークを、支持台１０１上方に配置されるＣＣＤカメラ等の撮像装置１０２により撮像し、撮像した見当マークの位置と、予め設定している基準点とのずれ量に基づいて、見当マークと基準点とが一致するように、支持台１０１を移動させて基板の位置を決めるというものである。
特開平１０−３１５４３０号公報

しかしながら、上述のような方法によって基板の位置決めを行う場合、予め基板の所定位置に位置合せ用の見当マークを印刷または刻印しておく必要があり、効率的な基板の位置決め作業を行うことが難しいという問題があった。

また、印刷等された見当マークに導電ペーストが重ならないような導電パターンの形状を選択しなければならず、導電パターン形成上の制約を与えるという問題もあった。

本発明は、このような問題を解決すべくなされたものであって、導電パターンの形成に影響を与えることなく、効率的に基板の位置決めを行うことができる位置決め装置の提供を目的とする。

本発明の上記目的は、直線状の第１の縁部と、該第１の縁部と平行でない第２の縁部とを有する基板の位置決めを行う位置決め装置であって、基板を保持する支持手段と、前記支持手段に保持された状態で基板を移動する駆動手段と、基板の位置を検出する位置検出手段と、前記位置検出手段の検出に基づいて、前記駆動手段を駆動する制御手段とを備え、前記位置検出手段は、基板の前記第１の縁部における２箇所および前記第２の縁部における１箇所において、縁部を撮像する撮像手段を備えており、前記制御手段は、前記撮像手段で撮像した縁部をそれぞれ線分データとして取得すると共に、各線分データごとに予め設定される基準点データを各線分データ上に一致させるように前記駆動手段を駆動する位置決め装置により達成される。

この位置決め装置において、前記駆動手段は、前記支持手段を水平回転する回転駆動機構と水平２方向に移動する２方向駆動機構とを備えており、前記制御手段は、前記第１の縁部において取得した２つの線分データに対応する基準点データ同士を結ぶ基準直線と、各線分データの基準点データに対する相対位置より算出された前記第１の縁部に相当する直線とが互いに平行となるように前記回転駆動機構を駆動した後、前記２方向駆動機構を駆動することが好ましい。

また、基板を挟んで前記撮像手段の反対側に配置される光源を備えていることが好ましい。

本発明によれば、導電パターンの形成に影響を与えることなく、効率的に基板の位置決めを行うことができる位置決め装置を提供することができる。

以下、本発明に係る基板の位置決め装置について添付図面を参照して説明する。図１は本発明の一実施形態に係る位置決め装置の概略構成正面図であり、図２は図１の矢示Ａ方向の平面図である。また、図３は図１のＢ−Ｂ断面図であり、図４は、図３のＣ−Ｃ断面図である。尚、各図においては、構成の理解を容易にするため、実寸比ではなく部分的に拡大又は縮小を施している。

図１〜図４に示すように、位置決め装置１は、位置検出装置１０、支持台２０、駆動装置３０および制御装置４０を備えている。

位置検出装置１０は、支持台２０に保持される基板Ｗの位置を検出する装置であり、支持台２０の上方に配置されている。この位置検出装置１０は、図１、図３及び図４に示すように、支持台２０上の基板Ｗの直線状の縁部Ｗ１（第１の縁部）の２箇所および直線状の縁部Ｗ１と平行でない他の縁部Ｗ２（第２の縁部）の１箇所において、縁部を撮像できるように３つの撮像装置１５，１６，１７を備えている。このような撮像装置１５，１６，１７としては、ＣＣＤカメラや顕微鏡を例示することができる。

支持台２０は、上面に基板Ｗを保持する基台であり、内部空間２１、並びに、支持台２０の上面と内部空間２１とを連通する複数の吸引孔２２及び３つの光通過用孔２３を備えている。吸引孔２２の内部空間側端部２２Ａは、図示しない吸引チューブの一端側と接続している。また、吸引チューブの他端側は、図示しない吸引ポンプと接続している。このような構成により、支持台２０の上面に載置された基板Ｗは、吸引ポンプにより吸引されて、支持台２０に保持されることになる。光通過用孔２３は、上述した撮像装置１５，１６，１７の直下に対応する位置に設けられている。また、内部空間２１の底部３箇所には、光源２４が設置されている。これら光源２４は支持台２０に保持される基板Ｗを挟んで撮像装置１５，１６，１７の反対側にそれぞれ配置されており、各光源２４から発せられる光が、光通過用孔２３を介して、撮像装置１５，１６，１７に向けて照射されるように各光源２４の向きが定められている。このような光源２４として、例えば発光ダイオードやタングステン球などを例示することができる。

駆動装置３０は、支持台２０を移動する装置であり、支持台２０の下部に配置されている。この駆動装置３０は、支持台２０を水平回転する回転駆動機構と、支持台２０を水平２方向に移動する２方向駆動機構とを備えている。このような構成により、駆動装置３０は、支持台２０に基板Ｗを保持した状態で当該基板Ｗの位置を移動させることができる。本実施形態においては、互いに直交する方向（図２における矢示Ｘ及び矢示Ｙにて示す方向）に支持台２０を移動させることができるように２方向駆動機構を構成しているが、例えば、互いに直交しない２方向に支持台２０を水平移動させるように２方向駆動機構を構成することもできる。回転駆動機構および２方向駆動機構としては、例えば、サーボモータ機構を用いて構成することが好ましい。

制御装置４０は、位置検出装置１０による検出結果に基づいて、駆動装置３０を駆動する装置であり、撮像装置１５，１６，１７で撮像される各縁部が、それぞれ撮像装置１５，１６，１７の各撮像中心（基準点）を通過するように駆動装置３０を駆動する。この制御装置４０の作動について図５を用いてより詳細に説明する。図５（ａ）は、基板Ｗを保持台に保持し、撮像装置１５，１６，１７により、基板Ｗの縁部を撮像した状態を示しており、符号Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３は、それぞれ撮像装置１５，１６，１７により撮像された撮像画像を示している。また、符号Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３は、位置合せを行う際の基準となる基準点データであり、後述する線分データＬ１，Ｌ２、Ｌ３ごとに予め設定されている。図５（ａ）においては、撮像装置１５，１６，１７の撮像中心に相当する位置データを基準点データＣ１、Ｃ２、Ｃ３としている。

制御装置４０は、まず、撮像装置１５，１６，１７で撮像した縁部をそれぞれ線分データＬ１，Ｌ２、Ｌ３として取得する。そして、直線状の縁部Ｗ１において取得した２つの線分データＬ２、Ｌ３に対応する基準点データＣ２，Ｃ３同士を結ぶ基準直線ＢＬと、各線分データＬ２，Ｌ３の基準点データＣ２，Ｃ３に対する相対位置より算出した直線状の縁部Ｗ１に相当する直線ＣＬとが互いに平行となるように、回転駆動機構を駆動する。回転駆動機構の駆動が終了した状態を図５（ｂ）に示す。これにより基板Ｗの水平回転方向の姿勢が決定される。その後、２方向駆動機構を駆動させて、各線分データＬ１，Ｌ２，Ｌ３ごとに予め設定されている基準点データＣ１，Ｃ２，Ｃ３を各線分データＬ１，Ｌ２，Ｌ３上に一致させるようにする。２方向駆動機構の駆動が終了した状態を図５（ｃ）に示す。これにより基板ＷのＸ方向位置（矢示Ｘにて示す方向の位置）およびＹ方向位置（矢示Ｙにて示す方向の位置）が決定される。

なお、上述の直線状の縁部Ｗ１に相当する直線ＣＬの算出方法として、例えば、各基準点データＣ２，Ｃ３と各線分データＬ２，Ｌ３との最短距離を構成する線分データ上の各座標を求め、これらの各座標から直線状の縁部Ｗ１に相当する直線ＣＬを求めることができる。また、本実施形態においては、撮像装置１５，１６，１７の各撮像中心を基準点データＣ１，Ｃ２，Ｃ３としているが、撮像中心以外の所定位置を基準点データＣ１，Ｃ２，Ｃ３に設定してもよい。

次に、このように構成された位置決め装置１を用いて、平面視四角形状の基板Ｗの位置決めを行う方法について以下に説明する。

まず、基板Ｗの直線状の縁部Ｗ１における２箇所および直線状の縁部Ｗ１と平行でない他の縁部Ｗ２における１箇所において、基板Ｗの縁部を撮像できるように、基板Ｗを支持台２０上に載置し、図示しない吸引ポンプを作動させて基板Ｗを支持台２０上面に吸引して保持する。

次に、光源２４から光を照射すると共に、撮像装置１５，１６，１７を作動させて、基板Ｗの縁部を撮像する。このとき、各撮像装置１５，１６，１７には、各光源２４から照射された光の内、基板Ｗにより遮られなかった光が到達することになるため、撮像装置１５，１６，１７が撮像する画像は、基板Ｗの縁部を明確に識別することができる投影像となる。

その後、制御装置４０を作動させて、撮像装置１５，１６，１７で撮像した縁部をそれぞれ線分データＬ１，Ｌ２，Ｌ３として取得すると共に、上述のように各撮像装置１５，１６，１７の撮像中心に相当する基準点データＣ１，Ｃ２，Ｃ３を各線分データＬ１，Ｌ２，Ｌ３上に一致させるように駆動装置３０を駆動する。このように、基板Ｗの直線状の縁部Ｗ１における２箇所を撮像装置１６，１７で撮像し、撮像した基板Ｗの縁部が、各撮像装置１６，１７の撮像中心（基準点データＣ２，Ｃ３に相当）を通過するように駆動装置３０の回転駆動機構および２方向駆動機構を駆動しているので、基板Ｗの回転方向位置（図５の矢示θにて示す方向の位置）およびＸ方向位置（図５の矢示Ｘにて示す方向の位置）を所定位置に精度良く合せることができる。また、直線状の縁部Ｗ１と平行でない他の縁部Ｗ２における１箇所を撮像装置１５で撮像し、撮像した基板Ｗの縁部が、撮像装置１５の撮像中心（基準点データＣ１に相当）を通過するように駆動装置３０の２方向駆動機構を駆動しているので、基板ＷのＹ方向位置（図５の矢示Ｙにて示す方向の位置）を所定位置に精度良く合せることができる。この結果、基板Ｗを所定位置に精度良く配置することができる。

また、本実施形態に係る位置決め装置１によれば、従来のように、予め基板Ｗに位置合せ用の見当マークを印刷しておく必要がないため、効率良く基板Ｗの位置決めを行うことができ、更に、見当マークに導電パターンが重ならないような導電パターンの形状を選択しなければならないというようなパターン形成上の制約も解消され、所望のパターン形状を基板Ｗに形成することが可能になる。

また、上述のように基板Ｗの位置決めを高精度で行うことができるため、スクリーン印刷機等により、同じ基板Ｗに導電パターンの重ね塗りを行う場合において、重ね塗られた導電パターンの位置がずれる事を効果的に抑制することができる。

また、基板Ｗを挟んで撮像装置１５，１６，１７の反対側に光源２４をそれぞれ配置し、撮像装置１５，１６，１７が基板Ｗの縁部の投影像を撮像できるように構成しているため、撮像装置１５，１６，１７は、基板Ｗの縁部を明確に認識することができる。この結果、制御装置４０は、縁部の線分データＬ１，Ｌ２，Ｌ３を明確に取得することができるため、撮像した基板Ｗの縁部を各撮像中心に精度よく一致させることができ、基板Ｗの位置決めを精度良く行うことが可能になる。

なお、上記実施形態の説明においては、平面視四角形状の基板Ｗの位置決めを行う場合について説明したが、本実施形態に係る位置決め装置１は、直線状の縁部Ｗ１と、この縁部と平行でない他の縁部Ｗ２とを有する基板であれば、例えば、他の多角形状の基板や、半月状の基板、コーナー部を面取り加工した基板などに対しても所定位置への位置決めを効率良く行うことができる。

以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明の具体的な態様は上記実施形態に限定されない。上記実施形態においては、駆動装置３０は、支持台２０を介して基板Ｗの位置を移動できるように構成されているが、例えば、支持台２０上に保持される基板Ｗの各縁部の所定位置を押圧するような駆動装置３５を採用し、基板Ｗを直接的に移動させるように構成してもよい
また、本実施形態においては、基板Ｗの直線状の縁部Ｗ１における２箇所および直線状の縁部Ｗ１と平行でない他の縁部Ｗ２における１箇所において縁部を撮像するために３つの撮像装置１５，１６，１７を備える構成を採用しているが、このような構成に特に限定されるものではなく、例えば、移動可能な単一の撮像装置を備える構成を採用し、この単一の撮像装置が上記３箇所の縁部を移動しながら撮像できるように構成してもよい。

本発明の一実施形態に係る位置決め装置の概略構成正面図である。 図１の矢示Ａ方向から見た位置決め装置の平面図である。 図１のＢ−Ｂ断面図である。 図３のＣ−Ｃ断面図である。 図１に示す位置決め装置の作動を説明するための説明図である。 従来の基板の位置決め方法を説明するための説明図である。

符号の説明

１ 位置決め装置
１０ 位置検出装置
１５〜１７ 撮像装置
２０ 支持台
３０ 駆動装置
４０ 制御装置

Claims (3)

1. 直線状の第１の縁部と、該第１の縁部と平行でない第２の縁部とを有する基板の位置決めを行う位置決め装置であって、
   基板を保持する支持手段と、
   前記支持手段に保持された状態で基板を移動する駆動手段と、
   基板の位置を検出する位置検出手段と、
   前記位置検出手段の検出に基づいて、前記駆動手段を駆動する制御手段とを備え、
   前記位置検出手段は、基板の前記第１の縁部における２箇所および前記第２の縁部における１箇所において、縁部を撮像する撮像手段を備えており、
   前記制御手段は、前記撮像手段で撮像した縁部をそれぞれ線分データとして取得すると共に、各線分データごとに予め設定される基準点データを各線分データ上に一致させるように前記駆動手段を駆動する位置決め装置。
2. 前記駆動手段は、前記支持手段を水平回転する回転駆動機構と水平２方向に移動する２方向駆動機構とを備えており、
   前記制御手段は、前記第１の縁部において取得した２つの線分データに対応する基準点データ同士を結ぶ基準直線と、各線分データの基準点データに対する相対位置より算出された前記第１の縁部に相当する直線とが互いに平行となるように前記回転駆動機構を駆動した後、前記２方向駆動機構を駆動する請求項１に記載の位置決め装置。
3. 基板を挟んで前記撮像手段の反対側に配置される光源を備えている請求項１又は２に記載の位置決め装置。

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