JP2011027918A - 描画装置 - Google Patents

Abstract

【課題】プリント基板毎に異なる識別パターンを含んだ露光パターンを速やかに作成することができる描画装置を提供する。
【解決手段】配線パターンをビットマップ画像に変換する処理と、識別パターンの描画命令から露光に使用するすべての組み合わせの文字もしくは図形をそれぞれビットマップ画像に変換し、配線パターンと識別パターンの解像度の比によって圧縮する処理とを事前に実施しておく。そして、識別パターンの描画命令に従って、圧縮しておいた文字もしくは図形のビットマップ画像を用いて識別パターンのビットマップ画像を生成する処理と、識別パターンのビットマップ画像を伸長する処理と、前記配線パターンのビットマップ画像と前記識別パターンのビットマップ画像とを合成する処理とをプリント基板１枚毎に実施する。
【選択図】図１

Description

本発明は、プリント基板の製造過程においてＣＡＤ／ＣＡＭシステムで設計された配線パターンを露光パターン（ビットマップ画像データ）に変換する描画装置に関する。

露光装置の１つである直接露光装置はマスクを使用しないでプリント基板に配線パターンを露光する装置である。露光の際にはまずＣＡＤ（Computer Aided Design）ツールでプリント基板に露光する配線パターンの設計を行い、ＣＡＭ（Computer Aided Manufacturing）ツールによってガーバデータ等のベクトル描画命令に編集される。なお、これらをまとめてＣＡＤ／ＣＡＭシステムと呼ぶ。

配線パターンのベクトル描画命令は図形の輪郭を示す線分の集合で構成される。一方、露光パターンは露光の解像度に応じたサイズの２値（たとえば白と黒）の画素（ビットマップ画像）の集合で構成され、２値の一方が露光領域に、他方が非露光領域に割り当てられる。そこで、配線パターンのベクトル描画命令はＲＩＰ（Raster Image Processor）等の描画装置によって、ビットマップ画像に変換される。描画装置によって生成された露光パターンであるビットマップ画像は描画装置からプリント基板への露光制御を行う露光ドライバへ転送される。そして、露光ドライバはビットマップ画像を用いて露光を行う。

ところで、近年の厳格な製品管理、または製品のトレーサビリティへの需要の高まりを受け、プリント基板製造装置の分野においては基板１枚毎に、また、分割基板の場合はシート毎に、製造場所や製造日時等の識別パターンを露光装置によって描画する機能への要求が高まっている。識別パターンをプリント基板に描画する場合は、基板１枚毎に異なる識別パターンの描画命令すなわち文字や図形（以下、両者をまとめて「文字」という。）の種類、サイズ、配置位置、回転、ミラー（鏡文字）等の記載要件（以下、「パラメータ」という。）をもとに、配線パターンをラスタ変換するのと合わせて識別パターンをラスタ変換し、識別パターンを含んだ配線パターンのビットマップ画像を生成してこれを露光パターンとし、プリント基板に露光する。

識別パターンとしては、英数字等の文字列や１次元もしくは２次元のバーコード等の図形が用いられるのが一般的であり、文字列の場合は上記パラメータの他にフォントの種類等のパラメータが追加される。

ここで、識別パターンを含んだ配線パターンのビットマップ画像を生成するために、基板１枚毎に配線パターンと識別パターンとを共にラスタ変換すると、基板１枚毎のラスタ変換に要する時間が増加し、結果として露光装置全体のスループットが低下する。

従来、このような固定図形（露光装置では配線パターン）と、１枚毎に異なる可変図形（露光装置では識別パターン）とを被描画体（露光装置ではプリント基板）に描画する描画装置では、固定図形と可変図形とを分けてデータベース化し、必要に応じて配置する方式が採用されている（特許文献１）。

特開２００２−１４０３２２号公報

露光装置が露光パターンとして用いるビットマップ画像のサイズは例えば数十ＧＢのサイズであり、かつ基板１枚当たりのスループットは十数秒である。露光パターンを生成する際には主に配線パターン及び識別パターンの描画命令からビットマップ画像に変換する処理及びビットマップ画像データを転送する処理に時間を要する。配線パターンについては変更する必要がないので、同じデータを使用することができる。従って、配線パターンについては事前に処理することができる。しかし、識別パターンについてはリアルタイムに基板１枚毎に異なるパターンを描画する必要があるため、事前に作成しておくことは実用的ではない。従って、描画装置には基板１枚を露光するスループットに影響を与えないようにより高速に、様々な種類の識別パターンの描画命令をビットマップ画像に変換する性能が求められている。

本発明の目的は、上記課題を解決し、基板１枚毎に共通の配線パターンと基板１枚毎に異なる識別パターンとを含んだビットマップ画像を速やかに生成することができる描画装置を提供することにある。

上記目的のため本発明は、描画装置として、描画を命令された配線パターンの配線パターンビットマップ画像を生成する第１のラスタ変換処理手段を搭載する第１のＲＩＰ装置と、描画を命令された識別パターンの記載要件に基づき、露光に使用するすべての組み合わせの文字もしくは図形をそれぞれビットマップ画像に変換する第２のラスタ変換処理手段と、前記第２のラスタ変換処理手段で生成されたビットマップ画像を圧縮するビットマップ画像圧縮手段と、前記ビットマップ画像圧縮手段で圧縮されたビットマップ画像を識別パターンデータベースとして格納するデータベース格納手段と、前記識別パターンの描画命令の記載要件のうち基板毎に異なる記載要件をもとに、前記データベース格納手段に格納される識別パターンデータベースを用いて、識別パターンビットマップ画像を生成する識別パターンビットマップ画像生成手段と、を搭載する第２のＲＩＰ装置と、前記識別パターンビットマップ画像を伸長するビットマップ画像伸長手段と、前記配線パターンビットマップ画像と前記伸長した識別パターンビットマップ画像とを合成して露光パターンビットマップ画像を生成するビットマップ画像合成手段と、を備え、合成された前記露光パターンビットマップ画像を用いてプリント基板に露光することを特徴とする。

本発明によれば、識別パターンのラスタ変換処理等の負荷の大きい処理を基板１枚毎に実施することなく、合成された前記露光パターンビットマップ画像を用いてプリント基板に露光するので、露光速度を速くすることができる。

本発明の実施形態に係る描画装置の構成図である。 本発明の実施形態における識別パターンのビットマップ画像の生成手順を示す説明図である。 本発明の実施形態における露光パターンのビットマップ画像の合成手順を示す説明図である。

以下、図面を参照し、本発明の実施形態について説明する。

図１は本発明に係る描画装置の構成図である。同図において、描画装置は、ホストコンピュータ１００、第１のＲＩＰ装置２００、第２のＲＩＰ装置３００、露光ドライバ４００、プリント基板計測手段５００、及びプリント基板搬送手段６００から基本的に構成されている。なお、図では第一、第二のように表記している。

上位制御装置であるホストコンピュータ１００はＣＡＤ／ＣＡＭシステム１０１を備え、第１のラスタ変換処理手段２０１、第２のラスタ変換処理手段３０１、識別パターンビットマップ画像生成手段３０４及び補正手段４０５は、前記ＣＡＤ／ＣＡＭシステム１０１に接続されている。配線パターンビットマップ画像格納手段４０１は第１のデータ転送手段２０２に、識別パターンビットマップ画像格納手段４０２は第２のデータ転送手段３０５にそれぞれ接続されている。

第１のＲＩＰ装置２００は、第１のラスタ変換処理手段２０１と第１のデータ転送手段２０２を備えている。第２のＲＩＰ装置３００は、第２のラスタ変換処理手段３０１、ビットマップ画像圧縮手段３０２、データベース格納手段３０３、識別パターンビットマップ画像生成手段３０４及び第２のデータ転送手段３０５を備えている。露光ドライバ４００は、配線パターンビットマップ画像格納手段４０１、識別パターンビットマップ画像格納手段４０２、ビットマップ画像伸長手段４０３、ビットマップ画像合成手段４０４、補正手段４０５及び露光手段４０６を備えている。また、プリント基板計測手段５００はＣＡＤ／ＣＡＭシステム１０１に接続されている。

ＣＡＤ／ＣＡＭシステム１０１は前述のように各装置に接続され、各層の動作を制御し、以下のように動作する。
第１Ａの動作：設計図面に記述された複数のベクトル画像の集合である配線パターンの描画命令を生成し、生成した配線パターンの描画命令を第１のラスタ変換処理手段２０１に入力する。第１Ａの動作はプリント基板６０１の配線パターンに変更がなければ、最初の１回のみ予め実施する。

第２Ａの動作：設計図面に記述された複数の文字もしくは図形の集合である識別パターンの描画命令を生成する。識別パターンの描画命令にはフォントの種類、文字もしくは図形の種類、サイズ、回転、ミラー、配置座標等が含まれる。

第３Ａの動作：第２Ａの動作で生成した識別パターンの描画命令のうち、データベースを生成するのに必要なパラメータを第２のＲＩＰ装置３００の第２のラスタ変換処理手段３０１に入力する。第３Ａの動作は最初の１回のみ予め実施する。

第４Ａの動作：第２Ａの動作で生成した識別パターンの描画命令のうち、識別パターンビットマップ画像を生成するのに必要なパラメータを第２のＲＩＰ装置３００の識別パターンビットマップ画像生成手段３０４に入力する。第４Ａの動作はプリント基板１枚毎に実施する。

第５Ａの動作：プリント基板計測手段５００から入力されるプリント基板のゆがみの計測情報をもとに補正に必要なパラメータを計算し、露光ドライバ４００の補正手段４０５に入力する。第５Ａの動作はプリント基板１枚毎に実施する。

第１のＲＩＰ装置２００は、以下のように動作する。
第１Ｂの動作：第１のラスタ変換処理手段２０１により、予め定められた大きさで白もしくは黒に塗りつぶされたビットマップ画像を生成する。

第２Ｂの動作：第１のラスタ変換処理手段２０１により、ホストコンピュータ１００から入力された配線パターンの描画命令をそれぞれビットマップ画像に変換する。

第３Ｂの動作：第１のラスタ変換処理手段２０１により、ビットマップ画像をそれぞれの配置座標をもとに、白もしくは黒に塗りつぶされたビットマップ画像上に配置して、配線パターンビットマップ画像を生成する。

第４Ｂの動作：第１のデータ転送手段２０２により、配線パターンビットマップ画像を露光ドライバ４００の配線パターンビットマップ画像格納手段４０１に入力する。

第１のラスタ変換処理手段２０１と第１のデータ転送手段２０２は、すべての配線パターンの描画命令を処理するまで、上記第１Ｂ〜第４Ｂの処理を繰り返す。本動作はプリント基板の配線パターンに変更がなければ最初の１回のみ予め実施される。

第２のＲＩＰ装置３００は、以下のように動作する。

第１Ｃの動作：ホストコンピュータ１００から入力された識別パターンの描画命令のパラメータをもとに、第２のラスタ変換処理手段３０１により、露光に使用するすべての組み合わせ（文字の種類，サイズ，回転，ミラーの組み合わせ）の文字や図形のビットマップ画像を生成する。

ここで、一般的に、識別パターンは配線パターンより低い解像度でよい場合が多い。この場合はビットマップ画像を配線パターンに対して低い解像度で生成する。例えば解像度を配線パターンに対して１／２としたならば、ビットマップ画像の縦横のサイズもそれぞれ１／２となる。この比率を以降「圧縮率」と呼ぶ。

第２Ｃの動作：ビットマップ画像圧縮手段３０２により、圧縮率に応じて第２のラスタ変換処理手段が生成したビットマップ画像を圧縮し、データベース格納手段３０３に格納する。以下、データベース格納手段３０３に格納したビットマップ画像を「識別パターンデータベース」と呼ぶ。本動作も最初の１回のみ予め実施される。

第３Ｃの動作：識別パターンビットマップ画像生成手段３０４により、配線パターンビットマップ画像と同じ大きさもしくは圧縮率に応じて縮小した大きさで白もしくは黒に塗りつぶされたビットマップ画像を生成する。

第４Ｃの動作：識別パターンビットマップ画像生成手段３０４により、識別パターンの描画命令をもとに文字もしくは図形のビットマップ画像を、データベース格納手段３０３から１つずつ取り出し、白もしくは黒に塗りつぶされたビットマップ画像上に、識別パターンの配置座標をもとに識別パターンデータベースから取り出したビットマップ画像を配置して、識別パターンビットマップ画像を生成する。このとき、識別パターンの解像度を配線パターンに対して低く設定しているならば、配置座標も圧縮率に合わせて縮小した値を用いる。識別パターンビットマップ画像生成手段３０４はすべての識別パターンの描画命令を処理するまで本動作を繰り返す。

第５Ｃの動作：生成した識別パターンビットマップ画像を、第２のデータ転送手段３０５に入力する。

第６Ｃの動作：第２のデータ転送手段３０５により、識別パターンビットマップ画像を露光ドライバ４００の識別パターンビットマップ画像格納手段４０２に格納する。

識別パターンの描画命令はプリント基板毎に異なるため、第３Ｃから第６Ｃまでの動作はプリント基板１枚毎に実施される。

露光ドライバ４００は以下のように動作する。
第１Ｄの動作：ビットマップ画像伸長手段４０３により、識別パターンの解像度が配線パターンに対して低く設定されているならば、配線パターンの解像度と一致するように識別パターンビットマップ画像を伸長する。

第２Ｄの動作：ビットマップ画像合成手段４０４により、配線パターンビットマップ画像格納手段４０１から入力される配線パターンビットマップ画像と、ビットマップ画像伸長手段４０３から入力される伸長された識別パターンビットマップ画像とを合成する処理を行う。すなわち、それぞれのビットマップ画像の同じ座標の画素同士の論理和を計算してその結果を露光パターンビットマップ画像とする処理を行い、すべての画素を合成すると、露光パターンビットマップ画像を補正手段４０５に入力する。

第３Ｄの動作：補正手段４０５により、ＣＡＤ／ＣＡＭシステム１０１から入力される補正パラメータをもとに露光パターンビットマップ画像を補正する処理を行う。

第４Ｄの動作：露光手段４０６により、補正手段４０５から入力される露光パターンビットマップ画像を用いてプリント基板６０１に露光する。

ここで、配線パターンビットマップ画像は配線パターンに変更がない限りは同じデータを使用し、識別パターンビットマップ画像はプリント基板１枚毎に生成される別のデータを使用する。従って、本動作はプリント基板１枚毎に実施される。

なお、プリント基板計測手段５００はプリント基板６０１に予め設置されているアライメントマークの位置をカメラ等で計測し、その情報をＣＡＤ／ＣＡＭシステム１０１に入力する。

また、プリント基板搬送手段６００は、プリント基板６０１を、プリント基板計測手段５００でアライメントマークを計測する位置及び露光手段４０６で露光する位置に１枚毎に搬送する。

図２は識別パターンのビットマップ画像の生成手順を示す説明図である。なお、ここでは、描画命令を構成するパラメータが文字の種類、サイズ、回転、ミラー、配置座標であり、文字の種類は英数字であるとする。

１種類のプリント基板に描画する識別パターンが、フォントの種類は１種、文字のサイズは３種、文字の回転の種類は「０度」、「９０度」、「１８０度」、「２７０度」の４種、文字のミラーの種類は「ミラー無し」、「Ｘ軸方向ミラー」、「Ｙ軸方向ミラー」の３種であるとする。この場合、英数字の文字数は３６文字であるため、合計で１２９６（＝１×３×４×３×３６）文字分のビットマップ画像が、第２のラスタ変換処理手段３０１によって生成され、識別パターンデータベースとしてデータベース格納手段３０２に格納される。図２の（ａ）は例として、１行目は文字のサイズが１、文字の回転が０度、ミラーが無しのビットマップ画像、２行目は文字のサイズが１、文字の回転が９０度、ミラーが無しのビットマップ画像、３行目は文字のサイズが１、文字の回転が１８０度、ミラーが無しのビットマップ画像、４行目は文字のサイズが１、文字の回転が２７０度、ミラーが無しのビットマップ画像をアルファベットのＡ〜Ｋのみ示したものである。他の条件のビットマップ画像についても同様に生成される。このとき、識別パターンが低い解像度に設定されるならば、第２のラスタ変換処理手段３０１は圧縮率に応じて縮小したビットマップ画像を生成する。

次に識別パターンビットマップ画像生成手段３０３が識別パターンの描画命令から識別パターンビットマップ画像を生成する場合には、以下の手順で実行される。
識別パターンビットマップ画像生成手段３０３は、配線パターンと同じ大きさもしくは圧縮率に応じて縮小した大きさで白もしくは黒で塗りつぶされたビットマップ画像を生成する。図２の例では白で塗りつぶされている。次に図２の（ｂ）の例に示すような識別パターンの描画命令をもとに文字を白もしくは黒で塗りつぶされたビットマップ画像上に配置する。例えば描画命令（ア）の例の場合は、識別パターンビットマップ画像生成手段３０３は、サイズが１、回転が０度、ミラーが無しの文字「ＡＢＣ」のビットマップ画像をデータベース格納手段３０２から取り出し、図２の（ｃ）のように白もしくは黒で塗りつぶされたビットマップ画像の配置座標（Ｘ１、Ｙ１）の位置に配置する。識別パターンビットマップ画像生成手段３０３は、同様にしてすべての描画命令を処理する。

図３は露光パターンのビットマップ画像の合成手順を示す説明図である。

同図において、（ａ）は配線パターンビットマップ画像の例を示している。また、同図（ｂ）は上記で生成した識別パターンのビットマップ画像の例であり、配線パターンに対して１／２の圧縮率で圧縮されている。また、同図（ｃ）は同図（ｂ）の識別パターンビットマップ画像をビットマップ画像伸長手段４０３で伸長した例である。また、同図（ｄ）はビットマップ画像合成手段４０４によって、配線パターンビットマップ画像と伸長した識別パターンビットマップ画像を合成した例である。

本実施形態によれば、文字や図形の回転、ミラー等の負荷の大きいラスタ変換処理を予め実施してデータベース化しておくことにより、プリント基板１枚毎に異なる識別パターンを速やかに生成することができる。また、識別パターンが配線パターンに対して低い解像度でよいならば、識別パターンデータベース及び識別パターンビットマップ画像のサイズを小さくすることができ、さらに識別パターンを速やかに生成することができる。

なお、本発明は、プリント基板計測手段５００を備えていない描画装置にも適用することができる。

１００ ホストコンピュータ
１０１ ＣＡＤ／ＣＡＭシステム
２００ 第１のＲＩＰ装置
２０１ 第１のラスタ変換処理手段
３００ 第２のＲＩＰ装置
３０１ 第２のラスタ変換処理手段
３０２ ビットマップ画像圧縮手段
３０３ データベース格納手段
３０４ 識別パターンビットマップ画像生成手段
４０１ 配線パターンビットマップ画像格納手段
４０２ 識別パターンビットマップ画像格納手段
４０３ ビットマップ画像伸長手段
４０４ ビットマップ画像合成手段
４０６ 露光手段

Claims (4)

1. 描画を命令された配線パターンの配線パターンビットマップ画像を生成する第１のラスタ変換処理手段を搭載する第１のＲＩＰ装置と、
   描画を命令された識別パターンの記載要件に基づき、露光に使用するすべての組み合わせの文字もしくは図形をそれぞれビットマップ画像に変換する第２のラスタ変換処理手段と、前記第２のラスタ変換処理手段で生成されたビットマップ画像を圧縮するビットマップ画像圧縮手段と、前記ビットマップ画像圧縮手段で圧縮されたビットマップ画像を識別パターンデータベースとして格納するデータベース格納手段と、前記識別パターンの描画命令の記載要件のうち基板毎に異なる記載要件をもとに、前記データベース格納手段に格納される識別パターンデータベースを用いて、識別パターンビットマップ画像を生成する識別パターンビットマップ画像生成手段と、を搭載する第２のＲＩＰ装置と、
   前記識別パターンビットマップ画像を伸長するビットマップ画像伸長手段と、前記配線パターンビットマップ画像と前記伸長した識別パターンビットマップ画像とを合成して露光パターンビットマップ画像を生成するビットマップ画像合成手段と、
   合成された前記露光パターンビットマップ画像を用いてプリント基板に露光する露光手段と、
   を備えていることを特徴とする描画装置。
2. 前記配線パターンのビットマップ画像に対して識別パターンのビットマップ画像の解像度を低く設定し、解像度の比に応じて前記ビットマップ画像圧縮手段の圧縮率を設定し、前記ビットマップ画像伸長手段の伸長率を設定された圧縮率の逆数に設定することを特徴とする請求項１に記載の描画装置。
3. 識別パターンが文字の場合の前記記載要件は、フォントの種類、文字サイズ、文字の線幅、文字間隔、回転の種類、ミラーの種類、文字の配置位置の少なくとも１つを含み、識別パターンが図形の場合の前記記載要件は、図形のサイズ、回転の種類、ミラーの種類、図形の配置位置の少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項１に記載の描画装置。
4. 前記第１のラスタ変換処理手段による前記配線パターンビットマップ画像の変換処理と、前記第２のラスタ変換処理手段による前記識別パターンの前記ビットマップ画像の変換処理は、予め実行しておき、
   前記識別パターンビットマップ画像生成手段によって前記識別パターンビットマップ画像を生成する処理と、前記ビットマップ画像伸長手段によって識別パターンビットマップ画像を伸長する処理と、前記ビットマップ画像合成手段によって前記配線パターンビットマップ画像と前記識別パターンビットマップ画像とを合成して露光パターンビットマップ画像を生成する処理は、基板１枚毎に実行することを特徴とする請求項１に記載の描画装置。

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