JP2013120056A - スクリーン印刷用製版の検査装置 - Google Patents

Abstract

【課題】スクリーン印刷用製版についての検査において、スクリーンメッシュに貼設される感光乳剤の薄膜が極薄に形成されていても、製版の良否判定において誤判定が生ずることのない検査を可能にする。
【解決手段】スクリーン印刷用製版２の検査部位Ｓがカメラの画角を臨む適宜な被写体位置になるように配置されたデジタルカメラ３と、製版２に対しカメラ３が配置される側とは反対側で、且つ、カメラ３の被写体位置の外側に配置されて、その光線が製版２に所定角度をなし、且つ、被写体位置を均一に照射するように配置された感光乳剤の色彩と同色又は同系色のＬＥＤ８と、このＬＥＤ８と同一側で、且つ、カメラ３の被写体位置に対向して配置されて、その光線が被写体位置を垂直に照射するように配置された感光乳剤の色彩と補色又は当該補色と同系色のＬＥＤ９とを備えるものである。
【選択図】図２

Description

本発明は、微細電子回路などをスクリーン印刷するに際して使用される製版を検査する検査装置に関するものである。

例えば微細電子回路をセラミック板やポリアミド樹脂板のような絶縁体に導体インク（金属粉やカーボン粉など）をスクリーン印刷するに際して用いられる製版又はマスクは、直径数十ミクロンの極小径のステンレス等の金属線、或いはテトロンやナイロン等の化繊を縦横に配して網目状のスクリーンメッシュを形成し（これを紗とも称する）、このスクリーンメッシュ上に数ミクロン〜数十ミクロンの極薄な厚みで感光乳剤（エマルジョン）、或いは金属（ステンレスやニッケル等）の薄膜を貼設した後、この薄膜に所定の方法、即ち、予め所定の回路パターンが焼き付けられたネガフィルムを介して紫外線を照射し、現像などすることにより感光乳剤が硬化してスクリーンメッシュに固着された部位（この部位は、スクリーン印刷時に、導体インクが転写されない部位）とともに、前記感光乳剤が溶解して前記スクリーンメッシュから溶出された部位（この部位は、スクリーン印刷時に、導体インクが転写されて回路パターンが形成される部位）とが形成されてなるものである。

しかしながら、従来の検査装置（特許文献１，２）による製版の検査のやり方は、単に製版の一方側から照明を当てることにより光線を透過させるとともに、かかる透過光を他方側に配置されたカメラやスクリーンに受像させ、その光像の明暗の検査により行なわれていた。即ち、例えば感光乳剤がスクリーンメッシュに固着された部位では光線が透過せず、したがって、例えばカメラが当該部位を暗い光像（目づまりの時は薄暗い光像になる）として撮像する一方、感光乳剤がスクリーンメッシュから溶出された部位では光線が透過し、したがって、カメラが当該部位を明るい光像として撮像する、ことに基づく検査のやり方であり、このような検査で検出された光像を判定基準に照らして製版の良否の判定が行われていた。
ところが、近年、高微細化された回路パターンの印刷に対応しなければならないためスクリーンメッシュが細かくなるとともに（例えば４０ミクロン）、感光乳剤の薄膜がこれまでより更に極薄になっている。このため、極薄に形成された薄膜の厚みの変動によっては薄膜を光線が透過してしまい（例えば、図２の薄膜１１の「ニ」部のようなところ）、従来の検査装置では対応が困難になるという問題があった。即ち、極薄に薄膜が形成されていても後工程でのスクリーン印刷においては支障がないので、従来のような単なる明暗の光像の検出に基づく検査のやり方であると、本来なら「良」と判定されるべきところを「否」と誤判定されてしまうために、従来の検査装置は近年の製版の検査装置としては不適という問題があった。
特開２０１０−８９２９４ 特開２０１０−１８１２５４

解決しようとする問題点は、スクリーン印刷用製版の検査において、スクリーンメッシュに貼設される感光乳剤の薄膜が極薄に形成されていても、製版の良否判定において誤判定が生ずることのない検査を可能にする点である。

本発明の請求項１に係るスクリーン印刷用製版の検査装置は、極小径のステンレス等の金属線、或いはテトロンやナイロン等の化繊を縦横に配して網目状のスクリーンメッシュを形成し、このスクリーンメッシュ上に極薄な厚みで、且つ、所定の色彩で着色された感光乳剤の薄膜を貼設した後、この薄膜について、所定の方法により前記感光乳剤が硬化して前記スクリーンメッシュに固着された部位とともに、前記感光乳剤が溶解して前記スクリーンメッシュから溶出された部位とが形成されてなる製版を検査する検査装置であって、前記製版の検査部位がカメラの画角を臨む適宜な被写体位置になるように配置された撮像カメラと、前記製版に対し前記撮像カメラが配置される側とは反対側で、且つ、前記撮像カメラの被写体位置の外側に配置されて、その光線が前記製版に所定角度をなし、且つ、前記被写体位置を均一に照射するように配置された前記感光乳剤の色彩と同色又は同系色の拡散広角照明手段と、この拡散広角照明手段と同一側で、且つ、前記撮像カメラの被写体位置に対向して配置されて、その光線が前記被写体位置を垂直に照射するように配置された、前記感光乳剤の色彩と補色若しくは当該補色と同系色、又は前記感光乳剤の色彩に対し前記撮像カメラで分離・識別可能な彩色の同軸透過照明手段とを備えるものである。本検査装置によれば、拡散広角照明手段及び同軸透過照明手段の、互いに補色若しくは当該補色と同系色の光線を一定条件下で照射することにより、又は撮像カメラで分離・識別可能な色彩の、拡散広角照明手段及び同軸透過照明手段の光線を一定条件下で照射することにより、感光乳剤の薄膜が極薄に形成されていても、製版の良否判定において誤判定が生ずることのない検査が可能になり、したがって、製品としての歩留まりを向上させることができる。
ところで、本発明の場合、撮像範囲を示すカメラの画角とは、撮像カメラのレンズによって設定される図２中の角Ｐであり、撮像カメラの視野とは、カメラの画角Ｐにより撮像カメラのレンズと、被写体位置、即ち、製版の検査部位とで形成される略三角錐体のエリアを称し、図２中のエリアＱである。
また、撮像カメラで分離・識別可能な色彩とは、例えば青色系と黄色系のようなものであって、製版の良否判定において誤判定が生ずることのない検査が可能になればよいものである。

本発明のスクリーン印刷用製版の検査装置によれば、スクリーンメッシュに貼設される感光乳剤の薄膜が極薄に形成されていても、製版の良否判定において誤判定が生ずることのない検査が可能になり、したがって、製品としての歩留まりを向上させることができる。

本発明の実施形態に係るスクリーン印刷用製版の検査装置及び検査方法を図１〜３を参照して説明する。
まず、本検査装置１を含む本実施形態に係る検査システムの概略を、図１を参照して説明する。本検査システムは、後に詳述する、デジタルカメラ３及び照明装置４から構成され、検査対象のスクリーン印刷用製版２に対する良否判定に際して誤判定が生ずることのない検査を可能にする本検査装置１と、本検査装置１と所定制御信号の送受信を行なうＰＣ（パーソナルコンピュータ）５とから構成されており、ＰＣ５は、本検査装置１との間で、スクリーン印刷用製版２が載置されたテーブル（図示せず）をＸ−Ｘ方向及びＹ−Ｙ方向の２次元に移動（したがって、製版２の検査部位を可変することができる。）させる制御信号や、照明装置４のオン・オフ制御信号、照明の色可変及び照明の強弱可変などの制御信号、デジタルカメラ３のオン・オフ制御信号及びその撮像データの取込み制御信号の送受信を行なう。加えて、ＰＣ５は、所定のソフトウェアにより、所定のアルゴリズムに従ってデジタルカメラ３から取込んだ撮像データについてしきい値処理などの適宜な画像処理を行なうととも、予め格納された基準データと比較・判定し、検査部位の良否を、例えばディスプレイ上に表示することなどして最終的には製版２の良否判定を行なう。尚、符号６は、デジタルカメラ３の、ＰＣ５に接続するためのインターフェースである。

本検査装置１は、図２に示すように、スクリーン印刷用製版２の検査部位Ｓがカメラの画角Ｐを臨む適宜な被写体位置（この位置で所定の撮像範囲が形成される。）になるように、本実施の形態では、製版２の上方に配置されたデジタルカメラ（撮像カメラ）３と、製版２を隔ててデジタルカメラ３に対向する態様で当該デジタルカメラ３が配置される側とは反対側の下方に、浅皿状枠体７ａの下面に中空有底の円筒状枠体７ｂを連設させて略とんがり帽子状をなす設置枠７を備えた照明装置４とで構成され、この照明装置４の設置枠７には、当該設置枠７の枠体７ａに形成された略４５度の傾斜面（この傾斜面は、枠体７ａの開口端に行くに従って拡くなるとともに、被写体位置、即ち、検査部位Ｓの外側に位置するように形成されている。）に配置されて、その光線が製版２に対し、本実施の形態では、枠体７ａの傾斜面に従って略４５度（所定角度）をなし、且つ、被写体位置、即ち、検査部位Ｓに均一に照射されるように配置された感光乳剤の色彩と同一の、本実施の形態では、赤色系の拡散広角照明手段である、８つのＬＥＤ８（このＬＥＤ８は円周等分に８つ配列されているが、同図にはそのうちの２つのみが描かれ、これらからの光線は破線で表示されている。）と、この設置枠７の枠体７ｂの底中央（したがって、拡散広角照明手段と同一側で、且つ、撮像カメラの被写体位置に対向して配置されることになる。）には、その光線が被写体位置、即ち、検査部位Ｓに垂直をなして照射されるように配置された感光乳剤の色彩と補色の、本実施の形態では、緑色系の同軸透過照明手段である１つのＬＥＤ９（これからの光線は実線で表示されている。）とが設置されている。尚、枠体７ｂの内筒壁面は鏡面仕上げされ、その筒径及び筒長は、ＬＥＤ９からの光線が平行光線をなして被写体位置、即ち、検査部位Ｓに垂直に照射されるようになっていることは言うまでもない。

ところで、スクリーン印刷用製版２は、背景技術のところでも述べたように、直径数十ミクロンの極小径の、本実施の形態ではステンレス線１０ａを縦横に配して網目状のスクリーンメッシュ１０を形成し、このスクリーンメッシュ１０上に数ミクロン〜数十ミクロンの極薄な厚みで、本実施の形態では色彩が赤色系の感光乳剤（エマルジョン）の薄膜１１を貼設した後、この薄膜１１に予め所定の回路パターン１２が焼き付けられたネガフィルムを介して紫外線を照射し、現像などすることで、感光乳剤が硬化してスクリーンメッシュ１０に固着された部位、即ち、薄膜１１が形成された部位（この部位は、スクリーン印刷時に、導体インクが転写されない部位）とともに、感光乳剤が溶解してスクリーンメッシュ１０から溶出された部位（この部位は、スクリーン印刷時に、導体インクが転写されて回路パターン１２が形成される部位）とが形成されてなるものである（図２，３参照）。
尚、図２は、スクリーン印刷用製版２のある部位の横断面図であり、また、図３は、スクリーン印刷用製版２のある検査部位Ｓの一例を示す模式図であり、スクリーンメッシュ１０が実線で描かれているところが回路パターン１２の部位で、破線で描かれているところが薄膜１１の部位である。

次に、本検査装置１を用いたスクリーン印刷用製版２の良否判定方法を図１〜３を参照して説明する。
本検査装置１においては、最初にＬＥＤ８及びＬＥＤ９を照射しておいて、しかる後、スクリーン印刷用製版２が載置されたテーブルを移動させてデジタルカメラ３の被写体位置の位置に当該製版２の検査部位Ｓを合わせるか、被写体位置に当該製版２の検査部位Ｓを合わせてからＬＥＤ８及びＬＥＤ９を照射する。図２には、上述のように、この検査部位Ｓを含むある断面部位、即ち、「イ」部〜「リ」部の断面部位が描かれている。

そして、デジタルカメラ３では、製版２の検査部位Ｓの「ハ」部〜「ト部」の一部が撮像される。すると、「ハ」部や、「ホ」部、「ト」の一部には正規の膜厚の薄膜１１が形成されているため、薄膜１１の色彩と補色の関係にある緑色系の光線は、薄膜１１に吸収されこれを透過せず、また、赤色系の入射光線は薄膜１１に対し斜め方向に反射し拡散するが、カメラの視野Ｑに入るものは僅かであり、この結果、これらの部位は、デジタルカメラ３では「黒色系の光像」として撮像される。また、「ニ」部は、薄膜１１が極薄膜厚に形成されているため、緑色系の光線の一部が薄膜１１を透過してしまうとともに、赤色系の光線が薄膜１１に反射し拡散してその一部がカメラの視野Ｑに入るため、この部位は、デジタルカメラ３では「緑色系と赤色系の混合した光像」として撮像される。更に、「ヘ」部は、薄膜１１が形成されていない（ピンホール状の欠陥部位となっている。）ため、この部位は、デジタルカメラ３では「赤色系の光像が一切入らない緑色系の光像」として撮像される。そして、これら検査部位Ｓの「ハ」〜「ト」部の一部の光像の撮像データに対し、ＰＣ５において、しきい値処理などの適宜な画像処理が行なわれるととも、予め格納されたこの検査部位Ｓの基準データとの比較・判定がなされ、この検査部位の良否が判定される。この場合、「ハ」部や、「ホ」部、「ト」の一部は「良」と判定され、「ヘ」部は「不良」と判定されることはもちろんであるが（特に、「ヘ」部のような欠陥部位には、上述のように赤色系の光像が一切入らないので、良否判定は正確で容易である。）、「ニ」部については、実験データや製造データなどから、「良」と判定するためのしきい値、即ち、緑色系と赤色系の色彩の混合割合がどれくらいであれば薄膜１１の膜厚として許容し、且つ、欠陥部位とは見なさない、との判定基準を予め決めておいて判定される。したがって、従来の検査のしかたに拠れば「不良」と判定されていたものが本検査装置１の検査のしかたに拠れば「良」と判定されるようになるので、製品としての歩留まりを向上させることができる。
このような検査部位Ｓに対する良否判定は、スクリーン印刷用製版２が載置されたテーブルを移動させて当該製版２の全面に渡って行なわれることはもちろんである。

ところで、検査部位Ｓから外れた「イ」や「リ」部は、正規の膜厚の薄膜１１が形成されている部位であり、赤色系の入射光線は、この薄膜１１に対し斜め方向に反射され拡散するが、その殆どがカメラの視野Ｑに入らず、また、この部位には緑色系の光線は入射しない。「ロ」部や「チ」部は、回路パターン１２の部位であり、赤色系の光線の一部は通過するがカメラの視野Ｑに殆ど入らず、緑色系の光線は入射しない。「ト」部の残余の部は、正規の膜厚の薄膜１１が形成されている部位であって、赤色系の光線は薄膜１１に対し斜め方向に反射し拡散するが、その殆どがカメラの視野Ｑに入らず、緑色系の光線は入射しない。したがって、これらの検査部位Ｓから外れた部位が、検査部位Ｓの良否判定に影響を及ぼすことはない。

ところで、上述した、検査部位Ｓと基準データとの両者の比較に際しての実際のアルコリズムでは、図３中の回路パターン１２の部位のところを検査部位から除外して薄膜１１が貼設された部位に対する比較・判定方法が採られている。
また、本実施の形態では、赤色系のＬＥＤ８及び緑色系のＬＥＤ９とを用いた場合について説明したが、例えば青色系のＬＥＤと黄色系のＬＥＤとであってもよく、けだし、カメラ３による光像の撮像データに対し、上述した方法に準じて、ＰＣ５において、基準データとの比較・判定がなされ、この検査部位の良否判定には支障がないからである。

本発明は、スクリーン印刷用製版に対し、拡散広角照明手段及び同軸透過照明手段の、互いに補色若しくは当該補色と同系色の光線を一定条件下で照射することにより、又は撮像カメラで分離・識別可能な色彩の、拡散広角照明手段及び同軸透過照明手段の光線を一定条件下で照射することにより当該スクリーン印刷用製版の検査を行うようにしたので、感光乳剤の薄膜が極薄に形成されていても、製版の良否判定において誤判定が生ずることのない検査が可能になり、したがって、製品としての歩留まりを向上させることができ、この種の検査に広く利用され得るものと言える。

本発明の実施の形態に係る、本検査装置を含む検査システムの概略構成図である。 本検査装置によるスクリーン印刷用製版の検査方法の説明図である。 スクリーン印刷用製版のある検査部位の一例を示す模式図である。

１ 検査装置
２ スクリーン印刷用製版
３ デジタルカメラ（撮像カメラ）
４ 照明装置
８ 赤色系のＬＥＤ（拡散広角照明手段）
９ 緑色系のＬＥＤ（同軸透過照明手段）
１０ スクリーンメッシュ
１０ａ ステンレス線
１１ 薄膜
１２ 回路パターン
Ｐ デジタルカメラの画角
Ｑ デジタルカメラの視野
Ｓ 検査部位

Claims (1)

1. 極小径のステンレス等の金属線、或いはテトロンやナイロン等の化繊を縦横に配して網目状のスクリーンメッシュを形成し、このスクリーンメッシュ上に極薄な厚みで、且つ、所定の色彩で着色された感光乳剤の薄膜を貼設した後、この薄膜について、所定の方法により前記感光乳剤が硬化して前記スクリーンメッシュに固着された部位とともに、前記感光乳剤が溶解して前記スクリーンメッシュから溶出された部位とが形成されてなる製版を検査する検査装置であって、前記製版の検査部位がカメラの画角を臨む適宜な被写体位置になるように配置された撮像カメラと、前記製版に対し前記撮像カメラが配置される側とは反対側で、且つ、前記撮像カメラの被写体位置の外側に配置されて、その光線が前記製版に所定角度をなし、且つ、前記被写体位置を均一に照射するように配置された前記感光乳剤の色彩と同色又は同系色の拡散広角照明手段と、この拡散広角照明手段と同一側で、且つ、前記撮像カメラの被写体位置に対向して配置されて、その光線が前記被写体位置を垂直に照射するように配置された、前記感光乳剤の色彩と補色若しくは当該補色と同系色、又は前記感光乳剤の色彩に対し前記撮像カメラで分離・識別可能な彩色の同軸透過照明手段とを備えてなることを特徴とするスクリーン印刷用製版の検査装置。

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