JP7136537B2 - レーザ加工におけるアライメントマーク検出方法及びレーザ加工装置 - Google Patents
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Description
本発明は、レーザを使用して基板に加工を行うレーザ加工において、基準マークとなるアライメントマークの検出方法及びそれを行うためのレーザ加工装置に関する。
レーザを使用した基板の加工においては、例えば、特許文献１に開示されているように、プリント基板上に設けられた基準マークとなるアライメントマークを予め検出するようになっているが、プリント基板のなかには、アライメントマークが樹脂層等で覆われていて、そのままではアライメントマークを検出できないものがある。
そこで本発明の目的は、レーザ加工において、アライメントマークが樹脂層等で覆われている基板でのアライメントマークの検出を行えるようにすることにある。
本願において開示される発明のうち、代表的なレーザ加工装置は、代表的なアライメントマーク検出方法は、複数のアライメントマークが当該アライメントマークの上部に形成された層によって覆われている基板をレーザ照射により加工する場合のアライメントマーク検出方法において、
広角ＣＣＤカメラを用いて前記基板全体の上面画像を一度に読取り、前記基板の４辺の交点を検出し、前記交点と前記アライメントマークとの位置関係を示す予め用意された相対データに基づいて前記アライメントマークの各々の上部にある層の除去位置を決定する第１ステップと、
当該第１ステップで決定された除去位置の各々にレーザを照射して前記アライメントマークの上部にある層を除去する第２ステップと、
当該第２ステップの後前記広角ＣＣＤカメラよりも高精細なＣＣＤカメラを用いて前記アライメントマークの各々を順番に読取り当該アライメントマークの各々の位置を決定する第３ステップとを備えることを特徴とする。
広角ＣＣＤカメラを用いて前記基板全体の上面画像を一度に読取り、前記基板の４辺の交点を検出し、前記交点と前記アライメントマークとの位置関係を示す予め用意された相対データに基づいて前記アライメントマークの各々の上部にある層の除去位置を決定する第１ステップと、
当該第１ステップで決定された除去位置の各々にレーザを照射して前記アライメントマークの上部にある層を除去する第２ステップと、
当該第２ステップの後前記広角ＣＣＤカメラよりも高精細なＣＣＤカメラを用いて前記アライメントマークの各々を順番に読取り当該アライメントマークの各々の位置を決定する第３ステップとを備えることを特徴とする。
また、本願において開示される発明のうち、代表的なレーザ加工装置は、複数のアライメントマークが形成されている基板をレーザ照射により加工するレーザ加工装置において、前記基板全体の上面画像を一度に読取る第１カメラであって当該読取り画像に基づいて前記基板の４辺の交点を検出し、前記交点と前記アライメントマークとの位置関係を示す予め用意された相対データに基づいて前記アライメントマークの各々の上部にある層の除去位置を決定するためのものと、当該除去位置にレーザを照射した後に前記アライメントマークの各々を順番に読取る第２カメラであって当該アライメントマークの各々の位置を決定するためのもので前記第１カメラよりも高精細なものとを備えることを特徴とする。
本発明によれば、レーザ加工において、アライメントマークが樹脂層等で覆われている基板でのアライメントマークの検出が行えるようになる。
図１は、本発明の一実施例でのアライメントマーク検出動作を説明するための図であり、（ａ）はプリント基板を上から見た平面図、（ｂ）と（ｃ）は（ａ）のＡ－Ａ断面図である。
図１において、プリント基板１は３層構造となっており、ベース層２の上に銅層３があり、その上に樹脂層４がある。５Ａ～５Ｄはそれぞれプリント基板１の四隅に形成されたアライメントマークであり、この部分の銅層３が除去されることによって形成されている。プリント基板１は四角形となっており、６Ａ～６Ｄはそれぞれ四角形の辺、７Ａ～７Ｄはそれぞれ四角形の頂点である。
アライメントマーク５Ａ～５Ｄは樹脂層４で覆われているので、外側からは検出することはできない。これを検出するためには、検出する前にその周辺上部にある樹脂層４をレーザ照射により除去する必要がある。（ｂ）はアライメントマーク５Ａ～５Ｄが樹脂層４で覆われている状態での断面図、（ｃ）はアライメントマーク５Ａ～５Ｄの周辺上部にある樹脂層４を除去した状態での断面図である。
図１において、プリント基板１は３層構造となっており、ベース層２の上に銅層３があり、その上に樹脂層４がある。５Ａ～５Ｄはそれぞれプリント基板１の四隅に形成されたアライメントマークであり、この部分の銅層３が除去されることによって形成されている。プリント基板１は四角形となっており、６Ａ～６Ｄはそれぞれ四角形の辺、７Ａ～７Ｄはそれぞれ四角形の頂点である。
アライメントマーク５Ａ～５Ｄは樹脂層４で覆われているので、外側からは検出することはできない。これを検出するためには、検出する前にその周辺上部にある樹脂層４をレーザ照射により除去する必要がある。（ｂ）はアライメントマーク５Ａ～５Ｄが樹脂層４で覆われている状態での断面図、（ｃ）はアライメントマーク５Ａ～５Ｄの周辺上部にある樹脂層４を除去した状態での断面図である。
図２は本発明の一実施例となるレーザ加工装置のブロック図である。各構成要素や接続線は、主に本実施例を説明するために必要と考えられるものを示してあり、レーザ加工装置として必要な全てを示している訳ではない。
このレーザ加工装置では、加工すべきプリント基板１を載置する加工テーブル１２に対し、レーザ照射系１３を搭載する加工ユニット１４を相対的移動させることにより、プリント基板１に穴あけ加工するようになっている。
加工ユニット１４には、プリント基板１の上面を一度に読取るための広角ＣＣＤカメラ１５と、プリント基板１の四隅に形成されたアライメントマークをそれぞれ一つずつ読取るためのＣＣＤカメラ１６が搭載されている。ＣＣＤカメラ１６は広角ＣＣＤカメラ１５よりも高精細なものとなっている。
このレーザ加工装置では、加工すべきプリント基板１を載置する加工テーブル１２に対し、レーザ照射系１３を搭載する加工ユニット１４を相対的移動させることにより、プリント基板１に穴あけ加工するようになっている。
加工ユニット１４には、プリント基板１の上面を一度に読取るための広角ＣＣＤカメラ１５と、プリント基板１の四隅に形成されたアライメントマークをそれぞれ一つずつ読取るためのＣＣＤカメラ１６が搭載されている。ＣＣＤカメラ１６は広角ＣＣＤカメラ１５よりも高精細なものとなっている。
１７は加工プログラムに基づいて加工テーブル１２、レーザ照射系１３、広角ＣＣＤカメラ１５、ＣＣＤカメラ１６、その他の動作を制御して加工動作を進める全体制御部で、例えばプログラム制御の処理装置を中心にして構成されるものである。全体制御部１７の内部には、広角ＣＣＤカメラ１５やＣＣＤカメラ１６で読取った画像データを処理する画像処理部１８が設けられている。なお、全体制御部１７はここで説明するもの以外の構成要素や制御機能を有しているものする。
図３は、本発明の一実施例でのアライメントマーク検出動作のフローチャートである。以下、図１～図３を用いて、アライメントマーク検出動作を説明する。
図２のレーザ加工装置は全体制御部１７の制御の下で以下のように動作する。
プリント基板１の全体画像を上から広角ＣＣＤカメラ１５により読取る（図３におけるステップＳ１）。画像処理部１８はプリント基板１全体の画像データに基づきプリント基板１の各頂点７Ａ～７Ｄの座標を検出する（図３におけるステップＳ２）。この方法は、例えば辺６Ａ～６Ｄの各々毎に離間した２点を検出して各辺を検出し、これら辺同士の交点座標を求めればよい。
図２のレーザ加工装置は全体制御部１７の制御の下で以下のように動作する。
プリント基板１の全体画像を上から広角ＣＣＤカメラ１５により読取る（図３におけるステップＳ１）。画像処理部１８はプリント基板１全体の画像データに基づきプリント基板１の各頂点７Ａ～７Ｄの座標を検出する（図３におけるステップＳ２）。この方法は、例えば辺６Ａ～６Ｄの各々毎に離間した２点を検出して各辺を検出し、これら辺同士の交点座標を求めればよい。
各頂点７Ａ～７Ｄの座標とそれぞれの近くにあるアライメントマーク５Ａ～５Ｄの各々の座標との相対関係を示す相対データは、装置内に用意されている。従って、各頂点７Ａ～７Ｄの座標を検出した後、この相対データに基づきアライメントマーク５Ａ～５Ｄの各々の周辺上部にある樹脂層４にレーザを照射してこの部分を除去する（図３におけるステップＳ３）。
プリント基板１の変形や歪みの影響で、前記相対データで決定される座標位置に確実にアライメントマーク５Ａ～５Ｄが存在するとは限らない。この理由から、樹脂層４の除去部分はアライメントマーク５Ａ～５Ｄの周辺上部とし、ある程度範囲を広げて行う必要がある。
プリント基板１の変形や歪みの影響で、前記相対データで決定される座標位置に確実にアライメントマーク５Ａ～５Ｄが存在するとは限らない。この理由から、樹脂層４の除去部分はアライメントマーク５Ａ～５Ｄの周辺上部とし、ある程度範囲を広げて行う必要がある。
次に、樹脂層４が除去されたアライメントマーク５Ａ～５Ｄに対し、一つずつ順番にＣＣＤカメラ１６を位置合わせし、その画像データを読取り（（図３におけるステップＳ４）、その座標位置を検出する（（図３におけるステップＳ５）。この場合も、プリント基板１の変形や歪みの影響で、前記相対データで決定される座標位置に確実にアライメントマーク５Ａ～５Ｄが存在するとは限らないので、ＣＣＤカメラ１６はある程度探索範囲を広げてアライメントマークの読取りを行う。
なお、プリント基板１の加工位置を示す座標データは装置内に用意されており、この座標データがプリント基板１の変形や歪みの影響を抑えるためにアライメントマーク５Ａ～５Ｄの座標位置に基づいて補正されることは良く知られており、ここでは説明を省略する。
なお、プリント基板１の加工位置を示す座標データは装置内に用意されており、この座標データがプリント基板１の変形や歪みの影響を抑えるためにアライメントマーク５Ａ～５Ｄの座標位置に基づいて補正されることは良く知られており、ここでは説明を省略する。
以上の実施例によれば、アライメントマーク５Ａ～５Ｄの各々の周辺上部にある樹脂層４の除去位置を、プリント基板１の全体画像を上から広角ＣＣＤカメラ１５により一度に読取って決定できるので、アライメントマークが樹脂層等で覆われている基板でのアライメントマークの検出を高速に行うことができる。
以上、本発明を実施例を主体に説明したが、実施例は本発明を理解しやすくするための例であり、実施例における構成要素を種々置換したり、別の要素を付加することにより、各種の変形が可能である。従って、本発明は実施例に限定されるものではない。
例えば、アライメントマーク５Ａ～５Ｄの各々の周辺上部の樹脂層４に、当該樹脂層４を除去すべき位置であることを示す除去マークを形成しておき、プリント基板１の全体画像を上から広角ＣＣＤカメラ１５により一度に読取って除去マークの座標を検出し、当該部分の樹脂層４にレーザを照射してこの部分を除去するようにしてもよい。
１：プリント基板 ２：ベース層 ３：銅層 ４：樹脂層
５Ａ～５Ｂ：アライメントマーク ６Ａ～６Ｄ：辺 ７Ａ～７Ｄ：頂点
１２：加工テーブル １３：レーザ照射系 １４：加工ユニット
１５：広角ＣＣＤカメラ １６：ＣＣＤカメラ １７：全体制御部
１８：画像処理部
５Ａ～５Ｂ：アライメントマーク ６Ａ～６Ｄ：辺 ７Ａ～７Ｄ：頂点
１２：加工テーブル １３：レーザ照射系 １４：加工ユニット
１５：広角ＣＣＤカメラ １６：ＣＣＤカメラ １７：全体制御部
１８：画像処理部
Claims (2)
- 複数のアライメントマークが当該アライメントマークの上部に形成された層によって覆われている基板をレーザ照射により加工する場合のアライメントマーク検出方法において、
広角ＣＣＤカメラを用いて前記基板全体の上面画像を一度に読取り、前記基板の４辺の交点を検出し、前記交点と前記アライメントマークとの位置関係を示す予め用意された相対データに基づいて前記アライメントマークの各々の上部にある層の除去位置を決定する第１ステップと、
当該第１ステップで決定された除去位置の各々にレーザを照射して前記アライメントマークの上部にある層を除去する第２ステップと、
当該第２ステップの後前記広角ＣＣＤカメラよりも高精細なＣＣＤカメラを用いて前記アライメントマークの各々を順番に読取り当該アライメントマークの各々の位置を決定する第３ステップとを備えることを特徴とするアライメントマークの検出方法。 - 複数のアライメントマークが形成されている基板をレーザ照射により加工するレーザ加工装置において、
前記基板全体の上面画像を一度に読取る第１カメラであって当該読取り画像に基づいて前記基板の４辺の交点を検出し、前記交点と前記アライメントマークとの位置関係を示す予め用意された相対データに基づいて前記アライメントマークの各々の上部にある層の除去位置を決定するためのものと、
当該除去位置の各々にレーザを照射した後に前記アライメントマークの各々を順番に読取る第２カメラであって当該アライメントマークの各々の位置を決定するためのもので前記第１カメラよりも高精細なものとを備えることを特徴とするレーザ加工装置。
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| JP2000165039A (ja) | 1998-11-26 | 2000-06-16 | Nippon Carbide Ind Co Inc | プリント配線板の製造方法 |
| JP2000176666A (ja) | 1998-12-16 | 2000-06-27 | Mitsubishi Electric Corp | レーザ加工装置 |
| JP2005140597A (ja) | 2003-11-05 | 2005-06-02 | Yamaha Motor Co Ltd | 物品認識方法及び同装置、並びに同装置を備えた表面実装機、同部品試験装置、同ディスペンサ、同実装基板検査装置及び同印刷基板検査装置 |
| JP2014178536A (ja) | 2013-03-15 | 2014-09-25 | Dainippon Screen Mfg Co Ltd | 描画データ生成方法、描画方法、描画データ生成装置、および描画装置 |
| JP2016068086A (ja) | 2014-09-26 | 2016-05-09 | ビアメカニクス株式会社 | レーザ加工装置及びレーザ加工方法 |
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