JPH0750826B2 - 直接描画装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、直接描画装置、特にノズルに対して所定速度
で相対的に移動するテーブル上に配置された回路基板に
ノズルからペーストを吐出させ、回路基板上にパターン
を描画する直接描画装置に関する。

［従来の技術］ 従来、このような直接描画装置を用いて、例えば第10図
に図示されたようなハイブリッドICのパターン45を描く
場合には、第11図に図示されたように、半田付けする部
分や部品搭載部分、抵抗パターンが後で描画されるパッ
ド部分等のように閉ループ状に形成されたボックス状部
分46と、これらのボックスを結ぶライン47から構成され
る場合が多い。

このようなパターン46、47を直接描画装置で描画する場
合に、ライン状の部分47とボックス状の部分46は異なる
方法で描画される。即ちライン状の部分47は、ユーザが
１描画ラインの線幅と必要なライン幅を入力することで
描画装置に組み込まれたソフトウエアにより、そのライ
ンに沿って複数回往復することによりライン状のパター
ンが形成される。この往復時は、徐々にユーザの要求す
る線幅に近づくように入力データに対し左右に一定値づ
つオフセットされていく。このオフセット量は描画装置
のソフトウェアにより自動計算でまたはユーザが手動に
より設定する。

一方ボックス状の部分46は、異なる方法が用いられ、こ
れらが第12図と第13図に図示されている。通常、描画す
べきパターンのデータは、そのパターンの輪郭の各節点
の座標群として外部コントローラより通信で送られてく
る。

例えば形成すべきパターンを第12図（Ａ）に図示したよ
うな矩形状のパターン50とすると、描画装置は、第12図
（Ｂ）に図示したようにパターン50の節点50a〜50dを結
ぶようにパターン50の外形線に沿って周囲を描画し、ペ
ーストを塗布してライン51を描画する。続いてその内側
52を、第12図（Ｃ）に図示したようにユーザにより指定
された方向とピッチで順次塗りつぶし（ハッチング
し）、矩形状のパターン50を形成する。この内側52をノ
ズル53よりペースト54を吐出し塗りつぶす状態が第13図
に図示されている。

［発明が解決しようとする課題］ 通常描画ライン51は、その線幅Ｌが100〜150μｍぐらい
あるので、外形ライン50に沿って描画すると、描画ライ
ン51の一番外側51aは、外形ライン50より線幅の約1/2で
ある50〜75μｍぐらいはみ出し、隣接するラインとショ
ートしてしまう恐れがある。

これを防止するために送信される描画データを縮小する
と、操作が複雑となり、時間が必要となるとともに、描
画データの管理が煩雑になるという問題がある。

また描画すべきパターンが、第14図に図示されたような
複雑なパターン55になると、55aの部分では多数のライ
ンを折り返して引く必要があり、折り返すごとにノズル
53から吐出されるペースト54の量を制御しなければなら
ない。したがって、その制御並びにノズルからペースト
を吐出させる空気圧のオンオフの時間が必要となるため
に、描画時間がかかるとともに、良好なパターンを描く
ことができないという問題がある。

したがって、本発明は、このような問題点を解決するた
めになされたもので隣接するパターンとの接触がなく、
また描画時間を短縮でき、良好な描画パターンを描くこ
とが可能な直接描画装置を提供することを課題とする。

［課題を解決するための手段］ 本発明においては上述した課題を解決するために、ノズ
ルに対して所定速度で相対的に移動するテーブル上に配
置された回路基板にノズルからペーストを吐出させ、回
路基板上にパターンを描画する直接描画装置において、
描画すべきパターンの閉ループ輪郭線の内側を識別する
手段と、前記輪郭線の内側に所定量オフセットした描画
ラインを演算する手段と、前記輪郭線の内側にオフセッ
トさせた描画ラインを演算する際、閉パターン輪郭線の
外側にはみ出す描画ラインを検出する手段とを設け、前
記検出手段が検出した描画ラインの描画を係止した上で
前記描画ラインに沿ってパターンを描画する構成を採用
しているので、描画すべきパターンの閉ループ輪郭線の
内側を識別し、輪郭線の内側に所定量オフセットした描
画ラインに沿ってパターンを描画する構成を採用した。

［作用］ このような構成では、描画すべきパターンの輪郭線をそ
の中心線としてパターンを描画するのではなく、輪郭線
の内側に所定量オフセットして、パターンを描画する。
しかも、閉パターン輪郭線の外側にはみ出す描画ライン
の描画を行なわないようにしているので、たとえば、閉
パターンの輪郭線中にオフセット量より小さい微少パタ
ーンがある場合でも、これに応じて生じる異常なパター
ン部分を削除でき高品位の直接描画が可能となる。

［実施例］ 以下、図面に示す実施例に基づいて本発明の詳細を説明
する。

第１図には、本発明方法に係わる直接描画装置が、また
第２図には第１図の装置の制御系の構造が図示されてい
る。

第１図において、符号１はセラミックなどから成る回路
基板で、ＸおよびＹ方向に移動されるXYテーブル２上の
所定位置に位置決めされる。この基板１に対して導体お
よび絶縁体を形成するペースト3aを吐出するインクペン
４のノズル３はXYテーブル２に対して垂直に配置され、
XY平面に垂直なＺ軸方向にモータ５を介して移動され
る。

ノズル３からのペースト3aの吐出および吐出停止、XYテ
ーブル２のXY平面における移動をあらかじめ決定された
プログラムに応じて数値制御することによって、回路基
板１上に各種の回路膜を形成することができる。その
際、回路基板１の凹凸は光学距離センサに対応する高さ
センサ６によって検出され、ノズル３の高さはＺ軸方向
に沿ってモータ５を介して自動的に制御される。

第２図は、この直接描画装置の制御部を含む構成を示す
ブロック図であり、20はCPU、ROM、RAM等からなるマイ
クロコンピュータであり、入出力装置21を介してCADシ
ステム30から後述するような描画パターンを含む描画デ
ータを入力して必要なデータをメモリ22に一時格納し、
また予めメモリ22に格納されているプログラムや各種デ
ータも使用して、この直接描画装置の各部を統括制御す
ることによって、XYテーブル２上に位置決め載置された
セラミック等からなる基板１上に厚膜回路を形成する。

すなわち、このマイコン20はモータコントローラ23に描
画データに応じたXYテーブル制御信号を出力して、この
モータコントローラ23によってモータ24（実際にはＸ方
向駆動用とＹ方向駆動用２個のモータがある）を駆動制
御させ、シリンダに保持されたノズル３に対して、基板
１が所要の軌跡を描いて相対移動するように、XYテーブ
ル２を移動させる。

また、描画を開始する前に、高さセンサ６によって基板
１の描画面全体の高さ変動を測定して、その測定結果を
座標値と対応させてメモリ22に記憶させる。

描画時には、そのデータを読み出してモータコントロー
ラ25にノズル位置制御信号を出力し、そのモータコント
ローラ25にモータ５を駆動制御させて、セラミック基板
１の描画面の高さ変動を補正するようにノズル３を上下
動させ、それによってノズル３とセラミック基板１の描
画面との間隔を常に適正に保つようにする。

さらに、マイクロコンピュータ20は設定された空気圧に
応じた信号を電空変換器26に出力して空気源27からの高
圧の空気圧を設定圧力に変換し、電磁弁28を開くように
制御してその空気圧をインクペンに供給し、ノズル３か
らインクペン４内のペーストを所定流量で吐出させて、
設定された基本線幅で厚膜回路を描画させる。

CADシステム30は、パーソナルコンピュータを使用し
て、デジタイザ40によってデジタイズした回路パターン
の輪郭線（一般に外形線）のデータを入力して描画デー
タを作成するシステムであり、この実施例では主として
このCADシステムによって描画データを作成処理するよ
うにしている。

次にこのように構成された装置の動作を、第３図に図示
されたフローチャートにしたがって説明する。

描画装置によって描画すべきパターンが、第４図に図示
されたようなパターン60である場合について説明する。
このパターン60は、複数の節点P1〜P9を有し、その各節
点のｘ座標、ｙ座標が１つのパターンデータとして連続
してメモリ22に格納されている。この格納状態が第５図
にテーブルの形で図示されている。

まず第３図のステップS1において、描画すべき一連の閉
ループの描画データのうち最もｘ座標の小さい点、即ち
最左点を求める。第４図のパターン60ではP2、P3、P7、
P8の各点がこれに該当する。ステップS2において最左点
データが複数あると判断された場合に、ステップS3にお
いて、複数点のうちｙ座標の最も小さい点を出発点と
し、また最左点データが一つである場合には、ステップ
S4に移ってステップS1で求めた点を出発点とする。

このように出発点が定まった場合には、ステップS5にお
いて出発点の前後のデータのｙ座標の大小を比較し、デ
ータ処理をメモリに格納されたデータ格納順に行なう
か、あるいは逆順に行なうかを決定する。即ち第６図に
図示したように、Pnを出発点とし、Pn＋１のｙ座標がPn
−１のｙ座標より大きい場合（即ち第６図（Ａ））、デ
ータの処理をPn、Pn＋１、Pn＋２、…Pm、P1、P2、Pn−
１と行ない（Pmは最終データ）、一方第６図（Ｂ）のよ
うに逆の場合にはデータ処理をPn、Pn−１、Pn−２、…
P2、P1、Pm、…Pn＋１と処理していく。

このように、ｘ、ｙ座標点のうち最も小さい点を求め、
処理方向を決めることは、閉ループの外形線の内側を認
識していることになる。

次に、現状の処理点と次の処理点（第７図において現状
点がPi、次の点がPi＋１、以下この図にもとづいて説明
する。）で結ばれる線分と平行で、描画線幅の半分幅処
理の進行方向右側にオフセットした直線１の方程式を
計算する（ステップS6）。同様に、Pi＋１点とPi＋２点
で結ばれる線分と平行で、描画線幅の半分幅処理の進行
方向右側にオフセットした直線l2の方程式を計算する
（ステップS7）。

次に直線１とl2の交点を求めメモリに格納し（ステッ
プS8）、処理をひとつ進める（ステップS9）。処理が一
巡したら（ステップS10）、内側にオフセットしたデー
タをもとにその線に沿って外周を描画し（ステップS1
1）、その内側を所定方向所定ピッチで描画し塗りつぶ
していく（ステップS12）。

このように、ある特定点の決定とデータ処理方向を決定
することで、閉ループパターンの内側を認識し、第８図
に示すように、パターンの形状によらず、常に内側へ一
定値オフセットしたデータを作成し、それに沿って所定
の描画を行なうことができる。したがって、このオフセ
ット量をユーザが指定することにより、本装置本体で自
由に縮小することができ、設計したパターン自体を変更
または新たに作成する必要がなくなるため、時間短縮、
及びデータ処理のわずらわしさから解放されることにな
る。

更に、オフセット量を描画線幅の半分幅だけでなく、任
意に設定することで、パターンを縮小したり拡大したり
することが可能となる。

また、第14図に示すようなパターンを従来方式で描画す
ると、前述したように55aの部分で短い線の集合とな
り、描画ラインの初めと終りでは、空気圧のオン、オフ
の時間遅れがあり、それをXYテーブル駆動と同期させて
いるため、描画時間が長くなるという欠点がある。これ
に対して、本実施例では、従来のように折り返すのでは
なく、第９図に図示したように、上述した方法で順次オ
フセットしたデータを求め、パターンの輪郭線より内側
に向い一定間隔づつパターンを縮小描画させ、回路パタ
ーンを形成するようにすると、長い線を描画することに
なり、空気圧のオン、オフを減らすことができ、描画時
間を顕著に減少させることが可能になる。

以下では、描画パターンをオフセットさせる場合に生じ
る問題につき考察する。

ここで、第15図に実線で示す描画パターンを、オフセッ
ト量αだけオフセットさせた描画パターンを形成するこ
とを考える。第15図の場合には、実線の元パターン中に
オフセットα量に対して、長さの短い線分（Li＋１）が
存在している。

このように、長さの短い線分（Li＋１）が存在すると、
オフセット後の結果は、短い線分の部分が閉ループより
飛び出してしまい、このまま描画を行なうと、ラインLi
＋１の部分がはみだし、予期した結果を得られない。

この部分の状態を第16図に拡大して示す。第16図に矢印
状に示される方向をラインの描画方向とし、前述のオフ
セット演算により得られるラインli＋１の描画方向は、
オフセットする前のラインLi＋１の進行方向に対して逆
転していることがわかる。

このように、オフセット後の異常ラインは、オフセット
により得られる描画方向により検出できることがわか
る。ところがパターンによっては、描画方向のみでは単
純に判断できない場合がある。

例えば、第17図左側に示すようなラインLi〜Li＋５から
なるパターンがあり、Li＋１、Li＋２、Li＋３、および
Li＋４のラインデータの長さがオフセット量αより小さ
い場合には、オフセット演算後、第17図右側に示すよう
に、オフセット後のラインli＋１、li＋２、li＋３、お
よびli＋４はいずれも異常ラインとなる。ここで元デー
タLi〜Li＋５のデータと進行方向の逆転があるかどうか
を調べると、Li＋２とLi＋３のラインは元データと進行
方向が逆転しているが、Li＋１とLi＋４については元デ
ータと進行方向が同一である。

つまり、Li＋１とLi＋４については、異常データ（閉ル
ープより飛び出すライン）でありながら、その進行方向
からは異常を認めることができない。

そこで、第３図の制御とともに第20図のフローチャート
に示す制御をマイクロコンピュータ20により行なうこと
によりデータ補正を行なう。

まず、第20図のステップS21では、第３図の手順を実行
し、内側オフセットデータを作成する。

次に、ステップS22において、オフセットしたデータ
と、元データを比較し、ラインの進行方向が逆転してい
るものがないかどうかを調べる。

第17図の例では、li＋２、li＋３のラインが逆転ライン
であるが、このような逆転ラインがステップS23で検出
されると、ステップS24において逆転したラインに相当
する元データのライン（第17図の場合にはLi＋２、Li＋
３）を削除する。これは、具体的には、第18図の左側に
示すように、検出されたデータに隣接するラインを延長
し、交点を求めることにより行なう。

次にステップS21に戻り、もう一度第３図のフローチャ
ートによる手順で、補正した元データをオフセットし直
す。

このようにして、第18図に右側に示すような補正結果が
得られるが、ステップS23、S4を繰り返すことによりさ
らに補正を続ける。

すなわち、第18図から明らかなように、第17図では逆転
していなかったLi＋１、Li＋４の２ラインが逆転するの
で、異常データであることを検出できる。そこで、ステ
ップS3、S24を繰り返し、元データLi＋１、Li＋４を削
除し、元データをオフセットし直す。

このようにして、ステップS25において、第19図のよう
に異常かつ不要のラインを全て削除した描画データを得
られる。すなわち、パターンの輪郭線中にオフセット量
より小さい微少パターンがある場合でも、これに応じて
生じる異常なパターン部分を削除でき、良好な描画パタ
ーンを形成し、これに基づきより高品位な直接描画が可
能となる。

また、パターン形成を滑らかに行なえ、また無駄な描画
を行なうことがなくなるので、描画時間の短縮が可能と
なる。

なお、第12図〜第13図で説明したような塗りつぶし描画
の場合にも上記のデータ補正が可能であり、より短時間
での描画が可能となり、また、均一な描画が可能であ
る。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明では、ノズルに対して所定
速度で相対的に移動するテーブル上に配置された回路基
板にノズルからペーストを吐出させ、回路基板上にパタ
ーンを描画する直接描画装置において、描画すべきパタ
ーンの閉ループ輪郭線の内側を識別する手段と、前記輪
郭線の内側に所定量オフセットした描画ラインを演算す
る手段と、前記輪郭線の内側にオフセットさせた描画ラ
インを演算する際、閉パターン輪郭線の外側にはみ出す
描画ラインを検出する手段とを設け、前記検出手段が検
出した描画ラインの描画を禁止した上で前記描画ライン
に沿ってパターンを描画する構成を採用しているので、
描画すべきパターンの閉ループ輪郭線の内側を識別し、
輪郭線の内側に所定量オフセットした描画ラインに沿っ
てパターンを描画する構成を採用している。

このため、描画パターンのオフセットを行なうことによ
り、描かれたパターンは、外形線よりはみ出すことがな
く、隣接する描画パターンとの接触が顕著に減少し、良
好な描画が可能になる。しかも閉パターンの輪郭線中に
オフセット量より小さい微少パターンがある場合でも、
これに応じて生じる異常なパターン部分を削除でき、良
好な描画パターンを形成し、これに基づきより高品位な
直接描画が可能となるなどの優れた効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に係わる直接描画装置の構成を示した
斜視図、第２図は第１図の制御系の構造を示したブロッ
ク図、第３図は制御の流れを説明するフローチャート
図、第４図は描画すべきパターンの形状を示した説明
図、第５図は、第４図のパターンの節点の座標をメモリ
に格納した状態を示す説明図、第６図（Ａ）、（Ｂ）は
出発点から描く順序を示した説明図、第７図は、輪郭線
より所定量内側にオフセットした点を求める工程を示し
た説明図、第８図は、オフセットされたラインの全体を
示す説明図、第９図は、オフセットされたラインに沿っ
てパターンを描く状態を示した説明図、第10図はハイブ
リッドICのパターンを示す説明図、第11図は、第10図の
パターンの基本的な構成部分を示した説明図、第12図
（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）は従来のパターン描画方法を示
した説明図、第14図は従来のパターン描画方法を示す説
明図、第15図、第16図は描画パターンのオフセットの問
題を示した説明図、第17図〜第19図は描画パターンオフ
セット時のデータ補正を示した説明図、第20図は描画パ
ターンオフセット時のデータ補正手順を示したフローチ
ャート図である。 １……基板、２……XYテーブル ３……ノズル、４……インク弁 ６……高さセンサ 20……マイクロコンピュータ 22……メモリ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ノズルに対して所定速度で相対的に移動す
   るテーブル上に配置された回路基板にノズルからペース
   トを吐出させ、回路基板上にパターンを描画する直接描
   画装置において、 描画すべきパターンの閉ループ輪郭線の内側を識別する
   手段と、 前記輪郭線の内側に所定量オフセットした描画ラインを
   演算する手段と、 前記輪郭線の内側にオフセットさせた描画ラインを演算
   する際、閉パターン輪郭線の外側にはみ出す描画ライン
   を検出する手段とを設け、 前記検出手段が検出した描画ラインの描画を禁止した上
   で前記描画ラインに沿ってパターンを描画することを特
   徴とする直接描画装置。