JPS62294552A - パタ−ン描画装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ３、発明の詳細な説明 Ａ、産業上の利用分野 本発明は、描画対象の表面に描画データに応じて描画ビ
ームを走査させてパターンを描画するパターン描画装置
に関する。

Ｂ、従来の技術 ′この種のパターン描画装置は１例えば特開昭５９−１
７８０７２号公報に開示されている。かかる装置では、
表面にフォトレジストあるいはドライフィルム等の感光
材が付着されたプリント基板がステージ上に載置され、
描画データに従って変調されたレーザビームをプリント
基板の表面上で走査してパターンが描画される。このよ
うなパターン描画装置は、多層プリント基板や両面プリ
ント基板等の複数の導電パターン店を形成する際に用い
られる。

ところで、多層プリント基板や両面プリント基板等の複
数の導電パターン層間は、例えばスルーホールで結合さ
れるので、それらの相対位置関係を一定に保つ必要があ
り、プリント基板に基準穴をあけ、この基準穴を基準と
して導電パターン層間の位置合わせが行なわれる。この
場合、プリント基板をステージ上で保持するホルダーに
立設されたピンに基準穴を嵌め合わせたり、河様にホル
ダーに設けられた光電検知器で基準穴の位置を検出して
各導電パターン層間の位置合わせが行なわれる。

Ｃ０発明が解決しようとする問題点 しかしながら、ピンや光電検知器はホルダーの所定位置
に設けられているため、描画ビームと基準穴との相対位
置は、作業者が描画パターンを顕微鏡で観察して確認し
ており、その作業に時間を要しスループットが低下する
ばかりか、作業者間の測定偏差による精度のばらつきも
問題である。

本発明の目的は、プリント基板等の描画対象における位
置決め部材の位置を描画ビームで走査して検出すること
により上述の問題点を解消したパターン描画装置を提供
することにある。

Ｄ１問題点を解決するための手段 このような問題は、位置決め部材４に設けられ走査され
る描画ビームを受光する光センサ１２と、その先センサ
１２からの出力により位置決め部材４の位置を描画パタ
ーンと対応づけて検出する検出手段４０とを具備するこ
とにより解決される。

Ｅ０作用 走査された描画ビームによる光センサ１２の出力が検出
手段４０に送られ、そこで描画パターンと対応づけて光
センサ１２の位置、すなわち位置決め部材４の位置が検
出される。

Ｆ、実施例 第１図〜第６図は実施例の構成を示し、全体構成を示す
第２図において、レール１上にエアパッド（不図示）を
介して図示しないステージが保持され、そのステージ上
にホルダー２が設けられている。レール１に沿ってリニ
アモータ４６（第５図）を構成するヨーク１３が延設さ
れ、ホルダー２はステージと共にリニアモータ４６によ
り移動する。ステージからリニアスケールヘッド６ａが
突設され、レール１方向に延設されたリニアスケール６
ｂと協働してステージ、すなわちホルダー２のＹ方向位
置が検出される。ヘッド６ａとスケール６ｂによりリニ
アエンコーダ６が構成される。

ホルダー２はピン４ａ、４ｂ、４ｃが螺着されて立設さ
れ、それらのピン４８〜４ｃに第３図のようにプリント
基板５にあけられた基準穴５ａ〜５Ｃが嵌め込まれてプ
リント基板５の位置決めがなされ、更に真空吸着されて
プリント基板５の平面度が矯正され固定される。なお、
第３図に示すとおり、基準穴５ａはピン４ａと同径の真
円、基準穴５ｂはピン４ｂの径幅でＸ方向（後述するレ
ーザビーム走査方向）に延在する長円、基準穴５ｃはピ
ン４ｃの径幅でＹ方向に延在する長円であり、プリント
基板５が伸縮してもピン４８〜４ｃに対し基板内の各位
置は変動しない。

第１図に示すように、ピン４ａ〜４ｃ　（代表して符号
４で示す）は円筒状に形成され、周面にねじ部４１が形
成され、ホルダー２に螺着されている。ピン４内は中空
であり、そこに、プリント基板５と同一平面で、かつ中
心がピン４の中心と一致する円形のアパーチャ１１が形
成され、その裏面には、中心がアパーチャ１１の中心と
一致する光センサ１２が設けられている。光センサ１２
のリード１５ａ、１５ｂは同軸コネクタ１３を介してプ
リアンプ１４に接続され、光センサ１２に流れる光電流
が電圧信号に変換されて取り出される。

次に、第２図に基づいてレーザビームに関連した要素に
ついて説明する。

レーザ光源２１から出射されたレーザビームはビームス
プリンタ２２により描画用の光ビームＢ１と参照ビーム
Ｂ２に分割される。描画用の光ビームＢ１は光変調器２
３によって強度変調された後に、参照ビームＢ２はその
ままビームエクスパンダ２４に入射され、それらビーム
の幅が拡大される。次いでそれらのビームＢｌ、Ｂ２は
、回転多面鏡２５の反射方向、すなわち矢印Ａ方向の回
転によって反射・偏向され、結像レンズ２６により集光
されて反射鏡２７の所定位置に入射される。反射鏡２７
に水平に入射されたビームＢｌ、Ｂ２は下方に向きが変
えられ、描画用の光ビームＢ１はホルダー２上のプリン
ト基板５の上に結像し、光変調器２３の働きにより明滅
しなからＸ方向に直線走査される。

この主走査方向のビーム走査に同期してホルダー２が副
走査方向であるＹ方向に移動され、以って、２次元パタ
ーンがプリント基板５上に描画される。

一方、反射鏡２７で下向きに反射された参照ビームＢ２
は、描画用の光ビームＢ１のプリント基板上の走査位置
から離れて配置された反射鏡２８でＹ方向に反射される
。反射鏡２８からＹ方向に離間した位置にはスケール３
０がＸ方向に延在して配設されている。

スケール３０は、第４図に示すように、参照ビームＢ２
が透過する受光部としての透過部３０ａとビームＢ２が
透過しない反射部３０ｂとを有しており、スケール３０
上の参照ビームＢ２の入射位置に応じて明滅する光パル
ス信号をこのスケール３０を介して得ることができる。

スケール３０の後方にはライトガイド３１が配置され、
スケール３０を通過して得られる光パルス信号をフォト
マルチプライヤ等の光検出器３２に導くようになってい
る。光検出器３２は、ライトガイド３１を介して入射す
る光ビームの明滅の周期に等しい周期でオン・オフする
変調用クロック信号を生成し、そのクロック信号を光変
調器２３に入力するとともにカウンタ４３（第５図）に
入力する。

次に第５図に基づいてこの実施例の信号処理回路につい
て説明する。

光センサ１２からの信号はアンプ１４およびＡ／Ｄ変換
器４１を介してマイクロコンピュータ等で構成された制
御回路４２に入力される。光検出器３２からのパルス信
号はＸ方向カウンタ４３で計数され、また、リニアエン
コーダ６からのパルス信号はＹ方向カウンタ４４で計数
され、各カウンタ４３，４４の計数値が制御回路４２に
入力されている。制御回路４２は不図示のフィードバッ
ク制御回路を有し、リニアエンコーダ６からの信号に基
づいてステージの位置または速度を制御するようリニア
モータ駆動回路４５へ信号を送る。この信号によりリニ
アモータ４６が駆動制御される。

また制御回路４２のＲＯＭには、予め第６図に示す処理
手順が格納されており、光センサ１２からの信号に基づ
いて、ピン４のＸおよびＹ方向の位置が検出される。ま
ず手順Ｐ１におて、ピン４を横切るレーザビームＢ１に
より光センサ１２から得られる光信号を読み込むととも
に、そのときのＹ方向カウンタ４４の計数値も読み込む
。この実施例では、レーザビームＢ１のＹ方向の送りピ
ッチと光センサ１２の受光エリアの関係から、第７図に
示すようにレーザビームＢ１が光センサ１２を少なくと
も３回横切るので、第８図（ａ）〜（ｃ３に示す如く３
つの光信号Ｓａ、Ｓｂ、Ｓｃが読み込まれる。そして、
手順Ｐ２において、各光信号Ｓａ”Ｓｃが一定しベルＬ
を横切る際、例えば時刻ｔａ工とｔａ２の両時刻のＸ方
向カウンタ４２の計数値を読み込む。手順Ｐ３において
は、その両針数値の差の１／２を時刻ｔａ工の計数値に
加算し、その値をピン４のＸ方向零点として記憶する。

また手順Ｐ４では、手順Ｐ２において各信号Ｓａ、Ｓｂ
、Ｓｃに対して読み込まれたＹ方向カウンタ４４の各２
つの計数値の差を求め、その差が最大となった光信号の
Ｙ方向カウンタ４４の計数値をピン４のＹ方向零点とし
て記憶する。ピン４は基準点である基準穴５ａと同軸に
嵌合するから、ピン４の中心位置が基準穴５ａの中心位
置を表わすことになる。

以上の構成において、リニアエンコーダ６、スケール３
０．ライトガイド３１、光検知器３２、制御回路４２、
カウンタ４３，４４により検出手段４０が構成される。

このように構成されたパターン描画装置により両面プリ
ント基板を作成する場合について説明する。

まず表面の導電パターン層を描画する場合、第９図に示
すとおりピン４ａ、４ｂ、４ｃを図示のようにホルダー
２に螺着し、そのピン４８〜４ｃにプリント基板５を嵌
め込んで位置決めする。レーザビームＢ１でプリント基
板５をＸ方向に走査し、その−走査ごとにリニアモータ
４６によりプリント基板５をＹ方向に所定ピッチづつ移
動させると、まず、ピン４ａ、４ｂの各光センサ１２か
ら第８図（ａ）−（ｃ）の光信号が順次に出力され、第
６図の処理手順に従ってピン４ａ、４ｂのＸ方向および
Ｙ方向の位置が検出される。その後、プリント基板５上
に、ピン４ａの位置を基準としてレーザビームＢ１によ
り所定のパターンが描画されるが、レーザビームＢ１が
ピン４ｃを横切ると、上述したと全く同様にしてピン４
ｃのＸ方向およびＹ方向位置が検出される。以上のよう
にしてピン４８〜４ｃの位置を検出することにより描画
パターンと基準穴５ａとの相対位置関係がわかる。

次に裏面の導電パターン層を描画する場合、第１０図に
示すとおりピン４ａ、４ｂ、４ｃを図示のようにホルダ
ー２に螺着し、そのピン４８〜４ｃにプリント基板５を
嵌め込んで位置決めする。表面と同様にレーザビームＢ
１がピン４ａ、４ｂを横切るときの光センサ１２の出力
により、ピン４ａ、４ｂのＸおよびＹ方向の位置がわか
るから、裏面パターンの描画を、ピン４ｂの位置を基準
として行なうと１表面パターンと裏面パターンの描画開
始位置が一致する。

このように、位置決め部材であるピン４、すなわちプリ
ント基板５の基準穴５ａと描画パターンとの相対位置関
係がパターン描画時に検出されるので、その相対位置関
係に基づいて裏面パターンを描画することにより、表裏
パターンの位置合わせをすることなく両パターンが精度
よく一致する。

また、複数台のパターン描画装置で一枚のプリント基板
に対して表面と裏面とを別々に描画する場合、各装置間
に種々の誤差があったとしても、上述した如く表裏のパ
ターンは精度よく一致する。

なお、基準穴以外の穴５ｂ　、　５ｃに対応するピン４
ｂ。

４ｃの位置が容易に精度良く測定できるので、ピン４ａ
に対してピン４ｂ、４ｃが所定の位置にあるかどうかの
確認も容易に精度良く、自動的にできる。

以上では両面プリント基板について説明したが、多層プ
リント基板の内層、外層の描画についても同様にして各
層間の位置合わせができる。

なお、光センサ１２やパターン描画装置本体は上記実施
例の構成に何ら限定されない。従って、Ｘ方向位置検出
手段であるスケール３０．ライトガイド３１．光検知器
３２．カウンタ４２あるいはＹ方向位置検出手段である
リニアエンコーダ６、カウンタ４４は他の型式のもので
もよく、また、ステージをステップモータやＤＣモータ
等で駆動するものでもよい。

また、光センサ１２を、第１１図に示す如く４分割ディ
テクタ１２′として構成して、光信号の零クロス点によ
りＸ方向位置を検出してもよい。

更に、片面にのみ導電パターン層をもつプリント基板５
０の場合には、１つの真円５０ａをあけて第】２図（ａ
）に示すように１本のピン４ａと位置決めブロック６０
ａ　、　６０ｂとによりプリント基板を位置決めしても
よい。また１両面に導電パターン層を有するプリント基
板５５の場合には、２つの真円５５ａ　、　５５ｂをあ
け、第１２図（ｂ）に示すように１本のピン４ａを、表
面の場合は左側に、裏面の場合には右側に設け、かつ位
置決めブロック６０ａ　、　６０ｂによりプリント基板
５５を位置決めしてもよい。

Ｇ６発明の効果 本発明によれば、プリント基板等の描画対象の基準点と
描画パターンとの相対位置関係を、描画ビームで基準点
を走査して自動検出するようにしたので、その位置出し
が高精度でかつ短時間に行なわれ、これにより、多層プ
リント基板の各層間におけるパターンあるいは両面プリ
ント基板の表裏におけるパターンの整合が極めてよくな
る。また、実施例のように位置決め部材を着脱可能にし
ておくことにより１種々の大きさのプリント基板に対し
ても簡単に対応がつく。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第６図は本発明の一実施例を示し、第１図は光
センサを示すピンの縦断面図、第２図は全体構成を示す
斜視図、第３図はプリント基板の平面図、第４図はスケ
ールの正面図、第５図は信号処理部のブロック図、第６
図はＸおよびＹ方向位置検出のためのフローチャート、
第７図は３本のレーザビームが光センサを横切る場合を
示す図。 第８図（ａ）〜（ｃ）はその場合の光センサからの出力
信号の波形図、第９図および第１０図は表面および裏面
のパターン描画時のピンの位置を示す図、第１１図は光
センサの他の例を示す図、第１２図（ａ）、　（ｂ）は
位置決め部材の他の例を示す図である。 ２：ホルダー　　　４，４８〜４ｃ：ピン５ニブリント
基板 ６：リニアエンコーダ　　１２：光センサ２１：レーザ
源　　　　　　３０ニスケール３１ニライトガイド　　
　　３２：光検知器４２：制御回路　　　　　　４３：
ｘ方向カウンタ４４：Ｙ方向カウンタ 特許出願人　　日本光学工業株式会社 代理人弁理士　　　永　井　冬　紀 第２図 第８図 第９図　　　第１０図 第１１図 第ｆ２図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 　位置決め部材によりステージに位置決め載置された描
   画対象に対して、描画データに応じて変調された描画ビ
   ームを２次元走査して描画するパターン描画装置におい
   て、 前記位置決め部材に設けられ走査される描画ビームを受
   光する光センサと、 その光センサからの出力により位置決め部材の位置を描
   画パターンと対応づけて検出する検出手段と、を具備し
   たことを特徴とするパターン描画装置。