JPS63189909A - 基板位置決め装置 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、基板位置決め装置に関し、例えばパターン描
画装置におけるプリント基板の基板位置決め装置に適用
して好適なものである。

〔従来の技術〕

従来この種のパターン描画装置においては、作図データ
に基づいて光学的に変調されたレーザビームを、作図対
象の基板となる例えばプリント基板材料上に付着された
フォトレジスト又はドライフィルム表面上に走査させる
ことによって、精密なパターンを作図するようにしたパ
ターン描画装置が提案されている。

このようなパターン描画装置を用いて、多層両面プリン
ト基板を露光する場合、複数枚の作図対象をパターン形
成処理する必要があり、その際にプリント基板の表面及
び裏面のパターン相互間や、多層プリント基板を構成す
る個々のプリント配線板のパターンが、寸法精度良く描
画されていなければならない。

この寸法精度に狂いが生じると、例えば本来一致すべき
両面プリント基板の表面及び裏面の電極の位置や、多層
プリント基板の各層のプリント配線板の電極にずれが生
じ、スルーホールによって本来接続すべき電極が接続で
きなくなったり、これらの電極に隣接する離間されるべ
きパターンが電極と電気的に短絡したり、十分な間隔が
取れないために絶縁不良を生じるおそれがあった。

このような寸法精度の狂いは、パターン描画装置の描画
の際の誤差の他に、作図対象をテーブルに取り付ける際
の位置ずれや、スルーホールメッキ工程において行われ
る処理（例えば熱処理、化学処理など）における作図対
象の収縮、膨張によっても生じる。

このため、第１Ｏ図に示すように、パターン描画装置の
基板位置決め装置においては、プリント基板の取付は位
置の位置ずれを防止する方法として、所定の位置にプリ
ント基板が配置されるようにプリント基板に基準位置を
設けることにより、位置出しする方法が採用されている
。すなわちプ°　リント基板１の所定位置に穿設された
正及び副の基準孔２及び３に正及び副の位置決めピン４
及び５を嵌挿する０位置決めピン４及び５は、先端部が
細くなるようにテーパ一部が設けられ、さらに副の位置
決めピン５は、矢印ａで示すように位置決めピン４及び
５を結ぶ直線に沿って移動するようになされている。

その結果プリント基板１が収縮膨張しても基準孔２及び
３の中心を結ぶ直線が位置決めピン４及び５の中心を結
ぶ直線と一敗するように、プリント基板１を位置決めす
ることができる。

しかし、実際には、これに加えてプリント基板ｌが収縮
膨張すれば、その分描画するパターンを伸縮補正する必
要がある。

このため従来プリント基板ｌの変形量を手作業によって
測定し、この測定結果に基づいてレーザビームの走査量
及びステージ走査速度を可変するようになされていた。

ところが手作業により変形量を測定する方法は、多くの
手間及び時間を要し、また測定誤差にょる補正ミスのお
それもあった。

この問題を解決するために、上述の基準孔２及び３の他
に貫通孔をプリント基板１に設け、当該貫通孔の位置を
光学的に検出することにより、プリント基板１の変形量
を位置ずれ量と共に検出する方法が従業されている（特
願昭６０−２６６５７４号）。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ところが、このように位置決め用の基準孔に加えて位置
検出用の貫通孔を設けた場合、その分プリント基板ｌの
孔加工数が増加してプリント基板の生産に要するコスト
が高くなる問題があった。

かかる問題点を解決するために位置決めピンの位置を検
出して、プリント基板の変形量を検出する方法が考えら
れる。

しかし、単に位置決めピンの位置を検出しただけでは、
位置決めピンの基準孔に対する求心性に誤差があるため
、基準孔の位置を精度良く検出することが実用上困難で
あった。

これに対して位置決めピンを用いてプリント基板の位置
決めをした後、位置決めピンを取りはずして、光学的に
基準孔の位置を検出する方法が考えられる。

しかし、このように位置決めピンを取りはずすようにす
ると、プリント基板を交換する都度、基準孔に対して位
置決めピン及び位置検出用の光学系を切り換えて配置し
なければならず、実用上十分な検出精度及び位置決め精
度を得ることができないという問題があった。

本発明は以上の点を考慮してなされたもので、プリント
基板上に多くの貫通孔を設□けることなく、実用上高い
精度でプリント基板の位置決め及び変形量を検出するこ
とができる基板位置決め装置を従業しようとするもので
ある。

ｃ問題点を解決するための手段〕 かかる問題点を解決するため本発明においては、基板１
の所定位置に穿設された貫通孔１３．１４に対して上下
移動して貫通孔１３．１４の位置を所定位置に位置決め
することにより、基板１を所定位置に位置決めする位置
決めピン２８と、貫通孔１３．１４を照明する照明光学
系２３．２４．２５．２６．３０．３１と、貫通孔１３
．１４を介して照明光学系２３．２４．２５．２６．３
０．３１から得られた検出光に基づいて、貫通孔１３．
１４の位置を表す検出出力を発生する検出手段３４．３
５．３６とを具え、位置決めと７２８によって基板１を
位置決めすると共に検出出力に基づいて基板１の変形量
を検出するようにする。

〔作用〕

基板１を位置決めピン２８によって位置決めすると共に
検出手段３４．３５．３６の検出出力に基づいて、位置
決めに要した貫通孔１３．１４の位置を検出することが
でき、かくするにつき、基板に多くの貫通孔を設けるこ
となく基板を位置決めすると共に変形量を精度良く検出
することができる。

〔実施例〕

以下図面について本発明の一実施例を詳述する。

第１図において、ｌＯは全体としてパターン描画装置の
基板位置決め装置を示し、ステージｌｌ上に載置された
プリント基板１を位置決めして吸着保持した後、プリン
ト基板１の変形量を検出する。

プリント基板ｌは、第２図に示すように周縁部を避ける
ように例えばドライフィルム１２が表面及び裏面に付着
され、３つの隅部にプリント基板ｌのＸ方向及びＹ方向
に並ぶように貫通孔１３．１４及び１５が設けられてい
る。

基板位置決め装置ｌＯは、Ｘ方向に並ぶ貫通孔１３及び
１４に対し、正及び副の位置決め検出部１６及び１７を
備え、貫通孔１３からＹ方向に並ぶ貫通孔１５に対して
位置検出部１８を備えている。

正の位置決め検出部１６は、プリント基板１を所定位置
にｌＩ！！置した際に、貫通孔１３の軸線上に位置する
ようにステージ１１に固定されている。

さらに第３図に示すように正の位置決め検出部１６にお
いては、貫通孔１３の軸線上に、貫通孔１３より大きな
直径の貫通孔２０ａを備えた断面り字形状の挿圧金具２
０が、プリント基板ｌ上に配置されている。さらにステ
ージ１１及びプリント基板１の間に、貫通孔１３の軸線
上に貫通孔１３より大きな直径の貫通孔２１ａを備え、
厚さがドライフィルム１２の厚さより若干薄く設定され
た台座２１が、ドライフィルム１２を避けて配置されて
いる。従ってプリント基板１を位置決めした後、当該挿
圧金具２０を下側に挿圧することにより（第５図）、プ
リント基板１を歪ませることなく、プリント基板ｌを挿
圧金具２０と台座２１及びステージ１１とで挟持するこ
とが出来る。さらに、当該位置決め検出部１６以外の部
分でこれと同様な方法でプリント基板１を保持すること
により、中間処理によって生じたプリント基板ｌの歪や
そりを補正することができる。

正の位置決め検出部１６は、貫通孔１３の軸線上に円筒
形状のガイド筒２２及び当該ガイド筒にＹ方向から直交
する円筒形状の遮光筒２３とで構成されている。

ガイド筒２２及び遮光筒２３の交差部分には、交差部分
の根元部に設けられた回動軸２４を回動中心として遮光
筒２３をふさぐ位置まで回動するようになされたミラー
２５が、遮光筒２３及びガイド筒２２に対して４５°の
角度になるようにストッパ２６に例えばバネ（図示せず
）によって押し付けられている。

ガイド筒２２内には、下端部に向って細くなるテーパ一
部２８ａを備えた円柱形状の位置決めピン２８が、ガイ
ド筒２２に案内されて駆動装置（図示せず）によって上
下移動するようになされている。

当該位置決めピン２８は、テーパ一部２８ａの先端部の
直径がプリント基板１の貫通孔１３の直径より小さく、
かつテーパ一部２８ａの根元部分の直径が貫通孔１３の
直径より大きくなるようになされている。

位置決めピン２８は、第４図に示すように、例えば搬送
機構（図示せず）やオペレータの手作業によってプリン
ト基板１が所定位置に載置された後、下方向に移動する
ことにより、プリント基板１の貫通孔１３にテーパ一部
２８ａが嵌挿される。

その結果プリント基板ｌにおいては、貫通孔１３の中心
軸が位置決めピン２８の中心軸と一致するように、位置
決めされる。

このときミラー２５は、位置決めピン２８によって回動
輪２４を回動中心として、遮光筒２３をさえぎる位置に
回動して、位置決めピン２８の移動通路上から退避する
。

遮光筒２３は、光源３０及びレンズ３１を備えてミラー
２５及び回動軸２４及びストッパ２６と共に、貫通孔１
３の照明光学系を構成し、位置決めピン２８が上方向に
移動した際にミラー２５を介してプリント基板１の貫通
孔１３を照明するようになされている。

これに対してステージ１１において、貫通孔１３の位置
を検出する検出手段として光検出素子３５及びレンズ３
６が配置されている。すなわち貫通孔１３の軸線上に設
けられた断面円形形状の凹部３４の中に、例えば円板形
状の光電変換材料を９０°の角度で４つに分割して構成
した４つの光センサでなる４分割型の光検出素子３．５
が配置され、レンズ３６を介して得られる貫通孔１３の
像を光検出素子３５の検出面に結像するようになされて
いる。従って貫通孔１３の像からなる検出光の結像位置
を光検出素子３５の検出出力に基づいて検出することに
より、光検出素子３５に対する貫通７Ｌ１３の位置を検
出することができる。

か（するにつき、位置決めピン２８によってプリント基
板１の貫通孔１３を位置決めして（第４図）挿圧金具２
０によってプリント基板１を挟持した際に（第５図）、
プリント基板１の歪を補正して保持することができるの
で、光検出素子３５に対するプリント基板１の貫通孔１
３の位置ずれ量を精度良く検出することができる。

これに対し、第６図に示すように副の位置決め検出部１
７は、正の位置決め検出部１６の構成に加えて、ステー
ジ１１に固定されたガイドレール３７をベアリング３８
を介して上下から保持する摺動部材３９に固定され、摺
動部材３９がガイドレール３７に案内されて摺動するこ
とにより、矢印ａで示すＸ方向（第１図）に移動するよ
うになされている。

従って正の位置決め検出部１６において貫通孔１３の位
置決めをした後、副の位置決め検出部１７において貫通
孔１４の位置決めをすることにより、貫通孔１３及び１
４の中心を結ぶ直線が、正及び副の位置決め検出部１６
及び１７の位置決めピン２８の中心を結ぶ直線に一致す
るように、プリント基板１を位置決めすることができる
。

さらに副の位置決め検出部１７において、貫通孔１４の
位置を検出することにより、正の位置決め検出部１６か
ら得られた貫通孔１３の位置検出結果に基づいて、貫通
孔１３及び１４間のプリント基板ｌの変形量（すなわち
Ｘ方向の変形量）を高い精度で検出することができる。

その結果プリント基板１の位置決めに用いた貫通孔１３
及び１４を用いて、変形量を検出することができるので
、プリント基板ｌに穿設する貫通孔の数を従来に比して
少なくすることができる。

これに対して位置検出部１８は、第７図に示すように貫
通孔１５の軸線上に遮光筒４１を備え、当該遮光筒４１
内に設けられた光源４２及びレンズ４３を介して貫通孔
１５を照明するようになされている。

ステージ１１には、正及び副の位置決め検出部１６及び
１７と同様にレンズ３６及び光検出素子３５が設けられ
、貫通孔１５の位置を検出するようになされている。

従って正の位置決め検出部１６及び当該位置検出部１８
によって得られた検出結果に基づいて、貫通孔１３及び
１５間のプリント基板１の変形量（すなわちＹ方向の変
形量）を検出することができる。

当該変形量及び位置ずれ量が得られるとパターン描画装
置においては、ステージ１１を微少距離だけ移動させて
描画基準位置にプリント基板ｌを配置すると共に、プリ
ント基板ｌの変形量に応じてパターンの大きさを補正し
て描画するようになされている。

以上の構成において、プリント基板ｌを所定位置に載置
した後、正の位置決め検出部１６において貫通孔１３の
位置決めをした後、副の位置決め検出部１７において貫
通孔１４の位置決めをすることによりプリント基板ｌの
位置決めを行う。

プリント基板１の位置決めが終了すると、プリント基板
１を吸着保持すると共に挿圧金具２０を用いて挟持した
後、位置決めピン２８を上方向に移動させて照明光学系
２３．２４．２５．２６．３０及び３１と位置検出部１
８を用いて貫通孔１３．１４及び１５を照明する： このとき光検出素子３５を介して貫通孔１３．１４及び
１５の位置を検出することができ、当該検出結果に基づ
いて、プリント基板ｌのＸ方向及びＹ方向の変形量を位
置ずれ量と共に検出することができる。

以上の構成によれば、位置決め用の貫通孔を用いてプリ
ント基板ｌの位置検出を行うことができるので、プリン
ト基板に穿設する貫通孔の数を少なくすることができる
。

かくするにつき位置検出用の光学系が常に所定位置に配
置されると共に、位置決めピンが単に上下移動するだけ
なので、高い精度でプリント基板の位置決め及び位置検
出をすることができ、その結果精度の高いパターンを描
画することができる。

第４図との対応部分に同一符号を付して示す第８図は、
本発明による第２の実施例を示し、位置決めピン２８に
代えて貫通孔１３と同じ直径の位置決めピン５０を用い
たものである。

第８図に示すような構成を用いても第３図〜第７図にお
いて上述した実施例の場合と同様の効果を得ることがで
きる。

第９図は、本発明の第３の実施例を示し、位置決めピン
５１の中心軸部分に設けた中空部分（図示せず）を介し
てガイド筒５２上に設けられた光源５３及びレンズ５４
から得られる照明光を貫通孔１３に照射するようにした
ものである。

第９図の構成によれば、位置決め検出部の構成を、第３
図〜第８図の場合に比して簡易な構成にすることができ
、かくするにつき基板位置決め装置全体として簡易な構
成にすることができる。

なお第９図の構成において、位置決めピン５１として中
空なピンを用いた場合について述べたが本発明はこれに
限らず、例えば位置決めピンとして光を透過するような
例えば光フアイバ状の部材を使用する場合等広く適用す
ることができる。

また上述の実施例においては、貫通孔の位置検出手段を
プリント基板の下に設けるようにした場合について述べ
たが本発明はこれに限らず、プリント基板の上に検出手
段を配置して、ステージ側から位置決めピンを突出させ
るようにしてもよい。

また遮光筒の部分に光検出素子を配置して、代わりにス
テージ側の凹部に照明光学系を配置するようにしても、
第３図〜第８図の場合と同様の効果を得ることができる
。

また、貫通孔の位置検出手段として４分割光検出素子を
用いた場合について述べたが本発明はこれに限らず、要
は、貫通孔の位置を光学的に検出する検出手段を広く適
用することができる。

また第１図の実施例においては、プリント基板の位置決
めをした後、貫通孔の位置を検出する場合について述べ
たが本発明はこれに限らず、貫通孔の位置を検出した後
位置決めしたり、その後再び貫通孔の位置を検出する場
合等法（適用することができる。

また上述の実施例においては、本発明をドライフィルム
を用いたプリント基板のパターン描画装置に適用した場
合について述べたが、本発明はこれに限らず例えばアー
トワークフィルムを用いたパターン露光装置等法（適用
することができる。

また位置決め対象も、プリント基板に限らず例えばハイ
ブリットＩＣ用の基板等広く適用することができ、かく
するにつきパターン描画装置以外の基板位置決め装置に
広（適用することができる。

〔発明の効果〕

以上のように本発明によれば、基板位置決め用の貫通孔
を用いて基板の取付は位置を検出することができるので
、基板に穿設する貫通孔の数を少なくすることができる
と共に基板の取付は位置を高い精度で検出することがで
きる。　　。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるプリント基板位置決め装置を示す
斜視図、第２図はこれに用いるプリント基板を示す平面
図、第３図、第４図及び第５図はその正の位置決め検出
部を示す断面図、第６図はその副の位置決め検出部を示
す断面図、第７図はその位置検出部を示す断面図、第８
図は本発明によるプリント基板位置決め装置の第２の実
施例を示す断面図、第９図はその第３の実施例を示す断
面図、第１０図は従来技術の説明に供する斜視図である
。 １・・・・・・プリント基板、２．３・・・・・・基準
孔、４．５．２８．５０．５１・・・・・・位置決めピ
ン、１１・・・・・・ステージ、１６・・・・・・正の
位置決め検出部、１７・・・・・・副の位置決め検出部
；１８・・・・・・位置検出部。 第３図 第５図 第７図 第ｑ図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 基板の所定位置に穿設された貫通孔に対して上下移動し
   て上記貫通孔の位置を所定位置に位置決めすることによ
   り、上記基板を所定位置に位置決めする位置決めピンと
   、 上記貫通孔を照明する照明光学系と、 上記貫通孔を介して上記照明光学系から得られた検出光
   に基づいて、上記貫通孔の位置を表す検出出力を発生す
   る検出手段と を具え、上記位置決めピンによつて上記基板を位置決め
   すると共に上記検出出力に基づいて基板の変形量を検出
   するようにしたことを特徴とする基板位置決め装置。