JP3070908B2

JP3070908B2 - 位置合わせマークを有するフィルム原版及び基板

Info

Publication number: JP3070908B2
Application number: JP3071996A
Authority: JP
Inventors: 和正斉藤
Original assignee: 日立電子株式会社
Priority date: 1995-07-14
Filing date: 1996-02-19
Publication date: 2000-07-31
Anticipated expiration: 2016-02-19
Also published as: JPH0990606A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、プリント基板及び
ハイブリッドＩＣ等の製造過程でのパターン露光工程、
ソルダレジスト及びシルク印刷工程において用いるフィ
ルム原版に関し、特に、基板との位置合わせに適した位
置合わせマークを有するフイルム原版及び当該位置合わ
せマークを形成したプリント基板に関する。

【０００２】

【従来の技術】プリント基板、ハイブリッドＩＣ等の製
造過程でのパターン露光工程、ソルダレジストおよびシ
ルク文字印刷工程において基板とフィルム原版との位置
合わせは製品の品質を決定する重要な工程であり、これ
が正確に行なわれることが必要である。この位置合わせ
作業の手順をパターン露光工程を例に図５を参照して説
明する。図５は、一般的な手動合わせにより、基板１に
フィルム原版２を重ねようとする状態を示す斜視図であ
る。フィルム原版２は、製品領域２１と製品領域外２２
で構成され、製品領域２１にはパターン６が作画されて
いる。また、製品領域外２２には、位置合わせマーク
（以下、合わせマークという）５１，５２，５３（以
下、合わせマーク５１，５２，５３の一般的総称とし
て、合わせマーク５０と記載）が配置されている。合わ
せマーク５０は、通常、ｘ，ｙ方向の他にθ方向のずれ
も防ぐため、図５のように基板１の対抗する辺に対し通
常３か所設け、また、その位置は固定されている。

【０００３】従来の合わせ作業では、作業の初期段階で
「粗合わせ」として、基板１にフィルム原版２を重ね、
フィルム原版２上の合わせマーク５０に対し、作業者の
勘により、基板１にあらかじめ穴あけされている合わせ
穴４におよそ位置決めする。図６は、従来から使用され
ている合わせマーク５０の形状の一例を示したもので、
基本的に十字線の中心に同心円を重ねたものが主流であ
り、その大きさは、長辺ｌ３が８〜１０mm，短辺ｌ４が
３〜５mmと比較的小さな寸法のものが多い。図６の
（Ａ）の合わせマーク５０は、同一形状で両者ともポジ
のものを並列したものであり、（Ｂ）は異種の大きさの
ものを並列したものである。さらに合わせ作業後半の
「精密合わせ」では、合わせマーク５０の円と円の中心
部から延びている線分を頼りに合わせ穴４（図５）の中
心を合わせ、円と合わせ穴４の円周との間隙が均一とな
ることを確認したのち、フィルム原版２を基板１に固定
することで一連の作業を終了する。

【０００４】合わせマーク５０及びパターン６、並びに
基板１上にあるスルーホール３及び合わせ穴４は、同一
ＣＡＤ(Computer Aided Design）加工情報で構成されて
いるため、各々の相対的位置精度は保証されている。し
たがって、製品領域２１のパターン形状が一見複雑であ
っても、合わせ穴４に合わせマーク５０を重ね合わせ一
致させることで、製品領域２１のスルーホール３とパタ
ーン６の位置精度が保たれる仕組みとなっている。一
方、今日の高密度実装基板では、スルーホール３に対し
パターン６が微細になっているため、双方の位置精度の
確保が困難になっている。即ち、合わせ作業の精密さが
要求されている。この作業の出来具合いがスルーホール
３とパターン６の位置精度の大部分を決定しており、合
わせ作業がより行い易い形状の合わせマークが求められ
ている。

【０００５】図７（Ａ)，(Ｂ）は、従来の合わせマーク
５０を製品パターンに配置した一例であり、図７(Ａ）
はポジフィルムを、図７(Ｂ）はネガフィルムを示して
いる。ポジフィルムとは、パターン部６が不透明（黒
色）で背景が透明なフィルム原版を指し、逆に、ネガフ
ィルムとは、パターン部が透明で背景が不透明なフィル
ム原版を言う。また、通常、ＣＡＤによる自動作画機で
はポジフィルムを作成し、ネガフィルムはそれを光学的
に反転して作成する。ポジ，ネガフイルムの使い分け
は、基板製法により異なる。即ちポジフィルムは、はん
だ剥離法による穴径０．３mm，ランド径０．５mm以下の
穴径とランド径との間隙（ランド残りという）が小さい
高密度実装基板の製造に適用する。ネガフィルムは、サ
ブトラクティブ法により、前記よりはランド残りが大き
い通常の密度の基板に適用する。即ち、ネガフィルムは
合わせ精度が前述より厳しくない基板の製造に用いる。
但し、最近では、はんだ剥離法の方が工数がかかるの
で、工数低減のため、サブトラクティブ法でネガフィル
ムを用い、種々工夫しながら製造する機会も多くなって
いる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、近年、基板
コストを低減するために、より工数低減し、かつ、製造
歩留まりを向上させることが以前にも増して重要になっ
ている。工数低減の一つとして前述の合わせ作業時間の
短縮が上げられ、製造歩留まりの向上では合わせ作業の
不具合による製品再製作の阻止があげられる。図８は合
わせ作業の不具合による基板不良事例を示す。これは、
基板製造工程におけるエッチング時にエッチング液がス
ルーホール３に浸入したため、スルーホールめっきが溶
解し、断線不良となったものである。この不具合の原
因は、サブトラクティブ法でランド残りが小さい基板を
製造したことにより、合わせ作業の精度が基板製造上必
要とする精度に追従しきれなかったため、スルーホール
３に対しランド６１がずれてしまったものである。上記
従来の位置合わせにおいては、特にネガフィルムを用い
る場合、フィルム原版の背景が不透明なので合わせ穴の
位置を容易に確認できないという不具合があった。実際
には基板の合わせ穴とフィルム原版の合わせマークの位
置はそれぞれ固定されていることが多いため、基板の上
にフィルム原版を重ね、勘を頼りにフィルム原版をｘ−
ｙ方向にずらしながら合わせ穴を見つける作業となり、
手間がかかるという問題があった。本発明の目的は、基
板とフィルム原版との合わせ作業を容易にして工数を低
減し、プリント基板等の製造歩留まりの向上が可能とな
る、合わせマークを有するフィルム原版を提供すること
にある。また、本発明の合わせマークを基板に形成する
ことで、作業効率の向上および位置精度の検査、確認を
容易にしようとするものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、前記目的を達
成するために、フィルム原版に設ける合わせマークとし
て、ポジのマークとこれを反転したネガのマークとを一
体化したものを用いたことを特徴とする。即ち、通常の
フィルム原版の作成はポジで作成するが、合わせマーク
の一部はネガとなっている。以上のように本発明では、
合わせマークのポジ、ネガを一体化にすることで、フィ
ルム原版を光学的に反転した場合でも、必ず一方のマー
クがポジとなる。つまり、ネガフィルムが必要である基
板製法のために、自動作画機で作成したポジフィルム
を、光学的に反転しネガフィルムとした場合でも、合わ
せマークの一方は必ずポジとなる。その結果、基板とフ
ィルム原版の位置合わせ作業が極めて容易となり、基板
の製造歩留まりも向上する。

【０００８】

【発明の実施の形態】本発明の一実施例について、図
１，図２及び図４，図５を参照して説明する。図１は本
発明に適用する合わせマーク５の上面図、図２（Ａ)，
(Ｂ）はそれぞれ本発明に適用する合わせマーク５をポ
ジフィルムおよびネガフィルムに配置した平面図を示
す。本実施例に示す合わせマーク５の形状は、図１に示
すように、円５０２に四方に延びた線分５０１を重ね、
背景を透明としたポジ部５Ａと、ポジ部５Ａを光学的に
反転させ、背景を不透明にしたネガ部５Ｂを並列させて
長方形とし、さらに線幅０．３〜２．５mmの枠線５０３
で囲って一体化したものである。なお、本例での円５０
２の外径Ｄ１は３mm，内径Ｄ２は１．６mm、さらに合わ
せ穴４の径は１．４mmとしている。また、合わせマーク
５の大きさは、長辺ｌ１が１５〜２５mm，短辺ｌ２が５
〜１０mmとし、図６(Ａ)，(Ｂ)に示す従来の合わせマー
ク５０に比べ、やや大きめの寸法として、フィルム原版
２及びプリント基板１上の配置位置を作業者に分かり易
くしている。

【０００９】図２(Ａ)は、自動作画機で直接作画したフ
ィルム原版２で、ポジであるため、製品領域外２２にあ
る合わせマーク５の背景は透明となっている。そのた
め、基板１にフィルム原版２を重ねた際、合わせ穴４
（図４）の位置を、容易に認識できる。一方、図２(Ｂ)
は、本発明のフィルム原版２をネガに反転した場合を示
すもので、合わせマーク５の一部が必ずポジになるた
め、この部分が合わせ穴４を探す際の「確認窓」の役割
を果たし、合わせ作業初期段階の「粗合わせ」の作業効
率を格段に上げることができる。また、同時に作業者
の視力及び集中力の負担を軽減させることができる。な
お、図３は参照として、従来の合わせマーク５０を有す
るフィルム原版２をネガにした場合で、背景が全て不透
明のため、極めて、合わせ穴４の位置を探し難いことが
理解できる。

【００１０】図４は、一連の合わせ作業後半の「精密合
わせ」で、合わせマーク５の円５０２の内径Ｄ２と合わ
せ穴４の円周との間隙５０４を均一にする状態を示して
いる。図４（Ａ）の例は、基板１とフィルム原版２の寸
法収縮が一致している場合を示し、ポジ部５Ａの円５０
２の内径Ｄ２と、合わせ穴４の円周(点線で示す)が、同
心円状になっていることを示す。ところが、実作業にお
いては基板１とフィルム原版２の寸法収縮が同一である
ことは稀で、合わせマーク５を用いて両者の収縮量を確
認した上、合わせ穴４に対し適正な位置に微修正して再
位置決めする必要がある。図４（Ｂ）はその一例で、図
５において、ｙ方向にパターン６がずれた状態での、合
わせマーク５の円５０２と合わせ穴４の円周（点線で示
す）の位置関係を示す。このパターンずれが生じた状態
での微修正の方法を図５において説明すると、例えば、
合わせマーク５１，５３間のずれ量を中心振り分けする
ことである。即ち、合わせマーク５の円５０２の内径Ｄ
２と、合わせ穴４の円周との間隙部５０４を、合わせマ
ーク５１，５３とで相反する方向に同一にするものであ
る。ここで、間隙部５０４を同一に配分する作業では、
フィルム原版２において、合わせマーク５の円部５０２
が透明であり、その他の部分は不透明であるネガ部５Ｂ
の合わせマークの方がコントラスがとれ作業し易く、ま
た、作業者への視力的負担が少ないため、集中力も持続
することが経験的に分かっている。即ち、パターン６の
位置を微修正する作業では、製品領域２１がポジ、ネガ
に係らず、合わせマーク５はネガであることが好まし
い。

【００１１】以上を纏めると、合わせ作業において、作
業の初期段階での「粗合わせ」では、製品領域２１がポ
ジ、ネガに係らず、合わせマーク５はポジであることが
好ましく、作業後半の「精密合わせ」でパターン６の位
置の微修正を行なう作業では、逆に、合わせマーク５は
ネガであることが好ましいことが分かる。つまり、合わ
せマーク５は、本発明のようにポジ、ネガ両方を併せ持
つことが理想的である。ここで、本実施例に示す合わせ
マーク５の設計値としては、外形寸法は、長辺ｌ１を２
０mm，短辺ｌ２を７mm、円５０２の外径Ｄ１は３mm，内
径Ｄ２は１．６mm，円５０２より四方に延びた線分５０
１の線幅は０．４mmとし、また合わせ穴４の径は１．４
mmとしている。なお、合わせマーク５の設計値を上記と
した理由は、次の通りである。即ち、合わせマーク５の
外形寸法ｌ１，ｌ２は、基板材料の製品部の板取り効率
の点から、できるだけ小さい方が良い。一方、目視によ
る合わせ作業での作業者の視力への負担を配慮すると、
合わせマーク５の外形寸法はできるだけ大きい方が良い
という二面性がある。そこで本実施例では、ポジ部５Ａ
とネガ部５Ｂを並列させたこともあり、板取り効率をや
や犠牲にしても作業効率を優先させ、従来よりやや大き
めの外形寸法に設定した。

【００１２】次に、決定した外形寸法に対し、円５０２
の外径Ｄ１は、それを設置するポジ部５Ａとネガ部５Ｂ
の領域のバランスを考慮して決定した。さらに、合わ
せ穴４の穴径は、円５０２の径に対応させて設定した。
また、特にこの際、パターンずれが生じた状態での微修
正作業を配慮し、円５０２の内径Ｄ２と合わせ穴との間
隙部５０４が作業者に見やすくなる寸法設定とした。さ
らに、円５０２から四方に延びる線分５０１の線幅は、
合わせマーク５全体の領域から背景、穴、円が占める領
域を差引き、残った領域に物理的に設け得る線幅を割り
出し、かつ、その線幅はパターン形のエッチング時に、
ポジ部５Ａ，ネガ部５Ｂに係らず、技術的に十分に形成
できるものとした。以上の設計思想に基づき、図１に示
した合わせマーク５の設計仕様を決定した。

【００１３】次に本発明の第２の実施例について、図９
から図１１を参照して説明する。図９は、本発明の合わ
せマーク５の枠線の線幅が広いタイプのものを具備した
フィルム原版２（図２）を使用し、テンティング法を用
いてパターンの形成工程(エッチング工程)を終了した場
合に、プリント基板１上に形成される基板合わせマーク
５’を示している。基板１上では、フィルム原版２のポ
ジ部５Ａに対応する基板合わせマーク５’のネガ部５Ｄ
は、銅３１がマスキングされるためそのまま存在し、フ
ィルム原版２のネガ部５Ｂに対応する基板合わせマーク
５’のポジ部５Ｃは、銅がエッチングされて基材３０が
露出している。図１０は、パターン形成後のプリント基
板１の製作工程を示すフローチャートである。プリント
基板１のパターン形成後は、ソルダレジスト、シルク文
字印刷、表面処理、外形加工と続く。ここで、基板１上
に、ソルダレジスト、シルク文字印刷を形成する工程に
おいて、前述の基板１上に形成された基板合わせマーク
５’が以下に示すように有効となる。

【００１４】図１１は、各工程を経て基板１上の基板合
わせマーク５’がどのような状態になるかを示し、か
つ、その有効性を説明するものである。工程（ａ）は、
エッチングを終了したパターン形成後の状態を示し、工
程（ｂ）は、ソルダレジストをスクリーン版（図示せ
ず）を用いて印刷した状態を示す。合わせマーク５’の
基材部３０（ハッチング部）にソルダレジストが形成さ
れている。なお、通常、ソルダレジストは、緑色のエ
ポキシを主成分とする樹脂を用いていることが多い。ソ
ルダレジストの形成は、始めに、プリント基板１の合わ
せマーク５’上に、スクリーン版を重ねて印刷位置決め
を行う。この位置決め方法は、前述パターンの合わせ作
業と同様に、「粗合わせ」を行ってから製品領域のパタ
ーンに対し、「精密合わせ」を行う。この際、本発明の
基板合わせマーク５’を用いた場合の第１の有効性とし
ては、プリント基板１上に形成された合わせマーク５’
に対し、スクリーン版の合わせマークのポジ部が透明
で、これが「確認窓」となるため、粗合わせ時の基板１
上の合わせマーク５’とスクリーン版の合わせマークと
の位置決め作業の能率が、非常に上がる。

【００１５】第２の有効性としては、基板１上に形成さ
れた合わせマーク５’の枠線５０５と、ソルダレジスト
の合わせマークの枠線５０６との間隙ＤＳ１を計測する
ことで、パターンとソルダレジストの位置精度（ずれ方
向、ずれ量）を検査することができる。図１１（ｃ）
は、シルク文字をスクリーン版(図示せず)を用いて、基
板１上に印刷した状態を示し、合わせマーク５’の銅部
３１(横ハッチング部)の上に印刷される。即ち、工程
（ａ）で形成された銅３１の部分が全てシルク印刷され
る。なお、通常シルク文字は白色または黄色のエポキシ
を主成分とする樹脂を用いていることが多い。シルク文
字印刷工程では、ソルダレジストと同様に「粗合わせ」
時の作業効率の向上、およびパターンとシルク文字の位
置精度（ずれ方向、ずれ量）の検査が可能になる二つの
有効性がある。

【００１６】特に、図１１では、合わせマーク５’の枠
線５０５の線幅が広いタイプのものを示しているが、こ
の場合、次の効果がある。即ち、工程（ｃ）のＡ部拡大
図に示すように、基板１に収縮がなくシルク文字印刷の
ずれがない場合、基本的には、基板１に形成した合わせ
マーク５’の枠線５０５とシルク文字印刷での合わせマ
ークの枠線５０７は、一致した位置に形成される。しか
し、通常は様々な要因で両者にずれが発生するため、枠
線の線幅を広くしておくと、基板１上の合わせマーク
５’の枠線５０５の上に、シルク文字印刷での枠線５０
７がずれて印刷されるため、両者の枠線の輪郭の差、Ｄ
Ｓ２を計測することでずれ量を定量化でき、プロセス管
理に応用することができる。さらに、シルク文字印刷後
は、パターン、ソルダレジスト、シルク文字各々の合わ
せマーク枠線の間隙を計測することで、三者の総合位置
精度を検査することができる。また、外観的にも基板製
造工程を経るごとに、基板１上の合わせマーク５’に、
図１１に示したように、ソルダレジスト、シルク文字の
異なった色のインクで重ね印刷されるので、パターン、
ソルダレジスト、シルク文字の各工程における印刷ずれ
の確認が外観的（定性的）にも容易となる。

【００１７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
プリント基板とフィルム原版との位置合わせ作業では、
フィルム原版のポジ、ネガにかかわらず、合わせ作業を
容易にして工数低減を図れ、かつ、作業者への負担を軽
減させることができる。また、基板の製造歩留まりを向
上させることができるため、基板コストの低減に寄与で
きる。さらに、ソルダレジストおよびシルク印刷工程で
は、本発明の合わせマークを用いることにより、作業効
率を向上させるばかりでなく、位置合わせ精度の検査、
確認を容易にすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例における合わせマークの平面
図。

【図２】本発明のポジ及びネガの合わせマークを有する
フィルム原版の平面図。

【図３】従来の合わせマークを有するネガフィルムのフ
ィルム原版の平面図。

【図４】本発明のフィルム原版の合わせマークと基板の
合わせ穴の位置関係を示す図。

【図５】基板とフィルム原版上の合わせマーク及びパタ
ーンの位置関係を示す斜視図。

【図６】従来のフィルム原版に設けられている合わせマ
ークの例を示す平面図。

【図７】従来の合わせマークを有するポジ及びネガのフ
ィルム原版の平面図。

【図８】基板とフィルム原版との合わせ作業の不具合例
を示す図。

【図９】本発明のプリント基板に形成される基板合わせ
マークを示す平面図。

【図１０】パターン形成後のプリント基板の製作工程を
示すフローチャート。

【図１１】本発明の基板合わせマークの各工程における
状態を示す平面図。

【符号の説明】

１基板、２フィルム原版、３スルーホール、３０
基材、３１銅、４合わせ穴、５フィルム原版の合
わせマーク、５Ａフィルム原版の合わせマークのポジ
部、５Ｂフィルム原版の合わせマークのネガ部、５Ｃ
基板の合わせマークのポジ部、５Ｄ基板の合わせマ
ークのネガ部、５０１合わせマークの中心線、５０２
合わせマークの円、５０３合わせマークの枠線、５
０５基板上に形成された合わせマークの枠線、５０６
ソルダレジストの合わせマークの枠線、５０７シルク
文字の合わせマークの枠線、６パターン。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】プリント基板の製造過程におけるパター
ン露光工程、レジスト工程等で使用するフィルム原版に
おいて、前記基板に具備する合わせ穴と位置合わせする
ために前記フィルム原版の製品領域外に具備する位置合
わせマークとして、内部は透明で、前記合わせ穴より所
定寸法大きな内径を有し、所定幅の線幅を有する不透明
な円と、その外側の透明な背景部からなるポジ部と、こ
れを光学的に反転したネガ部との並列する一体化形状の
ものとしたことを特徴とする位置合わせマークを有する
フィルム原版。
【請求項２】請求項１において、前記不透明な円に
は、該不透明な円の中心から外方向に延びた複数の所定
幅の線分を設け、前記ポジ部と前記ネガ部を長方形の所
定幅の枠線で囲った形状としたことを特徴とする位置合
わせマークを有するフィルム原版。
【請求項３】請求項２において、前記不透明な円の内
径を１.０mm〜１.８mm、前記外方向に延びた複数の線分
の線幅を０.３mm〜０.５mm、前記合わせ穴の直径を０.
６mm〜１.５mmとしたことを特徴とする位置合わせマー
クを有するフィルム原版。
【請求項４】プリント基板の製造過程で使用するフィ
ルム原版と前記プリント基板に具備する合わせ穴との位
置合わせをするため、前記フィルム原版の製品領域外
に、内部は透明で、前記合わせ穴より所定寸法大きな内
径を有し、所定幅の線幅を有する不透明な円と、その外
側の透明な背景部からなるポジ部と、これを光学的に反
転したネガ部との並列する一体化形状の位置合わせマー
クを具備する前記フィルム原版を用いたプリント基板の
製造過程において、当該プリント基板の製品領域外に、
前記フィルム原版の前記位置合わせマークに相当するス
クリーン版用の位置合わせマークを具備することを特徴
とする基板。