JPH0750825B2 - 直接描画装置及び方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、直接描画装置及び方法、さらに詳細には、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及び方法
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
る線幅に近ず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
のソフトにより自動計算で又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ぐらいはみ出してしまい、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。

又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。従って、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。

従って、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、又描
画時間を短縮でき、良好な描画パターンを描くことが可
能な直接描画装置及び方法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を設け、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た。

又、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
接描画方法において、描画すべきパターンの閉ループ輪
郭線の内側を識別し、輪郭線より内側に向い所定量オフ
セットして輪郭線に沿って周囲を描画し、更に内側に所
定量オフセットさせて輪郭線に沿って周囲を描画し、こ
れを繰返すことによりパターンを描画する構成も採用し
ている。

［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こ
とになるので、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も少なく
なる。パターンの輪郭線の内側へオフセットすべき量
は、ペーストの吐出線幅の約半分に相当する量に設定さ
れる。又矩形状のパターンを描く場合、従来のように折
り返すのではなく、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、制御が容易になり、描画時間を顕
著に減少させることが可能になる。

［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従って説明する。

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、又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。従って、このオフセット
量をユーザが指定することにより、本装値本体で自由に
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行なう
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。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明では、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
るようにしているので、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。

また、輪郭線より内側に向い所定量オフセットして輪郭
線に沿って周囲を描画し、更に内側に所定量オフセット
させて輪郭線に沿って周囲を描画し、これを繰返すこと
によりパターンを描画するようにしているので、描画時
間を顕著に減少させることが可能になる。

【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13図は従来のパターン描画方法を示す説
明図、第14図は従来のパターン描画方法を示す説明図で
ある。 １……基板、２……Ｘ、Ｙ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 (3)

【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
   演算する手段とを設け、 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。
2. 【請求項２】前記オフセット量をペーストの吐出線幅の
   約半分に相当する量としたことを特徴とする請求項第１
   項に記載の直接描画装置。
3. 【請求項３】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
   画方法において、 描画すべきパターンの閉ループ輪郭線の内側を識別し、 輪郭線より内側に向い所定量オフセットして輪郭線に沿
   って周囲を描画し、 更に内側に所定量オフセットさせて輪郭線に沿って周囲
   を描画し、 これを繰返すことによりパターンを描画することを特徴
   とする直接描画方法。