JPH10235486A - Direct plotting device for printed board - Google Patents
Direct plotting device for printed boardInfo
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- JPH10235486A JPH10235486A JP9039313A JP3931397A JPH10235486A JP H10235486 A JPH10235486 A JP H10235486A JP 9039313 A JP9039313 A JP 9039313A JP 3931397 A JP3931397 A JP 3931397A JP H10235486 A JPH10235486 A JP H10235486A
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- Manufacture Or Reproduction Of Printing Formes (AREA)
- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
- Laser Beam Processing (AREA)
Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は光硬化性のラミネー
トフィルムを張り付けた基板にレーザビームを照射して
露光させ、基板上に配線パターンを形成するプリント基
板のダイレクト描画装置に関し、特に本発明は直線部分
あるいは曲線部分に関係なく感光部の線幅を均一に作成
することができるプリント基板ダイレクト描画装置に関
するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a direct drawing apparatus for a printed circuit board for irradiating a laser beam onto a substrate on which a photocurable laminate film is adhered to form a wiring pattern on the substrate. BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a printed circuit board direct drawing apparatus capable of uniformly forming a line width of a photosensitive portion regardless of a linear portion or a curved portion.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来、プリント基板の作成方法として
は、フォトマスクを作成してこれを光硬化性のラミネー
トフィルムを貼り付けた基板に合わせ、紫外線ランプ等
を使って紫外線を含む光（以下、ＵＶ光という）を一面
に照射して露光を行う方法が知られている。この方法に
より両面基板に回路パターンを形成する場合は、次のよ
うに行われる。2. Description of the Related Art Conventionally, as a method of producing a printed circuit board, a photomask is prepared, the photomask is aligned with a substrate on which a photocurable laminate film is adhered, and light containing ultraviolet light (hereinafter, referred to as an ultraviolet lamp) is used. A method of performing exposure by irradiating one surface with UV light) is known. When a circuit pattern is formed on a double-sided substrate by this method, the following is performed.
【０００３】 銅等の導電金属材料でできた薄膜を基
板の両面に均一に付着させ、電子部品等を取り付けるた
めの貫通穴と、基板の表面と裏面のある特定の回路パタ
ーンに導通性を持たせるための貫通穴を開ける。 その基板上にＵＶ（紫外線）光硬化フィルムを基板
の表、裏両面に均一に付着させ、さらに基板の表面には
表面用のフォトマスクフィルムを、裏面には裏面用のフ
ォトマスクフィルムを貼り付ける。 ＵＶ光を照射してフォトマスクフィルムに形成され
ている回路パターンを基板の両面それぞれに露光焼付す
る。 露光処理した基板をエッチング処理して未露光部分
の導電性金属材料を除去する。 化学処理により光硬化したフィルムを除去する。A thin film made of a conductive metal material such as copper is uniformly attached to both surfaces of a substrate, and a through hole for mounting electronic components and the like, and a specific circuit pattern on the front and back surfaces of the substrate have conductivity. Drill through holes to make A UV (ultraviolet) photocurable film is uniformly adhered on the front and back surfaces of the substrate on the substrate, and a photomask film for the front surface is adhered to the front surface of the substrate, and a photomask film for the rear surface is adhered to the rear surface. . The circuit pattern formed on the photomask film is exposed and printed on both sides of the substrate by irradiating UV light. The exposed substrate is etched to remove the unexposed portion of the conductive metal material. The photocured film is removed by chemical treatment.
【０００４】[0004]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た従来の方法を用いる場合には、１枚もしくは少数のプ
リント基板の作成においても必ずフォトマスクを作成す
る必要があり、そのあとこれを基板に貼り付け露光する
工程をとるため、時間と費用を要することになる。すな
わち従来の方法は次のような欠点がある。However, when the above-mentioned conventional method is used, it is necessary to form a photomask even when one or a small number of printed circuit boards are formed, and then the photomask is attached to the substrate. In order to take the step of additional exposure, time and cost are required. That is, the conventional method has the following disadvantages.
【０００５】（イ）フォトマスクフィルムを自社で製作
することのできない基板メーカにおけるフォトマスクフ
ィルムの製作は自社外の製作会社に製作依頼しなければ
ならず、その場合の製作時間は最低でも約一日必要であ
り、この時間をさらに短縮することは困難である。 （ロ）製作されたフォトマスクフィルムの検査に要する
時間、工数の負担が大きい。 （ハ）フォトマスクフィルムの伸縮を防止するために、
フォトマスクフィルムの保管場所の温度、湿度管理が必
要であり、設備の整備、手間がかかる。 （ニ）フォトマスクフィルムにゴミや傷が付かないよう
に保護しなければならず、管理上の負担が大きい。 （ホ）基板上にフォトマスクフィルムを貼り付ける時、
基板に開けられている多数の穴とフォトマスクフィルム
に印刷されている多数の穴とを、人手により精密に重ね
合す必要があり、熟練した技術が要求され、工数の負担
も大きい。[0005] (a) In a substrate maker that cannot manufacture a photomask film in-house, a photomask film must be manufactured by a manufacturing company outside the company in order to manufacture the photomask film. In this case, the manufacturing time is at least about one. Days, and it is difficult to further reduce this time. (B) The time and labor required for inspection of the manufactured photomask film are large. (C) To prevent expansion and contraction of the photomask film,
It is necessary to control the temperature and humidity of the storage location of the photomask film, which requires maintenance and labor. (D) The photomask film must be protected from dust and scratches, which imposes a heavy management burden. (E) When attaching a photomask film on a substrate,
A large number of holes formed in the substrate and a large number of holes printed on the photomask film need to be manually and precisely overlapped with each other, requiring a skilled technique and a large burden of man-hours.
【０００６】そこで上記したフォトマスクを作成する工
程と、ラミネートフィルムを貼り付けた基板に上記フォ
トマスクを合わせ、紫外線ランプ等を使って一面に照射
して露光を行う工程とを一工程で処理する方法が要望さ
れている。そのため、例えば、ＵＶ光を照射する出射端
を設け、該出射端を上記ＵＶ光硬化フィルムを貼り付け
た基板上で配線パターンに沿って移動させ、配線パター
ン部分を露光する方法が考えられる。この場合には、フ
ォトマスクを使用したときと同等の精度をもつ成果物を
作成することが条件となる。つまり、基板上に、フォト
マスクを使用した場合に得られる線幅と同等の線幅で均
一に描画するとともに、露光領域のエッジ部分をシャー
プに露光することが必要となる。Therefore, the process of preparing the photomask and the process of aligning the photomask with the substrate to which the laminate film is attached and irradiating one surface with an ultraviolet lamp or the like to perform exposure are performed in one process. There is a need for a method. Therefore, for example, a method is conceivable in which an emission end for irradiating UV light is provided, the emission end is moved along a wiring pattern on a substrate to which the UV light cured film is attached, and the wiring pattern portion is exposed. In this case, a condition is to create a product having the same accuracy as when a photomask is used. That is, it is necessary to uniformly draw on the substrate with a line width equivalent to the line width obtained when a photomask is used, and to sharply expose the edge portion of the exposure region.
【０００７】本発明は、上述した点に鑑みて創案された
ものであって、その目的とするところは、フォトマスク
フィルム等を使用せずに基板上に回路パターンを形成す
ることができ、また、基板上に配線パターンを所定の線
幅で均一に描画でき、フォトマスクを使用したときと同
等の成果物を作成することが可能なプリント基板ダイレ
クト描画装置を提供することである。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above points, and has as its object to form a circuit pattern on a substrate without using a photomask film or the like. Another object of the present invention is to provide a printed board direct drawing apparatus capable of uniformly drawing a wiring pattern on a substrate with a predetermined line width and producing a product equivalent to that obtained when a photomask is used.
【０００８】[0008]
【課題を解決するための手段】本発明においては、上記
課題を次のようにして解決する。 （１）導電性金属材料の上に光の照射によって硬化する
フィルムを貼り付けた基板を載置・固定する描画テーブ
ルと、紫外線を含む光を出射する光源と、該光源から出
射する光の出力強度を調整する光強度変調器と、上記光
強度変調器が出射する光が入射し、該光を導光する光フ
ァイバと、上記光ファイバの出射光を前記基板に対して
略垂直に照射せしめる照射部と上記照射部を基板に対し
て略垂直方向に移動せしめる移動機構とを具備した描画
ヘッドと、上記描画ヘッドを上記描画テーブル上で基板
面に略平行にＸ方向およびＹ方向に移動させる移動機構
と、上記移動機構により描画ヘッドを基板上で配線パタ
ーンに沿って移動させる制御手段とを設ける。According to the present invention, the above-mentioned problems are solved as follows. (1) A drawing table for mounting and fixing a substrate on which a film that is cured by light irradiation on a conductive metal material is attached, a light source that emits light including ultraviolet rays, and an output of light emitted from the light source A light intensity modulator for adjusting the intensity, light emitted by the light intensity modulator being incident thereon, an optical fiber for guiding the light, and light emitted from the optical fiber being irradiated substantially perpendicularly to the substrate. A drawing head having an irradiation unit and a moving mechanism for moving the irradiation unit in a direction substantially perpendicular to the substrate; and moving the drawing head in the X and Y directions on the drawing table in a direction substantially parallel to the substrate surface. A moving mechanism and control means for moving the drawing head on the substrate along the wiring pattern by the moving mechanism are provided.
【０００９】そして、制御手段により、上記照射部を基
板に対して垂直方向に移動させ基板上の照射径を制御す
るとともに、上記描画ヘッドの移動速度と前記光強度変
調器の出射光の出力強度とを同期させ、上記基板上に張
りつけたフィルムの感光量が均一となるように制御す
る。すなわち、描画ヘッドが加速している期間は、光強
度変調器により光強度を上記描画ヘッドの速度に応じて
上昇させ、描画ヘッドの加速が終了すると光強度が１０
０％になるように制御する。また、描画ヘッドが定速で
移動している期間は光強度を一定に保ち、描画ヘッドが
減速している間は、描画ヘッドの速度に応じて光強度を
１００％から減少させ減速が終了し、ヘッドが停止した
とき光強度が０％になるように同期制御する。The control means moves the irradiation unit in a direction perpendicular to the substrate to control the irradiation diameter on the substrate, and also controls the moving speed of the drawing head and the output intensity of the light emitted from the light intensity modulator. Is controlled so that the photosensitive amount of the film stuck on the substrate becomes uniform. That is, while the writing head is accelerating, the light intensity is increased by the light intensity modulator in accordance with the speed of the writing head.
Control so that it becomes 0%. In addition, the light intensity is kept constant while the drawing head is moving at a constant speed, and while the drawing head is decelerating, the light intensity is reduced from 100% in accordance with the speed of the drawing head, and the deceleration ends. , Synchronous control is performed so that the light intensity becomes 0% when the head stops.
【００１０】（２）導電性金属材料の上に光の照射によ
って硬化するフィルムを貼り付けた基板を載置・固定す
る描画テーブルと、紫外線を含む光を出射する光源と、
該光源から出射する光の出力強度を調整する光強度変調
器と、上記光強度変調器が出射する光が入射し、該光を
導光する光ファイバと、上記光ファイバの出射光を前記
基板に対して略垂直に照射せしめる照射部と照射径を調
整するため上記照射部を基板に対して略垂直方向に移動
せしめる移動機構とを具備した描画ヘッドと、上記描画
ヘッドに取り付けられ、上記基板までの距離および描画
テーブルまでの距離を測定するセンサと、上記描画ヘッ
ドを上記描画テーブルに略平行にＸ方向およびＹ方向に
移動させる移動機構と、上記移動機構により描画ヘッド
を基板上で配線パターンに沿って移動させる制御手段と
を設ける。(2) a drawing table for mounting and fixing a substrate on which a film which is cured by light irradiation on a conductive metal material, and a light source for emitting light including ultraviolet rays;
A light intensity modulator for adjusting an output intensity of light emitted from the light source, an optical fiber into which light emitted from the light intensity modulator is incident, and guiding the light, and an output light from the optical fiber, A drawing head comprising: an irradiation unit that irradiates the light beam substantially perpendicularly to the substrate; and a moving mechanism that moves the irradiation unit in a direction substantially perpendicular to the substrate to adjust the irradiation diameter. A sensor for measuring a distance to the drawing table and a distance to the drawing table, a moving mechanism for moving the drawing head in the X direction and the Y direction substantially parallel to the drawing table, and a wiring pattern on the substrate by the moving mechanism. And a control means for moving along.
【００１１】そして、上記制御手段により、前記センサ
で測定した基板までの距離に応じて上記描画ヘッドを基
板に対して略垂直方向に移動させ、上記基板上の照射径
が略一定になるように制御する。すなわち、基板の高さ
の変化分に同期させて照射部を基板に対して略垂直方向
に移動させることにより、照射部と基板の距離を略一定
に保ち、基板上の光の照射径を一定に保持する。以上の
ような制御を行うことにより、直線部分、曲線部分に関
係なく基板に貼り付けたフィルムの感光量および感光部
の線幅を均一にすることができ、フォトマスクを使用し
た場合と同等の寸法精度のよい成果物を得ることができ
る。The control means moves the drawing head in a direction substantially perpendicular to the substrate in accordance with the distance to the substrate measured by the sensor so that the irradiation diameter on the substrate becomes substantially constant. Control. In other words, by moving the irradiation part in a direction substantially perpendicular to the substrate in synchronization with the change in the height of the substrate, the distance between the irradiation part and the substrate is kept substantially constant, and the irradiation diameter of light on the substrate is kept constant. To hold. By performing the control as described above, the photosensitive amount of the film attached to the substrate and the line width of the photosensitive portion can be made uniform regardless of the linear portion and the curved portion, which is equivalent to the case where a photomask is used. Products with good dimensional accuracy can be obtained.
【００１２】[0012]
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例を説明す
る。図１は本発明によるプリント基板ダイレクト自動描
画装置の一実施例の外観斜視図である。図１において、
１は本実施例の描画装置本体であり、描画装置本体１の
両側面にＹレール１８が設けられており、そのＹレール
１８を跨ぐようにＸビーム１９が設けられている。Ｘビ
ーム１９は、Ｙレール１８上に移動可能に取り付けられ
ており、Ｘビーム１９の両側にはＸビーム１９の駆動用
のＹ軸駆動部６が設けられている。Embodiments of the present invention will be described below. FIG. 1 is an external perspective view of an embodiment of a printed board direct automatic drawing apparatus according to the present invention. In FIG.
Reference numeral 1 denotes a drawing apparatus main body according to the present embodiment. Y-rails 18 are provided on both side surfaces of the drawing apparatus main body 1, and an X-beam 19 is provided so as to straddle the Y rail 18. The X beam 19 is movably mounted on a Y rail 18, and Y axis drive units 6 for driving the X beam 19 are provided on both sides of the X beam 19.
【００１３】また、Ｘビーム１９にはＸレール１７が設
けられ、Ｘ軸駆動部５により駆動される描画ヘッド２
が、Ｘレール１７上を移動可能に取り付けられている。
このため、Ｙ軸駆動部６によりＸビーム１９を駆動する
ことにより、描画ベッド２をＹ軸方向に移動させ、ま
た、上記Ｘ軸駆動部５により描画ヘッド２を駆動するこ
とにより、描画ヘッド２をＸ軸方向に移動させることが
できる。一方、描画テーブル３が描画装置本体１の描画
ヘッド２と対向するように設置されており、描画テーブ
ル３には予め基板４を吸着固定するための小さい吸着穴
２１が無数に開けられている。上記吸着穴２１は図示し
ないチューブ等を介して吸着装置７に接続されており、
描画装置本体１の内部に設置された吸着装置７で負圧を
形成することにより、描画テーブル３上に置かれた基板
４を吸着・固定する。The X beam 19 is provided with an X rail 17, and the drawing head 2 is driven by the X axis driving unit 5.
However, it is movably mounted on the X rail 17.
Therefore, the drawing bed 2 is moved in the Y-axis direction by driving the X beam 19 by the Y-axis driving unit 6, and the drawing head 2 is driven by driving the drawing head 2 by the X-axis driving unit 5. Can be moved in the X-axis direction. On the other hand, the drawing table 3 is installed so as to face the drawing head 2 of the drawing apparatus main body 1, and the drawing table 3 is provided with countless small suction holes 21 for suction-fixing the substrate 4 in advance. The suction hole 21 is connected to the suction device 7 via a tube (not shown) or the like.
The substrate 4 placed on the drawing table 3 is suctioned and fixed by generating a negative pressure by the suction device 7 installed inside the drawing device main body 1.
【００１４】描画装置本体１の内部には、プリント基板
ＣＡＤ１４から送られてくる配線パターンデータに従
い、描画ヘッド２を自動制御動作させるための制御装置
８が設けられている。さらに、ＵＶ（紫外線）波長光
（以下ＵＶ光という）を射出するレーザ発振装置９およ
びレーザ発振装置９の出力強度を変調する光強度変調器
１０が描画装置本体１の内部に設置されている。レーザ
発振装置９の出力強度を変調する手段としては、例え
ば、ＡＯＭ（音響ー光学光強度変調器）等を使用するこ
とができる。A control device 8 for automatically controlling the drawing head 2 in accordance with the wiring pattern data sent from the printed circuit board CAD 14 is provided inside the drawing device body 1. Further, a laser oscillation device 9 for emitting UV (ultraviolet) wavelength light (hereinafter referred to as UV light) and a light intensity modulator 10 for modulating the output intensity of the laser oscillation device 9 are provided inside the drawing apparatus main body 1. As a means for modulating the output intensity of the laser oscillation device 9, for example, an AOM (acoustic-optical light intensity modulator) or the like can be used.
【００１５】描画ヘッド２には、レーザ発振装置９から
射出されたＵＶ光２２が基板４に対して略垂直に照射さ
れるように、所定の焦点距離を持った集光レンズを備え
たプロジェクタ１１が設けられている。また、描画ヘッ
ド２が自由に動けるように光ファイバケーブルＬＦが、
描画ヘッド２と光強度変調器１０の間に接続されてお
り、光ファイバケーブルＬＦの一方端の端面が、光強度
変調器１０のレーザ光出射端１２に接続され、光ファイ
バケーブルＬＦの他方端の端面に、上記描画ヘッド２に
設けられた集光レンズ１１の光入力部１３に接続されて
いる。The drawing head 2 has a projector 11 provided with a condenser lens having a predetermined focal length so that the UV light 22 emitted from the laser oscillation device 9 is applied to the substrate 4 substantially perpendicularly. Is provided. Further, the optical fiber cable LF is provided so that the drawing head 2 can move freely.
One end of the optical fiber cable LF is connected between the drawing head 2 and the light intensity modulator 10, one end of the optical fiber cable LF is connected to the laser light emitting end 12, and the other end of the optical fiber cable LF is connected. Is connected to the light input section 13 of the condenser lens 11 provided in the drawing head 2.
【００１６】図２は上記描画ヘッドの構成の一例を示す
図である。描画ヘッド２には同図に示すようにステッピ
ングモータ２ａが設けられており、ステッピングモータ
２ａの回転軸に取り付けられたボールネジ２ｂに、プロ
ジェクタ１１が取り付けられたナット２ｃが係合してい
る。このため、ステッピングモータ２ａが回転すると、
プロジェクタ１１は同図に示すＺ軸方向に移動する。な
お、同図では、ボールネジ２ｂとナット２ｃを使用して
プロジェクタ１１をＺ軸方向に移動させる場合を示して
いるが、ラックとピニオンを使用してもよい。また、駆
動手段として、ステッピングモータに換え、ＤＣモータ
等を用いてもよい。FIG. 2 is a diagram showing an example of the configuration of the drawing head. The drawing head 2 is provided with a stepping motor 2a as shown in the figure, and a nut 2c to which the projector 11 is mounted is engaged with a ball screw 2b mounted on a rotation shaft of the stepping motor 2a. Therefore, when the stepping motor 2a rotates,
The projector 11 moves in the Z-axis direction shown in FIG. Although FIG. 2 shows a case where the projector 11 is moved in the Z-axis direction using the ball screw 2b and the nut 2c, a rack and a pinion may be used. Further, a DC motor or the like may be used as the driving means instead of the stepping motor.
【００１７】また、描画ヘッド２には基板４との距離を
測定するためのＬＥＤを用いた光変位センサ（以下、Ｌ
ＥＤセンサという）２ｄと、基板４上に印されたマーク
を観察するためのルーペ２ｅが設けられている。また、
上記プロジェクタ１１の光軸とＬＥＤセンサ２ｄ、ルー
ペ２ｅの光軸は同図に示すようにそれぞれ距離Ｅ，Ｆだ
けオフセットしているが、このオフセット量は後述する
ようにデータ処理において補正される。The drawing head 2 has an optical displacement sensor (hereinafter referred to as L) using an LED for measuring a distance from the substrate 4.
An ED sensor 2d) and a loupe 2e for observing a mark marked on the substrate 4 are provided. Also,
The optical axis of the projector 11 and the optical axis of the LED sensor 2d and the loupe 2e are offset by distances E and F, respectively, as shown in the figure, but this offset amount is corrected in data processing as described later.
【００１８】図３は本実施例において使用される基板を
示す図である。基板４には同図に示すように予め銅等の
導電金属材料１６が付着されており、その上にＵＶ光硬
化フィルム１５が均一に付着されている。FIG. 3 is a view showing a substrate used in this embodiment. As shown in the figure, a conductive metal material 16 such as copper is previously attached to the substrate 4, and a UV light curable film 15 is uniformly attached thereon.
【００１９】図４は本実施例の制御装置の構成を示す図
である。同図において、９は前記したレーザ発振装置、
１０は強度変調器、ＬＦは光ファイバ、１４は前記した
プリント基板ＣＡＤであり、プリント基板ＣＡＤ１４は
プリント基板の配線パターンデータを作成し、基板上の
配線パターン形成位置を示すＸ，Ｙ座標を出力する。プ
リント基板ＣＡＤ１４の出力はデータコンバータ３１に
与えられ、データコンバータ３１はプリント基板ＣＡＤ
１４の出力をプロジェクタ１１のＸ，Ｙ，Ｚ軸方向の位
置制御信号に変換する。FIG. 4 is a diagram showing the configuration of the control device of this embodiment. In the figure, 9 is the laser oscillation device described above,
10 is an intensity modulator, LF is an optical fiber, 14 is the above-mentioned printed circuit board CAD, and the printed circuit board CAD 14 creates wiring pattern data of the printed circuit board and outputs X and Y coordinates indicating the wiring pattern forming position on the board. I do. The output of the printed circuit board CAD 14 is given to the data converter 31, and the data converter 31
14 is converted into a position control signal of the projector 11 in the X, Y, and Z axis directions.
【００２０】データコンバータ３１の出力は描画制御部
３２に与えられ、描画制御部３２は上記データコンバー
タ３１の出力に応じてＸＹ軸移動制御回路３５、Ｚ軸移
動制御回路３７を介してＸＹ軸移動機構３６、Ｚ軸移動
機構３８を駆動してプロジェクタ１１の位置を制御す
る。また、後述するように露光線幅、プロジェクタ１１
の移動速度等に応じて光強度制御回路３３を介して光強
度変調器１０を制御してＵＶ光の強度を制御する。さら
に、描画ヘッド２に取り付けられたＬＥＤセンサ２ｄに
より測定された描画ヘッド２と描画テーブルとの距離デ
ータ、描画ヘッド２と基板４との距離データが描画制御
部３２に送られる。描画制御部３２は描画ヘッド２と基
板４との距離データに基づき、後述するように基板４の
高さ分布データを作成し、作成された高さ分布データに
基づきプロジェクタ１１のＺ軸方向の位置を制御する。The output of the data converter 31 is given to a drawing control unit 32. The drawing control unit 32 controls the XY-axis movement via a XY-axis movement control circuit 35 and a Z-axis movement control circuit 37 according to the output of the data converter 31. The position of the projector 11 is controlled by driving the mechanism 36 and the Z-axis moving mechanism 38. Further, as described later, the exposure line width and the projector 11
The intensity of the UV light is controlled by controlling the light intensity modulator 10 via the light intensity control circuit 33 according to the moving speed or the like. Further, distance data between the drawing head 2 and the drawing table and distance data between the drawing head 2 and the substrate 4 measured by the LED sensor 2d attached to the drawing head 2 are sent to the drawing control unit 32. The drawing control unit 32 creates height distribution data of the substrate 4 based on the distance data between the drawing head 2 and the substrate 4 as described later, and positions the projector 11 in the Z-axis direction based on the created height distribution data. Control.
【００２１】以下、本発明の実施例における配線パター
ンの描画処理について説明する。 （ａ）基板４を描画テーブル３上に載置しない状態で、
予め描画ヘッド２を描画テーブル３上で移動させ、描画
テーブル３から描画ヘッド２までの高さを描画ヘッド２
に取り付けたＬＥＤセンサ２ｄで測定する。そして、所
定の仕様を満足するように描画テーブル３をセッティン
グする。A description will now be given of a wiring pattern drawing process according to an embodiment of the present invention. (A) In a state where the substrate 4 is not placed on the drawing table 3,
The drawing head 2 is moved on the drawing table 3 in advance, and the height from the drawing table 3 to the drawing head 2 is determined.
Is measured by the LED sensor 2d attached to the. Then, the drawing table 3 is set so as to satisfy predetermined specifications.
【００２２】（ｂ）前記図３に示したラミネートフィル
ムを貼り付けた基板４を描画テーブル３上の固定ピン
（図示せず）に固定させる。ついで、吸着装置７から真
空を供給して基板４を描画テーブル３に吸着させる。そ
の際、描画テーブル３上の基板４が無い部分をシート等
で覆っておくことにより、基板４がない部分の吸着穴２
１から空気が流入することを防止することができ、基板
４を確実に描画テーブル３に吸着させることができる。
なお、基板４には図３に示したようにＵＶ光硬化フィル
ム１５が付着しているので、基板４には通常若干の反り
が生じる（最大数ｍｍ程度）。このため、基板４の厚さ
（通常１，６ｍｍ程度）が一定であっても、上記のよう
に基板４を吸着したとき基板４の表面は必ずしも描画テ
ーブル３の表面と平行にはならない。そこで、基板４の
最大高さが図５（ａ）に示すように所定の仕様（例えば
０．３ｍｍ）を満足するように、基板４の取り付けを調
整する。(B) The substrate 4 to which the laminate film shown in FIG. 3 is attached is fixed to fixing pins (not shown) on the drawing table 3. Then, a vacuum is supplied from the suction device 7 to cause the drawing table 3 to suck the substrate 4. At this time, the portion of the drawing table 3 where the substrate 4 is not present is covered with a sheet or the like, so that the suction hole 2 of the portion where the substrate 4 is not present is provided.
It is possible to prevent air from flowing in from the substrate 1, and the substrate 4 can be surely attracted to the drawing table 3.
Since the UV light curable film 15 is attached to the substrate 4 as shown in FIG. 3, the substrate 4 is usually slightly warped (up to about several mm). For this reason, even if the thickness of the substrate 4 (usually about 1.6 mm) is constant, the surface of the substrate 4 does not always become parallel to the surface of the drawing table 3 when the substrate 4 is sucked as described above. Therefore, the mounting of the substrate 4 is adjusted so that the maximum height of the substrate 4 satisfies a predetermined specification (for example, 0.3 mm) as shown in FIG.
【００２３】（ｃ）描画ヘッド２を基板４上で移動さ
せ、図５（ｂ）に示すように基板４から描画ヘッド２ま
での高さを、描画ヘッド２に取り付けたＬＥＤセンサ２
ｄで測定する。測定された距離データは描画制御部３２
に送られ、描画制御部３２は基板４上の各Ｘ，Ｙ座標値
における基板４から描画ヘッド２までの高さを示す高さ
分布データ（以下これを高さ分布マップという）を作成
しメモリ３４に格納する。ここで、前記したようにＬＥ
Ｄセンサ２ｄとプロジェクタ１１の取り付け位置は距離
Ｅだけ離れているので、描画制御部３２にはこのオフセ
ット量Ｅに基づき測定された距離データを補正する。(C) The drawing head 2 is moved on the substrate 4, and the height from the substrate 4 to the drawing head 2 is adjusted by the LED sensor 2 attached to the drawing head 2 as shown in FIG.
Measure in d. The measured distance data is stored in the drawing control unit 32.
The drawing control unit 32 creates height distribution data (hereinafter, referred to as a height distribution map) indicating the height from the substrate 4 to the drawing head 2 at each of the X and Y coordinate values on the substrate 4 and stores it in the memory. 34. Here, as described above, LE
Since the mounting positions of the D sensor 2d and the projector 11 are separated by the distance E, the drawing control unit 32 corrects the distance data measured based on the offset amount E.
【００２４】（ｄ）基板４上に予め印されたマーク位置
を描画ヘッド２に取り付けてあるルーペ２ｅで読み取
る。読み取ったマーク位置データに基づき描画制御部３
２は、基板４の取り付け角度および伸縮補正値を求め、
メモリ３４に格納する。(D) The mark position pre-marked on the substrate 4 is read by a loupe 2e attached to the drawing head 2. Drawing control unit 3 based on the read mark position data
2 obtains the mounting angle and expansion / contraction correction value of the substrate 4,
It is stored in the memory 34.
【００２５】（ｅ）描画制御部３２は描画ヘッド２を描
画開始位置に移動させ、プリント基板ＣＡＤ１４が指示
する線幅に相当する高さになるように描画ヘッド２のプ
ロジェクタ１１をＺ軸方向に移動させる。その際、描画
制御部３２はメモリ３４に格納されている前記高さ分布
マップを参照して、基板４から描画ヘッド２までの高さ
を求め、プロジェクタ１１のＺ軸方向の位置を制御す
る。上記線幅は、プロジェクタ１１に設けられた集光レ
ンズの焦点距離とプロジェクタ１１の出射径から２等辺
三角形の相似を利用して、上記線幅に相当する照射径に
なるようにプロジェクタ１１のＺ軸方向の位置を制御す
ることにより、設定することができる。(E) The drawing control unit 32 moves the drawing head 2 to the drawing start position, and moves the projector 11 of the drawing head 2 in the Z-axis direction so as to have a height corresponding to the line width designated by the printed circuit board CAD 14. Move. At this time, the drawing control unit 32 refers to the height distribution map stored in the memory 34, obtains the height from the substrate 4 to the drawing head 2, and controls the position of the projector 11 in the Z-axis direction. Using the similarity of an isosceles triangle based on the focal length of the condensing lens provided in the projector 11 and the emission diameter of the projector 11, the line width of the projector 11 is set so as to have an irradiation diameter corresponding to the line width. It can be set by controlling the axial position.
【００２６】ここで、プロジェクタ１１のＺ軸方向の位
置を、プロジェクタ１１の集光レンズの焦点位置が基板
４上になるように設定すれば最もシャープな線を描画す
ることができるが、プリント基板の露光処理において
は、焦点位置が基板４上から０．±０．１〜０．５ｍｍ
程度ずれても実用上支障がない。そこで、本実施例にお
いては、プロジェクタ１１のＺ軸方向の距離を上記の範
囲内で制御して所望の線幅のパターンを描画している。
なお、広い領域を露光する場合には、後述するように、
焦点位置をさらにずらして線幅の太い線で露光を行った
のち、プロジェクタ１１のＺ軸方向の位置を上記範囲内
に制御してそのエッジ部分を再度露光する。If the position of the projector 11 in the Z-axis direction is set so that the focal position of the condenser lens of the projector 11 is on the substrate 4, the sharpest line can be drawn. In the exposure processing, the focal position is set at 0. ± 0.1-0.5mm
There is no practical problem even if it is shifted to the extent. Therefore, in the present embodiment, a pattern having a desired line width is drawn by controlling the distance of the projector 11 in the Z-axis direction within the above range.
When exposing a large area, as described later,
After the focus position is further shifted and exposure is performed with a thick line, the position of the projector 11 in the Z-axis direction is controlled within the above range, and the edge portion is exposed again.
【００２７】（ｆ）レーザ発振器９をオンしてレーザ光
を出射させるとともに、描画ヘッド２の移動を開始す
る。レーザ光は、光強度変調器１０、光ファイバＬＦを
介して描画ヘッド２のプロジェクタ１１に導光されプロ
ジェクタ１１から出射し、基板４上に照射される。描画
制御部３２はデータコンバータ３１の出力に基づき描画
ヘッド２のＸ，Ｙ軸方向の位置を制御し、基板４上に所
定の配線パターンを描画する。その際、前記ルーペ２ｅ
で読み取ったマーク位置データから求めた基板４の取り
付け角度および伸縮補正値に基づき、描画ヘッド２の
Ｘ，Ｙ座標値を補正する。(F) The laser oscillator 9 is turned on to emit a laser beam, and the movement of the drawing head 2 is started. The laser light is guided to the projector 11 of the drawing head 2 via the light intensity modulator 10 and the optical fiber LF, is emitted from the projector 11, and is irradiated on the substrate 4. The drawing control unit 32 controls the position of the drawing head 2 in the X and Y-axis directions based on the output of the data converter 31 and draws a predetermined wiring pattern on the substrate 4. At this time, the loupe 2e
The X and Y coordinate values of the drawing head 2 are corrected on the basis of the mounting angle of the substrate 4 and the expansion / contraction correction value obtained from the mark position data read in step (1).
【００２８】また、描画制御部３２は光強度制御回路３
３により光強度変調器１０を制御して、描画ヘッド２の
移動速度とＵＶ光の出力強度を比例させるように制御す
る。すなわち、図６に示すように描画ヘッド２の移動速
度が遅いときにはＵＶ光の強度を下げ、描画ヘッド２の
移動速度が速いときにはＵＶ光の強度を上げる。これに
より、描画ヘッド２の移動速度にかかわらず基板４への
照射量を一定にすることができる。The drawing control unit 32 includes a light intensity control circuit 3
The light intensity modulator 10 is controlled by 3 to control the moving speed of the drawing head 2 to be proportional to the output intensity of the UV light. That is, as shown in FIG. 6, when the moving speed of the drawing head 2 is slow, the intensity of the UV light is reduced, and when the moving speed of the drawing head 2 is fast, the intensity of the UV light is increased. Thus, the irradiation amount on the substrate 4 can be made constant regardless of the moving speed of the drawing head 2.
【００２９】（ｇ）また、描画制御部３２は前記した基
板４の高さ分布マップを参照して、上記描画ヘッド２の
Ｘ−Ｙ移動に同期させてプロジェクタ１１のＺ軸方向の
位置を微調する。すなわち、図７に示すように、基板面
が高くなると、プロジェクタ１１のＺ軸方向の位置を上
昇させ、基板４とプロジェクタ１１の距離を一定に保
つ。このような制御を行うことにより基板の厚みのバラ
ツキや板面の平面度のバラツキに対してもまた直線や曲
線描画でも線幅が均一な精度の結果を得ることができ
る。(G) The drawing control unit 32 refers to the height distribution map of the substrate 4 and finely adjusts the position of the projector 11 in the Z-axis direction in synchronization with the XY movement of the drawing head 2. I do. That is, as shown in FIG. 7, when the substrate surface becomes higher, the position of the projector 11 in the Z-axis direction is raised, and the distance between the substrate 4 and the projector 11 is kept constant. By performing such control, it is possible to obtain a result of uniform accuracy in line width even when drawing straight lines or curves, even when the thickness of the substrate or the flatness of the plate surface varies.
【００３０】（ｈ）基板４上の広い領域を露光する場合
には、前記したようにプロジェクタ１１をＺ軸方向に移
動させて焦点位置をずらして線幅の太い線で露光を行っ
たのち、プロジェクタ１１のＺ軸方向の位置を調整し
て、基板４上に焦点位置を合わせ、エッジ部分を再度露
光する。例えば、図８（ａ）に示す領域を露光する場合
には、同図（ｂ）に示すように領域をＡ〜Ｄの領域に分
け、プロジェクタ１１と基板４の距離を太い線を描画で
きる距離Ｈｗに設定して、まず、各領域Ａ〜Ｄを線幅の
広い線で露光する。その際、光強度変調器１０が出射す
るＵＶ光の強度を上げて、露光量が低下しないように制
御する。(H) When exposing a large area on the substrate 4, as described above, the projector 11 is moved in the Z-axis direction to shift the focal point position and perform exposure with a line having a large line width. By adjusting the position of the projector 11 in the Z-axis direction, the focal position is adjusted on the substrate 4, and the edge portion is exposed again. For example, when exposing the area shown in FIG. 8A, the area is divided into areas A to D as shown in FIG. 8B, and the distance between the projector 11 and the substrate 4 is set to a distance at which a thick line can be drawn. First, each area A to D is exposed with a line having a large line width. At this time, the intensity of the UV light emitted from the light intensity modulator 10 is increased to control the exposure amount so as not to decrease.
【００３１】ついで、同図（ｃ）に示すように、プロジ
ェクタ１１と基板４の距離を、基板４上にシャープな線
が描画できる距離Ｈｎとし、ＵＶ光の強度を通常の強度
に下げて、領域のエッジ部分をシャープな線で描画す
る。上記のような露光をすることにより、エッジ部分を
シャープに露光することができ、また、比較的広い領域
を短時間に、かつ、一定の露光量で露光することができ
る。Next, as shown in FIG. 3C, the distance between the projector 11 and the substrate 4 is set to a distance Hn at which a sharp line can be drawn on the substrate 4, and the intensity of UV light is reduced to a normal intensity. Draw the edge of the area with a sharp line. By performing the above exposure, it is possible to sharply expose an edge portion, and to expose a relatively large area in a short time with a constant exposure amount.
【００３２】（ｉ）以上のように配線パターンに沿って
描画ヘッドを移動させ基板４にＵＶ光を照射することに
より、基板４上の配線パターンが設けられる部分のＵＶ
光硬化フィルム１５を硬化させる。 （ｊ）配線パターンに沿ってＵＶ光硬化フィルム１５を
硬化させたのち、エッチング処理により、ＵＶ光が照射
されなかった部分の導電金属材料１６等を除去し、さら
に化学処理により硬化したＵＶ光硬化フィルム１５を除
去する。これにより、基板４上に回路パターンが形成さ
れる。(I) By moving the drawing head along the wiring pattern and irradiating the substrate 4 with UV light as described above, the UV of the portion of the substrate 4 where the wiring pattern is provided is
The photocurable film 15 is cured. (J) After curing the UV light curing film 15 along the wiring pattern, the conductive metal material 16 and the like in the portion not irradiated with the UV light are removed by etching, and the UV light curing cured by the chemical treatment The film 15 is removed. Thereby, a circuit pattern is formed on the substrate 4.
【００３３】なお、上記実施例では、ＬＥＤセンサ２ｄ
により基板４の高さを測定して高さ分布マップを作成
し、該高さ分布マップによりプロジェクタ１１のＺ軸方
向の位置を制御するようにしているが、基板の反りが少
ない場合には、ＬＥＤセンサ２ｄにより描画テーブル３
の高さを予め測定しておき、この高さから基板４の厚み
を減算して基板面の高さを求め、プロジェクタ１１のＺ
軸方向の位置を制御するようにしてもよい。また、上記
実施例では、ＵＶ光を放出する手段としてレーザ発振装
置を用いる例を示したが、所望の強度の光出力が得られ
る場合には、紫外線ランプを用いた光源を使用してもよ
い。In the above embodiment, the LED sensor 2d
The height distribution map is created by measuring the height of the substrate 4, and the position of the projector 11 in the Z-axis direction is controlled by the height distribution map. However, when the warpage of the substrate is small, Drawing table 3 by LED sensor 2d
Is measured in advance, and the height of the substrate surface is obtained by subtracting the thickness of the substrate 4 from this height.
The position in the axial direction may be controlled. Further, in the above embodiment, the example in which the laser oscillation device is used as the means for emitting the UV light has been described. However, when a light output of a desired intensity can be obtained, a light source using an ultraviolet lamp may be used. .
【００３４】[0034]
【発明の効果】以上説明したように、本発明において
は、フォトマスクを作成する工程および露光する工程を
一工程で行うことができるので、プリント基板の作成を
短時間に行うことができるとともに、直線部分、曲線部
分に関係なく基板に貼り付けたフィルムの感光量および
感光部の線幅を均一にすることができ、フォトマスクを
使用した場合と同等の寸法精度のよい成果物を得ること
ができる。As described above, in the present invention, the step of forming a photomask and the step of exposing can be performed in one step, so that a printed circuit board can be formed in a short time. Irrespective of the linear and curved parts, the photosensitive amount of the film affixed to the substrate and the line width of the photosensitive part can be made uniform, and a product with the same dimensional accuracy as when a photomask is used can be obtained. it can.
【図１】本発明の実施例のプリント基板ダイレクト描画
装置の外観斜視図である。FIG. 1 is an external perspective view of a printed board direct drawing apparatus according to an embodiment of the present invention.
【図２】本発明の実施例の描画ヘッドの構成の一例を示
す図である。FIG. 2 is a diagram illustrating an example of a configuration of a drawing head according to an embodiment of the present invention.
【図３】本発明の実施例において使用されるプリント基
板の一例を示す図である。FIG. 3 is a diagram illustrating an example of a printed circuit board used in an embodiment of the present invention.
【図４】図４は本実施例の制御装置の構成を示す図であ
る。FIG. 4 is a diagram illustrating a configuration of a control device according to the present embodiment.
【図５】基板の反りおよび基板から描画ヘッドまでの距
離測定を説明する図である。FIG. 5 is a view for explaining the warpage of the substrate and the measurement of the distance from the substrate to the drawing head.
【図６】描画ヘッドの移動速度とＵＶ光の強度との関係
を示す図である。FIG. 6 is a diagram showing the relationship between the moving speed of a drawing head and the intensity of UV light.
【図７】線幅一定制御を説明する図である。FIG. 7 is a diagram illustrating line width constant control.
【図８】広い領域を露光する場合の露光方法を説明する
図である。FIG. 8 is a diagram illustrating an exposure method when exposing a wide area.
１ 描画装置本体 ２ 描画ヘッド ２ａ ステッピングモータ ２ｂ ボールネジ ２ｃ ナット係合 ２ｄ ＬＥＤセンサ ２ｅ ルーペ ３ 描画テーブル ４ 基板 ５ Ｘ軸駆動部 ６ Ｙ軸駆動部 ７ 吸着装置 ８ 制御装置 ９ レーザ発振装置 １０ 光強度変調器 １１ プロジェクタ １２ レーザ射出面 １３ 光入力部 １４ プリント基板ＣＡＤ １５ ＵＶ（紫外線）光硬化フィルム １６ 導電金属材料 １７ Ｘレール １８ Ｙレール １９ Ｘビーム ２０ 操作パネル ２１ 吸着穴 ２２ ＵＶ（紫外線）光 ３１ データコンバータ ３２ 描画制御部 ３３ 光強度制御回路 ３４ メモリ ３５ ＸＹ軸移動制御回路 ３６ ＸＹ軸移動機構 ３７ Ｚ軸移動制御回路 ３８ Ｚ軸移動機構 ＬＦ 光ファイバ DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Drawing apparatus main body 2 Drawing head 2a Stepping motor 2b Ball screw 2c Nut engagement 2d LED sensor 2e Loupe 3 Drawing table 4 Substrate 5 X-axis drive part 6 Y-axis drive part 7 Suction device 8 Control device 9 Laser oscillation device 10 Light intensity modulation Device 11 Projector 12 Laser emission surface 13 Light input unit 14 Printed circuit board CAD 15 UV (ultraviolet) light curing film 16 Conductive metal material 17 X rail 18 Y rail 19 X beam 20 Operation panel 21 Suction hole 22 UV (ultraviolet) light 31 Data Converter 32 Drawing control unit 33 Light intensity control circuit 34 Memory 35 XY axis movement control circuit 36 XY axis movement mechanism 37 Z axis movement control circuit 38 Z axis movement mechanism LF Optical fiber
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 倉又 健 神奈川県川崎市麻生区下麻生47−２ 倉エ レクトリック株式会社内 (72)発明者 粟津 寿雄 神奈川県海老名市東柏ケ谷４−６−32 東 洋電機製造株式会社相模製作所内 (72)発明者 関 信吾 神奈川県海老名市東柏ケ谷４−６−32 東 洋電機製造株式会社相模製作所内 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (72) Inventor Ken Kuramata 47-2 Shimoaso, Aso-ku, Kawasaki-shi, Kanagawa Prefecture Inside Kura-Electric Co., Ltd. (72) Inventor Toshio Awazu 4-6-32 Higashikashigaya, Ebina-shi, Kanagawa Toyo (72) Inventor Shingo Seki 4-6-32 Higashikashigaya, Ebina-shi, Kanagawa Prefecture Tomi Electric Manufacturing Co., Ltd.
Claims (2)
硬化するフィルムを貼り付けた基板を載置・固定する描
画テーブルと、 紫外線を含む光を出射する光源と、該光源から出射する
光の出力強度を調整する光強度変調器と、 上記光強度変調器が出射する光が入射し、該光を導光す
る光ファイバと、 上記光ファイバの出射光を前記基板に対して略垂直に照
射せしめる照射部と該照射部を基板に対して略垂直方向
に移動せしめる移動機構とを具備した描画ヘッドと、 上記描画ヘッドを上記描画テーブル上で基板面に略平行
にＸ方向およびＹ方向に移動させる移動機構と、 上記移動機構により描画ヘッドを基板上で配線パターン
に沿って移動させる制御手段とを備えたプリント基板ダ
イレクト描画装置であって、 上記制御手段は、上記照射部を基板に対して垂直方向に
移動させることにより、基板上の照射径を制御するとと
もに、上記描画ヘッドの移動速度と前記光強度変調器の
出射光の出力強度とを同期させることにより上記基板上
に張りつけたフィルムの感光量を均一化することを特徴
とするプリント基板ダイレクト描画装置。1. A drawing table for mounting and fixing a substrate on which a film which is cured by light irradiation on a conductive metal material, a light source for emitting light including ultraviolet light, and a light emitted from the light source A light intensity modulator that adjusts the output intensity of the light, an optical fiber into which light emitted by the light intensity modulator enters, and an optical fiber that guides the light, and an emitted light from the optical fiber is substantially perpendicular to the substrate. A drawing head having an irradiation unit to be irradiated and a moving mechanism for moving the irradiation unit in a direction substantially perpendicular to the substrate; and moving the drawing head on the drawing table in the X direction and the Y direction substantially parallel to the substrate surface. A printed board direct drawing apparatus comprising: a moving mechanism for moving; and a control unit for moving a drawing head on a substrate along a wiring pattern by the moving mechanism, wherein the control unit controls the irradiation unit. By moving in the vertical direction with respect to the substrate, the irradiation diameter on the substrate is controlled, and the moving speed of the drawing head and the output intensity of the output light of the light intensity modulator are synchronized with each other on the substrate. A direct drawing apparatus for printed circuit boards, characterized in that the amount of light on the attached film is made uniform.
硬化するフィルムを貼り付けた基板を載置・固定する描
画テーブルと、 紫外線を含む光を出射する光源と、該光源から出射する
光の出力強度を調整する光強度変調器と、 上記光強度変調器が出射する光が入射し、該光を導光す
る光ファイバと、 上記光ファイバの出射光を前記基板に対して略垂直に照
射せしめる照射部と照射径を調整するため上記照射部を
基板に対して略垂直方向に移動せしめる移動機構とを具
備した描画ヘッドと、 上記描画ヘッドに取り付けられ、上記基板までの距離お
よび描画テーブルまでの距離を測定するセンサと、 上記描画ヘッドを上記描画テーブルに略平行にＸ方向お
よびＹ方向に移動させる移動機構と、 上記移動機構により描画ヘッドを基板上で配線パターン
に沿って移動させる制御手段とを備えたプリント基板ダ
イレクト描画装置であって、 上記制御手段は、前記センサで測定した基板までの距離
に応じて上記描画ヘッドを基板に対して略垂直方向に移
動させ、上記基板上の照射径が略一定になるように制御
することを特徴とするプリント基板ダイレクト描画装
置。2. A drawing table for mounting and fixing a substrate on which a film which is cured by light irradiation on a conductive metal material, a light source for emitting light including ultraviolet rays, and a light emitted from the light source A light intensity modulator that adjusts the output intensity of the light, an optical fiber into which light emitted by the light intensity modulator enters, and an optical fiber that guides the light, and an emitted light from the optical fiber is substantially perpendicular to the substrate. A drawing head having an irradiation unit to be irradiated and a moving mechanism for moving the irradiation unit in a direction substantially perpendicular to the substrate in order to adjust the irradiation diameter; and a distance to the substrate and a drawing table attached to the drawing head. A sensor for measuring the distance to the drawing table, a moving mechanism for moving the drawing head in the X and Y directions substantially parallel to the drawing table, and a wiring pattern on the substrate by the moving mechanism. Control means for moving the drawing head in a direction substantially perpendicular to the substrate in accordance with the distance to the substrate measured by the sensor. Wherein the irradiation diameter on the substrate is controlled to be substantially constant.
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