(57)【要約】 【課題】プリント基板露光装置において、基板の厚さのバラツキや反りなどに関わらず、プリント基板と露光マスクとが確実に密着するようにして、歩留まり及び生産性の向上を図る。 【解決手段】露光の前にプリント基板Bの板厚を検知する板厚検知器13と、板厚検知器が検知した板厚データに基づいて、プリント基板を載置したベッドと露光マスクとのクリアランスを制御する制御手段とを設ける。露光の前に板厚検知器13の押し付け板18が下降されてベッド12上のプリント基板を押さえ、接触式変位センサ19, 20によってプリント基板の板厚が検知される。次の露光工程では、板厚データに基づいて露光マスクまたはベッドの昇降量を制御し、ベッドと露光マスクとのクリアランスを板厚に一致させる。プリント基板の厚さの偏差や反りに関わらず、露光マスクがプリント基板に密着した状態で露光でき、露光不良の虞が解消される。【選択図】図1
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
露光パターンが形成された露光マスクを、紫外線硬化レジストを塗布またはラミネートしたプリント基板の表面へ密着させて、紫外線を照射することにより、エッチングレジストパターン或いはソルダレジストパターンを形成するプリント基板露光装置において、露光前にプリント基板の板厚を検知する板厚検知器と、板厚検知器にて検知された板厚データに基づいて、プリント基板を載置したベッドと露光マスクとのクリアランスを制御する制御手段とを備えたことを特徴とするプリント基板露光装置。
【請求項２】
上記板厚検知器により検知した板厚データを、予め設定した許容範囲データと比較し、板厚データが許容範囲外の場合は動作停止及びアラーム表示を実行する制御手段を備えた請求項１記載のプリント基板露光装置。
【請求項３】
上記板厚検知器は、複数の変位センサによって構成され、複数の変位センサのそれぞれが検知した板厚データを比較する手段と、その比較結果が許容範囲外の場合は動作停止及びアラーム表示を実行する制御手段を備えた請求項１または２記載のプリント基板露光装置。
【請求項４】
上記板厚検知器は、ベッド上のプリント基板へ圧接される押し付け板、及び押し付け板に装着されて押し付け板圧接時にベッドの表面へ押し付けられる接触式変位センサによって構成されている請求項１，２または３記載のプリント基板露光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、プリント基板露光装置に関するものであり、特に、プリント基板の板厚の偏差や反りに関わらず露光マスクをプリント基板へ密着させることができるようにしたプリント基板露光装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
プリント基板製造工程には、エッチングレジストやソルダーレジスト形成のための露光工程があり、これには、自動露光装置（例えば、特許文献１）が使用される。特許文献１中のマスク位置決め装置は、ロール状プリント基板材料表面に感光性フォトレジストを塗布または圧着したものにマスク位置合わせ用基準穴を明け、マスクに配置された基準マークと基板材料のマスク位置合わせ用基準穴との位置ずれを画像処理により検出して、マスクの位置を制御するものであって、マスクをＸ方向、Ｙ方向、θ方向のそれぞれに微動させるアクチュエータによって位置制御するように構成されている。また、シート状プリント基板を露光する場合では、例えば特許文献２のようにシート状基板を載置するベッドをＸ方向、Ｙ方向、θ方向それぞれの駆動機構によって動作させることもある。
【０００３】
露光工程においては、マスク又はベッドの一方を移動して、基板と露光マスクを位置合わせした後に、基板へマスクを密着させるためにＺ方向の駆動が加わる。これについても、マスクを基板へ向けて下降させる方法と、基板を載置したベッドを上昇させる方法の二通りの方法がある。いずれの場合でも、高解像度でパターンを露光するためには、基板とマスクとの間の隙間をなくした状態で露光しなければならない。このためには、Ｚ方向の動作位置制御が重要である。すなわち、マスクを下降、または基板を載置するベッドを上昇させたときに、マスクの下面とベッドの上面とのクリアランスを基板の厚さと一致させる必要がある。
【０００４】
図３にしたがって従来の露光方法を説明する。先ず、図３(a)に示すように、プリント基板Bがベッド1に載置され、プリント基板Bはベッド1上のガイドピン（図示せず）等によって位置決めされる。また、必要に応じて真空吸着等の方法によってベッド1に固定されて露光位置へ搬送される。前述の画像処理等によってプリント基板Bと露光マスク2とが位置決めされた後に、Ｚ方向の動作位置制御によって、ベッド1は露光マスク2の下面とのクリアランスがプリント基板Bの厚さと一致する位置まで上昇され、プリント基板Bと露光マスク2が密着した状態で紫外線UVを照射することで露光を行なっている。露光マスク2には、特許文献３のようにガラスに原版フィルムを固定したものや、特許文献４に示されるようなクロム薄膜により形成された回路パターンを有するガラスマスクなどが使用される。
【０００５】
ところで、ベッド1と露光マスク2とのクリアランスをプリント基板Bの厚さに一致させるＺ方向の位置制御は、一般的に最初に露光されるプリント基板１の厚さをマイクロメータ等によって測定し、この数値をベッド1と露光マスク2のクリアランスとして制御部へ入力することで行なわれている。しかし、プリント基板Bの厚さは、例えば多層プリント基板の場合では積層時の圧力偏在で、またそれ以外でもメッキ厚の偏差などによって同一ロット内であってもばらつくことが多い。また、スルーホールがある箇所の厚さを測定した場合は、スルーホールの周囲のバリによって測定誤差が生じることもある。
【０００６】
上記のような場合は、測定したクリアランスでＺ方向の動作位置制御を行なっても、必ずしもプリント基板Bと露光マスク2が密着した状態で露光が行なわれるとは限らない。また、プリント基板全体の反り或いは端面の反りかえりなどもプリント基板と露光マスクとの密着を阻害することになる。
【０００７】
図４及び図５にプリント基板と露光マスクとの密着が行なわれていない不具合例を示す。図４は、プリント基板Bの板厚以上のクリアランス数値が入力された場合を示し、プリント基板Bと露光マスク2との間に隙間bが生じている。このような隙間があると、光の回折によりマスク上のパターンよりも太く且つ不鮮明なパターンが露光され、隣接するパターンが接触してショートする虞がある。
【０００８】
図５は、プリント基板Bの縁部に反りかえり（cの部分）が生じている場合を示し、これにより露光マスク2が持ち上げられて、プリント基板Bと露光マスク2との相互位置がずれたり、露光マスク2に過剰な負荷がかかって破損したりすることがある。
【０００９】
プリント基板と露光マスクとの密着が適切に行なわれる方法としては、例えば特許文献２、特許文献５や特許文献６のように、基板と露光マスクの間を真空吸引して密着させる方法や、特許文献７のように、露光マスクを基板に押し付けたときの干渉縞を検知して密着を判断する方法などが示されている。しかし、いずれの場合も、加圧を急激に行なうことは露光マスクの破損につながるため、緩やかに加圧しなければならず、真空引きや押付け圧を漸次増加させるまでの時間が長く、生産性がやや劣るという欠点がある。
【００１０】
特許文献８には、露光マスクを基板に加圧密着させる方法が示されているが、この場合も上記と同一の理由によって、緩やかに加圧する必要があり、露光マスクを基板へ十分に密着させるまでの時間が長く、生産性がやや劣るという欠点がある。
【００１１】
特許文献９では、露光マスクを自重により基板へ載せて、露光マスクを基板へ密着させる方法と、さらに基板と露光マスクの間を真空吸引する方法が開示されている。真空吸引については前述のとおり生産性がやや劣る問題があり、露光マスクを自重によって載置するのでは、位置合わせのときに露光マスクがずれてしまう虞もある。
【特許文献１】実開昭62-69243号公報
【特許文献２】特開2000-299546号公報
【特許文献３】特開平5-216215号公報
【特許文献４】特開昭62-55654号公報
【特許文献５】特開平4-307552号公報
【特許文献６】特開平7-168363号公報
【特許文献７】特開2003-316016号公報
【特許文献８】特開2003-21909号公報
【特許文献９】特開平11-185615号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
従来の、基板と露光マスクの間を真空吸引して密着させる方法や、露光マスクを基板に押し付けたときの干渉縞を検知して密着を判断する方法は、露光マスクの破損を防ぐために基板または露光マスクを低速で移動させなければならず、両者を密着させるまでの時間がかかって生産性がやや劣るという欠点がある。
【００１３】
また、プリント基板の反りや端面のかえりなどについては、応力をかけて矯正する以外に対処手段はないが、従来は反りやかえりがあるプリント基板を露光前に自動検出する手段が存在しないため、これらのプリント基板が見逃されてそのまま露光機に投入され、露光不良が発生したり、露光マスクに過剰な負荷がかかって破損したりすることがある。
【００１４】
そこで、プリント基板の厚さの偏差や反りかえりなどにかかわらず、プリント基板と露光マスクとを確実に密着させることができ、且つ従来技術よりもさらに生産性の良い露光機を提供するために解決すべき技術的課題が生じてくるのであり、本発明は上記課題を解決することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
この発明は、上記目的を達成するために提案するものであり、露光パターンが形成された露光マスクを、紫外線硬化レジストを塗布またはラミネートしたプリント基板の表面へ密着させて、紫外線を照射することにより、エッチングレジストパターン或いはソルダレジストパターンを形成するプリント基板露光装置において、露光前にプリント基板の板厚を検知する板厚検知器と、板厚検知器にて検知された板厚データに基づいて、プリント基板を載置したベッドと露光マスクとのクリアランスを制御する制御手段とを備えたことを特徴とするプリント基板露光装置を提供するものである。
【００１６】
また、上記板厚検知器により検知した板厚データを、予め設定した許容範囲データと比較し、板厚データが許容範囲外の場合は動作停止及びアラーム表示を実行する制御手段を備えたプリント基板露光装置を提供するものである。
【００１７】
また、上記板厚検知器は、複数の変位センサによって構成され、複数の変位センサのそれぞれが検知した板厚データを比較する手段と、その比較結果が許容範囲外の場合は動作停止及びアラーム表示を実行する制御手段を備えたプリント基板露光装置を提供するものである。
【００１８】
また、上記板厚検知器は、ベッド上のプリント基板へ圧接される押し付け板、及び押し付け板に装着されて押し付け板圧接時にベッドの表面へ押し付けられる接触式変位センサによって構成されているプリント基板露光装置を提供するものである。
【００１９】
上記構成のプリント基板露光装置は、板厚検知器により露光前にプリント基板の板厚を検知し、その板厚データに基づいてプリント基板を載置したベッドと露光マスクとのクリアランスを制御し、ベッドと露光マスクとのクリアランスを板厚に一致させるので、板厚の偏差に関わらず、露光マスクがベッド上のプリント基板へ隙間なく密着した状態で露光が行われる。また、板厚測定値が許容範囲を超えた場合は、プリント基板の反りや端面のかえりなどの異常と判断でき、露光前に不良基板を排除することが可能になる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明のプリント基板露光装置は、露光されるプリント基板の板厚を露光前に測定し、その板厚データに基づいてプリント基板を載置したベッドと露光マスクとのクリアランスを制御するので、プリント基板の厚さの個体差や反りなどに関わらず、プリント基板と露光マスクとを密着させることができ、露光不良の虞が解消される。
【００２１】
また、基板と露光マスクの間を真空吸引して密着させる従来の密着方法では、位置制御完了後から真空密着完了までに20〜40秒程度かかるが、本発明によれば10秒以内で完了することが確認できた。したがって、生産性を向上させることができる。
【００２２】
さらに、プリント基板の反りや端面のかえりなどの程度が矯正不可能なものであれば、これらの異常も露光前に検知することができ、歩留まりの向上に効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
プリント基板のエッチングレジストパターンやソルダレジストパターン形成のためのプリント基板露光装置に、プリント基板の板厚を検知する板厚検知器と、板厚検知器にて検知された板厚データに基づいて、プリント基板を載置したベッドと露光マスクとのクリアランスを制御する制御手段とを設ける。
【００２４】
露光されるプリント基板の板厚を露光前に測定し、プリント基板を搭載したベッドと露光マスクとのクリアランスを、板厚検知器にて検知した板厚データに基づいて制御することにより、プリント基板の厚さの偏差や反りに関わらず、露光マスクをプリント基板に密着させることが可能となる。また、板厚測定値がバラツキ許容値を超えた場合、プリント基板のそりや端面のかえりなどの異常として露光前で検知できる。
【実施例１】
【００２５】
図1は、本発明のプリント基板露光装置の概略を示し、ベースフレーム11上に載置されたベッド12は、スライド機構（図示せず）によって、(a)の基板搭載位置と(c)の露光位置との間を往復移動する。基板搭載位置(a)と露光位置(c)の中間の(b)は板厚測定位置であり、板厚測定位置(b)の上方に板厚検知器13が配置されている。
【００２６】
基板搭載位置(a)でベッド12に載置されたプリント基板Bは、板厚測定位置(b)に搬送され、板厚検知器13によって板厚を測定される。ここで測定された板厚数値は、露光工程におけるベッド12と露光マスク14のクリアランスとして、露光マスク14のＺ方向の動作位置制御に反映される。
【００２７】
図2は、板厚検知器13を示し、空圧シリンダ加圧部15に空圧シリンダ16が下向きに取付けられていて、空圧シリンダ16のピストンロッド17に押し付け板18が固定されている。押し付け板18の縁部には、接触式変位センサ19が複数設置されており、接触式変位センサ19はプリント基板Bと接触しない位置に配置されている。接触式変位センサ19はダイヤルゲージ等により構成されたもので、押し付け板18から下方へ突出した検知ロッド20の長さを読み取る機構を備えている。
【００２８】
押し付け板18を、図2(a)に示す上昇待機位置から下降すると、図2(b)に示すように接触式変位センサ19の検知ロッド20がベッド12に当接して相対的に上方へ押し込まれ、押し付け板18はプリント基板Bに接して下降を停止する。このときの検知ロッド20の押し付け板18からの突出量、即ちプリント基板Bの板厚がプリント基板露光装置の制御部に読込まれる。尚、シリンダ駆動空気圧は空圧レギュレータなどによって制御し、一定圧力で押し付け板18をプリント基板Bへ押し付けるようにしておくことが望ましい。
【００２９】
接触式変位センサ19は一つ以上設置されていればよいが、押し付け板18が斜めに当たった場合は誤検知となるので、複数の接触式変位センサ19を設置することが好ましい。また、各接触式変位センサ19で測定された数値を平均した数値を露光時のクリアランスとして反映させることが好ましい。さらに、各接触式変位センサ19で測定された数値のバラツキが一定範囲を超えた場合、押し付け板18が斜めに当たったと判断して、アラームを作動させるとともに以後の動作を停止するようにすればなお好ましい。
【００３０】
押し付け板18の押し付けによって矯正され得るプリント基板の反りについては、露光工程において露光マスク14を押し付けることによっても同様に矯正され得るものであり、露光マスク14の破損などの支障がない圧力であれば、むしろ露光マスク14を押し付けた方が、或る程度のプリント基板Bの反りを矯正して露光マスク14を密着させることができる。露光マスクの破損などの支障がない圧力を事前に空圧シリンダ加圧部15に設定しておけば、露光工程において露光マスク14の破損などの虞がなく、且つ可及的に露光マスク14をプリント基板Bへ密着させることができるクリアランスが自動的に設定されるようになる。
【００３１】
接触式変位センサの代りに、空気マイクロメータ、電磁気型測定器、静電容量測定器、光学的測定器などの非接触式センサを用いることもできるが、これらの非接触式センサのみにより非接触で板厚を測定する構成では、上記のような押し付け板18による反り矯正作用がなく、反りなどがある状態での板厚が測定されるので、反りがあるプリント基板に対して露光マスクを密着させる作用効果は得られない。尤も、図2に示す接触式変位センサ19に代えて非接触式センサを押し付け板18に装着し、押し付け板18にてプリント基板Bを押さえて、押し付け板とベッドとのクリアランスを非接触式センサにて検出するように構成すれば、接触式変位センサを用いた構成と同様の作用効果が期待できる。
【００３２】
プリント基板露光装置の工程の概要を図1にしたがって説明する。先ず、基板搭載位置(a)でプリント基板Bがベッド12に位置決めされて載置され、必要に応じて真空吸着等の方法によりベッド12に固定されて、板厚測定位置(b)へ搬送される。
【００３３】
ここで、板厚検知器13の押し付け板18が下降駆動され、押し付け板18がプリント基板Bに当たってプリント基板Bをベッド12へ押し付ける。このとき、プリント基板Bの厚さ分のクリアランスａ（図2中のa）がベッド12と押し付け板18との間に生じ、制御部は接触式変位センサ19を介してこのクリアランスａを読み取る。
【００３４】
クリアランスａの読み取り後に押し付け板18を上昇して、ベッド12を露光位置(c)へ移動し、画像処理によってプリント基板Bと露光マスク14とを位置決めした後、前段階で読み取ったクリアランスａの数値を、露光時の露光マスク14とベッド12とのクリアランスとして露光マスク14のＺ方向の下降位置を制御する。このようにして、プリント基板Bと露光マスク14とを密着した状態とした後に、紫外線UVを所定時間照射してエッチングレジストパターン或いはソルダレジストパターンを焼き付け、露光マスク14を上昇してプリント基板Bを次のレジスト除去工程へ搬送し、ベッド12は基板搭載位置(a)へ戻って露光工程の1サイクルが完了する。
【００３５】
このように、露光の前にプリント基板Bの板厚を検知して、その計測データに基づいてベッド12と露光マスク14とのクリアランスを制御することにより、プリント基板単位でそれぞれ適正なクリアランスとして露光することができる。
【００３６】
尚、この発明は上記の実施形態に限定するものではなく、この発明の技術的範囲内において種々の改変が可能であり、この発明がそれらの改変されたものに及ぶことは当然である。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明のプリント基板露光装置を使用した露光工程の解説図。
【図２】本発明のプリント基板露光装置の板厚検知器を示し、(a)は板厚検知システムに基板が搬送されてきた状態、(b)は板厚検知状態を示す解説図である。
【図３】露光工程の一例を示し、(a)は露光位置に基板が搬送されてきた状態、(b)は露光中の状態を示す解説図である。
【図４】従来例を示し、プリント基板と露光マスクとの隙間が生じた状態を示す解説図である。
【図５】従来例を示し、プリント基板の反りによって露光マスクが持ち上げられた状態を示す解説図である。
【符号の説明】
【００３８】
11     ベースフレーム
12     ベッド
13     板厚検知器
14     露光マスク
15     空圧シリンダ加圧部
16     空圧シリンダ
17     ピストンロッド
18     押し付け板
19     接触式変位センサ
20     検知ロッド
B      プリント基板
UV     紫外線
a      板厚（クリアランス）
b      プリント基板と露光マスクとの隙間
c      プリント基板の端面かえりが生じた箇所
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
2006145593.tif 000006
【図５】
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