JPS5919479B2 - How to print thick film circuits - Google Patents
How to print thick film circuitsInfo
- Publication number
- JPS5919479B2 JPS5919479B2 JP3610980A JP3610980A JPS5919479B2 JP S5919479 B2 JPS5919479 B2 JP S5919479B2 JP 3610980 A JP3610980 A JP 3610980A JP 3610980 A JP3610980 A JP 3610980A JP S5919479 B2 JPS5919479 B2 JP S5919479B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- thick film
- printing
- film circuit
- film thickness
- substrate
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
Links
Landscapes
- Manufacturing Of Printed Wiring (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 本発明は厚膜回路の印刷方法に関する。[Detailed description of the invention] The present invention relates to a method for printing thick film circuits.
厚膜ハイブリッドIC等厚膜回路は、印刷工程により電
子部品を実装する方法が広く実施されているが、印刷膜
厚により抵抗値や、容量が変化するため、一定の膜厚に
制御する必要がある。For thick film circuits such as thick film hybrid ICs, mounting electronic components through a printing process is widely practiced, but since the resistance value and capacitance change depending on the thickness of the printed film, it is necessary to control the film thickness to a constant level. be.
膜厚量が大きすぎる場合には各種トリミングによりー定
回路定数になるようにしているが膜厚が所定値より小さ
すぎる場合にはトリミングは出来ず、不良品となつてし
まうため、膜厚があらかじめかな一ー大きくなるように
印刷している。印刷膜厚は印刷時の各種条件、例えば、
印刷時の印刷圧力(印刷スキージ圧力)印刷スキージス
ピード、スクリーン(マスク)と印刷基板との間隔(ス
クリーンディスタンス)等により変化する。従来印刷し
た後乾燥させて厚膜回路素子の表面を硬化させ、この硬
化した乾燥厚膜を触針式粗さ計により測定し、上記の印
刷条件を制御していた。このような従来の触針式測定法
では硬化した状態でないと測定できないため、印刷して
から乾燥するまでに時間を要し、この間印刷工程を停止
するか、不良品生産を覚悟で印刷工程を続けなければな
らず歩留りが悪くなる欠点を有する。また従来の触針式
測定方法だと、厚膜回路素子に傷をつけたりして製品の
性能を低下させる欠点を有する。またこのような危険度
を小さくするには上述したように印刷膜厚をあらかじめ
、かなり厚くしておく必要があり、印刷ペーストの消費
が多くなり、コスト高となる欠点を有する。本発明の目
的は上記した従来の欠点をなくし、印刷直後硬化させな
い状態で直ちに厚膜回路素子の膜厚を測定して、厚膜回
路を能率よく印刷できるようにし、厚膜回路の生産の歩
留りを向上させ、コスト低減をはかるようにした厚膜回
路の印刷方法を提供するにある。If the film thickness is too large, various types of trimming are performed to maintain a constant circuit constant, but if the film thickness is smaller than a predetermined value, trimming cannot be performed and the product will be defective. is printed in advance so that it is larger than the kana. The printing film thickness depends on various conditions during printing, e.g.
Printing pressure during printing (printing squeegee pressure) varies depending on the printing squeegee speed, the distance between the screen (mask) and the printing board (screen distance), etc. Conventionally, after printing, the surface of the thick film circuit element is hardened by drying, and the hardened dry thick film is measured using a stylus roughness meter to control the printing conditions described above. With this conventional stylus measurement method, measurements cannot be made unless it is in a hardened state, so it takes time to dry after printing, and during this time the printing process must be stopped or the printing process must be restarted at the risk of producing defective products. It has the disadvantage that it has to be continued, resulting in poor yield. Furthermore, the conventional stylus-type measurement method has the drawback of damaging the thick film circuit element and degrading the performance of the product. Furthermore, in order to reduce such a risk, it is necessary to increase the thickness of the printing film in advance as described above, which has the drawback of increasing the consumption of printing paste and increasing costs. The purpose of the present invention is to eliminate the above-mentioned conventional drawbacks, and to enable efficient printing of thick film circuits by measuring the film thickness of thick film circuit elements immediately after printing without curing, thereby increasing the production yield of thick film circuits. An object of the present invention is to provide a method for printing thick film circuits that improves the performance and reduces costs.
上記目的を達成するために、本発明は予め基板上に印刷
された抵抗体、コンデンサ、導電路等の厚膜回路素子の
表面と基板の表面とによつて形成される厚膜回路素子の
膜厚を光学的非接触法により測定し、この測定された膜
厚寸法に応じてスキージ圧力、スクリーンデイスタンス
、スキージスピード等の印刷条件を調整して基板上に所
定の膜厚の厚膜回路素子を有する厚膜回路を印刷するこ
とを特徴とするものである。In order to achieve the above object, the present invention provides a film of a thick film circuit element formed by a surface of a thick film circuit element such as a resistor, a capacitor, a conductive path, etc. printed on a substrate in advance and a surface of a substrate. The thickness is measured by an optical non-contact method, and printing conditions such as squeegee pressure, screen distance, and squeegee speed are adjusted according to the measured film thickness dimension to form a thick film circuit element with a predetermined film thickness on the substrate. The invention is characterized by printing a thick film circuit having the following properties.
特に上記光学的非接触法は、微細なパターンを投影光学
系により厚膜回路素子の表面、及び基板の表面に投影し
、これら投影された微細パターンの厚膜回路素子の表面
、及び基板の表面のコントラストを撮像手段によつて検
出し、該撮像手段によつて検出される信号が大きくなる
ように投影光学系または厚膜回路試験台を上下に動かし
、投影光学系と厚膜回路素子の表面、及び基板の表面と
の相対距離を制御し、これら制御量から厚膜回路素子の
膜厚を測定することにある。即ちこのコントラスト信号
は投影光学系の焦点位置に、厚膜回路素子の表面、及び
この厚膜回路素子の両側に隣接する基板の表面がある
4時最も鮮明に上記微細パターンが投影され、コントラ
スト信号が最大となる(この状態を合焦点状態と呼ぶ。
)が上記焦点位置から上方又は下方に厚膜回路素子の表
面及び基板の表面がずれるにつれ、コントラスト信号は
低下するため、このコントラスト信号を検出し、コント
ラスト信号が増大するように投影光学系と、厚膜回路素
子の表面及び基板の表面との相対距離を制御すれば、最
終的には最もコントラスト信号のレベルの大きな状態、
即ち合焦点状態となる。これらの合焦点状態での投影光
学系又は厚膜回路試料台の移動量(上下微動量)を各々
検出し、記憶しておく。これらの検出量から、厚膜回路
素子の下にある基板の形状があらかじめ分つているため
(一般には基板面は平面である)、厚膜回路素子の膜厚
を自動的に算出することが可能となり、印刷条件へのフ
イードバツクを即座に行なうことが可能となる。以下本
発明を図に示す実施例にもとづいて詳細に説明する。In particular, the above-mentioned optical non-contact method projects a fine pattern onto the surface of a thick film circuit element and the surface of a substrate using a projection optical system. The contrast between the projection optical system and the thick film circuit element is detected by the imaging means, and the projection optical system or the thick film circuit test stand is moved up and down so that the signal detected by the imaging means becomes larger. , and the relative distance to the surface of the substrate, and measure the film thickness of the thick film circuit element from these controlled variables. That is, this contrast signal is generated at the focal position of the projection optical system, at the surface of the thick film circuit element, and at the surface of the substrate adjacent to both sides of the thick film circuit element.
At 4 o'clock, the fine pattern is most clearly projected and the contrast signal is maximum (this state is called the in-focus state).
) as the surface of the thick film circuit element and the surface of the substrate shift upward or downward from the focal position, the contrast signal decreases, so the projection optical system detects this contrast signal and increases the contrast signal; By controlling the relative distance between the surface of the thick film circuit element and the surface of the substrate, the final state with the highest contrast signal level can be achieved.
In other words, it becomes a focused state. The amount of movement (amount of vertical fine movement) of the projection optical system or the thick film circuit sample stage in these focused states is detected and stored. Since the shape of the substrate beneath the thick film circuit element is known in advance from these detected amounts (generally, the substrate surface is flat), it is possible to automatically calculate the film thickness of the thick film circuit element. This makes it possible to immediately provide feedback to printing conditions. The present invention will be described in detail below based on embodiments shown in the drawings.
第1図は本発明の厚膜回路の印刷方法を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing a method of printing a thick film circuit according to the present invention.
第1図で1は印刷直後の未乾燥状態の厚膜回路パターン
の膜厚を測定する光学的非接触型膜厚自動測定装置であ
り、その詳細は後に説明する。2は厚膜回路の印刷装置
であり、24は印刷ヘツドである。In FIG. 1, reference numeral 1 denotes an optical non-contact film thickness automatic measuring device for measuring the film thickness of a thick film circuit pattern in an undried state immediately after printing, the details of which will be explained later. 2 is a printing device for thick film circuits, and 24 is a printing head.
21はこの印刷ヘツドの印刷時の圧力(スキージ圧力)
を制御する印刷圧力制御部であり、22はスクリーンと
印刷基板の距離を制御するスクリーンデイスタンス制御
部であり、23は印刷スキージのスピードを制御する部
分である。21 is the pressure of this printing head during printing (squeegee pressure)
22 is a screen distance control section that controls the distance between the screen and the printing substrate, and 23 is a section that controls the speed of the printing squeegee.
印刷された厚膜回路は搬送機構42により光学的非接触
型厚膜自動測定装置1に運ばれ、試料装填装置19によ
り当該測定装置に搭載され、厚膜回路の印刷パターンに
応じてあらかじめ決められた測定点を記録したNCテー
プ等の記録媒体25を読取機26によつて読取つて入力
することにより膜厚自動測定制御回路18によつて測定
点が投影“光学系による微細パターン投影ポイントに来
るようにXテーブル16及びYテーブル17が駆動され
る。厚膜回路の膜厚は印刷パターンの両側にあるアルミ
ナ基板の表面、および厚膜回路の表面の凹凸形状を光学
的非接触法で測定し、その測定表面形状から膜厚を算出
する。次に厚膜回路の膜厚の測定方法について第2図及
び第3図にもとづいて具体的に説明する。The printed thick film circuit is carried by the transport mechanism 42 to the optical non-contact automatic thick film measuring device 1, loaded onto the measuring device by the sample loading device 19, and is predetermined according to the printing pattern of the thick film circuit. By reading and inputting a recording medium 25 such as an NC tape on which measurement points have been recorded using a reader 26, the film thickness automatic measurement control circuit 18 causes the measurement points to come to the point where the fine pattern is projected by the optical system. The X table 16 and Y table 17 are driven as shown in FIG. , the film thickness is calculated from the measured surface shape.Next, a method for measuring the film thickness of a thick film circuit will be specifically explained based on FIGS. 2 and 3.
第2図は光学的非接触型膜厚自動測定装置の概略構成を
示した図である。即ち11は審動焦点検出ヘツドであり
、このヘツドには対物レンズ12が付いており、この対
物レンズ12の焦点位置に試料13(厚膜回路)の表面
が来るように制御する。14は厚膜回路を搭載する試料
テーブルであり、この試料テーブル14を上下微動機構
15、Xテーブル16及びYテーブル17により3方向
に移動させる。FIG. 2 is a diagram showing a schematic configuration of an optical non-contact automatic film thickness measuring device. That is, reference numeral 11 denotes an optical focus detection head, which is equipped with an objective lens 12, and is controlled so that the surface of the sample 13 (thick film circuit) comes to the focal position of the objective lens 12. Reference numeral 14 denotes a sample table on which a thick film circuit is mounted, and this sample table 14 is moved in three directions by a vertical fine movement mechanism 15, an X table 16, and a Y table 17.
Xテーブル16、及びYテーブル17は厚膜回路13の
測定する厚膜回路素子13a、およびその厚膜回路素子
の両側のアルミナ基板13bが記録媒体25に記録され
た内容にもとづいて対物レンズ12の真下に来るように
制御するのに用いられる。15の上下微動機構は上述し
たごとく対物レンズ12の焦点位置に厚膜回路素子13
aの表面及びアルミナ基板13bの表面が来るように上
下に微動することにより自動焦点制御し、同時に各測定
点でのこの微動量をメモリに記憶する。The X table 16 and the Y table 17 are used to measure the thick film circuit element 13 a to be measured by the thick film circuit 13 and the alumina substrates 13 b on both sides of the thick film circuit element, based on the contents recorded on the recording medium 25 . It is used to control it so that it comes directly below. As mentioned above, the vertical fine movement mechanism 15 has a thick film circuit element 13 at the focal position of the objective lens 12.
Automatic focus control is performed by making slight movements up and down so that the surface of a and the surface of the alumina substrate 13b are aligned, and at the same time, the amount of this slight movement at each measurement point is stored in a memory.
メモリに記憶された各測定点での微動量から厚膜回路素
子13aの膜厚をマイコン等論理回路により算出する方
法は後述する。第3図は上述の自動焦点制御を行なうた
めの具体的実施例を示す図である。A method for calculating the film thickness of the thick film circuit element 13a using a logic circuit such as a microcomputer from the amount of slight movement at each measurement point stored in the memory will be described later. FIG. 3 is a diagram showing a specific embodiment for carrying out the above-mentioned automatic focus control.
101は半導体レーザ、102は白色光源、103は2
周期微細パターン、104は光位置検出器、105は2
次元状に配列されたホトダイオードアレイから構成され
た微細パターンコントラスト検出器、106,107は
波長選択用ミラー、108,109は波長選択用フイル
タ、110は半透明鏡、111,112はレンズである
。101 is a semiconductor laser, 102 is a white light source, 103 is 2
periodic fine pattern, 104 is an optical position detector, 105 is 2
A fine pattern contrast detector is composed of a photodiode array arranged in a dimension, 106 and 107 are wavelength selection mirrors, 108 and 109 are wavelength selection filters, 110 is a semi-transparent mirror, and 111 and 112 are lenses.
然るに半導体レーザ101とレンズ111により指向性
の高い光を厚膜回路13の表面(厚膜回路素子13aの
表面、及びアルミナ基板13bの表面)に斜めから対物
レンズ12を介して照射する。対物レンズ12の焦点位
置(焦点距離と云う意味ではなく、良好に像を結像する
条件にある位置を意味する。)に厚膜回路素子13aの
表面またはアルミナ基板13bの表面があると、この表
面で反射された光は、再び対物レンズ12を通過し、更
に半透明鏡110、レーザ光のみを通過させる波長選択
用ミラー107、レーザ光のみを通過させる波長選択ミ
ラー108を通して、光位置検出器104の中心に来る
ように調整されている。もし、厚膜回路素子13aの表
面またはアルミナ基板13bの表面が焦点位置の上(又
は下)にあれば反射光は光位置検出器104の上の右(
又は左)にきて、光位置検出器104から第7図Ipな
る信号が得られ、この信号1pから厚膜回路素子13a
の表面またはアルミナ基板13bの表面が焦点位置に対
しどこにあるかを知ることが出来る。However, the semiconductor laser 101 and the lens 111 irradiate the surface of the thick film circuit 13 (the surface of the thick film circuit element 13a and the surface of the alumina substrate 13b) obliquely through the objective lens 12. If the surface of the thick film circuit element 13a or the surface of the alumina substrate 13b is located at the focal position of the objective lens 12 (this does not mean the focal length, but means a position where the conditions are such that a good image can be formed), this The light reflected on the surface passes through the objective lens 12 again, and then passes through a semi-transparent mirror 110, a wavelength selection mirror 107 that allows only the laser beam to pass, and a wavelength selection mirror 108 that allows only the laser beam to pass, and is then sent to an optical position detector. 104 is adjusted to be in the center. If the surface of the thick film circuit element 13a or the surface of the alumina substrate 13b is above (or below) the focal point, the reflected light will be directed to the right above (or below) the optical position detector 104.
or left), a signal Ip in FIG. 7 is obtained from the optical position detector 104, and from this signal 1p, the thick film circuit element 13a
It is possible to know where the surface of the alumina substrate 13b or the surface of the alumina substrate 13b is relative to the focal position.
然るに検出器104からの出力信号1pを用い、膜厚自
動測定制御回路18により上下微動機構15を駆動すれ
ば、ほぼ焦点位置に近い所(約50μmの範囲内)に厚
膜回路素子13aの表面またはアルミナ基板13bの表
面を位置づけることが可能である。しかしながらこの方
法では厚膜回路素子13a及びアルミナ基板13b面等
で光をいく分透過するのでこれらの表面の附近からの反
射光が光位置検出器104に結像されるのでこれらの表
面を正確に合焦点位置に位置づけることが不可能である
。そこで第4図に示す2周期微細パターン103を用い
、このパターン103を白色光源102で照明し、厚膜
回路素子13aの表面またはアルミナ基板13bの表面
に投影する。対物レンズ12の対物側焦点位置(良好に
像を結像する条件にある位置)にある対象が2周期微細
パターン103が配置されている位置、および微細パタ
ーンコントラスト検出器105の撮像面上で結像するよ
うに光学系を配置しておけば、試料表面が対物レンズ1
2の焦点位置にある時2周期微細パターン103は試料
表面に鮮明に投影され、投影されたパターンの像が再び
対物レンズ12により、微細パターンコントラスト検出
器105の撮像面上に鮮明に結像されることになる。し
かるにもし試料表面が焦点位置からずれていると撮像表
面105には不鮮明なパターン即ちコントラストの低い
パターンが結像されることになる。上述のコントラスト
信号を具体的に得る方法を次に説明する。第4図は第3
図の2周期微細パターン103の詳細図である。第4図
で103aは光透過部、103b,103cは遮光部で
ある。2周期パターン103は細かい周期(ピツチ2P
)の密パターンと粗い周期(ピツチ17P)の粗パター
ンから成つている。However, if the vertical fine movement mechanism 15 is driven by the film thickness automatic measurement control circuit 18 using the output signal 1p from the detector 104, the surface of the thick film circuit element 13a can be moved almost to the focal point (within a range of about 50 μm). Alternatively, it is possible to position the surface of the alumina substrate 13b. However, in this method, some of the light is transmitted through the thick film circuit element 13a, the alumina substrate 13b, etc., and the reflected light from the vicinity of these surfaces is imaged on the optical position detector 104, so these surfaces can be accurately detected. It is impossible to locate the focal point. Therefore, using a two-period fine pattern 103 shown in FIG. 4, this pattern 103 is illuminated with a white light source 102 and projected onto the surface of the thick film circuit element 13a or the surface of the alumina substrate 13b. An object located at the objective-side focal position of the objective lens 12 (a position under conditions for good image formation) is focused at the position where the two-period fine pattern 103 is arranged and on the imaging surface of the fine pattern contrast detector 105. If the optical system is arranged so that the sample surface is imaged by objective lens 1,
At the second focal position, the two-period fine pattern 103 is clearly projected onto the sample surface, and the image of the projected pattern is again clearly focused on the imaging surface of the fine pattern contrast detector 105 by the objective lens 12. That will happen. However, if the sample surface deviates from the focal position, an unclear pattern, that is, a pattern with low contrast, will be imaged on the imaging surface 105. A method for specifically obtaining the above-mentioned contrast signal will be described next. Figure 4 is the third
It is a detailed view of the two-period fine pattern 103 shown in the figure. In FIG. 4, 103a is a light transmitting part, and 103b and 103c are light shielding parts. The 2-period pattern 103 has a fine period (pitch 2P
) and a coarse pattern with a coarse period (pitch 17P).
試料表面に投影され、再びその反射光は対物レンズ12
で微細パターンコントラスト検出器105の撮像面に結
像するが、この撮像面上の受光素子と像との関係を第5
図に示すように撮像面の2次元ホトダイオードアレイで
構成された受光素子105aの配列ピツチが密パターン
のピツチ2Pの%になるようにする。また予め2周期パ
ターン103の密パターンの中心に各受光素子105a
の中心に位置するように調整されて配置されている。こ
の受光素子105aからは結像される周期パターンのパ
ターン変化方向に像を時系列的に取り出し、この方向と
直角な方向は同時に並列的に情報を取り出すから、第5
図に示すようにSl,S,・・・Sl,で示される信号
として二次元パターン情報が並列的かつ時系列的に得ら
れる。得られた信号は第6図に示すように膜厚自動測定
制御回路18内のコントラスト検出処理回路でコントラ
スト信号が作られる。このコントラスト信号は密パター
ンと粗パターンのそれぞれについて作られるが、第6図
を用い詳細に説明する。第6図で113は加算回路であ
り、2周期パターン103の変化方向と直角な方向、即
ちパターンの変化しない方向(y方向)について信号の
和を取る。従つて加算回路113の出力は時系列的な1
信号s(t)となる。s(t紅減算絶対値回路114,
115と遅延回路116,117に入力される。遅延回
路116は受光素子105aの1ピツチP分を転送する
時間に相当する時間ΔTOだけs(t)を保持した後減
算絶対値回路114に転送する。同様に遅延回路117
はnΔTO(粗パターンピツチ17Pの半分だけ転送す
る時間)だけs(t)を保持し減算絶対値回路115に
転送するため、減算絶対値回路114、および115の
出力D,(t)およびDn(t)は次の(1)および(
2)式で与えらる。この減算絶対値回路114、および
115で得られた信号は積分回路118、および119
でD1(t)畑よびDn(t)を積分すれば、この積分
値工,=FOtODl(t)DtおよびIn=FOtO
Dn(t)Dtが密パターンおよび粗パターンの投影像
のコントラスト信号となりこのコントラスト信号11お
よびInは第7図に示すように合焦点で最大値を有する
形状となる。The reflected light is projected onto the sample surface and then passes through the objective lens 12.
The image is formed on the imaging surface of the fine pattern contrast detector 105, and the relationship between the light receiving element on this imaging surface and the image is determined by the fifth
As shown in the figure, the arrangement pitch of the light receiving elements 105a constituted by a two-dimensional photodiode array on the imaging surface is set to be % of the pitch 2P of the dense pattern. In addition, each light receiving element 105a is placed in advance at the center of the dense pattern of the two-period pattern 103.
It is arranged and adjusted so that it is located in the center of the From this light receiving element 105a, images are taken out in time series in the pattern change direction of the periodic pattern to be imaged, and information is taken out in parallel at the same time in the direction perpendicular to this direction.
As shown in the figure, two-dimensional pattern information is obtained in parallel and in time series as signals indicated by Sl, S, . . . Sl. The obtained signal is converted into a contrast signal by a contrast detection processing circuit in the automatic film thickness measurement control circuit 18, as shown in FIG. This contrast signal is generated for each of the dense pattern and the coarse pattern, and will be explained in detail using FIG. 6. In FIG. 6, 113 is an adder circuit which calculates the sum of signals in a direction perpendicular to the changing direction of the two-period pattern 103, that is, in the direction in which the pattern does not change (y direction). Therefore, the output of the adder circuit 113 is 1 in time series.
The signal becomes s(t). s(t red subtraction absolute value circuit 114,
115 and delay circuits 116 and 117. The delay circuit 116 holds s(t) for a time ΔTO corresponding to the time to transfer one pitch P of the light receiving element 105a, and then transfers it to the subtraction absolute value circuit 114. Similarly, delay circuit 117
holds s(t) for nΔTO (time to transfer half of the coarse pattern pitch 17P) and transfers it to the subtraction absolute value circuit 115, so the outputs D, (t) and Dn( t) is the following (1) and (
2) Given by Eq. The signals obtained by the subtraction absolute value circuits 114 and 115 are sent to the integration circuits 118 and 119.
If we integrate D1(t) field and Dn(t), we get this integral value,=FOtODl(t)Dt and In=FOtO
Dn(t)Dt becomes the contrast signal of the projected images of the dense pattern and the coarse pattern, and the contrast signal 11 and In have a shape having a maximum value at the focal point as shown in FIG.
光位置検出信号により合焦点近辺まで制御されているの
で、まず粗パターンコントラスト信号により更に合焦点
に近づくまで制御し、最後に密パターンコントラスト信
号により合焦点制御を行なえば、厚膜回路素子13bの
表面とセラミツク基板13aの表面を対物レンズ12の
焦点位置に位置づけることができる。第4図の2周期パ
タースのピッチとL(P=100μmとし、対物レンズ
12を20倍とするど光位置検出器104から得られる
信号1pにより合焦点から約50μm以上を制御し、粗
パターンコントラスト信号1nにより10〜50μM,
密パターンコントラスト信号11により10μm以下を
制御することになる。即ち、光位置検出器104から得
られる信号1pによつてこの信号1pが零レベルになる
ように厚膜回路試料Yl4を上下微動機構15を駆動し
て上下方向に微動させ、積分回路118から出力される
信号1nがIncのレベルになつたとき、この信号1n
の制御に切換えてこの信号1nが高いレベルになるよう
に厚膜回路試料Yl4を上下方向に微動させ、積分回路
114から出力される信号11が11Cのレペルになつ
たとき、この信号1,の制御に切換えてこの信号11が
最も高いレベルになるように厚膜回路試料Yl4を上下
方向に微動させて微細パタ;ンによる合焦点位置に厚膜
回路素子13bの表面、及びセラミツク基板13aの表
面を位置づける。このようにして合焦点状態となれば、
厚膜回路試料テーブル14の上下微動量を膜厚自動測定
制御回路18内のメモリ(図示せず)に記憶する。第8
図及び第9図は厚膜回路13Q膜厚を上記メモリに記憶
したデータ値から算出する方法を示している。Since the optical position detection signal is used to control the area near the in-focus point, first the coarse pattern contrast signal is used to control the in-focus point, and finally the fine pattern contrast signal is used to control the in-focus point. The surface and the surface of the ceramic substrate 13a can be positioned at the focal point of the objective lens 12. The pitch and L of the two-period pattern shown in FIG. 10-50 μM depending on signal 1n,
The density of 10 μm or less is controlled by the dense pattern contrast signal 11. That is, the thick film circuit sample Yl4 is slightly moved in the vertical direction by driving the vertical fine movement mechanism 15 so that the signal 1p obtained from the optical position detector 104 becomes zero level, and is output from the integrating circuit 118. When the signal 1n to be output reaches the level of Inc, this signal 1n
, and slightly move the thick film circuit sample Yl4 in the vertical direction so that this signal 1n becomes a high level. When the signal 11 output from the integrating circuit 114 reaches the level of 11C, this signal 1, After switching to the control mode, the thick film circuit sample Y14 is moved slightly in the vertical direction so that the signal 11 becomes the highest level, and the surface of the thick film circuit element 13b and the surface of the ceramic substrate 13a are brought to the focal point position by the fine pattern. position. Once the focus is reached in this way,
The amount of vertical fine movement of the thick film circuit sample table 14 is stored in a memory (not shown) in the automatic film thickness measurement control circuit 18. 8th
The figure and FIG. 9 show a method of calculating the film thickness of the thick film circuit 13Q from the data values stored in the memory.
即ち記録媒体25を読取機26で読取つて制御回路18
からの指令で、セラミツク基板13a上に形成された導
体13c間に接続された例えば抵抗等の厚膜回路素子1
3bを横切るように例えばq二100μmピツチで厚膜
回路素子13bの表面及びこの厚膜回路素子13bの両
側のセラミツク基板13aの表面を歩進させ、これらX
印で示す測定点で前記の如く表面位置を上記制御装置1
8内のメモリに記憶させる。第]Iに示すようにこれら
測定点を横軸、上下微動量(表面位置)を縦軸に取れば
測定点における表面位置(上下微動量)はX印で示した
ようになる。このX印のうちAO,A,,A,,As,
及びBO・,B,,B,,B,はアルミナ基板13aの
表面の凹凸であり、それ以外の部分の×印は厚膜回路素
子13bの表面の凹凸形状である。まず厚膜回路13の
パターンによつて与えられる記録媒体25で指令される
測定点全体の中心となる位置C(Δ印)の左右での最小
値(A,、およびBO)をそれぞれ求め、この最小値に
連なり、かつ低い値を示す少なくとも測定点3点を選び
、その上下微動AlTA2T八3を求める。That is, the recording medium 25 is read by the reader 26 and the control circuit 18
Thick film circuit elements 1, such as resistors, connected between conductors 13c formed on a ceramic substrate 13a.
The surface of the thick film circuit element 13b and the surface of the ceramic substrate 13a on both sides of the thick film circuit element 13b are moved across the X
The control device 1 measures the surface position as described above at the measurement points indicated by marks.
Store it in the memory in 8. If these measurement points are plotted on the horizontal axis and the amount of vertical fine movement (surface position) is plotted on the vertical axis, as shown in Section I, the surface position (the amount of vertical fine movement) at the measurement point will be as shown by the X mark. Among these X marks, AO, A,, A,, As,
and BO·,B,,B,,B, are the irregularities on the surface of the alumina substrate 13a, and the other portions marked with x are the irregularities on the surface of the thick film circuit element 13b. First, the minimum values (A, and BO) on the left and right sides of the position C (Δ mark), which is the center of the entire measurement point commanded by the recording medium 25 given by the pattern of the thick film circuit 13, are determined, respectively. Select at least three measurement points that are connected to the minimum value and show a low value, and find the vertical fine movement AlTA2T83.
この平均値A=?およB0+B1+B2
びB二?を3点の測定点の中心の
q
測定点における代表値とし、左と右の代表値A1および
Bを直線ABで結び、この直線ABをセラミツク基板1
3aの表面と見做し、このAB線より厚膜回路素子13
bの表面の各測定点までの距離を各測定点での膜厚とす
る。This average value A=? And B0+B1+B2 and B2? is the representative value at the center q measurement point of the three measurement points, connect the left and right representative values A1 and B with a straight line AB, and connect this straight line AB to the ceramic substrate 1.
3a, the thick film circuit element 13 is
Let the distance to each measurement point on the surface of b be the film thickness at each measurement point.
そこで印刷装置の印刷条件にフイードバツクするには厚
膜部の平均厚さ、もしくは断面積を求める必要がある。
断面積はABより上方のA3AO間の断面積を算出すれ
ばよい。また平均膜厚を測定するには例えばAB線より
高さtの位置で直線Ll,L2を引き、L,,L2と断
面形状(DOとD,を直線で結ぶFOとF1を直線で結
ぶ)との交点El,E2を求め、El,E2の中心Cl
,C2を中心に両側一定の数(例えば3)の測定点(凶
印)での膜厚(但しA2Bl間の距離は15q,.A2
A1間の距離は5q.H1H2間、H2H3間、H3H
4間、H4H,間、H5H6間の距離は各々qとする0
)を求め、この値h1倉H2)H3?H4ツH,,h6
の平均膜厚H,+H2+H3+H4+H5+H6
h二 を算出Cす
ればよい。Therefore, in order to provide feedback to the printing conditions of the printing device, it is necessary to determine the average thickness or cross-sectional area of the thick film portion.
The cross-sectional area may be calculated by calculating the cross-sectional area between A3AO above AB. To measure the average film thickness, for example, draw straight lines Ll and L2 at a height t from line AB, and connect L, L2 and the cross-sectional shape (DO and D are connected with a straight line, FO and F1 are connected with a straight line). Find the intersection El, E2, and find the center Cl of El, E2.
, the film thickness at a certain number (for example, 3) of measurement points (marks) on both sides centering on C2 (however, the distance between A2Bl is 15q, .A2
The distance between A1 is 5q. Between H1H2, H2H3, H3H
The distances between 4, H4H, and H5H6 are each q0
) and find this value h1kuraH2)H3? H4TSH,,h6
What is necessary is to calculate the average film thickness H, +H2+H3+H4+H5+H6 h2.
即ちAB線からの厚膜回路素子13bの表面までの各高
さh1》H22h3ツH4ツH5h6を求め、これを平
均化して厚膜回路素子13bの厚膜を求める。このよう
に印刷回路パターンの膜厚又は断面積が測定されればこ
の値を第1図20の印刷条件制御回路に伝送する。That is, each height h1》H22h3》H4》H5h6 from the line AB to the surface of the thick film circuit element 13b is determined, and these are averaged to determine the thickness of the thick film circuit element 13b. Once the film thickness or cross-sectional area of the printed circuit pattern is measured in this way, this value is transmitted to the printing condition control circuit shown in FIG. 120.
印刷回路素子13bを形成する印刷ペーストは焼成後に
残る固形分(無機物)をビヒクル(エチルセルロースと
αテルピネオール、βテルピオネール、トルデカノール
等の溶媒と色素系の添加物から成る)と混ぜ合わせて作
る。この印刷ペーストは固有の粘性を持つており、印刷
時のスキージ圧力P1スクリーン(マスク)と基板との
距離d印刷時のスキージスピードυにより印刷膜厚が決
まる。印刷も何回も行つて行く内にはスクリーンの張力
が変化して来て距離dが小さくなつたり、溶剤が蒸発し
、粘性が高くなつたりするため、印刷直後の膜厚を上述
の方法で測定し、このデータを印刷条件制御回路に送る
と、ここではまず所定の厚さからのずれを算出し、この
ずれ量が許容範囲内にあれば、そのままの条件で印刷を
続ける。許容範囲を越えている場合にはまずスキージ圧
力をあらかじめ決められた変化率で変化させる。このよ
うにすれば許容範囲内に納まるが、スキージ圧カロの所
定限界値に達してしまえば、次にスクリーンデイスタン
スdを調整する。この際スキージ圧力を変えないでクリ
ーンデイスタンスdのみの調整で行つてもよいし、若干
大きくクリーンデイスタンスdを変化させ、同時にスキ
ージ圧力Pも変化させてもよい。スキージ圧力Pとスク
リーンデイスタンスdがともに所定の限界値に達してし
まつた時には、印刷スキージスピードυを変化させる。
このように優先順位を付け、印刷条件を変化させ、一定
印刷膜厚になるように制御する。印刷された回路は全て
光学的非接触膜厚自動測定装置に搬送され代表的な回路
パターン数力所を測定する。この測定値を数枚の基板に
ついて平均値を取り、印刷条件にフイードバツクすれば
、個々の印刷膜厚のばらつきによる不安定なフイードバ
ツクが避けられ効果は大きい。又印刷装置が十分安定に
動作している場合には、全回路基板の測定を行なう必要
はなく、一定サンプリングレート抜取つて測定を行ない
、印刷条件へのフイードパツクを行なつてもよい。上記
の実施例においては自動焦点検出法として、2周期微細
パターンのコントラスト信号と、半導体レーザの光位置
検出信号の3種の制御信号を用いているが、1周期の微
細パターンのコントラスト信号と光位置検出信号のみを
用いてもよいし、2周期微細パターンコントラスト信号
のみを用いても、本発明の目的をある程度達成すること
ができる。The printing paste forming the printed circuit element 13b is made by mixing the solids (inorganic substances) remaining after firing with a vehicle (consisting of ethyl cellulose, a solvent such as α-terpineol, β-terpionel, tordecanol, etc., and a pigment-based additive). This printing paste has inherent viscosity, and the printing film thickness is determined by the squeegee pressure during printing, P1, the distance between the screen (mask) and the substrate, d, and the squeegee speed υ during printing. As printing is performed many times, the tension on the screen changes and the distance d becomes smaller, and the solvent evaporates and the viscosity increases, so the film thickness immediately after printing can be measured using the method described above. When measured and this data is sent to the printing condition control circuit, the deviation from the predetermined thickness is first calculated, and if this deviation is within the allowable range, printing is continued under the same conditions. If it exceeds the allowable range, first change the squeegee pressure at a predetermined rate of change. If this is done, the screen distance d will be within the allowable range, but once the squeegee pressure reaches a predetermined limit value, the screen distance d will be adjusted next. At this time, only the clean distance d may be adjusted without changing the squeegee pressure, or the clean distance d may be slightly changed and the squeegee pressure P may be changed at the same time. When both the squeegee pressure P and the screen distance d reach predetermined limit values, the printing squeegee speed υ is changed.
By assigning priorities in this way and changing the printing conditions, control is performed to maintain a constant printed film thickness. All printed circuits are transferred to an automatic optical non-contact film thickness measuring device, and representative circuit pattern numerical force points are measured. If these measured values are averaged over several substrates and fed back to the printing conditions, unstable feedback due to variations in individual printed film thicknesses can be avoided, which is highly effective. Furthermore, if the printing apparatus is operating stably, it is not necessary to measure all the circuit boards, but it is also possible to measure samples at a constant sampling rate and perform feedpacking to the printing conditions. In the above embodiment, the automatic focus detection method uses three types of control signals: a contrast signal of a two-period fine pattern and a semiconductor laser optical position detection signal. The object of the present invention can be achieved to some extent by using only the position detection signal or by using only the two-period fine pattern contrast signal.
以上説明したごとく本発明によれば、印刷回路作製工程
において従来不可能であつた印刷直後の未乾燥状態での
印刷膜厚の高精度自動測定を光学的非接触法により行な
い、即座に印刷ヘツドにフイードバツクすることにより
印刷膜厚を一定に保つことが可能になり、歩留りの向上
が実現し、材料の無駄が省かれ、コスト低減、性能向上
を実現する上で非常に有効である。As explained above, according to the present invention, it is possible to perform high-precision automatic measurement of the print film thickness in the wet state immediately after printing, which was previously impossible in the printed circuit manufacturing process, using an optical non-contact method. This feedback makes it possible to maintain a constant printing film thickness, which improves yield and eliminates material waste, which is extremely effective in reducing costs and improving performance.
第1図は本発明の厚膜回路の印刷方法に係る印刷装置を
示す概略構成図、第2図は本発明の厚膜回路の印刷方法
に係る光学的非接触膜厚自動測定装置を示す概略構成図
、第3図は第2図に示す装置の自動焦点検出ヘツドを拡
大して示した図、第4図は第3図に示す自動焦点検出ヘ
ツドに組込まれた2周期パターンを示した図、第5図は
この2周期パターンの微細パターンコントラスト検出器
上の結像状態を示す図、第6図は第2図及び第3図に示
す膜厚自動測定制御回路内のコントラスト検出回路を示
した図、第7図は光位置検出器から出力される信号及び
コントラスト検出回路から出力されるコントラスト検出
信号の合焦点位置からのずれに応じた変化を示す図、第
8図は本発明に係る厚膜回路の一実施例を示した斜視図
、第9図は第8図の厚膜回路の各測定点での上下微動量
から膜厚と断面積を求める方法を説明するための図であ
る。
符号の説明、1・・・・・・光学的非接触膜厚自動測定
、2・・・・・・印刷装置、3・・・・・・乾燥装置、
11・・・・・伯動焦点検出ヘツド、12・・・・・・
対物レンズ、13・・・・・・厚膜回路、13a・・・
・・・セラミツク基板、13b・・・・・・厚膜回路素
子、15・・・・・・上下微動機構、16・・・・・・
Xテーブル、17・・・・・・Yテーブル、103・・
・・・・2周期微細パターン、104・・・・・・光位
置検出器、105・・・・・・微細パターンコントラス
ト検出器。FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing a printing device according to the thick film circuit printing method of the present invention, and FIG. 2 is a schematic diagram showing an optical non-contact film thickness automatic measuring device according to the thick film circuit printing method of the present invention. 3 is an enlarged view of the automatic focus detection head of the device shown in FIG. 2, and FIG. 4 is a diagram showing the two-period pattern incorporated in the automatic focus detection head shown in FIG. 3. , FIG. 5 is a diagram showing the imaging state of this two-period pattern on the fine pattern contrast detector, and FIG. 6 is a diagram showing the contrast detection circuit in the film thickness automatic measurement control circuit shown in FIGS. 2 and 3. FIG. 7 is a diagram showing changes in the signal output from the optical position detector and the contrast detection signal output from the contrast detection circuit according to the deviation from the in-focus position, and FIG. 8 is a diagram according to the present invention. FIG. 9 is a perspective view showing an example of a thick film circuit; FIG. 9 is a diagram for explaining a method for determining the film thickness and cross-sectional area from the amount of vertical movement at each measurement point of the thick film circuit shown in FIG. 8; . Explanation of symbols, 1... Optical non-contact automatic film thickness measurement, 2... Printing device, 3... Drying device,
11...Rolling focus detection head, 12...
Objective lens, 13...Thick film circuit, 13a...
...Ceramic substrate, 13b...Thick film circuit element, 15...Vertical fine movement mechanism, 16...
X table, 17... Y table, 103...
. . . 2 period fine pattern, 104 . . . optical position detector, 105 . . . fine pattern contrast detector.
Claims (1)
板の表面に微細パターンを投影光学系により投影し、こ
れら投影パターンのコントラストを撮像手段により検出
し、該撮像手段によつて検出されるコントラスト信号が
大きくなるように上記投影光学系と厚膜回路素子の表面
及び基板の表面との各々の相的距離を制御し、これら制
御量から厚膜回路素子の膜厚を測定する光学的非接触法
による膜厚測定工程と、該膜厚測定工程によつて測定さ
れた膜厚寸法に応じて印刷条件を調整して基板上に所定
の膜厚の厚膜回路素子を有する厚膜回路を印刷する膜厚
調整印刷工程とを有することを特徴とする厚膜回路の印
刷方法。 2 上記膜厚測定工程において、上記微細パターンを2
つ以上の周期からなるパターンによつて形成し、上記撮
像手段が検出する粗い周期のパターンのコントラスト信
号により上記相対的距離を粗制御し、上記撮像手段が検
出する細かい周期のパターンのコントラスト信号により
上記相対的距離を微制御することを特徴とする特許請求
の範囲第1項記載の厚膜回路の印刷方法。 3 上記膜厚測定工程は、厚膜回路素子の表面もしくは
基板の表面に斜めより指光性の高い光を照射し、該厚膜
回路の表面もしくは基板の表面から反射してくる光の結
像位置を撮像手段によつて検出し、該撮像手段によつて
検出される位置信号によつて上記相対距離の粗制御する
工程を有することを特徴とする特許請求の範囲第1項記
載の厚膜回路の印刷方法。[Claims] 1. A projection optical system projects a fine pattern onto the surface of a thick film circuit element printed on a substrate in advance and the surface of a substrate, and the contrast of these projected patterns is detected by an imaging means. The relative distances between the projection optical system and the surface of the thick film circuit element and the surface of the substrate are controlled so that the contrast signal detected by the A thick film circuit element with a predetermined film thickness is formed on the substrate by adjusting the printing conditions according to the film thickness dimension measured by the film thickness measurement process using an optical non-contact method. A method for printing a thick film circuit, comprising: a film thickness adjustment printing step of printing a thick film circuit having the following steps: 2 In the film thickness measurement step, the fine pattern is
The relative distance is roughly controlled by a contrast signal of a coarse period pattern detected by the imaging means, and the relative distance is roughly controlled by a contrast signal of a fine period pattern detected by the imaging means. 2. The thick film circuit printing method according to claim 1, wherein the relative distance is finely controlled. 3 In the film thickness measurement step, the surface of the thick film circuit element or the surface of the substrate is obliquely irradiated with highly directing light, and the light reflected from the surface of the thick film circuit or the surface of the substrate is formed into an image. The thick film according to claim 1, further comprising the step of detecting the position by an imaging means and roughly controlling the relative distance based on a position signal detected by the imaging means. How to print circuits.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3610980A JPS5919479B2 (en) | 1980-03-24 | 1980-03-24 | How to print thick film circuits |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3610980A JPS5919479B2 (en) | 1980-03-24 | 1980-03-24 | How to print thick film circuits |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS56133893A JPS56133893A (en) | 1981-10-20 |
| JPS5919479B2 true JPS5919479B2 (en) | 1984-05-07 |
Family
ID=12460593
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3610980A Expired JPS5919479B2 (en) | 1980-03-24 | 1980-03-24 | How to print thick film circuits |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5919479B2 (en) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59111387A (en) * | 1982-12-16 | 1984-06-27 | 松下電器産業株式会社 | Method of forming thick film circuit pattern |
-
1980
- 1980-03-24 JP JP3610980A patent/JPS5919479B2/en not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS56133893A (en) | 1981-10-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR100490932B1 (en) | Method and device for calibrating a laser processing machine for processing workpiece | |
| US4843563A (en) | Step-and-repeat alignment and exposure method and apparatus | |
| CN101416113A (en) | Dynamic compensation system for maskless lithography | |
| JPS6127682B2 (en) | ||
| JPS6028137B2 (en) | How to copy a mask onto a workpiece | |
| US5331407A (en) | Method and apparatus for detecting a circuit pattern | |
| JPS5837612A (en) | Multi-frequency measuring apparatus for focus control | |
| KR100289674B1 (en) | Light exposure method and light exposure device | |
| JP4392914B2 (en) | Surface position detection apparatus, exposure apparatus, and device manufacturing method | |
| JPS5919479B2 (en) | How to print thick film circuits | |
| US4867566A (en) | Method and apparatus for calibrating artwork from a direct imaging system | |
| JPH02162789A (en) | Directly drawing method | |
| US20070053577A1 (en) | Production of test patterns for test inspection | |
| JPH02298095A (en) | Measuring method for substrate surface in direct drawing device | |
| KR102919890B1 (en) | In-tray Inspection Method Using Multi Optical Array System | |
| JP3050498B2 (en) | Adjustment method of position shift amount measuring optical system and position shift amount measurement apparatus | |
| JPH02138801A (en) | Positioning method and apparatus | |
| JPH04223390A (en) | Thick film circuit forming device | |
| JPS627481B2 (en) | ||
| KR102805953B1 (en) | Multi Variable-Focus Inspection Device Using a Tunable Lens and Inspection Method Thereof | |
| JPS60164326A (en) | Device for projecting pattern on semiconductor substrate | |
| JP2829666B2 (en) | Exposure equipment | |
| JPH0661120A (en) | Focal point adjusting method for exposure device | |
| JPH04106550A (en) | Projection exposing device and method | |
| JPH0561187A (en) | Method and device for inspecting photomask with pellicle |