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JPH0795623B2 - Substrate surface measurement method in direct drawing equipment - Google Patents
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JPH0795623B2 - Substrate surface measurement method in direct drawing equipment - Google Patents

Substrate surface measurement method in direct drawing equipment

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JPH0795623B2
JPH0795623B2 JP1119885A JP11988589A JPH0795623B2 JP H0795623 B2 JPH0795623 B2 JP H0795623B2 JP 1119885 A JP1119885 A JP 1119885A JP 11988589 A JP11988589 A JP 11988589A JP H0795623 B2 JPH0795623 B2 JP H0795623B2
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substrate
height
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reflected light
nozzle
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克彦 田口
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ジューキ株式会社
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、ノズルと基板とを相対移動させながら、ノ
ズルから厚膜回路形成用ペーストを吐出させて基板上に
厚膜回路を形成するようにした直接描画装置における基
板表面計測方法に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial application] The present invention is intended to form a thick film circuit on a substrate by ejecting a thick film circuit forming paste from the nozzle while moving the nozzle and the substrate relative to each other. The present invention relates to a substrate surface measuring method in a direct drawing device.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

直接描画装置を用いてアルミナ基板等の耐熱性セラミツ
ク基板上に厚膜回路形成用ペースト(以下「ペースト」
という)を吐出させて所定の回路を描画した後、これを
高温焼成して厚膜回路パターンを形成することが行われ
ている。
A thick film circuit forming paste (hereinafter referred to as "paste") on a heat-resistant ceramic substrate such as an alumina substrate using a direct drawing device.
Is discharged to draw a predetermined circuit, and then this is baked at a high temperature to form a thick film circuit pattern.

そして、ノズルから吐出するペーストの種類によつて導
電体,抵抗体,絶縁体等の種々の形状の厚膜を形成する
ことができる。
Then, it is possible to form thick films of various shapes such as a conductor, a resistor, and an insulator depending on the type of paste discharged from the nozzle.

このような厚膜回路形成技術は、ハイブリツドICの製造
に用いられており、高密度化,多層化の要求に応じて絶
縁体を挾んで複数の導体パターンを多層に積層する構造
のものが多用されている。
Such thick film circuit forming technology is used in the manufacture of hybrid ICs, and a structure in which a plurality of conductor patterns are laminated in multiple layers by sandwiching an insulator is often used according to the demand for higher density and multiple layers. Has been done.

直接描画装置を用いて厚膜回路を形成するには、回路を
形成しようとする基板をX,Y方向に移動可能なXYテーブ
ル上に固設し、この基板に垂直に上下に移動可能なペー
スト吐出用ノズルを設け、ノズルからペーストを吐出し
ながらXYテーブルを予め定められたプログラムに応じて
数値制御して移動させることによつて行うことができ
る。
To form a thick film circuit using a direct drawing device, the substrate on which the circuit is to be formed is fixed on an XY table that can move in the X and Y directions, and a paste that can move vertically up and down on this substrate. This can be performed by providing a discharge nozzle and moving the XY table while numerically controlling it according to a predetermined program while discharging the paste from the nozzle.

その際、ノズルと基板との距離は数十ミクロン程度に維
持することが要求され、それよりも距離が小さくなると
形成される回路の膜厚が薄くなり、逆に大きくなると描
画ラインが途中で切れたり蛇行したりして、いずれも描
画品質が低下する。
At that time, the distance between the nozzle and the substrate is required to be maintained at about several tens of microns, and if the distance is smaller than that, the film thickness of the circuit to be formed becomes thin, and conversely, if it becomes larger, the drawing line is cut off in the middle. The drawing quality is deteriorated in both cases.

一方、基板の素材となるセラミツク板は、1インチ当り
甚だしい場合には80μm近くの反りを有し、また、すで
にパターンが描画あるいは印刷されている基板では、そ
のパターンが導体である場合には10〜20μm、ガラス等
の絶縁体である場合には40〜50μmの厚みが生じてい
る。
On the other hand, the ceramic plate that is the material of the substrate has a warp of about 80 μm per inch when it is extremely large, and when the pattern is already drawn or printed on the substrate, when the pattern is a conductor, it is 10 μm. .About.20 .mu.m, and in the case of an insulator such as glass, a thickness of 40 to 50 .mu.m occurs.

したがつて、このような基板に厚膜回路を描画するため
には、従来、レーザ光を利用した光学的な高さセンサを
設け、実際の描画に先立つてこの高さセンサを走査し、
基板表面の高さを全面に亘つて所定のピツチで測定して
各部の高さデータをマイクロコンピユータのRAM内に格
納し、描画時に基板の凹凸状態に応じてノズルを上下さ
せて描画するようにしている。
Therefore, in order to draw a thick film circuit on such a substrate, conventionally, an optical height sensor using laser light is provided, and the height sensor is scanned prior to actual drawing,
The height of the substrate surface is measured with a predetermined pitch over the entire surface, the height data of each part is stored in the RAM of the microcomputer, and the drawing is performed by moving the nozzle up and down according to the unevenness of the substrate during drawing. ing.

第7図は、レーザスポツト光を用いた三角測量方式の高
さセンサの測距原理を示すものである。
FIG. 7 shows a distance measuring principle of a height sensor of a triangulation method using laser spot light.

この高さセンサ10は、小型で高出力の半導体レーザ11
と、高分解能で高速応答性を有する半導体位置検出器
(Position Sensitive Device:以下「PSD」という)12
とを組合わせたものであり、光源である半導体レーザ11
からのレーザ光を投光レンズ13によつて集光して、測定
すべき基板1上にスポツト光f1として照射し、基板1か
らの反射光f2を、投光レンズ13から所定の間隔を置いて
配設した受光レンズ14によつてPSD12の受光面上の一点
に集光して受光させる構造になつている。
This height sensor 10 is a compact, high-power semiconductor laser 11
And a high-resolution, high-speed semiconductor position detector (Position Sensitive Device: hereinafter "PSD") 12
A semiconductor laser that is a light source.
The laser light from is condensed by the light projecting lens 13 and is irradiated as spot light f 1 on the substrate 1 to be measured, and the reflected light f 2 from the substrate 1 is emitted from the light projecting lens 13 at a predetermined interval. The light-receiving lens 14 disposed with the light-receiving surface condenses light at one point on the light-receiving surface of the PSD 12 to receive light.

そして、基板1の矢示方向の変位によつて、受光レンズ
14で集光される反射光f2の角度θが変化するため、PSD1
2上の集光スポツトの重心位置、すなわち受光位置Xが
それに比例して変位する。この受光位置Xは、PSD12に
よつて容易に検出することができる。
Then, by the displacement of the substrate 1 in the direction of the arrow, the light receiving lens
Since the angle θ of the reflected light f 2 collected at 14 changes, PSD1
The position of the center of gravity of the light collecting spot on 2, that is, the light receiving position X is displaced in proportion to it. The light receiving position X can be easily detected by the PSD 12.

いま、投光レンズ13と受光レンズ14との光軸間隔をd,受
光レンズ14とPSD12との間隔をFとすると、基板1まで
の距離Lを次式によつて求めることができる。
Now, assuming that the optical axis distance between the light projecting lens 13 and the light receiving lens 14 is d and the distance between the light receiving lens 14 and the PSD 12 is F, the distance L to the substrate 1 can be obtained by the following equation.

L=d・F/X (1) 〔発明が解決しようとする課題〕 しかしながら、このような従来の直接描画装置における
基板表面計測方法にあつて、基板上にすでに厚膜回路パ
ターンが形成されている場合には、そのパターンを形成
するペーストの素材によつて、基板表面の実際の高さ計
測値にその素材特有の誤差を生じ、このような実測値を
そのまま描画時の高さ制御データとして用いると、必ず
しも所期の描画品質が得られない場合があつた。
L = d · F / X (1) [Problems to be solved by the invention] However, in the substrate surface measuring method in such a conventional direct drawing apparatus, a thick film circuit pattern is already formed on the substrate. If there is, the material of the paste forming the pattern causes an error peculiar to the material in the actual height measurement value of the substrate surface, and such measured value is used as it is as the height control data for drawing. If used, the desired drawing quality may not always be obtained.

すなわち、第8図に示すようにセラミツクの素材からな
る基板1の表面1aに例えば金,銀,白金,銀パラジウ
ム,銅等の金属を多量に含んだ導体パターン101と絶縁
ガラスからなる絶縁体パターン102を形成した場合、基
板表面1aとそれぞれのパターン101,102の表面101a,102a
との高さ計測値は図で仮想線S′で示すように実際の表
面状態(実線Sで示す)とは異なる結果となる。
That is, as shown in FIG. 8, a conductor pattern 101 containing a large amount of metal such as gold, silver, platinum, silver palladium, copper, etc. on the surface 1a of a substrate 1 made of a ceramic material and an insulator pattern made of insulating glass. When 102 is formed, the substrate surface 1a and the surfaces 101a and 102a of the respective patterns 101 and 102 are formed.
The height measurement values of and are different from the actual surface condition (shown by the solid line S) as shown by the phantom line S ′ in the figure.

その理由は次のように考えられる。The reason is considered as follows.

導体パターン101の表面は極めて密で且つ平坦であるの
で、第7図に示した高さセンサ10の半導体レーザ11から
のレーザ光はすべてその表面101aから反射してPSD12に
達し、パターン表面101aの実際の高さLは前述の(1)
式を用いて求めることができる。
Since the surface of the conductor pattern 101 is extremely dense and flat, all the laser light from the semiconductor laser 11 of the height sensor 10 shown in FIG. 7 is reflected from the surface 101a and reaches the PSD 12, and the pattern surface 101a The actual height L is (1) above.
It can be obtained using an equation.

これに対し、基板1の表面1aは細かな凹凸があつて投光
されたレーザ光の一部は表面1aの最高部から反射する
が、他の多くはそれより低い部分から反射するので、PS
D12上の集光スポツトの重心位置は表面1aの最高部より
低い面に対応する位置となり、実際の高さより低い値が
計測される。
On the other hand, the surface 1a of the substrate 1 has fine irregularities, and a part of the projected laser light is reflected from the highest part of the surface 1a, but most of the other part is reflected from the lower part, so PS
The position of the center of gravity of the focusing spot on D12 is the position corresponding to the surface lower than the highest part of the surface 1a, and a value lower than the actual height is measured.

また、絶縁体パターン102の場合は、素材である絶縁ガ
ラスの厚さが40〜50μmと極めて薄く、着色ガラスであ
つてもほぼ透明とみなし得るので、投光されたレーザ光
の入射角がガラスの臨界角(約42度)より小さい場合に
は、パターン102の表面102aと裏面102bでの反射光が共
にPSD12に入射し、その集光スポツトの重心位置は、表
面102aより低い面に対応する位置となり、この場合にも
実際の高さより低い値が計測される。
Further, in the case of the insulator pattern 102, the thickness of the insulating glass as a material is extremely thin as 40 to 50 μm, and even colored glass can be regarded as almost transparent, so that the incident angle of the projected laser light is glass. If it is smaller than the critical angle (about 42 degrees) of the pattern 102, the light reflected by the front surface 102a and the back surface 102b of the pattern 102 both enter the PSD 12, and the position of the center of gravity of the light collecting spot corresponds to the surface lower than the surface 102a. This is the position, and in this case as well, a value lower than the actual height is measured.

したがつて、パターンの形成されていない基板上に新た
な厚膜回路パターンを描画する場合には、高さ計測値を
一様に補正すればよいので問題が生じないが、すでに厚
膜回路パターンが形成されている場合には、そのパター
ンの素材に応じて実測した高さデータの補正量を変化さ
せなければならないという問題点があつた。
Therefore, when drawing a new thick film circuit pattern on the substrate on which the pattern is not formed, there is no problem because the height measurement value can be uniformly corrected, but the thick film circuit pattern is already generated. However, there is a problem that the correction amount of the actually measured height data must be changed depending on the material of the pattern.

この発明は、このような従来の問題点を解決し、基板上
に形成されたパターンの素材を自動的に識別し、その素
材に応じて高さデータを補正し得る直接描画装置におけ
る基板表面計測方法を提供することを目的とする。
The present invention solves such a conventional problem, automatically identifies the material of the pattern formed on the substrate, and can correct the height data according to the material to measure the substrate surface in the direct drawing apparatus. The purpose is to provide a method.

〔課題を解決するための手段〕[Means for Solving the Problems]

この発明は上記の目的を達成するため、ノズルと基板と
を相対移動させながら、予め高さセンサによつて計測し
た基板表面の高さデータに基づいてノズルの高さを制御
し、ノズルからペーストを吐出させて基板上に厚膜回路
を形成する直接描画装置における基板表面計測方法にお
いて、上記高さセンサによつて上記基板の全表面を走査
してその高さデータと反射光強度データを同時に収集
し、収集した反射光強度データが基板上に形成されたパ
ターンの各素材に対応して強度レベル別に分割される複
数の領域のいずれに該当するかを識別し、識別された領
域に対応して予め設定された高さデータ補正量に応じて
上記高さデータを補正する直接描画装置における基板表
面計測方法を提供するものである。
In order to achieve the above object, the present invention controls the nozzle height based on the height data of the substrate surface previously measured by a height sensor while relatively moving the nozzle and the substrate, and pastes from the nozzle. In a substrate surface measuring method in a direct drawing apparatus that discharges a thick film circuit on a substrate, the height sensor scans the entire surface of the substrate to simultaneously obtain height data and reflected light intensity data. The collected reflected light intensity data is identified to correspond to each material of the pattern formed on the substrate, to which of a plurality of areas divided by the intensity level, and to correspond to the identified area. The present invention provides a substrate surface measuring method in a direct drawing apparatus that corrects the height data according to a height data correction amount set in advance.

ノズルと基板とを相対移動させながら、予め高さセンサ
によつて計測した基板表面の高さデータに基づいてノズ
ルの高さを制御し、ノズルからペーストを吐出させて基
板上に厚膜回路を形成する直接描画装置における基板表
面計測方法において、上記高さセンサによつて上記基板
表面をほぼ全面に亘つて走査して多数点の反射光強度デ
ータを収集し、収集した反射光強度データを上記基板上
に形成されたパターンの各素材に対応して強度レベル別
に複数の領域に分割しそれぞれの領域の高さデータ補正
量を設定した後、上記高さセンサによつて上記基板の全
表面を再走査してその高さデータと反射光強度データを
同時に収集し、その反射光強度データに対応する上記高
さデータ補正量に応じて上記高さデータを補正すること
も可能である。
While moving the nozzle and the substrate relative to each other, the height of the nozzle is controlled based on the height data of the substrate surface measured by the height sensor in advance, and the paste is discharged from the nozzle to form the thick film circuit on the substrate. In a substrate surface measuring method in a direct drawing apparatus to be formed, the height sensor scans the substrate surface over almost the entire surface to collect reflected light intensity data at a large number of points, After dividing into a plurality of areas according to the intensity level corresponding to each material of the pattern formed on the substrate and setting the height data correction amount of each area, the entire surface of the substrate is measured by the height sensor. It is also possible to rescan and collect the height data and the reflected light intensity data at the same time, and correct the height data according to the height data correction amount corresponding to the reflected light intensity data.

〔作 用〕[Work]

上記のような方法により、基板全表面の高さデータと共
にその反射光強度データが収集される。
By the method as described above, the height data of the entire surface of the substrate and the reflected light intensity data thereof are collected.

この反射光強度データは、基板及び基板上に形成したパ
ターンの素材によつてそれぞれ特定の領域内に収束する
ことが確認されているので、反射光強度データからその
素材を識別し、予め各素材毎に実測された所定の高さデ
ータ補正量を知ることができる。
It has been confirmed that this reflected light intensity data converges within a specific area depending on the material of the substrate and the pattern formed on the substrate. It is possible to know the predetermined height data correction amount actually measured for each.

したがつて、その高さデータ補正量によつて実測した高
さデータを補正してノズルを上下させるようにすれば、
常に高品質な厚膜回路パターンを描画することが可能に
なる。
Therefore, if the height data measured by the height data correction amount is corrected to move the nozzle up and down,
It becomes possible to always draw a high-quality thick film circuit pattern.

また、高さ計測に先立ち、基板のほぼ全面に亘る複数点
の反射光強度データを収集すれば、基板素材やペースト
のロツト間の変動や経時変化、あるいは高さセンサの性
能低下等の理由により、反射光強度データやその分布状
態が高低いずれかの方向へシフトした場合にも、各素材
の種類を識別して高さデータを正確に補正することがで
きる。
In addition, if the reflected light intensity data of a plurality of points over almost the entire surface of the substrate is collected before the height measurement, it may be caused by the variation between the lots of the substrate material and the paste, the change over time, or the deterioration of the height sensor performance. Even when the reflected light intensity data or the distribution state thereof is shifted to either the high or low direction, the height data can be accurately corrected by identifying the type of each material.

〔実施例〕〔Example〕

以下、添付図面の第1図乃至第6図を参照してこの発明
の実施例を説明する。
An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. 1 to 6 of the accompanying drawings.

まず、第2図及び第3図によつてこの発明に用いる直接
描画装置の概略を説明する。
First, the outline of the direct drawing apparatus used in the present invention will be described with reference to FIGS. 2 and 3.

第2図は直接描画装置の構成を示す斜視図であり、基板
1は、X,Y方向に移動し得るXYテーブル2上の所定の位
置に複数の位置決めピンで位置決めして固定されてい
る。
FIG. 2 is a perspective view showing the structure of the direct drawing apparatus. The substrate 1 is positioned and fixed by a plurality of positioning pins at a predetermined position on the XY table 2 which can move in the X and Y directions.

このXYテーブル2に対して垂直にインクペン3のノズル
4が配設され、モータ5によつてXY平面に垂直なZ軸方
向に駆動されるリニアスライダ6に保持されてノズル4
から基板1上にペースト7を吐出する。
The nozzle 4 of the ink pen 3 is arranged perpendicularly to the XY table 2, and is held by a linear slider 6 which is driven by a motor 5 in the Z-axis direction perpendicular to the XY plane.
The paste 7 is discharged onto the substrate 1.

装置固定部には、前述の高さセンサ10が固設され、基板
1の高さを計測してその表面の凹凸を検出すると共に、
基板1の表面の反射光強度を計測することができ、XYテ
ーブル2上にはこれに対応して高さデータ較正用の光量
基準片8を設けている。
The above-mentioned height sensor 10 is fixed to the device fixing portion, and the height of the substrate 1 is measured to detect the unevenness of the surface, and
The intensity of reflected light on the surface of the substrate 1 can be measured, and a light amount reference piece 8 for height data calibration is provided on the XY table 2 correspondingly.

第3図は上記直接描画装置の制御系を含むシステム構成
図であり、高さセンサ10は第7図に示したものとほぼ同
様であるが、この実施例では投光レンズ13及び受光レン
ズ14の基板1側に偏光フイルタ15,16をそれぞれ偏光軸
を平行にして設け、外光による誤作動を防止している。
FIG. 3 is a system configuration diagram including the control system of the direct drawing apparatus. The height sensor 10 is almost the same as that shown in FIG. 7, but in this embodiment, the light projecting lens 13 and the light receiving lens 14 are used. Polarizing filters 15 and 16 are provided on the substrate 1 side with their polarization axes parallel to each other to prevent malfunction due to outside light.

そして、半導体レーザ11からのレーザ光が投光レンズ1
3、偏光フイルタ15を通つて基板1に照射され、その反
射光が、偏光フイルタ16,受光レンズ14を通つてPSD12上
に集光スポツトとして結像する。
Then, the laser light from the semiconductor laser 11 is projected by the projection lens 1
3, the substrate 1 is irradiated through the polarization filter 15, and the reflected light is imaged as a condensing spot on the PSD 12 through the polarization filter 16 and the light receiving lens 14.

PSD12は、その集光スポツトの重心位置にその強度に応
じた電荷が発生し、その電荷による光電流の電流値i1,i
2が両端の電極までの距離に逆比例して出力される。
In the PSD12, a charge corresponding to the intensity is generated at the center of gravity of the focusing spot, and the current value i 1 , i of the photocurrent due to the charge is generated.
2 is output in inverse proportion to the distance to the electrodes on both ends.

したがつて、基板1からの反射光による集光スポツトの
重心位置がPSD12の中央にある時には電流値i1,i2が等し
くなり、また基板1の表面と異なる高さの面で反射され
た場合には、その結像点が中央からずれるので、そのず
れ量に従つて電流値i1,i2に差が生じる。
Therefore, when the center of gravity of the light collecting spot due to the reflected light from the substrate 1 is in the center of the PSD 12, the current values i 1 and i 2 are equal, and the light is reflected by the surface having a height different from the surface of the substrate 1. In that case, since the image forming point is displaced from the center, a difference occurs between the current values i 1 and i 2 depending on the amount of the deviation.

この時、基板1からの高さ方向の距離は(i1−i2)/
(i1+i2)に比例し、PSD12が受ける反射光強度に応じ
た光量は(i1+i2)に比例するので、演算部18,17によ
り距離データ及び光量データを求めることができる。
At this time, the distance from the substrate 1 in the height direction is (i 1 −i 2 ) /
Since the light amount according to the reflected light intensity received by the PSD 12 is proportional to (i 1 + i 2 ) and is proportional to (i 1 + i 2 ), the distance data and the light amount data can be obtained by the calculation units 18 and 17.

一方、基板1を固定したXYテーブル2は、モータコント
ローラドライバ9によつて制御されるモータ2a,2bに駆
動されてX,Y方向に移動し、このモータコントローラド
ライバ9によりノズル4を上下方向に駆動するモータ5
も制御され、そのモータコントローラドライバ9はマイ
クロコンピユータ(以下「マイコン」と略称する)20に
よつて制御される。
On the other hand, the XY table 2 to which the substrate 1 is fixed is driven by the motors 2a and 2b controlled by the motor controller driver 9 to move in the X and Y directions, and the motor controller driver 9 moves the nozzle 4 up and down. Motor 5 to drive
The motor controller driver 9 is also controlled by a microcomputer (hereinafter abbreviated as “microcomputer”) 20.

また、演算部17,18によつて得られた光量データ及び距
離データは、I/O部21を介してマイコン20に入力され、
そこで後述するようにその光量データにより距離データ
(高さデータ)の補正が行われる。
Further, the light amount data and the distance data obtained by the arithmetic units 17 and 18 are input to the microcomputer 20 via the I / O unit 21,
Therefore, as will be described later, the distance data (height data) is corrected by the light amount data.

そのため、XYテーブル2のXY方向の移動により、基板1
と相対的に移動する高さセンサ10が基板1をライン状に
走査して得られる光量データ及び距離データが順次マイ
コン20内のRAMに格納される。
Therefore, by moving the XY table 2 in the XY direction, the substrate 1
The light amount data and the distance data obtained by scanning the substrate 1 in a line shape by the height sensor 10 that moves relatively to each other are sequentially stored in the RAM in the microcomputer 20.

大容量のRAMあるいはハードデイスク等によるメモリ30
は、マイコン20によつて補正された高さデータを格納す
る距離データマツプ格納部31と、図示しない外部コント
ローラから入力される描画データを格納する描画データ
格納部32として使用され、ここに格納された描画データ
がマイコン20に読み込まれ、そのXYテーブル・インクペ
ンコントロールモータ制御機能により、XYテーブル2の
移動データ並びにインクペン3を上下させるモータ5の
制御データを処理して、そのデータをモータコントロー
ラドライバ9に出力してインクペン3を所定の高さに保
持しながら基板1を移動させ、ノズル4から基板1上に
ペースト7を吐出させて描画が行われる。
Memory with large capacity RAM or hard disk 30
Is used as a distance data map storage unit 31 for storing height data corrected by the microcomputer 20 and a drawing data storage unit 32 for storing drawing data input from an external controller (not shown). The drawing data is read by the microcomputer 20, the movement data of the XY table 2 and the control data of the motor 5 for moving the ink pen 3 up and down are processed by the XY table / ink pen control motor control function, and the data is sent to the motor controller driver 9. Printing is performed by moving the substrate 1 while outputting and holding the ink pen 3 at a predetermined height, and discharging the paste 7 from the nozzle 4 onto the substrate 1.

なお、ノズル4からのペーストの吐出は空気圧等によつ
て制御するが、従来と同様であるのでここでは説明を省
略する。
The ejection of the paste from the nozzle 4 is controlled by air pressure or the like, but since it is the same as the conventional one, its explanation is omitted here.

次に、このような構成からなるこの実施例のマイコン20
による基板表面計測処理を、第1図に示すフロー図に従
つて第4図乃至第6図も参照しながら説明する。
Next, the microcomputer 20 of this embodiment having such a configuration
The substrate surface measuring process according to FIG. 1 will be described with reference to FIGS. 4 to 6 according to the flow chart shown in FIG.

まずステツプ1で、第4図に矢示Aで示すようにXYテー
ブル2を駆動して、高さセンサ10により基板1の表面を
ほぼ全面に亘つて所定のピツチで走査し、多数点(例え
ば50mm角で2,500点)の反射光強度データ(光量デー
タ)を収集(サンプリング)して内部のRAMに一時記憶
する。なお、この時は高さデータは取得しない。
First, in step 1, the XY table 2 is driven as shown by the arrow A in FIG. 4, and the height sensor 10 scans the surface of the substrate 1 over substantially the entire surface with a predetermined pitch, and a plurality of points (for example, It collects (samples) the reflected light intensity data (light intensity data) of 2,500 points in a 50 mm square and temporarily stores it in the internal RAM. At this time, height data is not acquired.

ステツプ2では、この収集した反射光強度データ群の最
大値と最小値を求め、その間をn個(例えば30個)に等
分する。
In step 2, the maximum value and the minimum value of the collected reflected light intensity data group are obtained, and the interval is equally divided into n (for example, 30).

ステツプ3では、集収した多数の反射光強度データを強
度レベル別にnランクに分類し、その各ランクのデータ
数すなわち発生頻度Fを反射光強度順に並べて第5図に
示すようなヒストグラムを作成する。
In step 3, a large number of collected reflected light intensity data are classified into n ranks according to intensity level, and the number of data of each rank, that is, the occurrence frequency F is arranged in order of reflected light intensity to create a histogram as shown in FIG.

このようにすると、第5図から分るように発生頻度Fの
高い山の部分が複数箇所(図では3箇所)に現れ、実際
の結果、これらが例えばセラミツク素地,絶縁ガラス及
び導体にそれぞれ対応することが確認されている。
In this way, as can be seen from FIG. 5, mountain portions with a high occurrence frequency F appear at a plurality of locations (three locations in the figure), and as a result, they correspond to, for example, ceramic base, insulating glass and conductor, respectively. It is confirmed to do.

なお、これらの処理はソフトウエアを用いてマイコン20
で行われるので、このようなヒストグラムを作成して使
用者に提示することは必ずしも必要としない。
Note that these processes are performed by software using the microcomputer 20.
It is not always necessary to create such a histogram and present it to the user.

ステツプ4では、このようにして作成したヒストグラム
の山と山との間の谷間T1,T2,……を見つけてこれを材質
の識別データとして記憶する。
In step 4, the valleys T 1 , T 2 , ... Between the peaks of the histogram thus created are found and stored as material identification data.

この過程において、通常基板1に形成されている厚膜回
路パターンは、導体パターンと絶縁ガラスとである場合
が多いので、これに基板1の素材であるセラミツク素地
を加えた3者を識別できればよく、第5図に示すように
谷間はT1,T2の2点が検出できれば充分である。
In this process, the thick film circuit pattern that is usually formed on the substrate 1 is often a conductor pattern and insulating glass. Therefore, it suffices to be able to identify the three persons who add the ceramic substrate, which is the material of the substrate 1, to this. As shown in FIG. 5, it is sufficient if the valley can detect two points T 1 and T 2 .

次に、ステツプ5で高さセンサ10により基板1の全表面
をステツプ1より小さい所定のピツチで走査して、高さ
データと反射光強度データを同時に計測する。
Next, in step 5, the height sensor 10 scans the entire surface of the substrate 1 with a predetermined pitch smaller than step 1 to simultaneously measure the height data and the reflected light intensity data.

そして、ステツプ6で、反射光強度Tが第5図のヒスト
グラムのいずれの領域にあるか、すなわち、T<T1,T1
<T<T2,T2<Tのいずれに相当するかによつて、予め
マイコン20のROM内に格納されているその各領域すなわ
ち材質に対応する補正量を用いて高さデータを補正し、
その補正した高さデータをメモリ30の距離データマツプ
格納部31に格納する。
Then, in step 6, which region of the histogram in FIG. 5 the reflected light intensity T is in, that is, T <T 1 , T 1
Depending on whether <T <T 2 or T 2 <T, the height data is corrected using the correction amount corresponding to each area, that is, the material, which is stored in the ROM of the microcomputer 20 in advance. ,
The corrected height data is stored in the distance data map storage unit 31 of the memory 30.

最後に、そのメモリ30に格納した補正後の高さデータを
用いて、モータコントローラドライバ9によりXYテーブ
ル2を移動させると同時にモータ5の回転を制御し、ノ
ズル4を上下動させて描画を行う。
Finally, using the corrected height data stored in the memory 30, the motor controller driver 9 moves the XY table 2 and at the same time controls the rotation of the motor 5 to move the nozzle 4 up and down to perform drawing. .

ここで、ステツプ5,6における高さデータ補正について
第6図に示す例に従つて詳細に説明する。
Here, the height data correction in steps 5 and 6 will be described in detail with reference to the example shown in FIG.

同図で上段に示すように、セラミツク素材からなる基板
1の表面1aには、貴金属を多量に含む導体パターン101
と絶縁ガラスからなる絶縁体パターン102とが形成され
ているものとする。
As shown in the upper part of the figure, the conductor pattern 101 containing a large amount of precious metal is formed on the surface 1a of the substrate 1 made of a ceramic material.
And an insulator pattern 102 made of insulating glass are formed.

ステツプ5において、XYテーブル2を駆動して、高さセ
ンサ10で基板1の全表面を走査して反射光強度Tと高さ
Hとを計測して同図の中段及び下段に示すような実測曲
線t,hを得る。
In step 5, the XY table 2 is driven and the height sensor 10 scans the entire surface of the substrate 1 to measure the reflected light intensity T and the height H, and the actual measurement as shown in the middle and lower rows of the same figure. Get curves t and h.

この中段に示す反射光強度Tの線図に反射光強度T1及び
T2に相当する線を引くと、実測曲線tには、反射光強度
TがT<T1,T1<T<T2,T2<Tの3領域が存在し、予め
実測されたデータから、T<T1の領域は基板1の素材で
あるセラミツク素地からの反射域、T1<T<T2の領域は
絶縁体パターン102の素材である絶縁ガラスからの反射
域、T2<Tの領域は導体パターン101からの反射域であ
ると判断される。
In the diagram of the reflected light intensity T shown in the middle row, the reflected light intensity T 1 and
When a line corresponding to T 2 is drawn, the measured curve t has three regions where the reflected light intensity T is T <T 1 , T 1 <T <T 2 , T 2 <T. Therefore, the region of T <T 1 is the reflection region from the ceramic substrate which is the material of the substrate 1, the region of T 1 <T <T 2 is the reflection region from the insulating glass which is the material of the insulator pattern 102, and T 2 < The area T is determined to be the reflection area from the conductor pattern 101.

そして、これらの各領域で実測した高さデータに対応す
る補正量は、予め実験により求めてマイコン20のROM内
に格納しておく。
Then, the correction amount corresponding to the height data actually measured in each of these areas is obtained in advance by experiments and stored in the ROM of the microcomputer 20.

例えば、導体パターンの場合を基準値0として、セラミ
ツク素地の場合は+50μm、絶縁体パターンの場合は+
40μmの補正値を格納しておけば、マイコン20内で直ち
に実測高さデータをその補正値だけ補正して補正データ
h′を得ることができ、その補正データをメモリ30内の
距離データマツプ格納部31に格納する。
For example, with a conductor pattern as a reference value of 0, +50 μm for a ceramic substrate, + for an insulator pattern
If the correction value of 40 μm is stored, the measured height data can be immediately corrected in the microcomputer 20 by the correction value to obtain the correction data h ′, and the correction data can be stored in the distance data map storage unit in the memory 30. Store in 31.

これにより、ステツプ7ではその格納した補正後の高さ
データを用いてノズル4を上下させて描画することがで
きる。
As a result, in step 7, the nozzle 4 can be moved up and down to draw by using the stored height data after correction.

なお、上記の実施例においては、セラミツク素材の基板
上に形成されるパターンとして最も一般的な導体パター
ンと絶縁体パターンを例にとつて説明したが、これ以外
の形成可能な素材についての反射光強度とその補正量も
すべてマイコン20のROM内に格納して、高さセンサ10に
よる反射光強度計測により自動的に補正量を選択して、
あるいは特殊な材質の場合には使用者が図示しないキー
ボード等からI/O部21を通じて入力する補正値により、
実測した高さデータを補正することも可能である。
In the above embodiments, the most common conductor pattern and insulator pattern are described as examples of the pattern formed on the substrate of the ceramic material, but the reflected light of other formable materials is used. The intensity and its correction amount are all stored in the ROM of the microcomputer 20, and the correction amount is automatically selected by the reflected light intensity measurement by the height sensor 10,
Alternatively, in the case of a special material, the correction value input by the user through the I / O unit 21 from a keyboard (not shown),
It is also possible to correct the measured height data.

また、上記実施例では、高さセンサによる基板全表面の
高さ測定に先立ち、ステツプ1〜4で基板表面の複数点
の反射光強度を計測してヒストグラムを作成し、これに
より各部の材質を識別してそれぞれの補正量を選択する
ようにしたが、基板に形成されているパターンの材質が
常用されているものであつて、その反射光強度の分布域
が予め判明している場合には、この過程は必ずしも必要
とするものではない。
In addition, in the above-described embodiment, prior to the height measurement of the entire surface of the substrate by the height sensor, the reflected light intensities at a plurality of points on the substrate surface are measured in Steps 1 to 4 to create a histogram. Although each correction amount is identified and selected, if the material of the pattern formed on the substrate is commonly used and the distribution range of the reflected light intensity is known in advance, , This process is not always necessary.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

以上述べたように、この発明によれば基板の凹凸を計測
する高さセンサにより、高さデータと共にその反射光強
度データを収集するので、収集した反射光強度データに
より基板及びその表面に形成されたパターンの素材を識
別して、それぞれの素材毎に適正な高さデータ補正値で
高さデータを補正することができ、その補正した高さデ
ータを用いてノズルを上下動させることにより、ノズル
と基板表面との間隔を常に適正に保つて高品質な描画パ
ターンを形成することが可能になる。
As described above, according to the present invention, since the height sensor that measures the unevenness of the substrate collects the reflected light intensity data together with the height data, the collected reflected light intensity data forms the substrate and the surface thereof. It is possible to identify the material of the pattern and correct the height data with an appropriate height data correction value for each material, and by using the corrected height data to move the nozzle up and down, It is possible to form a high-quality drawing pattern by always maintaining an appropriate gap between the substrate and the substrate surface.

また、高さデータの検出に先立ち、基板全面の多数箇所
の反射光強度データを収集して、その分布状態により反
射光強度データに対する補正量を設定することにより、
基板素材やペーストのロツト間変動や経時変化、あるい
は高さセンサの性能低下等の理由により、反射光強度デ
ータやその分布状態がシフトした場合にも、高さデータ
を正確に補正することができる。
In addition, prior to detecting the height data, by collecting reflected light intensity data at a number of points on the entire surface of the substrate and setting a correction amount for the reflected light intensity data according to the distribution state,
Even if the reflected light intensity data or its distribution state shifts due to changes in the substrate material or paste between lots, changes over time, or performance deterioration of the height sensor, the height data can be accurately corrected. .

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図はこの発明の一実施例による基板表面計測処理の
フロー図、 第2図はこの発明を適用した直接描画装置の外観を示す
斜視図、 第3図は同じくその制御系を含むシステム構成図、 第4図は同じくその高さセンサによる基板表面計測状態
を示す拡大斜視図、 第5図は基板表面の反射光強度の分布状態を例示するヒ
ストグラム、 第6図は高さセンサにより計測した反射光強度と高さデ
ータ補正量との関係を示す線図、 第7図は高さセンサの測距原理を示す説明図、 第8図は基板表面の断面形状と実測した高さデータとの
関係を示す線図である。 1……基板、2……XYテーブル 3……インクペン、4……ノズル 7……ペースト、10……高さセンサ 20……マイクロコンピユータ 30……メモリ、101……導体パターン 102……絶縁体パターン
FIG. 1 is a flow chart of substrate surface measurement processing according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a perspective view showing the appearance of a direct drawing apparatus to which the present invention is applied, and FIG. 3 is a system configuration including a control system thereof. FIG. 4 is an enlarged perspective view showing the substrate surface measurement state similarly by the height sensor, FIG. 5 is a histogram illustrating the distribution state of the reflected light intensity on the substrate surface, and FIG. 6 is measured by the height sensor. FIG. 7 is a diagram showing the relationship between the intensity of reflected light and the correction amount of height data, FIG. 7 is an explanatory diagram showing the distance measuring principle of the height sensor, and FIG. It is a diagram showing a relationship. 1 ... Substrate, 2 ... XY table 3 ... Ink pen, 4 ... Nozzle 7 ... Paste, 10 ... Height sensor 20 ... Microcomputer 30 ... Memory, 101 ... Conductor pattern 102 ... Insulator pattern

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】ノズルと基板とを相対移動させながら、予
め高さセンサによつて計測した基板表面の高さデータに
基づいてノズルの高さを制御し、ノズルからペーストを
吐出させて基板上に厚膜回路を形成する直接描画装置に
おける基板表面計測方法において、 前記高さセンサによつて前記基板の全表面を走査してそ
の高さデータと反射光強度データを同時に収集し、収集
した反射光強度データが基板上に形成されたパターンの
各素材に対応して強度レベル別に分割される複数の領域
のいずれに該当するかを識別し、識別された領域に対応
して予め設定された高さデータ補正量に応じて前記高さ
データを補正することを特徴とする直接描画装置におけ
る基板表面計測方法。
1. The height of a nozzle is controlled based on the height data of the substrate surface measured by a height sensor in advance while moving the nozzle and the substrate relative to each other, and the paste is ejected from the nozzle to eject the paste on the substrate. In a substrate surface measuring method in a direct drawing apparatus for forming a thick film circuit on a substrate, the height sensor scans the entire surface of the substrate to collect height data and reflected light intensity data at the same time, and collect the reflected light. The light intensity data is identified to correspond to each material of the pattern formed on the substrate, to which of a plurality of regions divided by the intensity level, and a preset high level corresponding to the identified region is identified. A method for measuring a substrate surface in a direct drawing apparatus, characterized in that the height data is corrected according to a correction amount.
【請求項2】ノズルと基板とを相対移動させながら、予
め高さセンサによつて計測した基板表面の高さデータに
基づいてノズルの高さを制御し、ノズルからペーストを
吐出させて基板上に厚膜回路を形成する直接描画装置に
おける基板表面計測方法において、 前記高さセンサによつて前記基板表面をほぼ全面に亘つ
て走査して多数点の反射光強度データを収集し、収集し
た反射光強度データを前記基板上に形成されたパターン
の各素材に対応して強度レベル別に複数の領域に分割し
それぞれの領域の高さデータ補正量を設定した後、前記
高さセンサによつて前記基板の全表面を再走査してその
高さデータと反射光強度データを同時に収集し、その反
射光強度データに対応する前記高さデータ補正量に応じ
て前記高さデータを補正することを特徴とする直接描画
装置における基板表面計測方法。
2. The height of the nozzle is controlled based on height data of the surface of the substrate measured by a height sensor in advance while moving the nozzle and the substrate relative to each other, and the paste is ejected from the nozzle to eject the paste on the substrate. In a substrate surface measuring method in a direct drawing apparatus for forming a thick film circuit on a substrate, the height sensor scans the substrate surface over almost the entire surface to collect reflected light intensity data at a number of points, and collect the reflected light. The light intensity data is divided into a plurality of regions according to the intensity level corresponding to each material of the pattern formed on the substrate, and the height data correction amount of each region is set, and then the height sensor is used to The entire surface of the substrate is rescanned to collect height data and reflected light intensity data at the same time, and the height data is corrected according to the height data correction amount corresponding to the reflected light intensity data. A method for measuring the surface of a substrate in a direct drawing device.
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