JPH04111490A - 直接描画装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、直接描画装置、特にノズルに対して所定速度
で相対的に移動するテーブル上に配置された回路基板に
ノズルからペーストを吐出させ、回路基板上にパターン
を描画する直接描画装置に関する。

［従来の技術］ 従来、このような直接描画装置を用いて１例えば第１Ｏ
図に図示されたようなハイブリッドＩＣのパターン４５
を描く場合には、第１１図に図示されたように、半田付
けする部分や部品搭載部分、抵抗パターンが後で描画さ
れるパッド部分等のように閉ループ状に形成されたボッ
クス状部分４６と、これらのボックスを結ぶライン４７
から構成される場合が多い。

このようなパターン４６，４７を直接描画装置で描画す
る場合に、ライン状の部分４７とボックス状の部分４６
は異なる方法で描画される。即ちライン状の部分４７は
、ユーザが１描画ラインの線幅と必要なライン幅を入力
することで描画装置に組み込まれたソフトウェアにより
、そのラインに沿って複数回往復することによりライン
状のパターンが形成される。この往復時は、徐々にユー
ザの要求する線幅に近づくように入力データに対し左右
に一定値づつオフセットされてい（。このオフセット量
は描画装置のソフトウェアにより自動計算でまたはユー
ザが手動により設定する。

一方ボックス状の部分４６は、異なる方法が用いられ、
これらが第１２図と第１３図に図示されている。通常、
描画すべきパターンのデータは、そのパターンの輪郭の
各節点の座標群として外部コントローラより通信で送ら
れてくる。

例えば形成すべきパターンを第１２図（Ａ）に図示した
ような矩形状のパターン５０とすると、描画装置は、第
１２図（Ｂ）に図示したようにパターン５０の節点５０
ａ〜５０ｄを結ぶようにパターン５０の外形線に沿って
周囲を描画し、ペーストを塗布してライン５１を描画す
る。続いてその内側５２を、第１２図（Ｃ）に図示した
ようにユーザにより指定された方向とピッチで順次塗り
つぶしくハツチングし）、矩形状のパターン５０を形成
する。この内側５２をノズル５３よりペースト５４を吐
出し塗りつぶす状態が第１３図に図示されている。

［発明が解決しようとする課題］ 通常描画ライン５１は、その線幅りが１００〜１５０ｕ
ｍぐらいあるので、外形ライン５０に沿って描画すると
、描画ライン５１の一番外側５１ａは、外形ライン５０
より線幅の約１／２である５０〜７５μｍぐらいはみ出
し、隣接するラインとショートしてしまう恐れがある。

これを防止するために送信される描画データを縮小する
と、操作が複雑となり、時□間が必要となるとともに、
描画データの管理が煩雑になるという問題がある。

また描画すべきパターンが、第１４図に図示されたよう
な複雑なパターン５５になると、５５ａの部分では多数
のラインを折り返して引く必要があり、折り返すごとに
ノズル５３から吐出されるペースト５４の量を制御しな
ければならない、したがって、その制御並びにノズルか
らペーストを吐出させる空気圧のオンオフの時間が必要
となるために、描画時間がかかるとともに、良好なパタ
ーンを描くことができないという問題がある。

したがって、本発明は、このような問題点を解決するた
めになされたもので隣接するパターンとの接触がなく、
また描画時間を短縮でき、良好な描画パターンを描くこ
とが可能な直接描画装置を提供することを課題とする。

［課題を解決するための手段１ 本発明においては上述した課題を解決するために、ノズ
ルに対して所定速度で相対的に移動するテーブル上に配
置された回路基板にノズルからペーストを吐出させ、回
路基板上にパターンを描画する直接描画装置において、
描画すべきパターンの閉ループ輪郭線の内側を識別する
手段と、前記輪郭線の内側に所定量オフセットした描画
ラインを演算する手段と、前記輪郭線の内側にオフセッ
トさせた描画ラインを演算する際、閉パターン輪郭線の
外側にはみ出す描画ラインを検出する手段とを設け、前
記検出手段が検出した描画ラインの描画を禁止した上で
前記描画ラインに沿ってパターンを描画する構成を採用
しているので、描画すべきパターンの閉ループ輪郭線の
内側を識別し、輪郭線の内側に所定量オフセットした描
画ラインに沿ってパターンを描画する構成を採用した。

［作　用］ このような構成では、描画すべきパターンの輪郭線をそ
の中心線としてパターンを描画するのではな（、輪郭線
の内側に所定量オフセットして、パターンを描画する。

しかも、閉パターン輪郭線の外側にはみ出す描画ライン
の描画を行なわないようにしているので、たとえば、閉
パターンの輪郭線中にオフセット量より小さい微少パタ
ーンがある場合でも、これに応じて生じる異常なパター
ン部分を削除でき高品位の直接描画が可能となる。

［実施例］ 以下、図面に示す実施例に基づいて本発明の詳細を説明
する。

第１図には、本発明方法に係わる直接描画装置が、また
第２図には第１図の装置の制御系の構造が図示されてい
る。

第１図において、符号ｌはセラミックなどから成る回路
基板で、ＸおよびＹ方向に移動されるＸＹ子テーブル上
の所定位置に位置決めされる。

この基板ｌに対して導体および絶縁体を形成するペース
ト３ａを吐出するインクペン４のノズル３はＸＹ子テー
ブルに対して垂直に配置され、ＸＹ平面に垂直なＺ軸方
向にモータ５を介して移動される。

ノズル３からのペースト３ａの吐出および吐出停止、Ｘ
Ｙ子テーブルのＸＹ平面における移動をあらかじめ決定
されたプログラムに応じて数値制御することによって、
回路基板１上に各種の回路膜を形成することができる。

その際、回路基板ｌの凹凸は光学距離センサに対応する
高さセンサ６によって検出され、ノズル３の高さはＺ軸
方向に沿ってモータ５を介して自動的に制御される。

第２図は、この直接描画装置の制御部を含む構成を示す
ブロック図であり、２０はＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等か
らなるマイクロコンピュータであり、入出力装置２１を
介してＣＡＤシステム３０から後述するような描画パタ
ーンを含む描画データを入力して必要なデータをメモリ
２２に一時格納し、また予めメモリ２２に格納されてい
るプログラムや各種データも使用して、この直接描画装
置の各部を統括制御することによって、ＸＹ子テーブル
上に位置決め載置されたセラミック等からなる基板１上
に厚膜回路を形成する。

すなわち、このマイコン２０はモータコントローラ２３
に描画データに応じたＸＹテーブル制御信号を出力して
、このモータコントローラ２３によってモータ２４（実
際にはＸ方向駆動用とＹ方向駆動用２個のモータがある
）を駆動制御させ、シリンダに保持されたノズル３に対
して。

基板１が所要の軌跡を描いて相対移動するように、ＸＹ
子テーブルを移動させる。

また、描画を開始する前に、高さセンサ６によって基板
１の描画面全体の高さ変動を測定して、その測定結果を
座標値と対応させてメモリ２２に記憶させる。

描画時には、そのデータを読み出してモータコントロー
ラ２５にノズル位置制御信号を出力し、そのモータコン
トローラ２５にモータ５を駆動制御させて、セラミック
基板ｌの描画面の高さ変動を補正するようにノズル３を
上下動させ、それによってノズル３とセラミック基板１
の描画面との間隔を常に適正に保つようにする。

さらに、マイクロコンピュータ２０は設定された空気圧
に応じた信号な電空変換器２６に出力して空気源２７か
らの高圧の空気圧を設定圧力に変換し、電磁弁２８を開
くように制御してその空気圧をインクペンに供給し、ノ
ズル３からインクベン４内のペーストを所定流量で吐出
させて、設定された基本線幅で厚膜回路を描画させる。

ＣＡＤシステム３０は、パーソナルコンピュータを使用
して、デジタイザ４０によってデジタイズした回路パタ
ーンの輪郭線（一般に外形線）のデータを入力して描画
データを作成するシステムであり、この実施例では主と
してこのＣＡＤシステムによって描画データを作成処理
するようにしている。

次にこのように構成された装置の動作を、第３図に図示
されたフローチャートにしたがって説明する。

描画装置によって描画すべきパターンが、第４図に図示
されたようなパターン６０である場合について説明する
。このパターン６０は、複数の節点ＰＬ−Ｐ９を有し、
その各節点のＸ座標。

Ｘ座標が１つのパターンデータとして連続してメモリ２
２に格納されている。この格納状態が第５図にテーブル
の形で図示されている。

まず第３図のステップＳｌにおいて、描画すべき一連の
閉ループの描画データのうち最もＸ座標の小さい点、即
ち最左点を求める。第４図のパターン６０ではＰ２．Ｐ
３、Ｐ７、Ｐ８の各点がこれに該当する。ステップＳ２
において最左点データが複数あると判断された場合に、
ステップＳ３において、複数点のうちｙ座標の最も小さ
い点を出発点とし、また最左点データが一つである場合
には、ステップＳ４に移ってステップＳ１で求めた点を
出発点とする。

このように出発点が定まった場合には、ステップＳ５に
おいて出発点の前後のデータのｙ座標の大小を比較し、
データ処理をメモリに格納されたデータ格納類に行なう
か、あるいは逆順に行なうかを決定する。即ち第６図に
図示したように、Ｐｎを出発点とし、Ｐｎ＋ｌのｙ座標
がＰ　ｎ−１のｙ座標より大きい場合（即ち第６図（Ａ
））データの処理をＰ　ｎ、　Ｐｎ＋１　、　Ｐｎ＋２
、−Ｐ　ｍ、ＰＬ　、Ｐ２　、Ｐｎ−１と行ない（Ｐｍ
は最終データ）、一方第６図（Ｂ）のように逆の場合に
はデータ処理なＰｎ　、　Ｐｎ−１、Ｐｎ−２、＝−Ｐ
２、Ｐｉ、Ｐｇ、−・Ｐ　ｎ＋１と処理していく。

このように、ｘ、ｙ座標点のうち最も小さい点を求め、
処理方向を決めることは、閉ループの外形線の内側を認
識していることになる。

次に、現状の処理点と次の処理点（第７図において現状
点がＰｉ、次の点がＰｊ＋１．以下この図にもとづいて
説明する。）で結ばれる線分と平行で、描画線幅の半分
幅処理の進行方向右側にオフセットした直線Ｌｌの方程
式を計算する（ステップＳ６）。同様に、Ｐ　ｉ＋１点
とｐｉ＋ｚ九で結ばれる線分と平行で、描画線幅の半分
幅処理の進行方向右側にオフセットした直線史２の方程
式を計算する（ステップＳ７）。

次に直線ＬｌとＬ２の交点を求めメモリに格納しくステ
ップＳ８）、処理をひとつ進める（ステップＳ９）　　
処理が一巡したら（ステップ５ＩＯ）、内側にオフセッ
トしたデータをもとにその線に沿って外周を描画しくス
テップ５ｌ１）、その内側を所定方向所定ピッチで描画
し塗りつぶしていく（ステップ５Ｌ２）。

このように、ある特定点の決定とデータ処理方向を決定
することで、閉ループパターンの内側を認識し、第８図
に示すように、パターンの形状によらず、常に内側へ一
定値オフセットしたデータを作成し、それに沿って所定
の描画を行なうことができる。したがって、このオフセ
ット量をユーザが指定することにより、本装置本体で自
由に縮小することができ、設計したパターン自体を変更
または新たに作成する必要がなくなるため、時間短縮、
及びデータ処理のわずられしさから解放されることにな
る。

更に、オフセット量を描画線幅の半分幅だけでなく、任
意に設定することで、パターンを縮小したり拡大したり
することが可能となる。

また、第１４図に示すようなパターンを従来方式で描画
すると、前述したように５５ａの部分で短い線の集合と
なり、描画ラインの初めと終りでは、空気圧のオン、オ
フの時間遅れがあり、それをＸＹテーブル駆動と同期さ
せているため、描画時間が長（なるという欠点がある。

これに対して、本実施例では、従来のように折り返すの
ではなく、第９図に図示したように、上述した方法で順
次オフセットしたデータを求め、パターンの輪郭線より
内側に向い一定間隔づつパターンを縮小描画させ、回路
パターンを形成するようにすると、長い線を描画するこ
とになり、空気圧のオン、オフを減らすことができ、描
画時間を顕著に減少させることが可能になる。

以下では、描画パターンをオフセットさせる場合に生じ
る問題につき考察する。

ここで、第１５図に実線で示す描画パターンを、オフセ
ット量αだけオフセットさせた描画パターンを形成する
ことを考える。第１５図の場合には、実線の元パターン
中にオフセットｆｆｔａに対して、長さの短い線分（Ｌ
ｉ＋ｉ）が存在している。

このように、長さの短い線分（Ｌｉ＋１）が存在すると
、オフセット後の結果は、短い線分の部分が閉ループよ
り飛び出してしまい、このまま描画を行なうと、ライン
Ｌ　ｉ＋１の部分がはみだし、予期した結果を得られな
い。

この部分の状態を第１６図に拡大して示す。第１６図に
矢印状に示される方向をラインの描画方向とし、前述の
オフセット演算により得られるライン（Ｌ　ｉ＋１の描
画方向は、オフセットする前のうインＬ　ｉ＋１の進行
方向に対して逆転していることがわかる。

このように、オフセット後の異常ラインは、オフセット
により得られる描画方向により検出できることがわかる
。ところがパターンによっては、描画方向のみでは単純
に判断できない場合がある。

例えば、第１７図左側に示すようなラインＬｉ〜Ｌ　ｉ
＋５からなるパターンがあり、Ｌ　ｉｌ１％Ｌｉ＋２、
Ｌｉ＋３．およびＬ　ｉ＋４のラインデータの長さがオ
フセット量αより小さい場合には、オフセット演算後、
第１７図右側に示すように、オフセット後のラインしｉ
＋１　、　Ｌｉ＋２　、　、Ｌｉ＋３　、および、ｌＬ
ｉ＋４はいずれも異常ラインとなる。ここで元データＬ
ｉ＝Ｌｉ＋５のデータと進行方向の逆転があるかどうか
を調べると、Ｌｉ＋２とＬ　ｉ＋３のラインは元データ
と進行方向が逆転しているが、Ｌｉ＋ｌとＬ　ｉ＋４に
ついては元データと進行方向が同一である。

つまり、Ｌ　ｉ＋１とＬｉ＋４については、異常データ
（閉ループより飛び出すライン）でありながら、その進
行方向からは異常を認めることができない。

そこで、第３図の制御とともに第２０図のフローチャー
トに示す制御をマイクロコンピュータ２０により行なう
ことによりデータ補正を行なう。

まず、第２０図のステップＳ２１では、第３図の手順を
実行し、内側オフセットデータを作成する。

次に、ステップＳ２２において、オフセットしたデータ
と、元データを比較し、ラインの進行方向が逆転してい
るものがないかどうかを調べる。

第１７図の例では、Ｌｉ＋２　、　Ｌｉ＋３のラインが
逆転ラインであるが、このような逆転ラインがステップ
３２３で検出されると、ステップＳ２４において逆転し
たラインに相当する元データのライン（第１７図の場合
にはＬｉ＋２　、　Ｌｉ＋３　）を削除する。これは、
具体的には、第１８図の左側に示すように、検出された
データに隣接するラインを延長し、交点を求めることに
より行なう。

次にステップＳ２１に戻り、もう−度第３図のフローチ
ャートによる手順で、補正した元データをオフセットし
直す。

このようにして、第１８図に右側に示すような補正結果
が得られるが、ステップ３２３、Ｓ４を繰り返すことに
よりさらに補正を続ける。

すなわち、第１８図から明らかなように、第１７図では
逆転していなかったＬｉ＋１　、　Ｌｉ＋４の２ライン
が逆転するので、異常データであることを検出できる。

そこで、ステップＳ３、Ｓ２４を繰り返し、元データＬ
ｉ＋ｌ　、　Ｌｉ＋４を削除し、元データをオフセット
し直す。

このようにして、ステップＳ２５において、第１９図の
ように異常かつ不要のラインを全て削除した描画データ
を得られる。すなわち、パターンの輪郭線中にオフセッ
ト量より小さい微少パターンがある場合でも、これに応
じて生じる異常なパターン部分を削除でき、良好な描画
パターンを形成し、これに基づきより高品位な直接描画
が可能となる。

また、パターン形成を滑らかに行なえ、また無駄な描画
を行なうことがなくなるので、描画時間の短縮が可能と
なる。

なお、第１２図〜第１３図で説明したような塗りつぶし
描画の場合にも上記のデータ補正が可能であり、より短
時間での描画が可能となり、また、均一な描画が可能で
ある。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明では、ノズルに対して所定
速度で相対的に移動するテーブル上に配置された回路基
板にノズルからペーストを吐出させ、回路基板上にパタ
ーンを描画する直接描画装置において、描画すべきパタ
ーンの閉ループ輪郭線の内側を識別する手段と、前記輪
郭線の内側に所定量オフセットした描画ラインを演算す
る手段と、前記輪郭線の内側にオフセットさせた描画ラ
インを演算する際、閉パターン輪郭線の外側にはみ出す
描画ラインを検出する手段とを設け、前記検出手段が検
出した描画ラインの描画を禁止した上で前記描画ライン
に沿ってパターンを描画する構成を採用しているので、
描画すべきパターンの閉ループ輪郭線の内側を識別し、
輪郭線の内側に所定量オフセットした描画ラインに沿っ
てパターンを描画する構成を採用している。

このため、描画パターンのオフセットを行なうことによ
り、描かれたパターンは、外形線よりはみ出すことがな
く、隣接する描画パターンとの接触が顕著に減少し、良
好な描画が可能になる。しかも閉パターンの輪郭線中に
オフセット量より小さい微少パターンがある場合でも、
これに応じて生じる異常なパターン部分を削除でき、良
好な描画パターンを形成し、これに基づきより高品位な
直接描画が可能となるなどの優れた効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に係わる直接描画装置の構成を示した
斜視図、第２図は第１図の制御系の構造を示したブロッ
ク図、第３図は制御の流れを説明するフローチャート図
、第４図は描画すべきパターンの形状を示した説明図、
第５図は、第４図のパターンの節点の座標をメモリに格
納した状態を示す説明図、第６図（Ａ）、（Ｂ）は出発
点から描く順序を示した説明図、第７図は、輪郭線より
所定量内側にオフセットした点を求める工程を示した説
明図、第８図は、オフセットされたラインの全体を示す
説明図、第９図は、オフセットされたラインに沿ってパ
ターンを描く状態を示した説明図、第１Ｏ図はハイブリ
ッドＩＣのパターンを示す説明図、第１１図は、第１Ｏ
図のパターンの基本的な構成部分を示した説明図、第１
２図（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）は従来のパターン描画方法
を示した説明図、第１３図は従来のパターン描画方法を
示す斜視図、第１４図は従来のパターン描画方法を示す
説明図、第１５図、第１６図は描画パターンのオフセッ
トの問題を示した説明図、第１７図〜第１９図は描画パ
ターンオフセット時のデータ補正を示した説明図、第２
０図は描画パターンオフセット時のデータ補正手順を示
したフローチャート図である。 １・・・基鈑　　　　　　２−・−ＸＹテーブル３・・
・ノズル　　　　　４−・−インク弁６・・・高さセン
サ ２０・・・マイクロコンピュータ ２２−・−メモリ 舟・衿呵Ｖε／１Ｊｌｓ杓ｉ乞ホすブｂ９り匹う第２図 塙画バフー〕／ｌ訣朗ｅ 第４図 メモリｒＫＪ第１の与叱βｆ４鈑つ １１！５図゛ （Ａ） （Ｂ） ＃Ｉ噛／ｌ説朗ｅ 第６図 バイブＩ）、、、Ｆ′／ずワー〉ｎ占静朋第１０図 パ７りのメ朽溝へ〇 第１１図 オフごッ）ライ〉めさた８月１ 第８図 横Ｌ６ＪｆＪシム舘、す説β昭 第９図 従６垢画カムめＩ呟 第１２図 １ｔＭｔノＩＩｈｈ％　’＝ｆ−４０ｆ４ｆ；７３第１
３図 １Ｂ−ノ１ＭｂｙＪ：Ｅ、ｒ＋ＭｅＦＡｅ第１４図 不フビー汁時のが１代化１示、ｆＪ８すｎρ第１５図 ［ オフビット時の藺冶噸ぐ、Σ１〒、ＩＳ伶ｅ月旧第１Ｇ
図 第１８図 纂１９１！Ｑ ［２０図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）ノズルに対して所定速度で相対的に移動するテーブ
   ル上に配置された回路基板にノズルからペーストを吐出
   させ、回路基板上にパターンを描画する直接描画装置に
   おいて、 描画すべきパターンの閉ループ輪郭線の内側を識別する
   手段と、 前記輪郭線の内側に所定量オフセットした描画ラインを
   演算する手段と、 前記輪郭線の内側にオフセットさせた描画ラインを演算
   する際、閉パターン輪郭線の外側にはみ出す描画ライン
   を検出する手段とを設け、 前記検出手段が検出した描画ラインの描画を禁止した上
   で前記描画ラインに沿ってパターンを描画することを特
   徴とする直接描画装置。