(57)【要約】【課題】  加工能率および加工精度を向上させることができるワークの穴明け方法および穴明け装置を提供すること。【解決手段】  方形あるいは平行四辺形のワークに対し、位置決めマークＰ１〜Ｐ９をワークの四隅Ｐ１，Ｐ３、Ｐ７、Ｐ９と各辺の中点Ｐ２，Ｐ４，Ｐ５，Ｐ８および対角線の交点Ｐ５に配置しておき、各位置決めマークの設計値に対する互いに直角なＸおよびＹ方向のずれ量△ｘｉ、△ｙｉをそれぞれ測定して求め、任意の加工箇所におけるずれ量が位置決めマークＰ１〜Ｐ９におけるＸおよびＹ方向の各ずれ量で決まる放物線上にあるとして当該箇所のＸＹ方向の各ずれ量を推定し、推定したずれ量に基づいて当該箇所の座標を補正して加工をする。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワーク表面上に設けられた位置決めマークの設計値に対するずれ量を求め、得られたずれ量に基づいて加工箇所の座標を補正して加工をするようにしたワークの穴明け方法において、
四辺形の前記ワークに対し、前記位置決めマークを前記ワークの四隅と前記四隅を頂点とする前記四辺形の各辺の中点および対角線の交点に配置しておき、
前記各位置決めマークの設計値に対する互いに直角なＸおよびＹ方向のずれ量をそれぞれ求め、
任意の加工箇所におけるずれ量が前記位置決めマークにおける前記ＸおよびＹ方向の各ずれ量で決まる放物線上にあるとして当該箇所の前記ＸＹ方向の各ずれ量を推定し、
推定したずれ量に基づいて当該箇所の座標を補正して加工をすることを特徴とするワークの穴明け方法。
【請求項２】
ワーク表面上に設けられた位置決めマークを撮像する撮像手段と、前記位置決めマークの設計値に対するずれ量を算出する演算手段と、この演算手段により得られたずれ量に基づいて加工箇所の座標を補正し、前記ワークを加工する加工手段とを備えた穴明け装置において、
前記撮像手段は、四辺形の前記ワークに対し、前記ワークの四隅と前記四隅を頂点とする前記四辺形の各辺の中点および対角線の交点に配置された前記位置決めマークを撮像し、
前記演算手段は、前記撮像手段によって撮像された前記各位置決めマークの位置から、設計値に対する互いに直角なＸおよびＹ方向のずれ量をそれぞれ求め、任意の加工箇所におけるずれ量が前記位置決めマークにおける前記ＸおよびＹ方向の各ずれ量で決まる放物線上にあるとして当該箇所の前記ＸＹ方向の各ずれ量を推定し、
前記加工手段は、前記演算手段により推定されたたずれ量に基づいて当該箇所の座標を補正して加工をすることを特徴とする穴明け装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ワーク表面上に設けられた位置決めマークの設計値に対するずれ量を求め、得られたずれ量に基づいて加工箇所の座標を補正して加工をするようにしたワークの穴明け方法および穴明け装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
多層基板上に設けられた回路パターンに対して高精度の穴明けを行うため、積層前のプリント基板に複数の位置測定用のマークを格子状に配置しておき、加工をする際には加工位置を囲む最小の矩形を形成するマークの積層後の設計値に対するずれ量に基づいて加工位置を補正するようにしたものがある（特許文献１）。
【０００３】
また、ワーク１の表面に配置された位置決め用の８個のマークの座標を読み取り、読み取った座標に基づいて、ワークを等速度で前後方向（Ｘ方向）に移動させると共にＹ方向に線状に配置したレーザ光源をＹ方向に等加速度αで左右方向（Ｙ方向）に移動させることにより、プリント基板の表面に形成された絶縁皮膜を除去するようにしたレーザ加工方法および装置がある。
【特許文献１】特開平６−９９３３４号公報
【特許文献２】特開２００２−１６００８０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１の場合、マークの間隔を小さくすることにより加工精度を向上させることができる。しかし、マークの測定時間が増加するため、加工能率が低下する。また、マークを所望の位置に配置できるとは限らない。
【０００５】
また、特許文献２の場合、任意の点のずれ量は求めないため、穴明け加工に適用することはできない。
【０００６】
本発明の目的は、上記従来技術におけるの課題を解決し、加工能率および加工精度を向上させることができるワークの穴明け方法および穴明け装置を提供するにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
図５は、多層のプリント基板（以下、「多層基板」という）を製造する手順の説明図、図６は、各層を一体にした多層基板の平面図である。
【０００８】
図５（ａ）に示すように、方形の多層基板を製作する場合、回路パターン３が形成された基板（内層基板）１の四隅に設けられた穴を４本のピン２に係合させ、上下の基板１間に接着剤を塗布しながら、必要枚数の基板１を積み重ねる。その後、同図（ｂ）に示すように、矢印で示す基板１の厚さ方向およびピン２の間隔が互いに広がる方向に圧力をかけながら熱処理または化学処理により上下の各層を一体にする。
【０００９】
このため、図６に示すように、完成した多層基板は通常点線で示す状態から実線で示すように変形し、これに伴って多層基板上に形成された回路パターンも変形する。
【００１０】
本発明者は、変形した各部が放物線で略近似できることに着目し、上記課題を下記の手段により解決した。
【００１１】
すなわち、第１の手段は、ワーク表面上に設けられた位置決めマークの設計値に対するずれ量を求め、得られたずれ量に基づいて加工箇所の座標を補正して加工をするようにしたワークの穴明け方法において、四辺形（方形あるいは平行四辺形、略方形あるいは略平行四辺形）の前記ワークに対し、前記位置決めマークを前記ワークの四隅と前記四隅を頂点とする前記四辺形の各辺の中点および対角線の交点に配置しておき、前記各位置決めマークの設計値に対する互いに直角なＸおよびＹ方向のずれ量をそれぞれ求め、任意の加工箇所におけるずれ量が前記位置決めマークにおける前記ＸおよびＹ方向の各ずれ量で決まる放物線上にあるとして当該箇所の前記ＸＹ方向の各ずれ量を推定し、推定したずれ量に基づいて当該箇所の座標を補正して加工をすることを特徴とする。
【００１２】
また、第２の手段は、加工手段と、撮像手段と、演算手段と、を備え、前記撮像手段によりワーク表面上に設けられた位置決めマークを撮像し、前記演算手段により位置決めマークの設計値に対するずれ量を求め、得られたずれ量に基づいて加工箇所の座標を補正し、前記加工手段により加工をするようにした穴明け装置において、上記第１の手段を用いてワークに穴を加工することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
位置決めマークの数が少なくても加工精度を向上させることができる。また、位置決めマークの測定時間を短くできるので、加工能率を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
図１は、本発明を適用するのに好適なプリント基板の表面図である。
【００１５】
同図において、位置決めマーク（アライメントマーク）Ｐ１〜Ｐ９の座標は、それぞれＰ１（ｘ１，ｙ１）、Ｐ２（ｘ２，ｙ１）、Ｐ３（ｘ３，ｙ１）、Ｐ４（ｘ１，ｙ２）、Ｐ５（ｘ２，ｙ２）、Ｐ６（ｘ３，ｙ２）、Ｐ７（ｘ１，ｙ３）、Ｐ８（ｘ２，ｙ３）、Ｐ９（ｘ３，ｙ３）である。すなわち、点Ｐ１、Ｐ３、Ｐ７、Ｐ９は長方形Ｐ１Ｐ３Ｐ９Ｐ７の頂点であり、点Ｐ２は辺Ｐ１Ｐ３の中点、点Ｐ４は辺Ｐ１Ｐ７の中点、点Ｐ６は辺Ｐ３Ｐ９の中点、点Ｐ８は辺Ｐ７Ｐ９の中点である。また、点Ｐ５は対角線Ｐ１Ｐ９と対角線Ｐ３Ｐ７の交点であり、線分Ｐ２Ｐ８および線分Ｐ４Ｐ６の中点でもある。
【００１６】
設計上の点Ｐｉにおける測定位置をＰｉ’とし、点Ｐｉの設計位置（理論位置）と測定位置との差（誤差）を△ｉとすると、△ｉは式１で表される。なお、△ｘｉは△ｉのｘ成分、△ｙｉは△ｉのｙ成分である。
【００１７】
△ｉ＝Ｐｉ’−Ｐｉ＝（△ｘｉ、△ｙｉ）  ・・・（式１）
次に、位置決めマークＰ１〜Ｐ９の座標がそれぞれＰ１（−１，−１）、Ｐ２（０，−１）、Ｐ３（１，−１）、Ｐ４（−１，０）、Ｐ５（０，０）、Ｐ６（１，０）、Ｐ７（−１，１）、Ｐ８（０，１）、Ｐ９（１，１）となるＸ、Ｙ軸と平行なｕ、ｖ軸をパラメータとして設け、ｕ、ｖ平面上の高さ方向に誤差△ｘｉを配置する。
【００１８】
例えば、図２に示すように、点Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３から垂直方向に誤差△ｘｉだけシフトした点をそれぞれ点Ｑ１、Ｑ２、Ｑ３とする。３点Ｑ１、Ｑ２、Ｑ３を通る放物線ｑ１は式２で表される。
【００１９】
△ｘｉ＝ａｕ２＋ｂｕ＋ｃ  ・・・  （式２）
点Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３におけるｕの値とずれ量△ｘｉを式２に代入すると、△ｘ１＝ａ−ｂ＋ｃ、△ｘ２＝ｃ、△ｘ３＝ａ＋ｂ＋ｃであるから、係数ａ、ｂ、ｃを△ｘ１、△ｘ２および△ｘ３で表すことができる。
【００２０】
ａ＝（△ｘ１＋△ｘ３）／２−△ｘ２
ｂ＝（−△ｘ１＋△ｘ３）／２
ｃ＝△ｘ２
同様にして、３点Ｐ４、Ｐ５、Ｐ６を通る放物線ｑ２、３点Ｐ７、Ｐ８、Ｐ９を通る放物線ｑ３も定まる。
【００２１】
また、３点Ｐ１、Ｐ４、Ｐ７と３点Ｐ２、Ｐ５、Ｐ８および３点Ｐ３、Ｐ６、Ｐ９を通る放物線ｑ４，ｑ５，ｑ６もそれぞれ決まり、図３に模式的に示す放物線ｑ１〜ｑ６を得ることができる。
【００２２】
また、△ｙｉについても△ｘｉと同様にして、図４に示す放物線ｑ７〜ｑ１２を得ることができる。
【００２３】
基板上の任意の点Ｐ０のＸ軸方向の補正量Δｘが放物線ｑ１〜ｑ６を含む曲面上あるとすると、Δｘを補正式６により表すことができる。
【００２４】
△ｘ（ｕ、ｖ）＝（ａｘ１ｕ２＋ｂｘ１ｕ＋ｃｘ１）ｖ２
＋（ａｘ２ｕ２＋ｂｘ２ｕ＋ｃｘ２）ｖ
＋（ａｘ３ｕ２＋ｂｘ３ｕ＋ｃｘ３）    ・・・（式３）
点Ｐ１〜Ｐ９のそれぞれのｕ，ｖ値を式３に代入すると、
Δｘ１＝ａｘ１−ｂｘ１＋ｃｘ１−ａｘ２＋ｂｘ２
−ｃｘ２＋ａｘ３−ｂｘ３＋ｃｘ３
Δｘ２＝ｃｘ１−ｃｘ２＋ｃｘ３
Δｘ３＝ａｘ１＋ｂｘ１＋ｃｘ１−ａｘ２−ｂｘ２
−ｃｘ２＋ａｘ３＋ｂｘ３＋ｃｘ３  
Δｘ４＝ａｘ３−ｂｘ３＋ｃｘ３
Δｘ５＝ｃｘ３
Δｘ６＝ａｘ３＋ｂｘ３＋ｃｘ３
Δｘ７＝ａｘ１−ｂｘ１＋ｃｘ１＋ａｘ２−ｂｘ２
＋ｃｘ２＋ａｘ３−ｂｘ３＋ｃｘ３  Δｘ８＝ｃｘ１＋ｃｘ２＋ｃｘ３
Δｘ９＝ａｘ１−ｂｘ１＋ｃｘ１−ａｘ２＋ｂｘ２
−ｃｘ２＋ａｘ３−ｂｘ３＋ｃｘ３
となる。
【００２５】
したがって、式６の係数ａｘ１、ｂｘ１、ｃｘ１、ａｘ２、ｂｘ２、ｃｘ２、ａｘ３、ｂｘ３、ｃｘ３をそれぞれΔｘ１〜Δｘ９を用いて表すことができる。すなわち、
ａｘｌ＝（Δｘ１−２Δｘ２＋Δｘ３−２Δｘ４＋４Δｘ５
−２Δｘ６＋Δｘ７−２Δｘ８＋Δｘ９）／４
ｂｘ１＝（−Δｘ１＋Δｘ３＋２Δｘ４−２Δｘ６−Δｘ７＋Δｘ９）／４
ｃｘ１＝（Δｘ２＋Δｘ８）／２−Δ５
ａｘ２＝（一Δｘ１＋２Δｘ２一Δｘ３＋Δｘ７−２Δｘ８＋Δｘ９）／４
ｂｘ２＝（Δｘ１−Δｘ３−Δｘ７＋Δｘ９）ｘ／４
ｃｘ２＝（−Δｘ２＋Δｘ８）／２
ａｘ３＝（Δｘ４＋Δｘ６）／２−Δｘ５
ｂｘ３＝（−Δ４＋Δ６）／２
ｃｘ３＝Δ５
ここで、基板上の任意の点をＰ０（ｘ０，ｙ０）とすると、
ｕ＝２（ｘ０−ｘ１）／（ｘ３−ｘ１）−１  ・・・（式４）
ｖ＝２（ｙ０−ｙ１）／（ｙ３−ｙ１）−１  ・・・（式５）
である。
【００２６】
そこで、式３，４，５を用いて点Ｐ０のＸ軸方向の変形量Δｘを求めることができる。
【００２７】
全く同様に、点Ｐ０のＹ軸方向の補正量Δｙを式６，および式４，５を用いて求めることができる。
【００２８】
△ｙ（ｕ、ｖ）＝（ａｙ１ｕ２＋ｂｙ１ｕ＋ｃｙ１）ｖ２
＋（ａｙ２ｕ２＋ｂｙ２ｕ＋ｃｙ２）ｖ
＋（ａｙ３ｕ２＋ｂｙ３ｕ＋ｃｙ３）      ・・・（式６）
そして、加工をするときには、設計上の加工位置（ｘ０、ｙ０）に代えて、（ｘ０＋Δｘ，ｙ０＋Δｙ）の位置に例えばドリルの軸線を位置決めして加工を行う。
【００２９】
なお、基板１の材質が変更されず、かつ製造工程が安定している場合、図３における２点Ｐ１、Ｐ３の距離と点Ｐ１、Ｐ２における誤差の差（Δ１−Δ２）との比δはほぼ一定になる。そこで、このような場合は４点Ｐ１、Ｐ３、Ｐ７、Ｐ９だけに位置決めマークを配置し、他の点のずれ量を定数としてもよい。
【００３０】
また、上記では図形Ｐ１Ｐ３Ｐ９Ｐ７を長方形として説明したが、図形Ｐ１Ｐ３Ｐ９Ｐ７は平行四辺形であってもよい。  
また、図示を省略するが、加工手段と、撮像手段と、演算手段と、を備え、撮像手段によりワーク表面上に設けられた位置決めマークを撮像し、演算手段により位置決めマークの設計値に対するずれ量を求め、得られたずれ量に基づいて加工箇所の座標を補正し、前記加工手段により加工をするようにした穴明け装置に対して、上記方法を用いてワークに穴を加工すると、加工精度および加工速度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明を適用するのに好適なプリント基板の表面図である。
【図２】本発明の考え方を説明する図である。
【図３】本発明の考え方を説明する図である。
【図４】本発明の考え方を説明する図である。
【図５】多層のプリント基板を製造する手順の説明図である。
【図６】各層を一体にした多層基板の平面図である。
【符号の説明】
【００３２】
Ｐ１〜Ｐ９  位置決めマーク
△ｘｉ  位置決めマークＰｉにおけるＸ方向のずれ量
△ｙｉ  位置決めマークＰｉにおけるＹ方向のずれ量
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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