(57)【要約】    多層回路基板には、少なくとも１つの信号層と、少なくとも１つのフィードバック層、そして信号層とフィードバック層の間に位置付けられた少なくとも１つの誘電層とが備わっている。信号層は、少なくとも１つのメッキ孔に接続されている。フィードバック層にはコンタクトパッドが配設されてあり、該コンタクトパッドはメッキ孔に隣接して位置付けられているが、メッキ孔から電気的に絶縁されている。コンタクトパッドは測定ユニットに接続されている。誘電層は、信号層と、フィードバック層のコンタクトパッドとの間に位置付けられている。メッキ孔の一部がスタブ部分を形成しており、このスタブ部分は、信号層から離れた方向へ伸長し延在し、そして一般的には、フィードバック層のコンタクトパッドから離れた方向に伸長延在している。スタブ部分を取り除くには、穿孔デバイスの一部がコンタクトパッドに接触した時に、電気的フィードバックが測定装置により受理される時点まで、多層回路基板内に孔を穿っていく。電気的フィードバックが測定装置により受理された時、穿孔デバイスが孔から引き戻されて、この穿孔デバイスによって形成された孔にエポキシなどの充填材料を充填する。
2007509487.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回路基板に少なくとも１つ形成されていて、該回路基板内に埋め込んだ信号トレースに接続されているメッキ孔の少なくとも一部が、前記信号トレースを超えて伸長してスタブ部分を形成するように、メッキ孔をバックドリル加工する方法において、
回路基板内に埋め込まれ、メッキ孔のスタブ部分に隣接して位置づけられ、該スタブ部分から電気的に絶縁されているコンタクトパッドに、フィードバック信号を付与する工程と、
回路基板のメッキ孔に穿孔加工を行なって、メッキ孔のスタブ部分からメッキを除去し、メッキ孔に隣接した絶縁材料を除去する工程と、
工作物に穿孔加工されている孔がコンタクトパッドに達したときに、フィードバック信号からフィードバックを受け取る工程と、
から成ることを特徴とする方法。
【請求項２】
前記穿孔工程は、更に、メッキ孔内へ切削デバイスを移送させて該メッキ孔の一部を除去する工程と、該切削デバイスの移動を停止させる工程と、メッキ孔内への切削デバイスの移動を再開してメッキ孔をもっと多く除去する工程として限定され、そして、前記フィードバックを受け取る工程は、更に、切削デバイスがコンタクトパッドに達したのに応答してフィードバックを受け取る工程として限定されることを特徴とする請求項１の方法。
【請求項３】
前記コンタクトパッドはグラウンド層の一部であることを特徴とする請求項１の方法。
【請求項４】
前記コンタクトパッドはパワー層の一部であることを特徴とする請求項１の方法。
【請求項５】
前記コンタクトパッドは、別体のネットワークとして形成されたフィードバック層の一部であることを特徴とする請求項１の方法。
【請求項６】
前記コンタクトパッドは信号層の一部であることを特徴とする請求項１の方法。
【請求項７】
前記回路基板には、コンタクトパッドに電気的に接続された第２のメッキ孔が備えられていることを特徴とする請求項１の方法。
【請求項８】
前記方法は、更に、前記孔の少なくとも一部に非電導性充填材料を充填する工程を含むことを特徴とする請求項１の方法。
【請求項９】
前記コンタクトパッドは実質的に前記メッキ孔を取り囲んでいることを特徴とする請求項１の方法。
【請求項１０】
前記メッキ孔には少なくとも第１部分と第２部分が備えられ、該第２部分の横断面積が該第１部分の横断面積よりも小さくしてあることを特徴とする請求項１の方法。
【請求項１１】
メッキ孔からスタブ部分が除去されるというようになる工作物であって、除去されるスタブ部分の量は、工作物内から受け取った電気的フィードバックから測定されるようになる工作物が、
前記工作物にフィードバック層を設ける工程と、
穿孔デバイスで前記工作物に孔を穿ち、該穿孔デバイスがフィードバック層と係合するまでメッキ孔の少なくとも一部を除去する工程と、
前記フィードバック層との係合を示している、前記穿孔デバイスからの電気フィードバック信号を受け取る工程と、
から成る方法によって製造されることを特徴とする工作物。
【請求項１２】
前記穿孔工程は、更に、穿孔デバイスの切削デバイスをメッキ孔内へ移動させてメッキ孔の一部を除去する工程と、切削デバイスの移動を停止させる工程と、メッキ孔内への切削デバイスの移動を再開してメッキ孔をもっと多く除去する工程として限定され、そして、フィードバックを受け取る工程は、更に、切削デバイスのフィードバック層との係合に応答してフィードバックを受け取る工程として限定されることを特徴とする請求項１１の工作物。
【請求項１３】
前記フィードバック層はグラウンド層であることを特徴とする請求項１１の工作物。
【請求項１４】
前記フィードバック層はパワー層であることを特徴とする請求項１１の工作物。
【請求項１５】
前記フィードバック層は信号層であることを特徴とする請求項１１の工作物。
【請求項１６】
前記フィードバック層は別体のネットワークであることを特徴とする請求項１１の工作物。
【請求項１７】
埋め込み信号層に接続されているメッキ孔であって、該メッキ孔のスタブ部分が該埋め込み信号層から多層プリント配線板の外面の方へ伸長しているようになるメッキ孔と、前記メッキ孔のスタブ部分に隣接して位置づけられているコンタクトパッドと、該コンタクトパッドを前記信号層及び前記メッキ孔のスタブ部分から電気的に絶縁するための少なくとも１つの誘電材料と、を含むようになる多層プリント配線板を用意し、
切削デバイス及びコンタクトパッド間の接触を示す物理的性質の変化が検知されるまで切削デバイスでメッキ孔の一部を穿孔加工することにより、前記メッキ孔のスタブ部分からメッキの一部を除去し、
少なくとも前記メッキ孔のスタブ部分を非電導性充填材料で充填する、
という工程から成る方法で製造した多層プリント配線板。
【請求項１８】
前記穿孔工程が、更に、メッキ孔内へ切削デバイスを移動させてメッキ孔の一部を除去する工程と、切削デバイスの移動を停止させる工程と、メッキ孔内への切削デバイスの移動を再開してメッキ孔をもっと多く除去する工程として限定され、そして、前記フィードバックを受け取る工程が、更に、切削デバイスがコンタクトパッドに達したのに応答してフィードバックを受け取る工程として限定されることを特徴とする請求項１７の方法。
【請求項１９】
前記コンタクトパッドはグラウンド層の一部であることを特徴とする請求項１７の方法。
【請求項２０】
前記コンタクトパッドはパワー層の一部であることを特徴とする請求項１７の方法。
【請求項２１】
前記コンタクトパッドは別体のネットワークとして形成されたフィードバック層の一部であることを特徴とする請求項１７の方法。
【請求項２２】
前記コンタクトパッドはパワー層の一部であることを特徴とする請求項１７の方法。
【請求項２３】
前記回路基板には、コンタクトパッドに電気的に接続した第２のメッキ孔が備えられていることを特徴とする請求項１７の方法。
【請求項２４】
前記方法は、更に、前記孔の少なくとも一部に非電導性充填材料を充填する工程を含むことを特徴とする請求項１７の方法。
【請求項２５】
前記コンタクトパッドは実質的にメッキ孔を取り囲んでいることを特徴とする請求項１７の方法。
【請求項２６】
前記メッキ孔には少なくとも第１部分と第２部分が備えられ、該第２部分の横断面積が該第１部分の横断面積よりも小さくしてあることを特徴とする請求項１７の方法。
【請求項２７】
多層回路基板であって、前記多層回路基板が、
信号層と、
コンタクトパッドを有するフィードバック層と、
前記信号層とフ前記ィードバック層との間に位置づけられた誘電層と、
前記信号層に接続され、コンタクトパッドに隣接して位置づけられたメッキ孔と、から成り、
前記コンタクトパッドは前記メッキ孔から電気的に絶縁されていて、該メッキ孔の一部がスタブ部分を形成しており、該スタブ部分が、前記信号層から少し離れる方向に延在し且つ前記フィードバック層のコンタクトパッドから少し離れる方向に延在していることを特徴とする多層回路基板。
【請求項２８】
フィードバック層がグラウンド層であることを特徴とする請求項２７の工作物。
【請求項２９】
前記フィードバック層はパワー層であることを特徴とする請求項２７の工作物。
【請求項３０】
前記フィードバック層はパワー層であることを特徴とする請求項２７の工作物。
【請求項３１】
前記フィードバック層は別体のネットワークであることを特徴とする請求項２７の工作物。
【請求項３２】
前記多層回路基板は、更に、前記コンタクトパッドに電気的に接続した第２のメッキ孔を含むことを特徴とする請求項２７の多層回路基板。
【請求項３３】
前記多層回路基板はは、更に、バックドリル加工した孔の少なくとも一部に非電導性充填材料を充填する工程を含むことを特徴とする請求項２７の多層回路基板。
【請求項３４】
前記コンタクトパッドは実質的にメッキ孔を取り囲んでいることを特徴とする請求項２７の多層回路基板。
【請求項３５】
前記メッキ孔には、第１部分と第２部分とが備えられており、該第２部分が横断面積が該第１部分の横断面積よりも小さくしてあることを特徴とする請求項２７の多層回路基板。
【請求項３６】
回路基板の或る領域を除去する方法であって、前記方法が、
前記回路基板内に埋め込まれたコンタクトパッドにフィードバック信号を付与する工程と、
切削デバイスがコンタクトパッドと接触するまでコンタクトパッドに隣接して位置付けられた切削デバイスで、前記回路基板に穿孔する工程と、
切削デバイスを並進移動させて前記回路基板の領域を除去する工程と、
から成ることを特徴とする方法。
【請求項３７】
回路基板の或る領域を除去する方法であって、前記方法が、
前記回路基板内に埋め込んまれたコンタクトパッドにフィードバック信号を付与する工程と、
切削デバイスがコンタクトパッドと接触するまで、コンタクトパッドに隣接して位置付けられた切削デバイスで前記回路基板に穿孔する工程と、
切削デバイスがコンタクトパッドとの接触を失うまで該切削デバイスを並進移動させて、前記回路基板の領域を除去する工程と、
から成ることを特徴とする方法。
【請求項３８】
多層回路基板にあるメッキ孔のスタブ部分をバックドリル加工する方法であって、前記方法が、
スタブ部分に隣接するメッキの一部を切削デバイスで除去してメッキ孔からフィードバック層を分離するように、メッキ孔に向けて切削デバイスを移動させる工程と、
フィードバック層がメッキ孔から分離したかどうかを測定する工程と、
から成ることを特徴とする方法。
【請求項３９】
前記方法は、更に、切削デバイスの導電率がメッキ孔からフィードバック層が分離されたか否かの測定を妨害しないように、切削デバイスを引っ込めてメッキ孔から離すようにする工程を含むことを特徴とする請求項３８の方法。
【請求項４０】
多層回路基板にあるメッキ孔のスタブ部分をバックドリル加工する方法であって、前記方法が、
スタブ部分に隣接するメッキの一部を切削デバイスで除去するようにメッキ孔に向けて切削デバイスを移動させる工程と、
メッキ孔に信号を通し、該信号の物理的性質を判定して前記メッキ孔の残りのスタブ部分の量を決定する工程と、
から成ることを特徴とする方法。
【請求項４１】
閉ループ・バックドリル加工システムが、
信号層、及び、メッキ孔に接続されたフィードバック層を有する回路基板と、
穿孔デバイスと、から構成され、
前記穿孔デバイスが、
メッキ孔およびフィードバック層に接続され、該メッキ孔及びフィードバック層間の電気的切断を示す信号を出力する測定ユニットと、
切削デバイスを支持している主軸ユニットと、
前記測定ユニットに出力された信号に基づいて前記主軸ユニットを制御するサーボ制御ユニットと、から成る、
ことを特徴とする閉ループ・バックドリル加工システム。
【請求項４２】
閉ループ・バックドリル加工システムが、
メッキ孔に接続された信号層を有する回路基板と、
穿孔デバイスと、から構成され、
前記穿孔デバイスが、
メッキ孔および信号層に接続されていてこれらに信号を与えると共に、前記信号の物理的性質を判定してメッキ孔の残りのスタブ部分の量を決定する信号発生器兼測定ユニットと
切削デバイスを支持している主軸ユニットと、
前記信号発生器兼測定ユニットの行なった測定に基づいて前記主軸ユニットを制御するサーボ制御ユニットと、から成る、
ことを特徴とする閉ループ・バックドリル加工システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本特許出願は、２００３年９月１９日に出願され、米国特許出願通し番号第６０／５０４,３９９号と認定された米国仮特許出願に対し優先権を主張するものであり、この米国特許出願は、全内容を参照することにより、本願の一部を構成するものである。
【背景技術】
【０００２】
多層回路基板および／または配線板は従来技術において周知である。多層回路基板には、所定パターンで配置された多数の信号層（導電層）が形成してある。これら信号層は、誘電層によって互いに絶縁されるようになっている。要するに、多層回路基板は、信号層と誘電層とがインタリーブ配置（たとえば、交互に配置）されて形成されている。
【０００３】
メッキ孔または「ヴァイア（via）」は多層回路基板を貫通するように形成されていて、１つの信号層を別の信号層へと接続する。メッキ孔は、通常、多層回路基板の１つの主面からその反対面まで延びている。或る場合には、メッキ孔またはヴァイアが、信号層から多層回路基板の片側面にまで延びている「スタブ部分」を含んでいることもある。しかし或る種の環境においては、高速信号を利用する電子システムにおける信号対雑音比を高めるために、このスタブ部分は除去したほうが望ましい。スタブ部分が小さければ小さいほど、信号の質が良くなる。
【０００４】
従来、メッキ孔のスタブ部分は、「バックドリル加工“back drilling”」と呼ばれるプロセスで除去している。バックドリル加工において、メッキ孔のスタブ部分は所定深さまでドリル加工することによって除去されるようになる。しかしながら、実際には、多層回路基板における種々の層の厚さが不均一であって、多層回路基板内の信号層の深さも変わるので、これにより、除去すべきスタブ部分の量がしょっちゅう変わってしまう。ドリル加工が深すぎると、メッキ孔から信号層を切断してしまったり、接続状態が信頼性のないままになるし、反対に、ドリル加工の深さが充分になければ、信号対雑音比を低下させることになってしまう。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本出願で論ずる発明は、多層回路基板における各層の多様な厚さに伴う問題を解決する技術を扱う。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
一般的に言って、本発明は、多層回路基板と、この多層回路基板をバックドリル加工するための閉ループ・バックドリル加工システムに関する。多層回路基板は、少なくとも１つの信号層と、少なくとも１つのフィードバック層と、信号層とフィードバック層との間に位置する少なくとも１つの誘電層とを備える。信号層は、少なくとも１つのメッキ孔に接続する。フィードバック層はコンタクトパッドを有し、このコンタクトパッドはメッキ孔に隣接して位置し、信号／電気源に接続しているが、メッキ孔からは電気的に絶縁されている。誘電層は、信号層とフィードバック層のコンタクトパッドとの間に位置している。メッキ孔の一部がスタブ部分を形成する。このスタブ部分は、信号層から離れた方向に或る程度距離延びていて、通常は、フィードバック層のコンタクトパッドから離れて或る距離まで延びている。フィードバック層は、多層回路基板内のどの層であってよい。たとえば、図２に示すような別体のネットワーク層であるとか、グラウンド層であるとか、信号層や、パワー層であってもよい。
【０００７】
スタブ部分を除去するためには、或る深さに達したときに多層回路基板のフィードバック層から電気フィードバックを受け取る時点まで、多層回路基板に孔をあけるようにする。通常は、穿孔デバイスの一部がフィードバック層と接触したときに、多層回路基板から電気フィードバックを受け取る。そして、多層回路基板から電気フィードバックを受け取ったとき、穿孔デバイスを孔から引抜く。その後、穿孔デバイスで形成された孔は、エポキシといったような充填材で埋められるようになる。
【０００８】
本発明の好ましい一実施形態では、フィードバック層は、多層回路基板の製造工程中にしか使用されない。換言すれば、この実施形態においては、ひとたび製造プロセスが終了してしまえば、フィードバック層は、他の構成要素であるとか信号層を接続するのに使用されることはないし、どのような電気的目的に対しても使用されることはない。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
図面について説明する。
図１は、  本発明に従って構成した閉鎖ループ・バックドリル加工システムの概略図である。
【００１０】
図２は、多層回路基板に形成したフィードバック層が別のネットワークを形成している一実施形態の頂平面図である。
【００１１】
図３は、本発明に従って構成した多層回路基板の一部を示す断面図である。
【００１２】
図４は、本発明に従って構成したフィードバック層のコンタクトパッドの頂平面図である。
【００１３】
図５は、本発明の別の実施形態に従って構成した多層回路基板の一部を示す断面図である。
【００１４】
図６は、本発明のまた別の実施例に従って構成した多層回路基板の一部を示す断面図である。
【００１５】
図７は、本発明に従って構成したコンタクトパッドの別の実施形態を示す頂平面図である。
【００１６】
図８は、本発明に従って構成した閉ループ・バックドリル加工システムの別の実施形態の概略図である。
【００１７】
図９は、本発明に従って構成した閉ループ・バックドリル加工システムのまた別の実施形態の概略図である。
【実施例】
【００１８】
図１を詳細に参照すると、ここには、本発明に従って構成される閉ループ・バックドリル加工システムが参照符号１０を付けて示してある。閉ループ・バックドリル加工システム１０は、或る程度の所定深さに達したときに工作物１４から受け取る電気フィードバックを使用して、工作物１４に既に形成されているメッキ孔１２を或る深さまでドリル加工するのに使用する。ドリル加工プロセス中のフィードバックは、工作物１４内の特定層の深さに左右されずに、相当に高い精度をもたらすことができるようにする。好ましい一実施形態では、工作物１４は多層のプリント基板１６である。ここでは、工作物１４を多層回路基板１６として説明するが、工作物１４は、その内部に或る程度の所定深さまで穿孔することが望まれる装置やデバイスであればどのようなものでもよいことは了解されたい。
【００１９】
多層回路基板１６は、少なくとも１つ或いはそれ以上の信号層２０と、少なくとも１つ或いはそれ以上のフィードバック層２２と、少なくとも１つ或いはそれ以上の誘電層２４とを備える。信号層２０はメッキ孔１２に接続されている。フィードバック層２２にはコンタクトパッド２６（図４参照）が有る。このコンタクトパッド２６は、信号層２０から或る程度距離を離隔して配置され、メッキ孔１２とは電気的に絶縁されている。誘電層２４は、信号層２０とフィードバック層２２のコンタクトパッド２６との間に位置しており、コンタクトパッド２６を信号層２０から電気的に絶縁している。以下にさらに詳細に説明するように、コンタクトパッド２６は多層回路基板１６の製造プロセス中に接触されて、電気フィードバックを与える。
【００２０】
多層回路基板１６には、また、エントリ材料２８と第２のメッキ孔３０も備わっている。エントリ材料２８は、多層回路基板１６の第１表面３２にわたって延在している。エントリ材料２８として挙げたこのようなエントリ材料は、この技術分野では周知である。したがって、本発明をどのように作って使用するかを当業者に教示するために、エントリ材料２８に関してさらに詳しく説明する必要は全くないと考える。前述の第２のメッキ孔３０は、フィードバック層２２のコンタクトパッド２６に電気的に接続している。
【００２１】
閉ループ・バックドリル加工システム１０は穿孔デバイス４０を備えている。穿孔デバイス４０は、切削デバイス４４を支持している主軸ユニット４２と、Ｚ軸モータ制御用のサーボ制御ユニット４６とを備える。穿孔デバイス４０は、ドリルや、フライス盤や、ルーターなどである。
【００２２】
更に、閉ループ・バックドリル加工システム１０は測定ユニット４８も備える。切削デバイス４４、及び、フィードバック層２２のコンタクトパッド２６間の接触または接近状態を測定するために、この測定ユニット４８は、１）主軸ユニット４２／或いはまた該主軸ユニット４２の切削デバイス４４と、２）第２のメッキ孔３０と、に連通している。
【００２３】
一般的に、測定ユニット４８は、切削デバイス４４及びコンタクトパッド２６間の接触または極接近状態を示す物理的性質の変化を検知するものである。好ましい一実施形態では、測定ユニット４８は、切削デバイス４４とコンタクトパッド２６の間のキャパシタンスを検知するためにドリルスピンドル内に空気軸受を構成することにより、容量センサを含んでいる。別の好ましい実施形態では、測定ユニット４８は、切削デバイス４４とフィードバック層２２の間の抵抗を測定する抵抗計である。この場合、切削デバイス４４は、導電材料で作るか、または、導電材料でメッキする。切削デバイス４４は、たとえば、セラミック材料とか、或いは鋼のような金属物質のような切削用材料で作ることができる。
【００２４】
切削デバイス４４がフィードバック層２２と接触すると、抵抗が急激に低下する。この急激な変化を示す信号がサーボ制御ユニット４６に伝わり、主軸ユニット４２を制御する。切削デバイス４４がフィードバック層２２に達すると、主軸ユニット４２が切削デバイス４４をメッキ孔から引っ込めるようにするか、或いはまた、サーボ制御ユニット４６に信号が送られて来て、フィードバック層２２を越えてさらにどれくらい深くドリル加工するのかをサーボ制御ユニット４６に測定させる。サーボ制御ユニット４６は、切削デバイス４４がバックドリル加工作業中に実質的に連続して移動するようにプログラムすることができるようになっている。或いはまた、サーボ制御ユニット４６は、パルス式ドリル加工作業（たとえば、動いては止まり、動いては止まるドリル加工）や、カスタマイズ可能なドリル加工作業といったような、別のドリル加工作業を行えるようにもプログラムすることができる。パルス式ドリル加工の利点は、ドリル加工中にばり（たとえば、切削しているまたは成型している金属に発生する薄い隆起または粗面領域）を破壊し、バックドリル加工効果を高めるすることにある。本発明はサーボ制御ユニット４６を使用するものとして説明するが、本発明が、主軸ユニット４２の動きを制御するために別のタイプのコントローラを使用できることは了解されたい。
【００２５】
図３に示すように、切削デバイス４４は、バックドリル直径５０を有する拡大部をバックドリル加工中に孔１２に形成する。メッキ孔１２のスタブ部分１８からメッキを取り除いて形成するために、バックドリル直径５０（すなわち、拡大部の断面積）の径は、メッキ孔１２の第１ドリル直径５２（すなわち、メッキ孔１２の断面積）の径よりも大きい。切削デバイス４４は、バックドリル加工作業でメッキ孔１２のメッキを除去してから、元へ引っ込められる。切削デバイス４４の直径は、メッキ孔１２からメッキを除去できるサイズのものであればどのようなサイズでもよいことは了解されたい。しかし、好ましい実施形態では、切削デバイス４４の直径は、メッキ孔１２の第１のドリル直径５２を形成するのに使用した時の切削デバイスの直径よりも、ほぼ０.３５ｍｍほど大きい。そして、切削デバイス４４は円形孔を形成するのが好ましい。しかしながら、実質的に正方形の孔であるとか、楕円孔等々を形成するように、切削デバイス４４を、平行移動させたり、別の切削デバイスとペアにして組み合わせるようにもできることは了解されたい。
【００２６】
コンタクトパッド２６の１つの好ましい実施形態が図４に示してある。コンタクトパッド２６は、一般的な形態である、中に孔６０が形成された「ドーナツ」型をしている。コンタクトパッド２６は、バックドリル加工される予定のメッキ孔１２にその一部が隣接して位置づけられている限り、他の形態を取っていてもよい。たとえば、図７には、多層回路基板１６内のグラウンド層の一部として形成された、別の実施形態のコンタクトパッド２６ａが示されている。このコンタクトパッド２６ａは、孔６０ａを１つ以上、すなわちクリアランスホール又はアンチパッドを形成しており、メッキ孔１２がこのクリアランスホール６０ａを貫通している。コンタクトパッド２６，２６ａは、電気伝導性材料で作るのが望ましい。クリアランスホール６０，６０ａのサイズは、広範囲にわたって変わり得るが、コンタクトパッド２６，２６ａがメッキ孔１２と電気接触することがないように、第１直径６２より大きくて、直径５０よりは小さい、というのが好ましい。この点に関し、コンタクトパッド２６，２６ａは、メッキ孔１２に隣接して延在しているが、メッキ孔１２とは接触していない。
【００２７】
コンタクトパッド２６，２６ａは、図４及び図７に則してドーナツ型デザインまたは矩形デザインを持つものとして示して説明してきたが、コンタクトパッド２６及び２６ａは、メッキ孔１２から電気的に絶縁されて、且つ、バックドリル加工作業中に切削デバイス４４と接触でき得る限り、幾何学的形状、非幾何学的形状、非対称形状でも、どのような形をしていてもよいことは了解されたい。
【００２８】
図２に示すように、１つの好ましい実施形態では、各々のバックドリル加工深さに対して、（固有層上の）パターンが用いられ、それが第２メッキ孔３０へ電気的に接続されている。第２のメッキ孔は、本明細書においては、「共有パッド」とも呼ばれる。共有パッド３０は、複数個のコンタクトパッド２６に電気的に接続されており、各々のコンタクトパッド２６は信号層２０とメッキ孔１２とに隣接して設けられている。換言すれば、好ましい実施形態では、フィードバック層２２は、複数個（２つ以上）のコンタクトパッド２６を有する所定パターンを形成しており、各々のコンタクトパッド２６が導体７２のパターンを介して共有パッド３０に電気的に接続されている。好ましい一実施形態では、フィードバック層２２は、プリント配線板１６の、どの信号とも、どの信号層とも、接触もしなければ接続もしない。フィードバック層２２は、図２に示すような別体のネットワークとして提供されるように限定されるものではないことは了解されたい。この点に関すれば、フィードバック層２２は、コンタクトパッド２６或いは２６ａに電気信号を与えることができるならば、たとえば、信号層や、パワー層や、グラウンド層でも、多層プリント配線板１６内の導電層ならどの層によっても形成され得るものである。
【００２９】
測定ユニット４８は、切削デバイス４４がコンタクトパッド２６でも２６ａでもコンパクトパッドに接触したときにサーボ制御ユニット４６に電気フィードバックを送るために、共有パッド３０に電気的に接続されている。
【００３０】
ここまで、閉ループ・バックドリル加工システム１０は、もっと具体的に言うと、多層回路基板１６は、フィードバック層２２を１つしか持たないものとして説明してきたが、多層回路基板１６内にはフィードバック層２２は何個でも使用できることは承知されたい。たとえば、多層回路基板１６は、２つ以上のフィードバック層２２を含むことができる。
【００３１】
コンタクトパッド２６又は２６ａと信号層２０との間隔は、バックドリル加工作業で使用される切削デバイス４４のサイズおよび形状、並びに、除去しようとしているスタブ部分１８の量に応じて、広範囲にわたって変わり得る。この間隔は、信号層２０にできるだけ近くなければならないが、穿孔デバイス４０の主軸ユニット４２の動きを止められ得る程に離れていなければならない。コンタクトパッド２６又は２６ａと、信号層２０との間隔は、たとえば、約０.００４〜０.００１インチの範囲内であるのが適切であることが判っている。
【００３２】
スタブ部分１８を除去するためには、測定ユニット４８を共有パッド又は第２メッキ孔３０に接続するなどして、まず、測定ユニット４８がフィードバック層２２に接続される。次に、主軸ユニット４２を付勢すると、主軸ユニット４２は、サーボ制御ユニット４６により、その先端に配置された切削デバイス４４を多層回路基板１６に向かって移動させる。そして、切削デバイス４４は、或る深さに達したことを示す電気フィードバックがフィードバック層２２から戻って来るまで、多層回路基板１８内へと移動して行く。このとき、閉ループ・バックドリル加工システム１０はその使い方に応じて、サーボ制御ユニット４６が、（１）主軸ユニット４２を止めて切削デバイス４４を引き戻させるか、或いは、（２）フィードバック層２２を通り過ぎてからも或る所定距離まで主軸ユニット４２に更に切削デバイス４４を移動させるようにしてから、主軸ユニット４２を止めて切削デバイス４４を引き戻させる、ように制御する。
【００３３】
その後、上記のプロセスは、バックドリル加工しようとしているすべてのメッキ孔１２に対して繰り返される。そして、切削デバイス４４によって形成した孔は、エポキシその他の充填材を充填される。
【００３４】
閉ループ・バックドリル加工システム１０には、その使用状態をモニタすることができるレポーティングシステム８０を備えることもできる。レポーティングシステム８０は、たとえばサーボ制御ユニット４６や測定ユニット４８などの穿孔デバイス４０の一部から入力を受け取って、バックドリル加工した孔の数をリアルタイムでカウントし、次いで、ライセンス料が支払られるバックドリル加工済みの孔の数を示した報告書や納品書を周期的（毎日、毎月、四半期毎など）に発行する。報告書や納品書は、閉ループ・バックドリリング・システム１０の使用者か、或いはまたは指定された徴収企業体に電子的に送付することもできる。
【００３５】
多層回路基板の製造法および使用法は、従来周知の技術である。したがって、多層回路基板製造の際に利用された材料や、接着剤、その他の要素についての説明は、ここでは特段詳細に言及しなかった。しかしながら、各々の層を取り付けて多層回路基板を形成するための様々な構成方法や製作方法の例は、米国特許第５,６７７,５１５号に開示されており、この米国特許の第１欄８行〜５５行、第２欄３２行〜第３欄７行の内容、そしてその参照図面は、ここに参照することにより本願の一部を構成するものとする。
【００３６】
図５および図６には、本発明に従って構成した、別の実施形態になる多層回路基板１００が示してある。多層回路基板１００は、そこに形成されたメッキ孔１０２が段付き形態をしているのを除けば、上述した多層回路基板１６と同様に構成してある。以下に更に詳細に説明するように、メッキ孔１０２のこの段付き形態により、まっすぐな側面を持ったメッキ孔１２の場合よりも一層密度の高い接続が可能となる。
【００３７】
メッキ孔１０２は、第１部分１０４と、第２部分１０６とを備えている。これら第１部分１０４および第２部分１０６は、側方突出部１０８によって分けられていて、第２部分１０６の横断面積が、第１部分１０４の横断面積よりも小さい。
【００３８】
メッキ孔１０２の形成は適切な方法であれば特に構わなく、たとえば、段付きのドリル・ビットを用いてドリル加工作業を１回行なってから、続いてメッキすることもできし、異なった直径を有する２つの切削デバイスやドリル・ビットを用いてドリル加工作業を複数回行なってしてから、それに続いてメッキするようにしてもよい。
【００３９】
多層回路基板１００は、１つまたはそれ以上の信号層１２０、１つまたはそれ以上のフィードバック層１２２、１つまたはそれ以上の誘電層１２４を含んでいる。そして、フィードバック層１２２にはコンタクトパッド１２８が有る。信号層１２０とフィードバック層１２２との間には、誘電層１２４が配置されている。メッキ孔１０２は、信号層１２０に接続されていて、コンタクトパッド１２６に隣接して位置づけられている。コンタクトパッド１２６は、誘電層１２４によってメッキ孔１０２から電気的に絶縁されている。一般的に、メッキ孔１０２の第２部分１０６がスタブ部分を形成しており、このスタブ部分は、信号層１２０から少し離れた方向に伸長しており、且つ、フィードバック層１２２のコンタクトパッド１２６からも僅かに離れる方向へと伸長している。
【００４０】
そして、多層回路基板１００のメッキ孔１０２を上述したのと同様な方法でバックドリル加工してスタブ部分を除去するのであるが、スタブ部分のバックドリル加工作業で使用する切削デバイスの直径は、メッキ孔１０２の第１部分１０４の直径と同じであってもよいけれども、それより直径が小さくてもよい、というところが上述のう方法とは異なっている。このようにすることにより、メッキ孔１０２の直径がバックドリル加工作業中に増大することがないので、孔の占有率の密度をより一層高くすることが可能となる。
【００４１】
本発明により、多層回路基板内にコンタクトパッドを埋め込むという概念は、少なくとも２つの別の目的に対し、すなわち、深さ手順計画と案内手順計画に対して使用され得る。
【００４２】
深さ手順計画は、部品またはコネクタを受け入れるべき、多層回路基板上の領域を取り除いて空領域を作り出すために、穿孔デバイス４０の侵入深さの最終的レベルを測定するのに使用される。本出願では、穿孔デバイス４０の切削デバイスの４４先端部がコンタクトパッドに接触するまで、切削デバイス４４が多層回路基板の方向へ動かされて行く。そして、ここで切削デバイス４４がそれ以上侵入するのを停止するか、或いは、所定距離分だけを多層回路基板内へ更に侵入するように進める。次いで、切削デバイス４４を、所定量、側方（ｘ軸及び／又はｙ軸）へ並進移動させて、部品またはコネクタ用の領域を取り除いて空領域を作り出す。
【００４３】
ガイド手順計画は、穿孔デバイスの側方並進移動（ｘ軸及び／又はｙ軸）を案内するのに使用される。つまり、切削デバイス４４の先端部がコンタクトパッドに接触すれば、そこで切削デバイス４４はそれ以上侵入しないように停止されるか、或いはまた、更に所定距離分だけ多層回路基板内へ侵入するように進められるかしてから、穿孔デバイス４０が、多層回路基板または切削デバイス４４の側方移動を開始して、切削デバイス４４をコンタクトパッドと接触させたまま側方へ移動させ続ける。切削デバイス４４がコンタクトパッドとの接触を失ったとき、穿孔デバイス４０を停止して、元へ引っ込める。
【００４４】
図８には、本発明に従って構成した閉ループ・バックドリル加工システムの別の実施例が示してある。この閉ループ・バックドリル加工システム２００は、或る深さまたは所定の深さに達したときの工作物１４からの電気フィードバックを使用して、工作物１４に形成してある既にメッキ済みの孔１２の深さをドリル加工するのに使用する。ドリル加工プロセス中にフィードバックを利用することにより、工作物１４内での特定層の深さには関係無く、かなり高い精度を得ることが可能になる。上述したように、好ましい実施形態においては、工作物１４は多層プリント配線板１６である。ここでは工作物１４を多層回路基板１６として説明するが、工作物１４は、或る程度の深さ或いは所定の深さまでドリル加工することが望まれる装置やデバイスであればどのようなものでもよいことは了解されたい。
【００４５】
多層回路基板１６は、少なくとも１つまたはそれ以上の信号層２０、少なくとも１つまたはそれ以上のフィードバック層２２、少なくとも１つまたはそれ以上の誘電層２４を備えている。信号層２０は、メッキ孔１２に接続されている。フィードバック層２２にはコンタクトパッド２０２が備わっている。このコンタクトパッド２０２は、構造的、機能的には上述したコンタクトパッド２６或いは２６ａと同様であるが、コンタクトパッド２０２はメッキ孔１２に接続されていて、その間での電気的連通を可能としている点が上記実施例とは異なる。誘電層２４は、信号層２０とフィードバック層２２のコンタクトパッド２０２との間に位置づけられており、コンタクトパッド２０２を信号層２０から電気的に絶縁している。以下に更に詳細に説明するが、コンタクトパッド２０２は、多層回路基板１６の製造プロセス中には接触されて、メッキ孔１２とコンタクトパッド２０２間の電気的接続を断つようにする。
【００４６】
閉ループ・バックドリル加工システム２００には穿孔デバイス４０が備わっていて、この穿孔デバイス４０に、切削デバイス４４を支持している主軸ユニット４２と、Ｚ軸モータ制御用のサーボ制御ユニット４６とが備わっている。
【００４７】
更にまた、閉ループ・バックドリル加工システム２００は、測定ユニット２０４も備えていて、メッキ孔１２とフィードバック層２２間の電気的連通の喪失を測定するために、この測定ユニット２０４は、ａ）メッキ孔１２、および、ｂ）フィードバック層２２に連通している。図８に示すように、測定ユニット２０４は、抵抗器Ｒおよび電源Ｐを備える回路内に設けてある。測定ユニット２０４は、たとえば、ＡＣ電流またはＤＣ電流を測定するための電流計である。
【００４８】
実際に使用する場合、まず穿孔デバイス４０の主軸ユニット４２を操作して、その先端部の切削デバイス４４をメッキ孔１２の方に向かって動かし、そしてその中に入って所定量移動させる。その後、切削デバイス４４の伝導度が測定ユニット２０４の読み取りを妨害しないように、主軸ユニット４２は、切削デバイス４４を引っ込めてメッキ孔１２から所定量離れる方向に移動するように操作される。次いで、サーボ制御ユニット４６が測定ユニット２０４をモニタして、フィードバック層２２がまだメッキ孔１２と接続しているかどうかを測定する。接続している場合、また主軸ユニット４２を操作して、メッキ孔１２に向けて切削デバイス４４を移動させ、メッキ孔１２のスタブ部分１８をもっと除去するようにする。その後、切削デバイス４４をメッキ孔１２から離すように主軸ユニット４２を操作してから、フィードバック層２２がメッキ孔１２に接続しているかどうかを測定するために、ここで再度、サーボ制御ユニット４６が測定ユニット２０４をモニタする。メッキ孔１２がフィードバック層２２との接続を断たれたことを測定ユニット２０４が測定できるまで、この工程は繰り返される。
【００４９】
図９には、本発明に従って構成した閉ループ・バックドリル加工システムのまた別の実施形態が示してある。この閉ループ・バックドリル加工システム３００は、或る程度の深さ或いは所定の深さに達したときの工作物１４からの電気フィードバックを使用して、工作物１４に形成されている既にメッキ済みの孔１２の深さをドリル加工するのに使用する。ドリル加工プロセス中にフィードバックを利用することにより、工作物１４内での特定層の深さとは関係無く、かなり高い精度を得ることが可能になる。上述したように、好ましい実施形態では、工作物１４は多層プリント配線板１６である。ここでは工作物１４を多層回路基板１６として説明するが、工作物１４は、或る程度の深さまたは所定の深さまでドリル加工することが望まれる装置やデバイスであれば何でもよいことは了解されたい。
【００５０】
多層回路基板１６は、少なくとも１つまたはそれ以上の信号層２０と、少なくとも１つまたはそれ以上の誘電層２４を備えている。信号層２０は、メッキ孔１２に接続している。
【００５１】
閉ループ・バックドリル加工システム３００には穿孔デバイス４０が備わっていて、この穿孔デバイス４０に、切削デバイス４４を支持している主軸ユニット４２と、Ｚ軸モータ制御に対するサーボ制御ユニット４６とが備わっている。
【００５２】
更にまた、閉ループ・バックドリル加工システム３００は、信号発生器兼測定ユニット３０４も備えていて、メッキ孔１２に信号を与えると共に、その後スタブ部分１８で生じた信号の反射または干渉を測定するために、この信号発生器兼測定ユニット３０４は、ａ）メッキ孔１２、および、ｂ）信号層２０に連通している。信号発生器兼測定ユニット３０４は、信号対雑音比のような、スタブ部分１８の存在や量を正しく示す適切な物理的特性を決定できる。
【００５３】
実際に使用する場合、まず穿孔デバイス４０の主軸ユニット４２を操作して、切削デバイスをメッキ孔１２の方に向かって動かし、そしてその中に入って所定量移動させる。その後、切削デバイス４４の伝導度が測定ユニット３０４の読み取りを妨害しないように、主軸ユニット４２は、切削デバイス４４を引っ込めてメッキ孔１２から所定量離れる方向に移動するように操作される。次いで、サーボ制御ユニット４６が信号発生器兼測定ユニット３０４をモニタし、測定された物理的性質と所定量との相関性を測定する。たとえば、信号対雑音比がモニタされている場合、スタブ部分１８が充分に除去された量を示す予定量よりも信号対雑音比が上かどうかの測定が、（サーボ制御ユニット４２或いは信号発生器兼測定ユニット３０４のどちらかによって）なされる。もし充分でない場合には、主軸ユニット４２を操作して、メッキ孔１２の方向へ予定量分だけ切削デバイス４４を移動させ、メッキ孔１２のスタブ部分１８を更に除去してから、切削デバイス４４をメッキ孔１２から離れる方向に移動させて引っ込めるよう主軸ユニット４２を操作する。そして、ここで再び、サーボ制御ユニット４６が信号発生器兼測定ユニット３０４をモニタし、充分な量のスタブ部分１８が除去されたかどうかを測定する。この工程は、信号発生器兼測定ユニット３０４による信号出力が、充分な量のスタブ部分１８が除去された、ということを示すまで繰り返される。
【００５４】
閉ループ・バックドリル加工システム２００および３００は、手動でも自動的にも操作することができる。つまり、測定ユニット２０４或いは信号発生器兼測定ユニット３０４で行う測定は、人の手でも行なうことができ、この人は同時にサーボ制御ユニット２０４も制御する。あるいはまた、測定ユニット２０４或いは信号発生器兼測定ユニット３０４で行なう測定は、主軸ユニット４２の後退および前進がサーボ制御ユニット４６を通常に操作して制御するソフトウェアプログラムによって制御されるよう自動化することもできる。
【００５５】
本願の特許請求の範囲で限定したように本願の発明の精神および範囲から逸脱しない限り、ここに説明した種々の部品や構成要素並びにアセンブリの構成および操作において、また更に、そして、本願で説明した方法で或いはまたその一連の工程において、種々の変更が行なえるものである。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】本発明に従って構成した閉鎖ループ・バックドリル加工システムの概略図である。
【図２】多層回路基板に形成したフィードバック層が別のネットワークを形成している一実施形態の頂平面図である。
【図３】本発明に従って構成した多層回路基板の一部を示す断面図である。
【図４】本発明に従って構成したフィードバック層のコンタクトパッドの頂平面図である。
【図５】本発明の別の実施形態に従って構成した多層回路基板の一部を示す断面図である。
【図６】本発明のまた別の実施例に従って構成した多層回路基板の一部を示す断面図である。
【図７】本発明に従って構成したコンタクトパッドの別の実施形態を示す頂平面図である。
【図８】本発明に従って構成した閉ループ・バックドリル加工システムの別の実施形態の概略図である。
【図９】本発明に従って構成した閉ループ・バックドリル加工システムのまた別の実施形態の概略図である。
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【国際調査報告】
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