(57)【要約】【課題】多層プリント配線板の導体層に形成されたガイドマークのＸ線像から、高さの影響を除去したガイドマークの真の座標を推定する。【解決手段】１点と見なせるＸ線源Ａから放射状、直線的に出射されるＸ線で多層プリント配線板６０の内層の導体層に形成されたガイドマークＭを照射し、直下のＸ線カメラの蛍光面に像Ｚを形成し、像Ｚのｘ座標ｃ１、ｙ座標ｄ１を測定する。配線板をＸ線カメラに対してｘ方向にＬ１およびｙ方向にＬ２移動して、ガイドマークＭをＭ２まで移動して、ガイドマークＭ２の像Ｚ２のｘ座標ｃ２、ｙ座標ｄ２を測定する。図の（ｃ）、（ｄ）を参照して、〔Ｌｘ＝Ｌ１×ｃ１／（ｃ２−ｃ１）、Ｌｙ＝Ｌ２×ｄ１／（ｄ２−ｄ１）〕なるガイドマーク座標値推定式から計算されたガイドマークＭの推定座標値（Ｌｘ、Ｌｙ）はガイドマークとＸ線カメラの蛍光面との距離に影響されない。【選択図】　　　　図１
2004140095.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基準穴穴開け機の筺体に固定された架台と、
多層プリント配線板の構成要素である両面プリント配線板の導体層に形成されたガイドマークを照射するＸ線を出射するＸ線源、および、前記ガイドマークを照射したＸ線の透過で形成された前記ガイドマークの像を観測するＸ線カメラを備え、前記架台で支承される観測装置と、
前記多層プリント配線板に基準穴を穴開けする穴開け装置と、
前記多層プリント配線板と前記観測装置及び前記穴開け装置の位置を相対的に変換する送り装置と、
前記観測装置により観測された前記ガイドマークの像の観測座標値から前記ガイドマークの真の座標値、および前記多層プリント配線板の設計座標系の配置を推定し、且つ、前記送り装置を制御する制御装置と、
を備えた基準穴穴開け機において、
前記制御装置は、前記観測装置に固定された座標系で記述された、第１回の前記ガイドマークの像の観測座標値と、前記多層プリント配線板を相対的に所定量移動させた後に観測した第２回の前記ガイドマークの像の観測座標値と、前記多層プリント配線板の移動の前記所定量とから、前記ガイドマークの真の座標値を推定するガイドマーク座標値推定機能を有することを特徴とする基準穴穴開け機。
【請求項２】
前記ガイドマーク座標値推定機能は、前記観測装置に固定された座標系の座標値で記述された、前記第１回のガイドマークの像の観測座標値のｘ座標をｃ１、ｙ座標ををｄ１とし、前記第２回のガイドマークの像の観測座標値のｘ座標をｃ２、ｙ座標をｄ２とし、前記送り装置の移動の前記所定量のＸ軸成分をＬ１、ｙ軸成分をＬ２とするとき、
前記第１回観測時の前記ガイドマークの前記真の座標値のｘ座標をＬｘ、およびｙ座標をＬｙとすると、Ｌｘ＝Ｌ１×ｃ１／（ｃ２−ｃ１）、およびＬｙ＝Ｌ２×ｄ１／（ｄ２−ｄ１）として推定するガイドマークの真の座標値算出演算手段を備えたことを特徴とする請求項１に記載の基準穴穴開け機。
【請求項３】
Ｘ線源とＸ線カメラを備えた観測装置の、前記Ｘ線源から出射されるＸ線により多層プリント配線板の構成要素であるプリント配線板の導体層に形成されたガイドマークを照射し、前記ガイドマークの像をＸ線カメラで観測して、前記観測装置に設定された座標系の座標値として前記ガイドマークの像の座標値を得る第１工程と、
送り装置上に載置した前記多層プリント配線板を、相対的に、所定量の移動を行う第２工程と、
前記第２工程の移動後の前記ガイドマークの像を前記観測装置により観測して、第２回の前記ガイドマークの像の座標値を得る第３工程と、
前記観測装置に固定された座標系で記述された、第１回の前記ガイドマークの像の観測座標値と、前記多層プリント配線板を相対的に所定量移動させた後に観測した第２回の前記ガイドマークの像の観測座標値と、前記多層プリント配線板の移動の前記所定量とから、第１回のガイドマーク観測時の前記ガイドマークの座標値を推定する第４工程とからなることを特徴とする多層プリント配線板のガイドマーク座標値の推定法。
【請求項４】
前記第４工程は、前記観測装置に固定された座標系の座標値で記述された、前記第１回のガイドマークの像の観測座標値のｘ座標をｃ１、ｙ座標をｄ１とし、前記第２回のガイドマークの像の観測座標値のｘ座標をｃ２、ｙ座標をｄ２とし、前記多層プリント配線板の相対的な移動の前記所定量のＸ軸成分をＬ１、ｙ軸成分をＬ２とするとき、
前記第１回観測時の前記ガイドマークの前記真の座標値のｘ座標をＬｘ、およびｙ座標をＬｙとすると、Ｌｘ＝Ｌ１×ｃ１／（ｃ２−ｃ１）、およびＬｙ＝Ｌ２×ｄ１／（ｄ２−ｄ１）として推定することを特徴とする請求項３に記載の多層プリント配線板のガイドマーク座標値の推定法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、多層プリント配線板の内層を構成する各導体層に形成されたガイドマークをＸ線照射によって形成される像の観測値から多層プリント配線板の配線パターンの配置を推定し、基準穴を形成する基準穴穴開け機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
最近、ＩＣチップ、抵抗、コンデンサ等の表面実装用の電子部品の小型化に伴い、これらを実装するプリント配線板も高密度化が要求されて、多層化されるものが多い。民生用でも導体層の数が４層、６層等の多層プリント配線板が使用され、産業用では更に層数の多い高多層プリント配線板が使用される趨勢にある。
多層プリント配線板は表裏２層の外部に露出した導体層と、数層の露出しない内層の導体層で構成され、各導体層の間に絶縁性の基板が挿入され、この基板によって導体層が接着された構造となっている。
【０００３】
多層プリント配線板の導体層としては、たとえば厚さ１８μｍ程度の銅箔が使用される。
基板材料としては、熱硬化性のガラス・エポキシ樹脂の使用が主流であり、高多層配線板ではガラス・ポリイミド樹脂、ガラス・ＢＴ樹脂等の耐熱樹脂も使用される。
【０００４】
多層プリント配線板で６層以上のものは単に内層の導体数が多いだけなので、多層プリント配線板の製造法として、以下、図１０および図１１を参照して、６層の多層プリント配線板の製造法を簡単に説明する。
図１０（ａ）は６層配線板の構成を模式的に示した斜視図であり、（ｂ）は内層となる両面配線板の導体部分に形成されたプリントパターンを模式的に示す平面図である。（ｃ）は後述するレイアップの際に使用される治具板の側面図を示す。図１１は６層配線板の断面の、（ａ）はホットプレス工程直前を、（ｂ）はホットプレスにより熱硬化され接着して１枚の多層配線板となった状態を、それぞれ示している。
【０００５】
図１０（ａ）に示すように、６層の多層配線板６０は２層の露出した導体層６２、６２と、内層となる２枚の両面プリント配線板６１、６１の間にプリプレグ６４、６４ａ、６４を挟んで形成される。
内層を構成する両面プリント配線板６１、６１には、表裏の銅箔面に最終製品となる（図では６個の）単一配線板パターン６１ａ、・・・６１ａ等が、通常エッチングによって形成されている。
【０００６】
予め、位置決め用の少なくとも２個のガイド穴６５、６５が上記の両面配線板６１、６１に開けられ、このガイド穴６５、６５を基準にして表裏両面のパターン６１ａ、・・・６１ａ等が形成されるので、両面プリント配線板６１、６１の表裏のパターンは、平面的には相互にその位置が保たれている。このように２枚の両面配線板６１、６１には同じ座標位置のガイド穴６５、６５を使用してパターン６１ａ、・・・６１ａ等が形成される。
内層板となる両面プリント配線板６１に形成されたパターンには、単一配線板のパターン６１ａ、・・・６１ａの他に、後工程に使用する基準穴用のガイドマーク６６、６６（中央部２個所）またはガイドマーク６６ｂ、・・・６６ｂ（各隅に４個所等）および、表裏識別用の基準穴の位置を示すガイドマーク６６ａが複数個用意され、エッチング工程でこれらのガイドマークも形成される。
【０００７】
複数枚のエッチング済みの内層用両面プリント配線板を重ねて、それぞれの配線板の導体部に形成されたパターンの位置関係を正しく揃えることをレイアップ（Ｌａｙ　ｕｐ）と言う。
２本のピン６８ａ、６８ａを設けた治具板６８が用意される。ピン６８ａ、６８ａの中心距離は、両面プリント配線板６１にパターン６１ａ、・・・６１ａ等を形成したとき使用したガイド穴６５、６５の中心距離と等しくされている。
１枚のエッチング済みの両面基板６１が、そのガイド穴６５、６５に治具板６８のピン６８ａ、６８ａを挿通して治具板６８上に置かれる。その上にガイド穴６５、６５を開けられた、加熱前の基板材料（プリプレグと呼ばれる）６４ａが載せられる。更に他の１枚の両面基板６１が、そのガイド穴６５、６５に治具板６８のピン６８ａ、６８ａを挿通して治具板６８上に重ねられる。この段階で２枚の両面基板６１、６１とその間のプリプレグ６４ａの外周を仮止めしてレイアップが完了する。
【０００８】
図１１（ａ）の断面図に示すように、レイアップされた２枚の両面プリント配線板６１、６１の両側にプリプレグ６４、６４と導体材料の銅箔６２、６２をおいてホットプレスで加圧加熱すると、銅箔６２や両面基板６１の間に挿入されたプリプレグ６４、６４ａ、６４が熱硬化して（絶縁）基板６３に変化し、各導体間の接着も完了し、同図（ｂ）に示す１枚の多層プリント配線板６０となる。
この後、多層プリント配線板６０の内層パターンに対応した新たな基準穴が開けられ、この新基準穴を基準として最外層の導体配線パターンのエッチング、スルーホールの穴開け加工等が行われる。更に、めっき工程、防錆処理工程等を施し、機械加工で単一配線板に分割し、所要の外形形状に切り出して多層プリント配線板が完成する。
【０００９】
ここで混乱を避けるため、レイアップ用に使用する位置決め用の穴をガイド穴、ホットプレス以降の工程で使用される位置決め用の穴を基準穴と呼び分けることにする。
既に説明したように、内層板に形成されたパターンには、単一配線板のパターン６１ａ、・・・６１ａの他に、基準穴のためのガイドマーク６６、６６、６６ａ等が複数個用意され、エッチング工程でこのガイドマークもエッチングされている。これらのガイドマークの座標は、単一配線板のパターン６１ａ、・・・６１ａとある位置関係を保つよう定められているので、これらのガイドマークの位置を測定すれば、電気回路を構成するパターンの座標が判明する。
上記の多層基板６０の内層に形成されたガイドマーク６６、６６に対応した新たな基準穴を開けるのに、通常は、Ｘ線基準穴穴開け機が使用される。
【００１０】
前述のように、ホットプレスで加圧加熱された多層基板の表裏両外面は無垢の導体層で覆われており、肉眼で可視光線を使って内層に形成されたガイドマークを明瞭に透視することは不可能である。
現在では微弱なＸ線で多層基板を透視して、内層板に形成されたガイドマーク位置を測定する方式が一般的である。
【００１１】
通常、ガイドマークは最少でもレイアップされる１組の内層板のどれか１枚の導体層に形成される。内層板の変形具合を具体的な数値で記述できるように、ガイドマークはお互いに離れた位置に少なくとも２個が形成されている。
最近では、内層板の各所の変形を捉えるためにガイドマークの個数は増加する傾向にあり、図１０に符号を６６ｂ、・・・６６ｂとして示すように、一導体層の４隅等にガイドマークを形成して、変形具合を平面の直交する２方向で測定可能にされている。（例えば、図１０では４個のガイドマークの例が示されている）
【００１２】
多層基板の製造時にホットプレスで加圧加熱されるために、内層板の多少の変形は免れず、内層板のガイドマークも当初設定された座標と異なっている。ガイドマーク間の距離も設計値とは異なる場合が多い。
しかし、後工程で使用される基準穴は治具板に設けられたピンに挿通されて使用されることから、基準穴の中心距離、即ち、基準穴間隔を治具板のピンの間隔と等しくしておく方が実用上具合がよい。このように、基準穴の中心距離が所定の基準穴間隔となるように基準穴を開ける方式は振り分け式と呼ばれる。同時に使用される基準穴の数は２個以上任意に選んで良い。
また、後工程で使用する治具板の性格により、内層板に設けられたガイドマークと実際に穿孔される基準穴とは位置、個数とも違っていることが多い。なお、基準穴が２個のとき、表裏識別用に更に１個の基準穴が追加されることもあり、治具板のピンに挿入された基準穴の摩耗変形を恐れて、後の工程数によっては何組かの基準穴が予め開けられる場合もある。
【００１３】
今、多層プリント配線板の導体層のパターンを設計するとき使用した座標系を設計座標系と呼ぶことにする。導体層に形成されたガイドマークの座標値はこの設計座標系でそれぞれ現されている。
また、穴開け機の筺体等の不動部に固定され、主構成要素の運動方向に平行な座標軸を持つ機械座標系を想定する。図２（ｄ）は座標軸がＶｄとＵｄ、座標原点がＯｄである設計座標系と、穴開け機に設定された機械座標系（座標軸Ｘｍ・Ｙｍ、原点Ｏｍ）の関係を示した１例である。ここでは、観測装置の視野に（ローカル）座標系（ｘ、ｙ、Ｏ）が更に設定されている。
【００１４】
図２（ｄ）では、基準穴を形成する多層プリント配線板６０が穴開け機にセットされている。内層板に形成された複数個のガイドマークは配線板６０の隅に形成されたガイドマーク枠２１内に収められている。内部の導体層の配線パターンは配線板６０の外形とは関係はなく、この状態では、設計座標系の原点Ｏｄの位置と座標軸の傾き（θ）は未知である。
【００１５】
例えば、Ｘ線でガイドマークを透視してＸ線カメラでガイドマークの像を観測すれば、各ガイドマークの穴開け機上の位置として、機械座標系で現された座標値が得られる。この座標値を統計学的に処理して、設計座標系の座標原点の座標と座標軸の方向の最も確からしい数値を求めれば、設計座標系で記述されている基準穴の座標も機械座標系の座標に換算することができる。基準穴の位置が機械座標系で表示されれば、この位置に基準穴用ドリルの装着されたスピンドルを移動させ、基準穴の穴開けを行うことができる。
基準穴穴開け機はガイドマークの像の座標の測定値から、上記の設計座標系の要素（原点Ｏｄと座標軸の傾きθ）を推定する計算手段を内蔵しており、このための計算方式も各種提案されている。
【００１６】
最近の多層プリント配線板は各層の状態を記録して置けるよう、各内層の導体層全てにガイドマークをそれぞれ配置し、そのガイドマークが一つの枠内に集合したガイドマーク群が形成され、観測装置の１回の観測で、各層の情報を取込むようにされている場合が多い。
通常、このようなガイドマーク群が内層板の４隅等に計４個所以上（少なくとも３個所）設けられる。穴開け機はこれらのガイドマーク群を観測して、全ての内層板のパターン全体として最も狂いの少ない状態になるよう案分して、内層板の座標（設計座標系の原点位置と座標軸の傾き）を決定する。
【００１７】
図１０、図１１で例示した多層プリント配線板は、６層程度の層数しか持たない。現実に使用される多層配線板の層数は増加傾向にあり、主流の層数も１０数層以上にも達する状況である。
層数が増すと多層プリント配線板の板厚が増加し、各層に形成されたガイドマークの板厚方向の位置の差も大きくなる。
【００１８】
ガイドマーク観測に使用されるＸ線は通常点光源と見なせる光源から出射され、放射状に拡散しながら多層配線板を透過して、ガイドマークの影絵である像をＸ線カメラの蛍光面に形成する。
カメラの直下以外はＸ線が傾いてガイドマークに当たり、ガイドマークの像は大きさと位置が拡大される。
蛍光面とガイドマークの距離は内層の板厚方向の位置で異なり、この位置の差が大きければ、観測されるガイドマークの座標誤差が大きくなる。
【００１９】
１例として、図３（ａ）はＸ線源であるＸ線発生管４ａとＸ線カメラ６と多層プリント配線板６０の関係を模式的に示し、Ｘ線蛍光増倍管３０の蛍光膜３１に形成されたガイドマークの像がＣＣＤ撮像素子３５に取り込まれる。
像はＬ２／Ｌ１に拡大され、座標値も同一の比率で拡大される。この傾向は同図（ｂ）に示す角度αが大きいほど、（ｃ）に示すガイドマーク（Ｂ１・・・Ｂ４）間の板厚方向の距離（ｔ１およびｔ２）が大きいほど誤差が増えることを示している。
【００２０】
本発明者は、図１２、１３に図示したようなガイドマーク枠内のガイドマークの配置について特願平１１−３４４５９３で提案している。
図１２はガイドマーク枠内のガイドマークの配置を示すため、ガイドマーク枠付近の一部を破断して基板、プリプレグ等を除去した斜視図、図１３はガイドマーク枠付近の模式的な断面図、およびガイドマークの平面図等である。
【００２１】
ガイドマークの形状は図１３（ｃ）に示すように、正方形の中央を円形に導体を除去した中空ガイドマークｎＥと円形に導体を残した中実ガイドマークｎＭの２種類を用いる。ここでｎは所属する導体層の順番を示す添字である。
導体層のパターン設計時に、隣り合った導体層に中実ガイドマークｎＭと中空ガイドマーク（ｎ＋１）Ｅの重心が一致するように配置する。
なお、中空ガイドマークｎＥの実体は、導体層を形成する銅箔を削除して形成された中空の円形部分であり、中空ガイドマークｎＥの重心は中空の円形部分の重心である。外周の正方形はガイドマークとしての機能は持たない。
【００２２】
図１３（ａ）は５枚の両面配線板６１−１、６１−２、・・・６１−５の表裏にプリプレグ６３を介して銅箔の導体６２を載せレイアップした１２層の多層プリント配線板６０を板厚方向から見た断面図で、ガイドマークの配置を表している。
例えば、上から２枚目の導体層に形成された中実ガイドマーク２Ｍと、３枚目の導体層に形成された中空ガイドマーク３Ｅが、両ガイドマークの重心位置が一致するように配置される。
次に、３枚目の導体層に形成された中実ガイドマーク３Ｍと、４枚目の導体層に形成された中空ガイドマーク４Ｅが、やはり重心位置が一致するように配置される。
このように隣り合った層に重心の一致した中実ガイドマークｎＭと中空ガイドマーク（ｎ＋１）Ｅが形成され、１０層目と１１層目に形成された中実ガイドマーク１０Ｍと中空ガイドマーク１１Ｅまで連続して形成される。
【００２３】
これらのガイドマークは通常多層プリント配線板の４隅に形成されたガイドマーク枠の中に、１例として、図１３（ｂ）に示すように配置されている。
ガイドマーク枠は内部を９個の正方形に分割し、その正方形のそれぞれに重心を一致させた中実ガイドマークｎＭと中空ガイドマーク（ｎ＋１）Ｅの各１個を配している。実用化された大きさとしては、ガイドマーク枠２１の１辺Ｆが約１０ｍｍ角程度である。
【００２４】
分割された各正方形内には各１個の中実ガイドマークｎＭと中空ガイドマーク（ｎ＋１）Ｅが形成され、それ以外の銅箔は全て除去されている。
従って、Ｘ線でガイドマーク枠２１内のガイドマーク群２０を照射すると、暗部の中に、図１３（ｂ）では３行３列に配置された、外径Ｄ２、内径Ｄ１の円形の（図では９個の）リングが明部として観測される。
リングの外径が中空ガイドマークＥに相当し、リングの内径が中実ガイドマークＭに相当する。
中実ガイドマークｎＭの重心の座標と中空ガイドマーク（ｎ＋１）Ｅの円（明部分）の重心の座標を求める。
【００２５】
重心位置を共通にして配置された１組の中実、中空ガイドマークは、隣り合った導体層に形成されているので、図３（ｃ）に示すように、ガイドマークの高さの差は両面配線板の絶縁基板の厚さ、またはプリプレグの厚さ程度であり、その位置のＸ線の照射角度（図３（ｂ）のα）もほぼ等しい。よって、中実ガイドマークｎＭと中空ガイドマーク（ｎ＋１）Ｅ間の誤差はごく少ない。
この操作を隣り合った層毎に次々に連続して行うと、全体の導体層に形成された各ガイドマークの座標値を要求精度内で得ることができる。
このガイドマークの座標値から導体パターンの設計座標系が精度良く求められる。本発明者による最少二乗法による設計座標系の推定方法は特願平２００−１３０７６４等で説明されている。
【００２６】
しかし、上述のガイドマークの構成ではＸ線カメラの蛍光面の大きさの制約から、１個のガイドマーク枠に形成できるガイドマークの組はガイドマーク枠の各辺を３分割した９組が限度でこれ以上増加することは困難である。
従って、図１３（ａ）に示すように、内層で１０層、表裏の導体層を加算した多層プリント配線板の層数は１２層が限度となる。
【００２７】
このように、隣り合った層に形成されたガイドマークを次々に比較する方法は精度的には、ほぼ満足すべきものではあるが、各導体層に２個のガイドマークを設ける必要があるので、多層プリント配線板の層数が増加してガイドマークの層数が増加すると、ガイドマーク枠１個では全てのガイドマークが収まり切れず、多層プリント配線板の四周のそれぞれにガイドマーク枠が２個以上必要となる。
内層板の配線パターンの外周部には内層板の名称、各種の識別番号、各種のマークや基準穴等が記載され、特にその４隅は過密であり、新たにガイドマーク枠を新設するスペースが取りにくいという問題がある。
また、ガイドマークを多数形成する作業も設計工数の増加となりコストアップになりやすいのも問題である。
【００２８】
また、この方法はガイドマークの多層プリント配線板の板厚方向の高さに起因する誤差を最少に押さえてはいるが、多層プリント配線板を構成する基板やプリプレグの厚さの変動等がガイドマーク位置の測定値の変動に影響する程度を数値的に取り扱うことは困難である。本方法をユーザにアピールする際の説得力に欠けると言う販売上の問題も生じている。
【特許文献１】
特願平１１−３４４５９３
【特許文献２】
特願平２００−１３０７６４
【００２９】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、ガイドマークと蛍光膜との距離の変化や平面的な配置の違いによるガイドマークの像の不規則な移動を排除して、同一個数のガイドマーク枠でより層数の多い多層プリント配線板に対応して、各導体層の設計座標を推定することを目的としている。
【００３０】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記のような問題点を解決するために、基準穴穴開け機の筺体に固定された架台と、
多層プリント配線板の構成要素である両面プリント配線板の導体層に形成されたガイドマークを照射するＸ線を出射するＸ線源、および、ガイドマークを照射したＸ線の透過で形成されたガイドマークの像を観測するＸ線カメラを備え、架台で支承される観測装置と、
多層プリント配線板に基準穴を穴開けする穴開け装置と、
多層プリント配線板と観測装置及び穴開け装置の位置を相対的に変換する送り装置と、
観測装置により観測されたガイドマークの像の観測座標値からガイドマークの真の座標値、および前記多層プリント配線板の設計座標系の配置を推定し、且つ、前記送り装置を制御する制御装置と、
を備えた基準穴穴開け機において、
制御装置は、前記観測装置に固定された座標系で記述された、第１回の前記ガイドマークの像の観測座標値と、前記多層プリント配線板を相対的に所定量移動させた後に観測した第２回の前記ガイドマークの像の観測座標値と、前記多層プリント配線板の移動の前記所定量とから、前記ガイドマークの真の座標値を推定するガイドマーク座標値推定機能を有する基準穴穴開け機を提供する。
【００３１】
また、本発明の基準穴穴開け機のガイドマーク座標値推定機能は、観測装置に固定された座標系の座標値で記述された、第１回のガイドマーク像の観測座標値のｘ座標をｃ１、ｙ座標をｄ１とし、第２回のガイドマーク像の観測座標値のｘ座標をｃ２、ｙ座標をｄ２とし、送り装置の移動の所定量のＸ軸成分をＬ１、ｙ軸成分をＬ２とするとき、
第１回の観測時のガイドマークの真の座標値のｘ座標をＬｘ、およびｙ座標をＬｙとすると、Ｌｘ＝Ｌ１×ｃ１／（ｃ２−ｃ１）、およびＬｙ＝Ｌ２×ｄ１／（ｄ２−ｄ１）として推定するガイドマークの真の座標値算出演算手段を備えている。
【００３２】
更に、本発明は、Ｘ線源とＸ線カメラを備えた観測装置の、Ｘ線源から出射されるＸ線により多層プリント配線板の構成要素であるプリント配線板の導体層に形成されたガイドマークを照射し、ガイドマークの像をＸ線カメラで観測して、観測装置に設定された座標系の座標値として前記ガイドマークの像の座標値を得る第１工程と、
送り装置上に載置した前記多層プリント配線板を、相対的に、所定量の移動を行う第２工程と、
第２工程の移動後のガイドマークの像を観測装置により観測して、第２回のガイドマークの像の座標値を得る第３工程と、
観測装置に固定された座標系で記述された、第１回のガイドマークの像の観測座標値と、多層プリント配線板を相対的に所定量移動させた後に観測した第２回のガイドマークの像の観測座標値と、多層プリント配線板の移動の所定量とから、第１回のガイドマーク観測時のガイドマークの座標値を推定する第４工程とからなることを特徴とする多層プリント配線板のガイドマーク座標値の推定法を提供する。
【００３３】
更にまた、本発明の多層プリント配線板のガイドマーク座標値の推定法の第４工程は、観測装置に固定された座標系の座標値で記述された、第１回のガイドマーク観測値のｘ座標をｃ１、ｙ座標をｄ１とし、第２回のガイドマーク観測値のｘ座標をｃ２、ｙ座標をｄ２とし、多層プリント配線板の所定量の移動のＸ軸成分をＬ１、ｙ軸成分をＬ２とするとき、
第１回のガイドマーク観測時のガイドマークの真の値のｘ座標をＬｘ、およびｙ座標をＬｙとすると、Ｌｘ＝Ｌ１×ｃ１／（ｃ２−ｃ１）、およびＬｙ＝Ｌ２×ｄ１／（ｄ２−ｄ１）として推定する多層プリント配線板のガイドマーク座標値の推定法でもある。
【００３４】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を次の項目で説明する。
１．基準穴穴開け機の構成。
２．穴開け機に搭載された観測装置の特徴
３．本発明の実施の形態であるガイドマークの座標値推定式の説明。
【００３５】
１．基準穴穴開け機の構成。
【００３６】
内部にガイドマーク群を配置したガイドマーク枠を、配線板の４隅等に配置した多層プリント配線板を観測して基準穴を形成する、いわゆる多点振り分け方式の基準穴穴開け機について図６乃至図８を参照して説明する。
図６は上記の穴開け機１の外観の斜視図であり、筺体２を透視して表している。　図７（ａ）は穴開け機１の正面図、図７（ｂ）は側面図である。図８（ａ）（ｂ）は穴開け機１の可動テーブル１２の位置を変えた平面図を示し、図７、図８とも筺体２を透視して内部を表している。
【００３７】
また、各図に記入した機械座標系（原点Ｏｍ、座標軸Ｘｍ、Ｙｍ、Ｚｍ）は穴開け機１の不動部分（例えば筺体１や架台３）に固定された座標系で、送り装置の各種機械部分の移動方向はこの座標軸に平行になされている。Ｘ線カメラで多層基板のガイドマークを観測して得られる座標値や、基準穴の穴開け座標も基本的にこの座標系を用いて算出される。
なお、図６の白抜きの矢印１７は作業者の定位置であって、作業者は矢の方向（Ｙｍ軸の正方向）に向かって立ち、ガイドマーク観測、基準穴穴開けを行う多層プリント配線板（図示せず）を投入し、工程が終われば穴開け機１から取り出す。
【００３８】
以下の説明でワークである多層プリント配線板は図２（ｄ）に示したように、四隅のガイドマーク枠２１・・・２１内のガイドマーク群を観測して、観測値から決定された所定の位置に基準穴を穴開けするものとする。
【００３９】
穴開け機１の筺体２の内部に、架台３が固定されている。左右１対のＸ移動架台１０、１０は、ほぼ、チャンネル状に形成され、左右で鏡像関係をなす形状とされている。このＸ移動架台１０、１０は架台３の上端に配置された直線ガイド１０ａ、１０ａによって支承されている。ボールねじ１０ｂとこれと係合するＸ移動架台１０の下面に取り付けられたボールナット（図示せず）により、基準穴を穴開けする配線板の大きさに従って、あらかじめ、Ｘｍ軸に平行に移動してガイドマークが観測可能の位置に待機している。
なお、Ｘ移動架台１０、１０を個別に駆動するために、ボールねじ１０ｂは各Ｘ移動架台１０毎に配置されている。
【００４０】
Ｘ移動架台１０、１０の上部にＸ線発生装置４、４が固定され、下部には直線ガイド１１ａ、１１ａが取り付けられている。そして、Ｙ移動架台１１、１１がこの直線ガイド１１ａで支承されている。ボールねじ１１ｂとこれと係合するＹ移動架台１１の下面に取り付けられたボールナット（図示せず）により、Ｙ移動架台１１、１１はＹｍ軸に平行に移動可能である。
Ｙ移動架台１１、１１はチャンネル状に形成され、上部にＸ線防護管５が配置され、図７に示すように、これと並んでクランパ９とクランパ９を上下動させるエアシリンダ９ａが設置されている。下部にはスピンドル７とＸ線カメラ６が固定されている。
【００４１】
Ｙｍ軸と平行に配置され筺体の中央部分に固定された直線ガイド１２ａとボールねじ１２ｂにより支承され、駆動されて、多層プリント配線板を搭載する可動テーブル１２はＹｍ軸に平行に運動する。
可動テーブル１２は１２Ａの位置で、ワークである基準穴を穴開けする多層プリント配線板を載置し、Ｙｍ軸に沿って移動してガイドマーク測定、基準穴開け位置に到達する。
なお、ボールねじ１０ｂ、１１ｂ、１２ｂを駆動し、Ｘ移動架台１０、１０とＹ移動架台１１、１１、および可動テーブル１２の移動を制御する制御装置は図示されていない。
【００４２】
ここで、穴開け機の主要構成要素として、Ｘ線発生装置４とＸ線防護管５およびＸ線カメラ６でガイドマークの観測装置を、スピンドル７とクランパ９で穴開け装置、Ｘ移動架台１０とＹ移動架台１１と可動テーブル１２およびこれらを支承し、駆動する直線ガイド１０ａ、１１ａ、１２ａ、ボールねじ１０ｂ、１１ｂ、１２ｂ等で駆動装置をそれぞれ形成している。
また、図示されていない制御装置は、ＣＰＵ、記憶装置、シーケンサ、等から構成されるのが通常であり、一連の穴開け作業手順に従って、上記の各種装置の制御を行う。また、観測装置で観測したガイドマークのＸ線像から座標値を算出し、この座標値と予め入力された基準穴の設計座標から、基準穴穴開け位置の計算も行う。後述する本発明の実施の形態であるガイドマークの座標値推定式による演算も制御装置内で行われる。
【００４３】
４個のガイドマーク枠２１・・・２１を４隅に形成した、図２（ｄ）に示す多層プリント配線板６０の観測方法を説明する。
まず、穴開けする配線板の外形寸法と（設計上の）ガイドマーク枠２１・・・２１の座標値からＸ移動架台１０、１０のＸｍ軸に沿った位置が決まり、予め、Ｘ移動架台１０、１０は、そこに移動して待機している。
【００４４】
可動テーブル１２が（図６の）１２Ａの位置で、作業者は多層プリント配線板６０を可動テーブル１２上の所定位置に載置する。配線板６０は可動テーブル１２に仮固定される。可動テーブル１２はＸ線カメラ４に内蔵されたＸ線発生管４ａの下に前方の左右２個のガイドマーク枠２１、２１が来る位置に移動する。
後述するように、ガイドマーク枠２１、・・・、２１をＸ線で透視してＸ線カメラ６、６で観測し、枠内の各導体層のガイドマークｎＭ、ｎＥ等が形成する（Ｘ線カメラの蛍光膜上の）像の座標値を測定する。座標値は図示しない制御装置の記憶装置に記憶される。
後方のガイドマーク枠２１、２１がＸ線発生管４ａの下に来る距離だけ、可動テーブル１２はＹｍ方向に移動する。次いでＸ線を照射して、Ｘ線カメラ６、６でガイドマーク枠２１、２１を観測して、各導体層のガイドマークｎＭ、ｎＥの像の座標値を記憶する。
【００４５】
次に制御装置内で、４組のガイドマーク枠２１、・・・、２１内のガイドマークの像の座標から設計座標系の配置を算出し、これから形成すべき基準穴の座標を計算する。
可動テーブル１２がＹｍ方向に移動して基準穴の位置に達し、スピンドル７、７が基準穴の座標まで移動し、基準穴を穴開けする。なお、基準穴は図示していない。
可動テーブルが投入位置１２Ａまで動いて、穴開けの済んだ配線板６０を作業者が取り出すと基準穴加工工程が終了する。
【００４６】
図９を参照して上記の加工時にＸ、Ｙ移動架台に搭載された機器類がどう動作するかを説明する。
図９（ａ）は作業者位置から左側のＸ移動架台１０、Ｙ移動架台１１を見た正面図、（ｂ）はその平面図でＸ移動架台１０の上半部を取り去り、Ｙ移動架台１１の上面を示している。（ｃ）、（ｄ）はＸｍ軸のプラス方向から見たＸ移動架台１０を示し、（ｃ）はＸ線カメラ６によるガイドマークの観測時、（ｄ）はスピンドル７による穴開け時を模式的に示している。
【００４７】
ガイドマーク枠２１・・・２１の観測は、同図（ｃ）に示すＸ線観測位置で行う。Ｘ線発生管４ａの直下にＸ線防護管５とＸ線カメラ６が来ている。
図示しない制御装置の指令によりＸ線発生装置が起動し、Ｘ線発生管４ａから放射されたＸ線はＸ線防護管の中心に開けられた穴５ａ（図示せず）内を通り、図示していないが可動テーブル１２上に載置された配線板６０の内層のガイドマーク枠の１個を透視してＸ線カメラ６で画像として捉え、その画像は制御装置内の計算機に送られて各ガイドマークの像の座標が計算され、記憶される。ガイドマークの座標値推定式を適用するには、ガイドマーク枠を相対的にｘｙ方向に所定量移動の後、同一のガイドマーク枠を観測する。所定量移動前後のガイドマークの像の座標値からガイドマークそのものの座標値が推定できる。
【００４８】
ガイドマークの座標値から設計座標系の配置が推定され、穴開けする基準穴の座標が（機械座標系の座標値として）決定される。
基準穴の穴開けはスピンドル先端のドリル７ｂで行われる。穴開け時には、計算された基準穴の座標値に従って可動テーブル１２が移動し、Ｘ移動架台１０が基準穴のＸｍ軸座標まで移動し、Ｙ移動架台１１が基準穴のＹｍ軸座標まで移動する微調整を行う。
【００４９】
Ｙ移動架台１１は常にＸ線カメラ６の中心を基準として動く設定なので、実際には図９（ｃ）に示すように、Ｙ軸移動架台１１はＸ線カメラ６の中心とスピンドル７の中心との距離Ｓだけ多く移動する。　スピンドル７はエアタービンまたは高周波モータを回転源とする高速モータであって、回転軸に取り付けられたチャック７ａを介して、通常超硬合金製のドリル７ｂを装着して配線板に基準穴を穴開けする。なお、図示していないが、スピンドル７を上下するエアシリンダまたはサーボモータによってドリル７ｂの切り込み送りを行う。
スピンドル７の直上に配置されたクランパ９はエアシリンダ９ａのアクチュエータに取り付けられており、降下すれば可動テーブル１２に載置された配線板６０を押さえつけて、穴開け時の配線板６０の移動を防止する。
以上がガイドマーク群を観測し、その観測結果に基づいて基準穴を開ける穴開け機の機械的な手順である。
【００５０】
次にガイドマーク群の観測結果から多層プリント配線板６０の内層の導体層の位置の算出法を説明する。
多層プリント配線板６０の内層の導体層の導体パターンを設計する際、全ての内層の導体層に共通な、直交するＵｄ、Ｖｄを座標軸とする設計座標系を設定することは既に述べた。穴開け機に投入したときに例えばＵｄ軸は機械座標系のＸｍ軸とほぼ平行、Ｖｄ軸は同じくＹｍ軸とほぼ平行と定める。また、導体パターンと同時に４個所のガイドマーク群の構成要素としてのガイドマークを所定の座標位置に記入する。
通常、１個のガイドマーク群には１導体層に付き１個のガイドマークが配置されている。ガイドマーク枠が配線板の４隅にあれば１導体層にガイドマークは４個形成される。４個のガイドマークの像の２回の観測結果から、ガイドマーク４個の機械座標系で記述した座標値を計算できる。
なお、ガイドマーク群の形状は、例えば、図５（ｂ）に示すものとする。
【００５１】
１導体層の４隅に形成された４個のガイドマークの測定値からＵｄ、Ｖｄの設計座標系がどこに有るかを推定して、この導体層の配置とみなす。すなわち、設計座標系の原点を機械座標系で表した座標値、および、Ｕｄ軸のＸｍ軸に対する傾きが得られれば良い。
統計学上、測定値から確からしい値を推計する手法は各種有るが、観測点（中実ガイドマーク２２）を単位質点と仮定して、その重心を求め、重心は不動として、設計上のガイドマークの座標値と測定したガイドマークの座標値から、この距離の自乗和を最小とするＵｄ軸のＸｍ軸に対する傾きを求める方法等がよく使われる。
計算手順の具体例は、同一出願人より特願平１１−２９３２７１等で説明されているので、省略する。
【００５２】
特定の導体層に形成された（少なくとも３個の）ガイドマークから、その層の設計座標系の配置（原点位置と座標軸の傾き）を計算できる。また、導体層全てに形成された全ガイドマークを使用して全体を均した１個の設計座標系の配置を得ることもできる。通常は後者の全体を平均等で案分した１個の設計座標系を推定して、基準穴の座標を決定する。
また、特定層の設計座標系の配置と全体を平均した設計座標系との差は特定の内層の層間ズレのデータと呼ばれる。
【００５３】
各導体層の層間ズレの数値は穴開け機のメモリに記憶され、必要に応じて客先にも提出できる。また、メーカ側の品質管理用にも有用な資料となる。
ホットプレス加工後の基準穴穴開けは、表面の導体層のパターンエッチング、スルーホール等の穴開け、単一配線板に外形の切り出し等の後工程に、必要な工程であり、この基準穴穴開け工程中に、内層導体層の層間ズレが加工時間の増加無しに測定可能である。
【００５４】
以上基準穴穴開け機として説明したが、穴開け機から穴開け機能のみを取り外せば、ガイドマークを観測してデータを記憶する測定器となる。大容量の記憶装置、高速度測定を特徴とした測定器も、独立した製品分野であるが、Ｘ線カメラ等の測定手段はほとんど穴開け機と共通であり、上記の穴開け機の説明で、測定器の機能説明も包含するものとする。
【００５５】
２．穴開け機に搭載された観測装置の特徴（Ｘ線源およびＸ線カメラ）
【００５６】
穴開け機の観測装置は、通常、Ｘ線でガイドマークを透視し、その像を観測してガイドマークの座標とする。観測装置の主要な構成要素であるＸ線発生管とＸ線カメラを図３を参照して説明する。図３（ａ）はＸ線カメラの概要を示す略図、（ｂ）はマークの位置とＸ線カメラの出力像の形を説明する模式図、（ｃ）は被写体の厚さによる像の位置の変化を示す模式図である。
【００５７】
通常、Ｘ線カメラ６には、その受像部としてＸ線蛍光増倍管３０が内蔵されている。図３（ａ）に示すように、Ｘ線蛍光増倍管３０は、蛍光膜３１と光電面３２からなる入力ターゲット、収束電極Ｓ、陽極Ａ、出力蛍光膜３３等を内蔵している。
Ｘ線発生管４ａから放射されたＸ線は被写体である多層配線板６０のガイドマーク６６等の形成されている内層の導体層を透過して、蛍光膜３１に入射し、蛍光膜３１を発光させて光学像３６に変換される。その光により、蛍光膜３１の内面に密接して配置された光電面３２から光電子が放出される。加速電圧を上げなどして出力光束を増倍させ、出力蛍光膜３３に像を結ぶ。その像を光学レンズ系３４を介して電荷結合素子（Ｃｈａｒｇｅ　Ｃｏｕｐｌｅｄ　Ｄｅｖｉｃｅ）であるＣＣＤ撮像素子３５に取り込む。
【００５８】
図３（ａ）中、Ｌ１はＸ線源と多層配線板６０までの距離、Ｌ２はＸ線源とＸ線増倍管の蛍光膜までの距離である。可視光線と違い、Ｘ線は光学レンズが使用できないので、蛍光膜３１の像３６は、多層配線板に形成されたガイドマークの、ほぼ相似形の影絵として写り、その大きさは光源からの距離に比例して〔（Ｌ２）／（Ｌ１）〕と拡大される。
最近、ＣＣＤ撮像素子３５の感度が向上したため、蛍光膜３１の後ろに密着してＣＣＤ撮像素子３５を配置し、蛍光膜３１の像を直接ＣＣＤ撮像素子に取り込んで、増倍管３０を省略したＸ線カメラも用いられるが、上記の関係は同様に成立する。
【００５９】
図３（ｂ）を参照して、蛍光膜上の像の位置と被写体と像の形との関係を説明する。カメラの視野の中央に図形重心があるマークＢ１に対しては、Ｘ線発生管から出射したＸ線により形成される直下の像Ｚ１は元のマークＢ１と相似形であり、その重心（図形中心）も元のマークＢ１と同位置の視野中央にある。この場合はＬ１、Ｌ２とは関係なく、重心位置の変化はない。
【００６０】
Ｘ線が角αの角度で入射したマークＢ２の像Ｚ２は前項の比例式により大きさは変化し、角αの微少変化でマークＢ２と像Ｚ２の形状は厳密には相似ではなく、例えば、マークＢ２の輪郭形状が円とすると、像Ｚ２は楕円形となる。しかし、円の中心は楕円の中心に射影し、重心位置は角αの線上にある。ガイドマークの重心が視野の中心でない場合も上記の重心位置が角αの線上にあることを利用して単純な比例計算で補正することができる。
このように、上記の比例式のＬ１が一定であれば、Ｘ線の入射角αによる像のゆがみの影響を避けることができる。
なお、Ｘ線蛍光増倍管３０の蛍光膜３１は球面の場合もあり、多少の狂いが加算されるが、その誤差の増加分はごく少ない。
【００６１】
図３（ｃ）に誇張して示すように、被写体である多層配線板６０の表裏にマークがあると、マーク間の距離（配線板の板厚）ｔ１、ｔ２により像の位置に差が現れる。実際には表裏のマークＢ１、Ｂ２は同心に配置されているが、Ｘ線がαの入射角を持つ場合は、その像Ｚ１、Ｚ２は同心とはならない。板厚ｔ１が小ならば、上半部に描いたように狂った量Ｑ１は少なく、板厚ｔ２が大ならば、下半部に示すように狂った量Ｑ２は非常に大きくなり、誇張して示すように両ガイドマークが重なれば２個のガイドマークとしては認識できず、個々の重心は推定不能となる。
１例として、図５（ｂ）のコーナー部に配置されたガイドマークはＬ１の差が０．５ｍｍ程度（板厚ｔ２が０．５ｍｍ）となると狂いの量Ｑ２は０．０１ｍｍ前後で使用限界に近くなる。
【００６２】
３．ガイドマークの座標値推定方法
【００６３】
本発明の実施の形態の１例であるガイドマークの座標値推定方法の説明を行う。この座標値推定方法は既に説明した基準穴穴開け機に適用したものであり、穴開け機の観測装置には上記のＸ線源とＸ線カメラが使用されているものとする。
【００６４】
本ガイドマークの座標値推定方法は、前後２回のガイドマークの観測結果からガイドマークの座標値を推定するもので、第１回のガイドマーク像の観測後、所定量の多層プリント配線板の相対的な移動を行い、第２回のガイドマーク像の観測を行う。第１回、第２回の観測結果と所定の多層プリント配線板の移動量からガイドマークの真の座標値を数学的に完全に推定することができる。
【００６５】
本発明の実施の１形態であるガイドマークの真の座標値の推定式の説明を図１を参照して説明する。図１（ａ）は穴開け機の観測装置周辺の立体的な略図で、多層プリント配線板の相対的な移動によってガイドマークが移動する状況とそれに伴う蛍光膜上のガイドマークの像の変位の関係を示している。
穴開け機の観測装置のＸ線カメラの蛍光膜のほぼ中心を座標原点Ｏとし、蛍光膜上に直交座標軸を置いた観測装置のｘｙ座標系を設定する。座標原点Ｏの直上（ｚ軸上に）の１点にＸ線源Ａを固定する。
【００６６】
図示しない可動テーブルに載置され、固定された多層プリント配線板６０の内層の導体層に形成されたガイドマークＭを観測する。ガイドマークＭは多層プリント配線板６０のガイドマーク枠内の特定の１個とする。
可動テーブルの多層プリント配線板載置面はｘｙ平面に平行で、可動テーブルはｘｙ平面に平行に移動するものとする。従って、可動テーブルに載置され固定された多層プリント配線板６０に形成されたガイドマークＭはｘｙ平面に平行な平面内を移動する。
ｘｙ平面に平行で、ガイドマークＭの存在する平面とＡ・Ｏを結ぶ一点鎖線で示す直線（ｚ軸と一致）との交点をＰとし、Ａ・Ｐの距離をａ、Ｐ・Ｏの距離をｂとする。
ここで、Ｘ線源ＡとＸ線カメラの蛍光膜上の座標原点Ｏとの距離はａ＋ｂで固定されている。
【００６７】
第１回観測のガイドマークの位置をＭ、可動テーブルをｘ、ｙ方向に所定量移動した後の第２回観測の位置をＭ２とする。ガイドマークは任意の経路でＭからＭ２に到達して良いが、ここではＭ、Ｍ１、Ｍ２の経路とし、ＭからＭ１はｘ軸に平行にＬ１の距離を、Ｍ１からＭ２にはｙ軸に平行にＬ２の距離を移動したものとする。
ガイドマークの移動に従い、蛍光面上でその像はＺ、Ｚ１、Ｚ２と移動する。既に述べたようにＸ線は直進するのでＡ・Ｍ・Ｚ、Ａ・Ｍ１・Ｚ１、Ａ・Ｍ２・Ｚ２はそれぞれ１本の直線上にある。
【００６８】
図１（ｂ）はｘｙ平面へのＡ・Ｍ・Ｚ、Ａ・Ｍ１・Ｚ１、Ａ・Ｍ２・Ｚ２の投影図であり、同図（ｃ）はｘ軸に平行でｘｙ平面上にある基線ＸＸを含みｘｚ平面に平行な投影面〔Ｂ〕へ、同図（ｄ）はｙ軸に平行でｘｙ平面上にある基線ＹＹを含みｙｚ平面に平行な投影面〔Ｃ〕へ、それぞれ投影した投影図である。
なお、図１（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）の配置は第一角法で示している。
【００６９】
ここでは、投影法として、いわゆる正視図法を使用している。正視図法は投影面に直角な投影線を使用するのが特徴である。
例えば、ｘｚ平面に平行な投影面〔Ｂ〕に投影するにはｙ軸に平行な光線が使用され、ｙｚ平面に平行な投影面〔Ｃ〕に投影するにはｘ軸に平行な光線が使用される。
【００７０】
正視図法では、投影面に平行に点を移動させると投影面には移動量の実寸が表示され、投影面に垂直に点を移動させると投影面には移動量は０として表示される。
今、座標（ｘ、ｙ、ｚ）を持つ点を座標（ｘ１、ｙ、ｚ）までｘ軸に平行に動かして、ｘｚ平面に平行な投影面〔Ｂ〕に投影すると、座標（ｘ、ｚ）を持つ点が座標（ｘ１、ｚ）に移動する。移動量は（ｘ１−ｘ）の実寸となる。
また、座標（ｘ、ｙ、ｚ）を持つ点を座標（ｘ、ｙ１、ｚ）まで移動しても、投影面〔Ｂ〕上の投影図は両者とも座標（ｘ、ｚ）の点となり点の座標変化はなく移動量は０である。
【００７１】
第１回の観測でガイドマークＭの蛍光膜上の像Ｚのｘ座標ｃ１、ｙ座標ｄ１が得られる。
次にｘ軸に平行にＬ１、ｙ軸に平行にＬ２の所定量だけ可動テーブルを移動してガイドマークの位置を移動させる。前述のように、ＭからＭ２への移動経路はＬ１の移動の後Ｍ１に達し、Ｍ１からＬ２の移動によりＭ２にまで移動したとして図示している。
なお、この関係はベクトルＺ２のｘ成分がＬ１、ｙ成分がＬ２であることと同義である。
移動後の第２回の観測でガイドマークＭ２の蛍光膜上の像Ｚ２のｘ座標ｃ２、ｙ座標ｄ２を得る。
【００７２】
投影面〔Ｂ〕上の三角形Ａ・Ｐ・Ｍと三角形Ａ・Ｏ・Ｚが相似であり、対応する辺の長さの比はａ：（ａ＋ｂ）であることから、
ａ／（ａ＋ｂ）＝（Ｐ・Ｍ）／（Ｏ・Ｚ）＝Ｌｘ／ｃ１
が成立する。
同様に、三角形Ａ・Ｍ・Ｍ２と三角形Ａ・Ｚ・Ｚ２は相似であり、対応する辺の長さの比はやはりａ：（ａ＋ｂ）である。これから次式が成立する。
ａ／（ａ＋ｂ）＝（Ｍ・Ｍ２）／（Ｚ・Ｚ２）＝Ｌ１／（ｃ２−ｃ１）
これから、ａとｂが共に消去されたＬｘ／ｃ１＝Ｌ１／（ｃ２−ｃ１）が得られる。
従って、Ｌｘ＝Ｌ１×ｃ１／（ｃ２−ｃ１）を得る。
【００７３】
同様に、図１（ｄ）に示すように、Ａ・Ｏを通る直線が投影面〔Ｃ〕に平行であるから、投影面〔Ｃ〕上でもＡＰ＝ａ、ＰＯ＝ｂである。
従って、投影面〔Ｃ〕上の三角形Ａ・Ｐ・Ｍと三角形Ａ・Ｏ・Ｚが相似で辺の比はａ：（ａ＋ｂ）であることから、
ａ／（ａ＋ｂ）＝（Ｐ・Ｍ）／（Ｏ・Ｚ）＝Ｌｙ／ｄ１
が成立する。
三角形Ａ・Ｍ・Ｍ２と三角形Ａ・Ｚ・Ｚ２も同様な関係であり、
ａ／（ａ＋ｂ）＝（Ｍ・Ｍ２）／（Ｚ・Ｚ２）＝Ｌ２／（ｄ２−ｄ１）
が成立し、
Ｌｙ＝Ｌ２×ｄ１／（ｄ２−ｄ１）
を得る。
【００７４】
即ち、ガイドマークＭの蛍光膜上の像Ｚの第１回の観測値ｘ座標ｃ１、ｙ座標ｄ１と多層プリント配線板の移動量Ｌ１、Ｌ２、およびガイドマークＭの蛍光膜上の像Ｚの第２回の観測値ｘ座標ｃ２、ｙ座標ｄ２によって、第１回観測時のガイドマークＭの真の座標値Ｌｘ、Ｌｙは次の式で求めることができる。
Ｌｘ＝Ｌ１×ｃ１／（ｃ２−ｃ１）、Ｌｙ＝Ｌ２×ｄ１／（ｄ２−ｄ１）
上記のガイドマークの真の座標値Ｌｘ、Ｌｙを推定する式をガイドマークの座標値推定式と呼び、穴開け機の制御装置内の座標値算出演算手段に搭載される。
上記の式はガイドマークのＸ線源までの距離ａおよび蛍光面までの距離ｂに関係ない測定法を示唆するもので、多層プリント配線板の層数が増し、各内層に配置されたガイドマークに板厚方向の位置の差が大きくなっても、その影響を理論的に排除するものである。
【００７５】
以上の説明で使用したｘｙ座標系はＸ線カメラに固定された座標系で、通常は１０ｍｍ角程度のカメラの視野内の像に使用される。図２を参照して基準穴穴開け機に設定された座標系を説明する。図２（ａ）は基準穴穴開け機を上方から見た座標系の説明図である。
既に説明したように、基準穴穴開け機の地面に対して移動しない機械架台や筐体等の固定部分に、座標原点をＯｍ、座標軸をＸｍ、Ｙｍとする機械座標系が設定してある。
観測装置のＸ線カメラに設定された、原点Ｏ、座標軸ｘ、ｙの（ローカル）座標系でガイドマークの像が観測される。即ち、ガイドマークの像の座標値ｃ１、ｄ１、ｃ２、ｄ２はローカル座標で読んだ座標値である。
【００７６】
ローカル座標軸のｘ軸はＸｍ軸と平行、ｙ軸はＹｍ軸と平行に設定されており、ローカル座標原点Ｏの座標値は機械座標系の座標値で既知である。これから簡単にローカル座標系で表された点の座標を機械座標系の座標に換算することができる。
例えば、多層プリント配線板の４隅に形成されたガイドマーク群を比較するには全てのガイドマークの座標値を機械座標系に換算して行う。
また、可動テーブルの動きＴｘ、Ｔｙも機械座標系の座標軸に平行に設定される。
【００７７】
観測装置が移動しない場合は、ローカル座標の原点Ｏも動かない。この状態で図１（ａ）に示すように、多層プリント配線板を載置したテーブルをＸｍ、Ｙｍに平行に移動させれば、ガイドマークの所定量の移動を行うことができる。
上式の説明は多層配線板を載置するテーブルが機械座標系のＸｍ、Ｙｍ軸に平行にＸ、Ｙの両方向にＴｙ、Ｔｘの移動をし、Ｘ線源とＸ線カメラは機械座標系に対し固定されたものとして説明した。
この場合、テーブルは機械座標系のＸｍ、Ｙｍ軸に平行にインクリメンタルに移動し、ガイドマークＭはＭ１、Ｍ２と移動する。テーブルの移動方向の符号はローカル座標系で観測したガイドマークの座標値が増加する場合が正とする。即ち、テーブルの移動方向の正負は機械座標系の正負と一致する。
【００７８】
既に説明したように、通常の穴開け機は機械構成上の便利さから、多層プリント配線板を載置した可動テーブルは１方向のみに移動し、それと直角方向には観測装置が移動してガイドマークの座標を移動させる構造とされる。
このように、可動テーブル以外の装置等を移動させても観測装置のＸ線カメラとしてはガイドマークの移動と認識するので、他の装置を可動テーブルに相対的に移動してガイドマークを移動したことになる。
また、座標変換時の計算の容易さから、通常、各座標系の座標軸は平行に設定されることが多いが、基本的には座標軸や運動の方向は任意である。例えば、多層プリント配線板を載置した可動テーブルを方向を決めずに任意に動かしても、Ｘ線カメラに設定された座標系でｘ軸方向およびＹ軸方向の移動量を知ることができれば充分である。
【００７９】
例示した基準穴穴開け機は、図２（ｂ）に示すように、機械座標系のＹｍ軸方向にテーブル（プリント配線板）が移動し、機械座標系で見るとガイドマークＭはテーブルのＴｙの移動に従ってＭ２に移動し、Ｘｍ方向には移動しない。
Ｘｍ方向にはＸ線源とＸ線カメラを含む観測装置全体が機械架台に対して移動して多層プリント配線板との位置を変える。この場合は観測装置全体が移動するので、観測装置に固定されたローカル座標系も機械座標系のＸｍ軸方向に移動する。
【００８０】
観測装置自身が移動するので、投影面〔Ｂ〕上への投影は図２（ｃ）に示すように、Ｍ（Ｍ１）の位置は変化せず、Ｘ線源ＡがＡ１に、カメラ中心ＯがＯ１に移動しローカル座標はＯ１から計測される。Ｘ線源の位置が変わるので、ガイドマークの像の投影はＺからＺ２に移動する。
【００８１】
図２（ｃ）で、三角形Ａ・Ｐ・Ｍと三角形Ａ・Ｏ・Ｚは相似で対応する辺の長さの比は、ａ：（ａ＋ｂ）であり、同様に、三角形Ａ１・Ｐ１・Ｍと三角形Ａ・Ｏ１・Ｚ２は相似で、対応する辺の長さの比は、ａ：（ａ＋ｂ）である。
これらから、ａ／（ａ＋ｂ）＝（Ｐ・Ｍ）／（Ｏ・Ｚ）＝Ｌｘ／ｃ１、およびａ／（ａ＋ｂ）＝（Ｐ１・Ｍ２）／（Ｏ１・Ｚ２）＝（Ｌ１＋Ｌｘ）／ｃ２
となり、Ｌｘ／ｃ１＝（Ｌ１＋Ｌｘ）／ｃ２が得られる。これを整理して、
Ｌｘ＝Ｌ１×ｃ１／（ｃ２−ｃ１）を得る。
【００８２】
この式を観測装置が移動しないときのＬｘ＝Ｌ１×ｃ１／（ｃ２−ｃ１）と比較すると全く同形である。
当初の仮定からＬｘ、ｃ１およびｃ２は共に正であり、この式が成り立つためには観測装置の移動量Ｌ１も正の数値である必要がある。即ち、観測装置が機械座標系のＸｍ軸の負の方向に移動した場合が正の値を取ると定義すれば、図２（ａ）、（ｂ）のいずれの状態でも、常にＬｘ＝Ｌ１×ｃ１／（ｃ２−ｃ１）が成立する。
【００８３】
また、ローカル座標系のｘ軸はその延長方向に移動するので、投影面〔Ｃ〕上の像は変化しない。よってＬｙ＝Ｌ２×ｄ１／（ｄ２−ｄ１）はテーブルが２方向移動する場合、またはテーブルがＹｍ方向、観測装置がＸｍ方向に互いに直交して移動する場合のいずれでも変化せず、同一の式が使用できる。
また、上例と逆の座標軸に沿って、観測装置がＹｍ方向に移動し、テーブルがＸｍ方向に移動しても、ローカル座標系移動時の方向による正負の定義を上例と同様にすれば、ガイドマークの座標値推定式はそのまま使用できる。
このように、テーブルまたは観測装置のいずれか一方または両者を移動させて、観測装置に設定されたローカル座標系に対してガイドマークの像を相対的に（ｘ軸とｙ軸方向に）移動することにより、ガイドマークの座標値推定式を使用してガイドマークの真の座標値をローカル座標系の座標値として計算することができる。
【００８４】
上記のガイドマークの座標値推定式は分母に（ｃ２−ｃ１）、（ｄ２−ｄ１）の減算の項を持ち、ｃ１・ｃ２・ｄ１・ｄ２の値によっては、ＣＰＵでの演算中に同程度の数値を引き算して残差の誤差が大きくなる、いわゆる桁落ちを生ずる恐れがある。
計算に使用する桁数から類推して、（ｃ２−ｃ１）、（ｄ２−ｄ１）の値が意味を持つように各数値の下限を定めておく必要があり、式の変形等演算形式を適当に変更することも有効である。
【００８５】
このようにして、数カ所のガイドマーク枠内の全てのガイドマークの座標が精度良く得られ、図２（ｄ）に示すように、これら全てのガイドマークの座標を勘案して、穴開け機の可動テーブルに載置された多層プリント配線板の設計座標系（原点Ｏｄ、座標軸Ｕｄ、Ｖｄ）の穴開け機上での位置、即ち機械座標系（Ｏｍ、Ｘｍ、Ｙｍ）による原点Ｏｄの位置、座標軸Ｕｄの傾き（θ）が決定される。
これから穴開け機で形成する基準穴の位置が定まるが、この計算方法等は本明細書の目的外であるので省略する。
【００８６】
本発明の実施の１形態であるガイドマークの座標値推定式を使用した場合のガイドマークの形態の１例を図４、図５を参照して説明する。
図４はガイドマーク枠内のガイドマークの配置を示す斜視図で、ガイドマークのみを観察するために、周辺の基板、プリプレグ等を除去した破断図とされている。図５（ａ）は多層プリント配線板の板厚方向から見たガイドマーク枠付近の模式的な断面図、同図（ｂ）はガイドマーク枠内のガイドマーク配置例、同図（ｃ）はガイドマーク単体の形状を示す。なお、図４、５は従来例の図１２、図１３に相当する。
【００８７】
ガイドマークの形状は図５（ｃ）に示すように、正方形の中央を円形に導体を除去した中空ガイドマークｎＥと円形に導体を残した中実ガイドマークｎＭの２種類を用いる。ここでｎは導体層の番号を示す添字である。
導体パターン設計時に、任意の中実ガイドマークＭと中空ガイドマークＥの重心が一致するように配置する。図では隣り合った導体層のガイドマークを組にして配置しているが、特に隣り合った導体層のガイドマークを組にして配置する必要は無い。
なお、中空ガイドマークＥは、導体層を形成する銅箔を削除して形成された中空の円形部分であり、中空ガイドマークＥの重心は中空の円形部分の重心である。外周の正方形はマークとしての機能は持たない。
【００８８】
図５（ａ）は９枚の両面配線板６１の表裏にプリプレグを介して導体（銅箔）を載せレイアップした多層プリント配線板６０を板厚方向から見た断面図で、ガイドマークの配置を表している。図では多層プリント配線板６０を構成する両面配線板６１の上側の導体層に中実ガイドマークＭを、下側の導体層に中空ガイドマークＥを重心位置が一致するように形成している。
隣り合った導体層のガイドマークを順次比較する必要は無いので、各導体層には１個のガイドマークが形成されていれば良い。
【００８９】
これらのガイドマークは通常多層プリント配線板の４隅に形成されたガイドマーク枠の中に、１例として、図５（ｂ）に示すように配置されている。
ガイドマーク枠２１の内部を９個の正方形に分割し、その正方形のそれぞれに重心を一致させた中実ガイドマークＭと中空ガイドマークＥの各１個を配して、ガイドマーク群２０を形成している。
【００９０】
実用化された大きさの１例として、図１３（ｂ）の符号を参照して、ガイドマーク枠２１の１辺Ｆが約１０ｍｍ角、ガイドマークの間隔Ａがほぼ３ｍｍ、中実ガイドマークの外径Ｄ１が１．４ｍｍ、中空ガイドマーク２３の直径Ｄ２が２．４ｍｍ程度とされている。
ガイドマーク枠２１の大きさＦはＸ線カメラの有効視野よりやや小さく定められ、ホットプレス工程が終了した多層プリント配線板が多少変形して、個々のガイドマーク位置が変化してもＸ線カメラの視野内に充分納まる大きさとされている。
【００９１】
ガイドマーク枠はすべての内層で同じ位置に設けられる。前記したように、分割された各正方形内には各１個の中実ガイドマークＭと中空ガイドマークＥが形成され、上記の正方形内にはそれ以外の導体層は存在しない。
従って、Ｘ線でガイドマーク枠２１内のガイドマーク群２０を照射すると、暗部の中に、図１３（ｂ）では３行３列に配置された、外径Ｄ２、内径Ｄ１の９個の円形のリングが明部として観測される。
リングの外径が中空ガイドマークＥの円周部分に相当し、リングの内径が中実ガイドマークＭの円周部分にに相当する。
【００９２】
適当な敷居値で２値化した画像を取り込み、中実ガイドマークＭの重心の座標と中空ガイドマークＥの円（明部分）の重心の座標を求める。
中実ガイドマークＭの重心はリングの明部の中の暗点のみを計数して求め、中空ガイドマークＥの重心は、例えばソフト的に中実ガイドマークＭの暗部分を全て明と置き換えてから、明点のみを計数する。
【００９３】
ガイドマークの座標値推定式を使ったガイドマークの観測は次の手順で行われる。先ず、観測する多層プリント配線板を可動テーブルに載置し、ガイドマーク枠を観測装置の視野内に入れる。
第１工程の第１回の観測で、１個のガイドマーク枠の中に配置された１８個のガイドマークの重心の（ｃ１、ｄ１に相当する）座標値が得られる。
第２工程として、多層プリント配線板を相対的に移動させ、所定量のＬ１、Ｌ２のｘ、ｙ成分の移動を行う。
第３工程の第２回の観測で、１個のガイドマーク枠の中に配置された１８個のガイドマークの重心の（ｃ２、ｄ２に相当する）座標値が得られる。
以上２回の観測値を利用して個々のガイドマークに先のガイドマークの座標値推定式Ｌｘ＝Ｌ１×ｃ１／（ｃ２−ｃ１）、Ｌｙ＝Ｌ２×ｄ１／（ｄ２−ｄ１）の演算を施す。各ガイドマークの第１回の測定を行った位置の座標の推定値が算出される。以上で１個所のガイドマーク枠の観測が終了する。
このガイドマークの座標値推定式の計算は穴開け機の制御装置内の座標値算出演算手段で行われ、その結果も制御装置内の記憶装置に記憶される。以上が穴開け機で行うガイドマーク観測の手順である。
【００９４】
図５（ａ）と図１３（ａ）を比較すると、従来は１ガイドマーク枠内のガイドマーク１８個によって１２層の導体層を持つ多層プリント配線板に対応していたが、ガイドマークの座標値推定式を使用した場合、同一のガイドマーク群により２０層の導体層を持つ多層プリント配線板まで対応できる。
導体層の配線パターン設計時に、ガイドマーク等の配置される配線パターンの外周部の配置のままで、導体層の層数の増加に対応できるので、標準図の変更の必要が無く、設計の省力化に寄与する。
【００９５】
本発明では、ガイドマークの形成された導体層とＸ線カメラの蛍光面との距離の高さの差は本質的にキャンセルされるので、Ｘ線カメラの視野の外周部と中心近くとの精度の差はなくなる。即ち、図３（ｂ）のαの影響も無くなる。
また、図３（ｃ）に誇張して示すＺ３、Ｚ４のように、２個のガイドマークの像が重なければ、それぞれの重心座標が測定できる。通常の基板やプリプレグの厚さと、例示した程度のガイドマークの大きさであれば、任意の層のガイドマークを組み合わせても使用できる。
【００９６】
【発明の効果】
以上、説明したように本発明のガイドマークの座標値推定式は、観測時に内層板の板厚方向の位置の違いを相殺して、真のガイドマークの座標位置を推定できる。原理的に多層プリント配線板のいずれの層にガイドマークがあっても良く、ガイドマークの測定精度の向上が期待でき、従来より広い視野を持つＸ線カメラの使用を可能にする。
【００９７】
本発明のガイドマークの座標値推定式の導入により、通常の穴開け機のカメラの視野に収まる９組（１８個）のマークで最大２０層までの多層プリント配線板まで対応でき、通常製造される大多数の多層プリント配線板に対応できる。
導体層の配線パターンは、内部の回路部分はその都度変わるが、名称、ロッド記号、ガイドマーク枠その他の存在する周辺部は標準設計とされている場合が多い。従って、多層プリント配線板の配線パターンの周辺部は現在の標準設計のままで変更の必要がなく、ユーザの配線パターン設計工数が増加しない利点を有する。
【００９８】
本発明のガイドマークの座標値推定式を搭載するために、基準穴穴開け機のハード面の変更は必要ない。ガイドマーク測定工程の手順とガイドマークの座標値推定式の実行のソフトを追加するのみで対応できる。従来機種に対してもソフトの変更乃至積み替えで本発明の機能を持った穴開け機とすることができる。製造原価の大幅増なしで新機能の搭載が可能であり、既に市販した製品の機能向上サービスとして大きな対価を必要とせずサービスすることができる効果も大きい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態であるガイドマークの真の座標を推定する計測法を説明するガイドマークとその蛍光面の像を示した斜視図、および一角法による正投影図である。
【図２】本発明の実施の形態である基準穴穴開け機に設定された機械座標系等の各種の座標系、および多層プリント配線板の設計座標系との関係を示す説明図である。
【図３】Ｘ線によるガイドマーク観測方法を示す模式図と、ガイドマーク像の狂いを説明する原理図である。
【図４】ガイドマーク枠内に形成されたガイドマークの配置の１例を示す斜視図である。
【図５】ガイドマーク枠内に形成されたガイドマークの形状を示す模式図である。
【図６】基準穴の穴開けを行う基準穴穴開け機の斜視図である。
【図７】基準穴穴開け機の正面および側面図である。
【図８】基準穴穴開け機の可動テーブル位置を示す平面図である。
【図９】基準穴穴開け機のＸ移動架台の各方向の投影図である。
【図１０】多層プリント配線板の構成を示す斜視図と平面図、およびホットプレス工程で使用する治具板の略図である。
【図１１】多層プリント配線板の構成を示す断面図である。
【図１２】ガイドマークの高さによる誤差を少なくしたガイドマーク群の従来の配置例を示す斜視図である。
【図１３】図１２に示すガイドマークの形状を示す模式図である。
【符号の説明】
１　穴開け機、２　筺体、３　架台、４　Ｘ線発生装置、４ａ　Ｘ線発生管、
５　Ｘ線防護管、５ａ　穴、６　Ｘ線カメラ、
７　スピンドル、７ａ　チャック、７ｂ　ドリル、７ｃ　エアシリンダ、８　スピンドル架台、９　クランパ、９ａ　エアシリンダ、１０　Ｘ移動架台、１１　Ｙ移動架台、１２　可動テーブル、１０ａ、１１ａ、１２ａ　直線ガイド（ＬＭガイド）、１０ｂ、１１ｂ、１２ｂ　ボールねじ、１６　穴開け位置（１、２穴）、１６ａ　穴開け位置（３、４穴）、１７　作業者位置（白抜き矢印）、
２０　ガイドマーク群、２１　ガイドマーク枠、ｎＭ　中実ガイドマーク、ｎＥ中空ガイドマーク、
３０　Ｘ線蛍光増倍管、３１　蛍光膜、３２　光電面、３３　出力蛍光膜、３４光学レンズ系、３５　ＣＣＤ撮像素子（電荷結合デバイス）、３６　像、
Ａ　陽極、Ｓ　収束電極、
５０　機械座標系（Ｘｍ、Ｙｍ、Ｚｍ、機械原点Ｏｍ）
５１　設計座標系（Ｕｄ、Ｖｄ、原点Ｏｄ）
６０　多層プリント配線板、６１　両面配線板、６１ａ　単一配線板のパターン、６２　導体、６３　（絶縁）基板、６４　プリプレグ、６４ａ　プリプレグ（ガイド穴付き）、６５　ガイド穴、６６、６６ａ、６６ｂ　Ｐ　ガイドマーク、６７、Ｈ　基準穴、６８　レイアップ治具板、６８ａ　位置決めピン
６９　最大配線板外形、６９ａ　最小配線板外形、７０　影響範囲、
Ｈａ　表裏識別用ガイドマーク、
【図１】
2004140095.tif 000003
【図２】
2004140095.tif 000004
【図３】
2004140095.tif 000005
【図４】
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【図５】
2004140095.tif 000007
【図６】
2004140095.tif 000008
【図７】
2004140095.tif 000009
【図８】
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【図９】
2004140095.tif 000011
【図１０】
2004140095.tif 000012
【図１１】
2004140095.tif 000013
【図１２】
2004140095.tif 000014
【図１３】
2004140095.tif 000015
【手続補正書】
【提出日】平成14年10月25日(2002.10.25)
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】基準穴穴開け機の筺体に固定された架台と、
多層プリント配線板の構成要素である両面プリント配線板の導体層に形成されたガイドマークを照射するＸ線を出射するＸ線源、および、前記ガイドマークを照射したＸ線の透過で形成された前記ガイドマークの像を観測するＸ線カメラを備え、前記架台で支承される観測装置と、
前記多層プリント配線板に基準穴を穴開けする穴開け装置と、
前記多層プリント配線板と前記観測装置及び前記穴開け装置の位置を相対的に変換する送り装置と、
前記観測装置により観測された前記ガイドマークの像の観測座標値から前記ガイドマークの真の座標値、および前記多層プリント配線板の設計座標系の配置を推定し、且つ、前記送り装置を制御する制御装置と、
を備えた基準穴穴開け機において、
前記制御装置は、前記観測装置に固定された座標系で表された、第１回の前記ガイドマークの像の観測座標値と、前記多層プリント配線板を相対的に所定量移動させた後に観測した第２回の前記ガイドマークの像の観測座標値と、前記多層プリント配線板の移動の前記所定量とから、前記ガイドマークの真の座標値を推定するガイドマーク座標値推定機能を有することを特徴とする基準穴穴開け機。
【請求項２】前記ガイドマーク座標値推定機能は、前記観測装置に固定された座標系の座標値で表された、前記第１回のガイドマークの像の観測座標値のｘ座標をｃ１、ｙ座標をｄ１とし、前記第２回のガイドマークの像の観測座標値のｘ座標をｃ２、ｙ座標をｄ２とし、前記送り装置の移動の前記所定量のＸ軸成分をＬ１、ｙ軸成分をＬ２とするとき、
前記第１回観測時の前記ガイドマークの前記真の座標値のｘ座標をＬｘ、およびｙ座標をＬｙとすると、Ｌｘ＝Ｌ１×ｃ１／（ｃ２−ｃ１）、およびＬｙ＝Ｌ２×ｄ１／（ｄ２−ｄ１）として推定するガイドマークの真の座標値算出演算手段を備えたことを特徴とする請求項１に記載の基準穴穴開け機。
【請求項３】Ｘ線源とＸ線カメラを備えた観測装置の、前記Ｘ線源から出射されるＸ線により多層プリント配線板の構成要素であるプリント配線板の導体層に形成されたガイドマークを照射し、前記ガイドマークの像をＸ線カメラで観測して、前記観測装置に設定された座標系の座標値として前記ガイドマークの像の座標値を得る第１工程と、
送り装置上に載置した前記多層プリント配線板を、相対的に、所定量の移動を行う第２工程と、
前記第２工程の移動後の前記ガイドマークの像を前記観測装置により観測して、第２回の前記ガイドマークの像の座標値を得る第３工程と、
前記観測装置に固定された座標系で表された、第１回の前記ガイドマークの像の観測座標値と、前記多層プリント配線板を相対的に所定量移動させた後に観測した第２回の前記ガイドマークの像の観測座標値と、前記多層プリント配線板の移動の前記所定量とから、第１回のガイドマーク観測時の前記ガイドマークの座標値を推定する第４工程とからなることを特徴とする多層プリント配線板のガイドマーク座標値の推定法。
【請求項４】前記第４工程は、前記観測装置に固定された座標系の座標値で表された、前記第１回のガイドマークの像の観測座標値のｘ座標をｃ１、ｙ座標をｄ１とし、前記第２回のガイドマークの像の観測座標値のｘ座標をｃ２、ｙ座標をｄ２とし、前記多層プリント配線板の相対的な移動の前記所定量のＸ軸成分をＬ１、ｙ軸成分をＬ２とするとき、
前記第１回観測時の前記ガイドマークの前記真の座標値のｘ座標をＬｘ、およびｙ座標をＬｙとすると、Ｌｘ＝Ｌ１×ｃ１／（ｃ２−ｃ１）、およびＬｙ＝Ｌ２×ｄ１／（ｄ２−ｄ１）として推定することを特徴とする請求項３に記載の多層プリント配線板のガイドマーク座標値の推定法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、多層プリント配線板の内層を構成する各導体層に形成されたガイドマークをＸ線照射によって形成される像の観測値から多層プリント配線板の配線パターンの配置を推定し、基準穴を形成する基準穴穴開け機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
最近、ＩＣチップ、抵抗、コンデンサ等の表面実装用の電子部品の小型化に伴い、これらを実装するプリント配線板も高密度化が要求されて、多層化されるものが多い。民生用でも導体層の数が４層、６層等の多層プリント配線板が使用され、産業用では更に層数の多い高多層プリント配線板が使用される趨勢にある。
多層プリント配線板は表裏２層の外部に露出した導体層と、数層の露出しない内層の導体層で構成され、各導体層の間に絶縁性の基板が挿入され、この基板によって導体層が接着された構造となっている。
【０００３】
多層プリント配線板の導体層としては、たとえば厚さ１８μｍ程度の銅箔が使用される。
基板材料としては、熱硬化性のガラス・エポキシ樹脂の使用が主流であり、高多層配線板ではガラス・ポリイミド樹脂、ガラス・ＢＴ樹脂等の耐熱樹脂も使用される。
【０００４】
多層プリント配線板で６層以上のものは単に内層の導体数が多いだけなので、多層プリント配線板の製造法として、以下、図１０および図１１を参照して、６層の多層プリント配線板の製造法を簡単に説明する。
図１０（ａ）は６層配線板の構成を模式的に示した斜視図であり、（ｂ）は内層となる両面配線板の導体部分に形成されたプリントパターンを模式的に示す平面図である。（ｃ）は後述するレイアップの際に使用される治具板の側面図を示す。図１１は６層配線板の断面の、（ａ）はホットプレス工程直前を、（ｂ）はホットプレスにより熱硬化され接着して１枚の多層配線板となった状態を、それぞれ示している。
【０００５】
図１０（ａ）に示すように、６層の多層配線板６０は２層の露出した導体層６２、６２と、内層となる２枚の両面プリント配線板６１、６１の間にプリプレグ６４、６４ａ、６４を挟んで形成される。
内層を構成する両面プリント配線板６１、６１には、表裏の銅箔面に最終製品となる（図では６個の）単一配線板パターン６１ａ、・・・６１ａ等が、通常エッチングによって形成されている。
【０００６】
予め、位置決め用の少なくとも２個のガイド穴６５、６５が上記の両面配線板６１、６１に開けられ、このガイド穴６５、６５を基準にして表裏両面のパターン６１ａ、・・・６１ａ等が形成されるので、両面プリント配線板６１、６１の表裏のパターンは、平面的には相互にその位置が保たれている。このように２枚の両面配線板６１、６１には同じ座標位置のガイド穴６５、６５を使用してパターン６１ａ、・・・６１ａ等が形成される。
内層板となる両面プリント配線板６１に形成されたパターンには、単一配線板のパターン６１ａ、・・・６１ａの他に、後工程に使用する基準穴用のガイドマーク６６、６６（中央部２個所）またはガイドマーク６６ｂ、・・・６６ｂ（各隅に４個所等）および、表裏識別用の基準穴の位置を示すガイドマーク６６ａが複数個用意され、エッチング工程でこれらのガイドマークも形成される。
【０００７】
複数枚のエッチング済みの内層用両面プリント配線板を重ねて、それぞれの配線板の導体部に形成されたパターンの位置関係を正しく揃えることをレイアップ（Ｌａｙ　ｕｐ）と言う。
２本のピン６８ａ、６８ａを設けた治具板６８が用意される。ピン６８ａ、６８ａの中心距離は、両面プリント配線板６１にパターン６１ａ、・・・６１ａ等を形成したとき使用したガイド穴６５、６５の中心距離と等しくされている。
１枚のエッチング済みの両面基板６１が、そのガイド穴６５、６５に治具板６８のピン６８ａ、６８ａを挿通して治具板６８上に置かれる。その上にガイド穴６５、６５を開けられた、加熱前の基板材料（プリプレグと呼ばれる）６４ａが載せられる。更に他の１枚の両面基板６１が、そのガイド穴６５、６５に治具板６８のピン６８ａ、６８ａを挿通して治具板６８上に重ねられる。この段階で２枚の両面基板６１、６１とその間のプリプレグ６４ａの外周を仮止めしてレイアップが完了する。
【０００８】
図１１（ａ）の断面図に示すように、レイアップされた２枚の両面プリント配線板６１、６１の両側にプリプレグ６４、６４と導体材料の銅箔６２、６２をおいてホットプレスで加圧加熱すると、銅箔６２や両面基板６１の間に挿入されたプリプレグ６４、６４ａ、６４が熱硬化して（絶縁）基板６３に変化し、各導体間の接着も完了し、同図（ｂ）に示す１枚の多層プリント配線板６０となる。
この後、多層プリント配線板６０の内層パターンに対応した新たな基準穴が開けられ、この新基準穴を基準として最外層の導体配線パターンのエッチング、スルーホールの穴開け加工等が行われる。更に、めっき工程、防錆処理工程等を施し、機械加工で単一配線板に分割し、所要の外形形状に切り出して多層プリント配線板が完成する。
【０００９】
ここで混乱を避けるため、レイアップ用に使用する位置決め用の穴をガイド穴、ホットプレス以降の工程で使用される位置決め用の穴を基準穴と呼び分けることにする。
既に説明したように、内層板に形成されたパターンには、単一配線板のパターン６１ａ、・・・６１ａの他に、基準穴のためのガイドマーク６６、６６、６６ａ等が複数個用意され、エッチング工程でこのガイドマークもエッチングされている。これらのガイドマークの座標は、単一配線板のパターン６１ａ、・・・６１ａとある位置関係を保つよう定められているので、これらのガイドマークの位置を測定すれば、電気回路を構成するパターンの座標が判明する。
上記の多層基板６０の内層に形成されたガイドマーク６６、６６に対応した新たな基準穴を開けるのに、通常は、Ｘ線基準穴穴開け機が使用される。
【００１０】
前述のように、ホットプレスで加圧加熱された多層基板の表裏両外面は無垢の導体層で覆われており、肉眼で可視光線を使って内層に形成されたガイドマークを明瞭に透視することは不可能である。
現在では微弱なＸ線で多層基板を透視して、内層板に形成されたガイドマーク位置を測定する方式が一般的である。
【００１１】
通常、ガイドマークは最少でもレイアップされる１組の内層板のどれか１枚の導体層に形成される。内層板の変形具合を具体的な数値で表されるように、ガイドマークはお互いに離れた位置に少なくとも２個が形成されている。
最近では、内層板の各所の変形を捉えるためにガイドマークの個数は増加する傾向にあり、図１０に符号を６６ｂ、・・・６６ｂとして示すように、一導体層の４隅等にガイドマークを形成して、変形具合を平面の直交する２方向で測定可能にされている。（例えば、図１０では４個のガイドマークの例が示されている）
【００１２】
多層基板の製造時にホットプレスで加圧加熱されるために、内層板の多少の変形は免れず、内層板のガイドマークも当初設定された座標と異なっている。ガイドマーク間の距離も設計値とは異なる場合が多い。
しかし、後工程で使用される基準穴は治具板に設けられたピンに挿通されて使用されることから、基準穴の中心距離、即ち、基準穴間隔を治具板のピンの間隔と等しくしておく方が実用上具合がよい。このように、基準穴の中心距離が所定の基準穴間隔となるように基準穴を開ける方式は振り分け式と呼ばれる。同時に使用される基準穴の数は２個以上任意に選んで良い。
また、後工程で使用する治具板の特性により、内層板に設けられたガイドマークと実際に穿孔される基準穴とは位置、個数とも違っていることが多い。なお、基準穴が２個のとき、表裏識別用に更に１個の基準穴が追加されることもあり、治具板のピンに挿入された基準穴の摩耗変形を恐れて、後の工程数によっては何組かの基準穴が予め開けられる場合もある。
【００１３】
今、多層プリント配線板の導体層のパターンを設計するとき使用した座標系を設計座標系と呼ぶことにする。導体層に形成されたガイドマークの座標値はこの設計座標系でそれぞれ表されている。
また、穴開け機の筺体等の不動部に固定され、主構成要素の運動方向に平行な座標軸を持つ機械座標系を想定する。図２（ｄ）は座標軸がＶｄとＵｄ、座標原点がＯｄである設計座標系と、穴開け機に設定された機械座標系（座標軸Ｘｍ・Ｙｍ、原点Ｏｍ）の関係を示した１例である。ここでは、観測装置の視野に（ローカル）座標系（ｘ、ｙ、Ｏ）が更に設定されている。
【００１４】
図２（ｄ）では、基準穴を形成する多層プリント配線板６０が穴開け機にセットされている。内層板に形成された複数個のガイドマークは配線板６０の隅に形成されたガイドマーク枠２１内に収められている。内部の導体層の配線パターンは配線板６０の外形とは関係はなく、この状態では、設計座標系の原点Ｏｄの位置と座標軸の傾き（θ）は未知である。
【００１５】
例えば、Ｘ線でガイドマークを透視してＸ線カメラでガイドマークの像を観測すれば、各ガイドマークの穴開け機上の位置として、機械座標系で表された座標値が得られる。この座標値を統計学的に処理して、設計座標系の座標原点の座標と座標軸の方向の最も確からしい数値を求めれば、設計座標系で表されている基準穴の座標も機械座標系の座標に換算することができる。基準穴の位置が機械座標系で表示されれば、この位置に基準穴用ドリルの装着されたスピンドルを移動させ、基準穴の穴開けを行うことができる。
基準穴穴開け機はガイドマークの像の座標の測定値から、上記の設計座標系の要素（原点Ｏｄと座標軸の傾きθ）を推定する計算手段を内蔵しており、このための計算方式も各種提案されている。
【００１６】
最近の多層プリント配線板は各層の状態を記録して置けるよう、各内層の導体層全てにガイドマークをそれぞれ配置し、そのガイドマークが一つの枠内に集合したガイドマーク群が形成され、観測装置の１回の観測で、各層の情報を取込むようにされている場合が多い。
通常、このようなガイドマーク群が内層板の４隅等に計４個所以上（少なくとも３個所）設けられる。穴開け機はこれらのガイドマーク群を観測して、全ての内層板のパターン全体として最も狂いの少ない状態になるよう按分して、内層板の座標（設計座標系の原点位置と座標軸の傾き）を決定する。
【００１７】
図１０、図１１で例示した多層プリント配線板は、６層程度の層数しか持たない。現実に使用される多層配線板の層数は増加傾向にあり、主流の層数も１０数層以上にも達する状況である。
層数が増すと多層プリント配線板の板厚が増加し、各層に形成されたガイドマークの板厚方向の位置の差も大きくなる。
【００１８】
ガイドマーク観測に使用されるＸ線は通常点光源と見なせる光源から出射され、放射状に拡散しながら多層配線板を透過して、ガイドマークの影絵である像をＸ線カメラの蛍光面に形成する。
カメラの直下以外はＸ線が傾いてガイドマークに当たり、ガイドマークの像は大きさと位置が拡大される。
蛍光面とガイドマークの距離は内層の板厚方向の位置で異なり、この位置の差が大きければ、観測されるガイドマークの座標誤差が大きくなる。
【００１９】
１例として、図３（ａ）はＸ線源であるＸ線発生管４ａとＸ線カメラ６と多層プリント配線板６０の関係を模式的に示し、Ｘ線蛍光増倍管３０の蛍光膜３１に形成されたガイドマークの像がＣＣＤ撮像素子３５に取り込まれる。
像はＬ２／Ｌ１に拡大され、座標値も同一の比率で拡大される。この傾向は同図（ｂ）に示す角度αが大きいほど、（ｃ）に示すガイドマーク（Ｂ１・・・Ｂ４）間の板厚方向の距離（ｔ１およびｔ２）が大きいほど誤差が増えることを示している。
【００２０】
本発明者は、図１２、１３に図示したようなガイドマーク枠内のガイドマークの配置について特開２００１−１６８５３７号で提案している。
図１２はガイドマーク枠内のガイドマークの配置を示すため、ガイドマーク枠付近の一部を破断して基板、プリプレグ等を除去した斜視図、図１３はガイドマーク枠付近の模式的な断面図、およびガイドマークの平面図等である。
【００２１】
ガイドマークの形状は図１３（ｃ）に示すように、正方形の中央を円形に導体を除去した中空ガイドマークｎＥと円形に導体を残した中実ガイドマークｎＭの２種類を用いる。ここでｎは所属する導体層の順番を示す添字である。
導体層のパターン設計時に、隣り合った導体層に中実ガイドマークｎＭと中空ガイドマーク（ｎ＋１）Ｅの重心が一致するように配置する。
なお、中空ガイドマークｎＥの実体は、導体層を形成する銅箔を削除して形成された中空の円形部分であり、中空ガイドマークｎＥの重心は中空の円形部分の重心である。外周の正方形はガイドマークとしての機能は持たない。
【００２２】
図１３（ａ）は５枚の両面配線板６１−１、６１−２、・・・６１−５の表裏にプリプレグ６３を介して銅箔の導体６２を載せレイアップした１２層の多層プリント配線板６０を板厚方向から見た断面図で、ガイドマークの配置を表している。
例えば、上から２枚目の導体層に形成された中実ガイドマーク２Ｍと、３枚目の導体層に形成された中空ガイドマーク３Ｅが、両ガイドマークの重心位置が一致するように配置される。
次に、３枚目の導体層に形成された中実ガイドマーク３Ｍと、４枚目の導体層に形成された中空ガイドマーク４Ｅが、やはり重心位置が一致するように配置される。
このように隣り合った層に重心の一致した中実ガイドマークｎＭと中空ガイドマーク（ｎ＋１）Ｅが形成され、１０層目と１１層目に形成された中実ガイドマーク１０Ｍと中空ガイドマーク１１Ｅまで連続して形成される。
【００２３】
これらのガイドマークは通常多層プリント配線板の４隅に形成されたガイドマーク枠の中に、１例として、図１３（ｂ）に示すように配置されている。
ガイドマーク枠は内部を９個の正方形に分割し、その正方形のそれぞれに重心を一致させた中実ガイドマークｎＭと中空ガイドマーク（ｎ＋１）Ｅの各１個を配している。実用化された大きさとしては、ガイドマーク枠２１の１辺Ｆが約１０ｍｍ角程度である。
【００２４】
分割された各正方形内には各１個の中実ガイドマークｎＭと中空ガイドマーク（ｎ＋１）Ｅが形成され、それ以外の銅箔は全て除去されている。
従って、Ｘ線でガイドマーク枠２１内のガイドマーク群２０を照射すると、暗部の中に、図１３（ｂ）では３行３列に配置された、外径Ｄ２、内径Ｄ１の円形の（図では９個の）リングが明部として観測される。
リングの外径が中空ガイドマークＥに相当し、リングの内径が中実ガイドマークＭに相当する。
中実ガイドマークｎＭの重心の座標と中空ガイドマーク（ｎ＋１）Ｅの円（明部分）の重心の座標を求める。
【００２５】
重心位置を共通にして配置された１組の中実、中空ガイドマークは、隣り合った導体層に形成されているので、図３（ｃ）に示すように、ガイドマークの高さの差は両面配線板の絶縁基板の厚さ、またはプリプレグの厚さ程度であり、その位置のＸ線の照射角度（図３（ｂ）のα）もほぼ等しい。よって、中実ガイドマークｎＭと中空ガイドマーク（ｎ＋１）Ｅ間の誤差はごく少ない。
この操作を隣り合った層毎に次々に連続して行うと、全体の導体層に形成された各ガイドマークの座標値を要求精度内で得ることができる。
このガイドマークの座標値から導体パターンの設計座標系が精度良く求められる。本発明者による最小二乗法による設計座標系の推定方法は特開２００１−１８５８６３号等で説明されている。
【００２６】
しかし、上述のガイドマークの構成ではＸ線カメラの蛍光面の大きさの制約から、１個のガイドマーク枠に形成できるガイドマークの組はガイドマーク枠の各辺を３分割した９組が限度でこれ以上増加することは困難である。
従って、図１３（ａ）に示すように、内層で１０層、表裏の導体層を加算した多層プリント配線板の層数は１２層が限度となる。
【００２７】
このように、隣り合った層に形成されたガイドマークを次々に比較する方法は精度的には、ほぼ満足すべきものではあるが、各導体層に２個のガイドマークを設ける必要があるので、多層プリント配線板の層数が増加してガイドマークの層数が増加すると、ガイドマーク枠１個では全てのガイドマークが収まり切れず、多層プリント配線板の４隅のそれぞれにガイドマーク枠が２個以上必要となる。
内層板の配線パターンの外周部には内層板の名称、各種の識別番号、各種のマークや基準穴等が記載され、特にその４隅は過密であり、新たにガイドマーク枠を新設するスペースが取りにくいという問題がある。
また、ガイドマークを多数形成する作業も設計工数の増加となりコストアップになりやすいのも問題である。
【００２８】
また、この方法はガイドマークの多層プリント配線板の板厚方向の高さに起因する誤差を最少に押さえてはいるが、多層プリント配線板を構成する基板やプリプレグの厚さの変動等がガイドマーク位置の測定値の変動に影響する程度を数値的に取り扱うことは困難である。本方法をユーザにアピールする際の説得力に欠けると言う販売上の問題も生じている。
【特許文献１】
特開２００１−１６８５３７
【特許文献２】
特開２００１−１８５８６３
【００２９】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、ガイドマークと蛍光面との距離の変化や平面的な配置の違いによるガイドマークの像の不規則な移動を排除して、同一個数のガイドマーク枠でより層数の多い多層プリント配線板に対応して、各導体層の設計座標を推定することを目的としている。
【００３０】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記のような問題点を解決するために、基準穴穴開け機の筺体に固定された架台と、
多層プリント配線板の構成要素である両面プリント配線板の導体層に形成されたガイドマークを照射するＸ線を出射するＸ線源、および、ガイドマークを照射したＸ線の透過で形成されたガイドマークの像を観測するＸ線カメラを備え、架台で支承される観測装置と、
多層プリント配線板に基準穴を穴開けする穴開け装置と、
多層プリント配線板と観測装置及び穴開け装置の位置を相対的に変換する送り装置と、
観測装置により観測されたガイドマークの像の観測座標値からガイドマークの真の座標値、および前記多層プリント配線板の設計座標系の配置を推定し、且つ、前記送り装置を制御する制御装置と、
を備えた基準穴穴開け機において、
制御装置は、前記観測装置に固定された座標系で表された、第１回の前記ガイドマークの像の観測座標値と、前記多層プリント配線板を相対的に所定量移動させた後に観測した第２回の前記ガイドマークの像の観測座標値と、前記多層プリント配線板の移動の前記所定量とから、前記ガイドマークの真の座標値を推定するガイドマーク座標値推定機能を有する基準穴穴開け機を提供する。
【００３１】
また、本発明の基準穴穴開け機のガイドマーク座標値推定機能は、観測装置に固定された座標系の座標値で表された、第１回のガイドマーク像の観測座標値のｘ座標をｃ１、ｙ座標をｄ１とし、第２回のガイドマーク像の観測座標値のｘ座標をｃ２、ｙ座標をｄ２とし、送り装置の移動の所定量のＸ軸成分をＬ１、ｙ軸成分をＬ２とするとき、
第１回の観測時のガイドマークの真の座標値のｘ座標をＬｘ、およびｙ座標をＬｙとすると、Ｌｘ＝Ｌ１×ｃ１／（ｃ２−ｃ１）、およびＬｙ＝Ｌ２×ｄ１／（ｄ２−ｄ１）として推定するガイドマークの真の座標値算出演算手段を備えている。
【００３２】
更に、本発明は、Ｘ線源とＸ線カメラを備えた観測装置の、Ｘ線源から出射されるＸ線により多層プリント配線板の構成要素であるプリント配線板の導体層に形成されたガイドマークを照射し、ガイドマークの像をＸ線カメラで観測して、観測装置に設定された座標系の座標値として前記ガイドマークの像の座標値を得る第１工程と、
送り装置上に載置した前記多層プリント配線板を、相対的に、所定量の移動を行う第２工程と、
第２工程の移動後のガイドマークの像を観測装置により観測して、第２回のガイドマークの像の座標値を得る第３工程と、
観測装置に固定された座標系で表された、第１回のガイドマークの像の観測座標値と、多層プリント配線板を相対的に所定量移動させた後に観測した第２回のガイドマークの像の観測座標値と、多層プリント配線板の移動の所定量とから、第１回のガイドマーク観測時のガイドマークの座標値を推定する第４工程とからなることを特徴とする多層プリント配線板のガイドマーク座標値の推定法を提供する。
【００３３】
更にまた、本発明の多層プリント配線板のガイドマーク座標値の推定法の第４工程は、観測装置に固定された座標系の座標値で表された、第１回のガイドマーク観測値のｘ座標をｃ１、ｙ座標をｄ１とし、第２回のガイドマーク観測値のｘ座標をｃ２、ｙ座標をｄ２とし、多層プリント配線板の所定量の移動のＸ軸成分をＬ１、ｙ軸成分をＬ２とするとき、
第１回のガイドマーク観測時のガイドマークの真の値のｘ座標をＬｘ、およびｙ座標をＬｙとすると、Ｌｘ＝Ｌ１×ｃ１／（ｃ２−ｃ１）、およびＬｙ＝Ｌ２×ｄ１／（ｄ２−ｄ１）として推定する多層プリント配線板のガイドマーク座標値の推定法でもある。
【００３４】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を次の項目で説明する。
１．基準穴穴開け機の構成。
２．穴開け機に搭載された観測装置の特徴
３．本発明の実施の形態であるガイドマークの座標値推定式の説明。
【００３５】
１．基準穴穴開け機の構成。
【００３６】
内部にガイドマーク群を配置したガイドマーク枠を、配線板の４隅等に配置した多層プリント配線板を観測して基準穴を形成する、いわゆる多点振り分け方式の基準穴穴開け機について図６乃至図８を参照して説明する。
図６は上記の穴開け機１の外観の斜視図であり、筺体２を透視して表している。図７（ａ）は穴開け機１の正面図、図７（ｂ）は側面図である。図８（ａ）（ｂ）は穴開け機１の可動テーブル１２の位置を変えた平面図を示し、図７、図８とも筺体２を透視して内部を表している。
【００３７】
また、各図に記入した機械座標系（原点Ｏｍ、座標軸Ｘｍ、Ｙｍ、Ｚｍ）は穴開け機１の不動部分（例えば筺体１や架台３）に固定された座標系で、送り装置の各種機械部分の移動方向はこの座標軸に平行になされている。Ｘ線カメラで多層基板のガイドマークを観測して得られる座標値や、基準穴の穴開け座標も基本的にこの座標系を用いて算出される。
なお、図６の白抜きの矢印１７は作業者の定位置であって、作業者は矢の方向（Ｙｍ軸の正方向）に向かって立ち、ガイドマーク観測、基準穴穴開けを行う多層プリント配線板（図示せず）を投入し、工程が終われば穴開け機１から取り出す。
【００３８】
以下の説明でワークである多層プリント配線板は図２（ｄ）に示したように、四隅のガイドマーク枠２１・・・２１内のガイドマーク群を観測して、観測値から決定された所定の位置に基準穴を穴開けするものとする。
【００３９】
穴開け機１の筺体２の内部に、架台３が固定されている。左右１対のＸ移動架台１０、１０は、ほぼ、チャンネル状に形成され、左右で鏡像関係をなす形状とされている。このＸ移動架台１０、１０は架台３の上端に配置された直線ガイド１０ａ、１０ａによって支承されている。ボールねじ１０ｂとこれと係合するＸ移動架台１０の下面に取り付けられたボールナット（図示せず）により、基準穴を穴開けする配線板の大きさに従って、あらかじめ、Ｘｍ軸に平行に移動してガイドマークが観測可能の位置に待機している。
なお、Ｘ移動架台１０、１０を個別に駆動するために、ボールねじ１０ｂは各Ｘ移動架台１０毎に配置されている。
【００４０】
Ｘ移動架台１０、１０の上部にＸ線発生装置４、４が固定され、下部には直線ガイド１１ａ、１１ａが取り付けられている。そして、Ｙ移動架台１１、１１がこの直線ガイド１１ａで支承されている。ボールねじ１１ｂとこれと係合するＹ移動架台１１の下面に取り付けられたボールナット（図示せず）により、Ｙ移動架台１１、１１はＹｍ軸に平行に移動可能である。
Ｙ移動架台１１、１１はチャンネル状に形成され、上部にＸ線防護管５が配置され、図７に示すように、これと並んでクランパ９とクランパ９を上下動させるエアシリンダ９ａが設置されている。下部にはスピンドル７とＸ線カメラ６が固定されている。
【００４１】
Ｙｍ軸と平行に配置され筺体の中央部分に固定された直線ガイド１２ａとボールねじ１２ｂにより支承され、駆動されて、多層プリント配線板を搭載する可動テーブル１２はＹｍ軸に平行に運動する。
可動テーブル１２は１２Ａの位置で、基準穴を穴開けするワークである多層プリント配線板を載置し、Ｙｍ軸に沿って移動してガイドマーク測定、基準穴開け位置に到達する。
なお、ボールねじ１０ｂ、１１ｂ、１２ｂを駆動し、Ｘ移動架台１０、１０とＹ移動架台１１、１１、および可動テーブル１２の移動を制御する制御装置は図示されていない。
【００４２】
ここで、穴開け機の主要構成要素として、Ｘ線発生装置４とＸ線防護管５およびＸ線カメラ６でガイドマークの観測装置を、スピンドル７とクランパ９で穴開け装置、Ｘ移動架台１０とＹ移動架台１１と可動テーブル１２およびこれらを支承し、駆動する直線ガイド１０ａ、１１ａ、１２ａ、ボールねじ１０ｂ、１１ｂ、１２ｂ等で駆動装置をそれぞれ形成している。
また、図示されていない制御装置は、ＣＰＵ、記憶装置、シーケンサ、等から構成されるのが通常であり、一連の穴開け作業手順に従って、上記の各種装置の制御を行う。また、観測装置で観測したガイドマークのＸ線像から座標値を算出し、この座標値と予め入力された基準穴の設計座標から、基準穴穴開け位置の計算も行う。後述する本発明の実施の形態であるガイドマークの座標値推定式による演算も制御装置内で行われる。
【００４３】
４個のガイドマーク枠２１・・・２１を４隅に形成した、図２（ｄ）に示す多層プリント配線板６０の観測方法を説明する。
まず、穴開けする配線板の外形寸法と（設計上の）ガイドマーク枠２１・・・２１の座標値からＸ移動架台１０、１０のＸｍ軸に沿った位置が決まり、予め、Ｘ移動架台１０、１０は、そこに移動して待機している。
【００４４】
可動テーブル１２が（図６の）１２Ａの位置で、作業者は多層プリント配線板６０を可動テーブル１２上の所定位置に載置する。配線板６０は可動テーブル１２に仮固定される。可動テーブル１２はＸ線カメラ４に内蔵されたＸ線発生管４ａの下に前方の左右２個のガイドマーク枠２１、２１が来る位置に移動する。
後述するように、ガイドマーク枠２１、・・・、２１をＸ線で透視してＸ線カメラ６、６で観測し、枠内の各導体層のガイドマークｎＭ、ｎＥ等が形成する（Ｘ線カメラの蛍光面上の）像の座標値を測定する。座標値は図示しない制御装置の記憶装置に記憶される。
後方のガイドマーク枠２１、２１がＸ線発生管４ａの下に来る距離だけ、可動テーブル１２はＹｍ方向に移動する。次いでＸ線を照射して、Ｘ線カメラ６、６でガイドマーク枠２１、２１を観測して、各導体層のガイドマークｎＭ、ｎＥの像の座標値を記憶する。
【００４５】
次に制御装置内で、４組のガイドマーク枠２１、・・・、２１内のガイドマークの像の座標から設計座標系の配置を算出し、これから形成すべき基準穴の座標を計算する。
可動テーブル１２がＹｍ方向に移動して基準穴の位置に達し、スピンドル７、７が基準穴の座標まで移動し、基準穴を穴開けする。なお、基準穴は図示していない。
可動テーブルが投入位置１２Ａまで動いて、穴開けの済んだ配線板６０を作業者が取り出すと基準穴加工工程が終了する。
【００４６】
図９を参照して上記の加工時にＸ、Ｙ移動架台に搭載された機器類がどう動作するかを説明する。
図９（ａ）は作業者位置から左側のＸ移動架台１０、Ｙ移動架台１１を見た正面図、（ｂ）はその平面図でＸ移動架台１０の上半部を取り去り、Ｙ移動架台１１の上面を示している。（ｃ）、（ｄ）はＸｍ軸のプラス方向から見たＸ移動架台１０を示し、（ｃ）はＸ線カメラ６によるガイドマークの観測時、（ｄ）はスピンドル７による穴開け時を模式的に示している。
【００４７】
ガイドマーク枠２１・・・２１の観測は、同図（ｃ）に示すＸ線観測位置で行う。Ｘ線発生管４ａの直下にＸ線防護管５とＸ線カメラ６が来ている。
図示しない制御装置の指令によりＸ線発生装置が起動し、Ｘ線発生管４ａから放射されたＸ線はＸ線防護管の中心に開けられた穴５ａ（図示せず）内を通り、図示していないが可動テーブル１２上に載置された配線板６０の内層のガイドマーク枠の１個を透視してＸ線カメラ６で画像として捉え、その画像は制御装置内の計算機に送られて各ガイドマークの像の座標が計算され、記憶される。ガイドマークの座標値推定式を適用するには、ガイドマーク枠を相対的にｘｙ方向に所定量移動の後、同一のガイドマーク枠を観測する。所定量移動前後のガイドマークの像の座標値からガイドマークそのものの座標値が推定できる。
【００４８】
ガイドマークの座標値から設計座標系の配置が推定され、穴開けする基準穴の座標が（機械座標系の座標値として）決定される。
基準穴の穴開けはスピンドル先端のドリル７ｂで行われる。穴開け時には、計算された基準穴の座標値に従って可動テーブル１２が移動し、Ｘ移動架台１０が基準穴のＸｍ軸座標まで移動し、Ｙ移動架台１１が基準穴のＹｍ軸座標まで移動する微調整を行う。
【００４９】
Ｙ移動架台１１は常にＸ線カメラ６の中心を基準として動く設定なので、実際には図９（ｃ）に示すように、Ｙ軸移動架台１１はＸ線カメラ６の中心とスピンドル７の中心との距離Ｓだけ多く移動する。　スピンドル７はエアタービンまたは高周波モータを回転源とする高速モータであって、回転軸に取り付けられたチャック７ａを介して、通常超硬合金製のドリル７ｂを装着して配線板に基準穴を穴開けする。なお、図示していないが、スピンドル７を上下するエアシリンダまたはサーボモータによってドリル７ｂの切り込み送りを行う。
スピンドル７の直上に配置されたクランパ９はエアシリンダ９ａのアクチュエータに取り付けられており、降下すれば可動テーブル１２に載置された配線板６０を押さえつけて、穴開け時の配線板６０の移動を防止する。
以上がガイドマーク群を観測し、その観測結果に基づいて基準穴を開ける穴開け機の機械的な手順である。
【００５０】
次にガイドマーク群の観測結果から多層プリント配線板６０の内層の導体層の位置の算出法を説明する。
多層プリント配線板６０の内層の導体層の導体パターンを設計する際、全ての内層の導体層に共通な、直交するＵｄ、Ｖｄを座標軸とする設計座標系を設定することは既に述べた。穴開け機に投入したときに例えばＵｄ軸は機械座標系のＸｍ軸とほぼ平行、Ｖｄ軸は同じくＹｍ軸とほぼ平行と定める。また、導体パターンと同時に４個所のガイドマーク群の構成要素としてのガイドマークを所定の座標位置に表す。
通常、１個のガイドマーク群には１導体層に付き１個のガイドマークが配置されている。ガイドマーク枠が配線板の４隅にあれば１導体層にガイドマークは４個形成される。４個のガイドマークの像の２回の観測結果から、ガイドマーク４個の機械座標系で表した座標値を計算できる。
なお、ガイドマーク群の形状は、例えば、図５（ｂ）に示すものとする。
【００５１】
１導体層の４隅に形成された４個のガイドマークの測定値からＵｄ、Ｖｄの設計座標系がどこに有るかを推定して、この導体層の配置とみなす。すなわち、設計座標系の原点を機械座標系で表した座標値、および、Ｕｄ軸のＸｍ軸に対する傾きが得られれば良い。
統計学上、測定値から確からしい値を推計する手法は各種有るが、観測点（中実ガイドマーク２２）を単位質点と仮定して、その重心を求め、重心は不動として、設計上のガイドマークの座標値と測定したガイドマークの座標値から、この距離の自乗和を最小とするＵｄ軸のＸｍ軸に対する傾きを求める方法等がよく使われる。
計算手順の具体例は、同一出願人より特開２００１−１８５８６３号等で説明されているので、省略する。
【００５２】
特定の導体層に形成された（少なくとも３個の）ガイドマークから、その層の設計座標系の配置（原点位置と座標軸の傾き）を計算できる。また、導体層全てに形成された全ガイドマークを使用して全体を均した１個の設計座標系の配置を得ることもできる。通常は後者の全体を平均等で按分した１個の設計座標系を推定して、基準穴の座標を決定する。
また、特定層の設計座標系の配置と全体を平均した設計座標系との差は特定の内層の層間ズレのデータと呼ばれる。
【００５３】
各導体層の層間ズレの数値は穴開け機のメモリに記憶され、必要に応じて客先にも提出できる。また、メーカ側の品質管理用にも有用な資料となる。
ホットプレス加工後の基準穴穴開けは、表面の導体層のパターンエッチング、スルーホール等の穴開け、単一配線板に外形の切り出し等の後工程に、必要な工程であり、この基準穴穴開け工程中に、内層導体層の層間ズレが加工時間の増加無しに測定可能である。
【００５４】
以上基準穴穴開け機として説明したが、穴開け機から穴開け機能のみを取り外せば、ガイドマークを観測してデータを記憶する測定器となる。大容量の記憶装置、高速度測定を特徴とした測定器も、独立した製品分野であるが、Ｘ線カメラ等の測定手段はほとんど穴開け機と共通であり、上記の穴開け機の説明で、測定器の機能説明も包含するものとする。
【００５５】
２．穴開け機に搭載された観測装置の特徴（Ｘ線源およびＸ線カメラ）
【００５６】
穴開け機の観測装置は、通常、Ｘ線でガイドマークを透視し、その像を観測してガイドマークの座標とする。観測装置の主要な構成要素であるＸ線発生管とＸ線カメラを図３を参照して説明する。図３（ａ）はＸ線カメラの概要を示す略図、（ｂ）はマークの位置とＸ線カメラの出力像の形を説明する模式図、（ｃ）は被写体の厚さによる像の位置の変化を示す模式図である。
【００５７】
通常、Ｘ線カメラ６には、その受像部としてＸ線蛍光増倍管３０が内蔵されている。図３（ａ）に示すように、Ｘ線蛍光増倍管３０は、蛍光膜３１と光電面３２からなる入力ターゲット、収束電極Ｓ、陽極Ａ、出力蛍光膜３３等を内蔵している。
Ｘ線発生管４ａから放射されたＸ線は被写体である多層配線板６０のガイドマーク６６等の形成されている内層の導体層を透過して、蛍光膜３１の蛍光面に入射し、蛍光膜３１を発光させて光学像３６に変換される。その光により、蛍光膜３１の内面に密接して配置された光電面３２から光電子が放出される。加速電圧を上げなどして出力光束を増倍させ、出力蛍光膜３３に像を結ぶ。その像を光学レンズ系３４を介して電荷結合素子（Ｃｈａｒｇｅ　Ｃｏｕｐｌｅｄ　Ｄｅｖｉｃｅ）であるＣＣＤ撮像素子３５に取り込む。
【００５８】
図３（ａ）中、Ｌ１はＸ線源と多層配線板６０までの距離、Ｌ２はＸ線源とＸ線増倍管の蛍光膜３１の蛍光面までの距離である。可視光線と違い、Ｘ線は光学レンズが使用できないので、蛍光膜３１の蛍光面の像３６は、多層配線板に形成されたガイドマークの、ほぼ相似形の影絵として写り、その大きさは光源からの距離に比例して〔（Ｌ２）／（Ｌ１）〕と拡大される。
最近、ＣＣＤ撮像素子３５の感度が向上したため、蛍光膜３１の後ろに密着してＣＣＤ撮像素子３５を配置し、蛍光膜３１の蛍光面の像を直接ＣＣＤ撮像素子に取り込んで、増倍管３０を省略したＸ線カメラも用いられるが、上記の関係は同様に成立する。
【００５９】
図３（ｂ）を参照して、蛍光面上の像の位置と被写体と像の形との関係を説明する。カメラの視野の中央に図形重心があるマークＢ１に対しては、Ｘ線発生管から出射したＸ線により形成される直下の像Ｚ１は元のマークＢ１と相似形であり、その重心（図形中心）も元のマークＢ１と同位置の視野中央にある。この場合はＬ１、Ｌ２とは関係なく、重心位置の変化はない。
【００６０】
Ｘ線が角αの角度で入射したマークＢ２の像Ｚ２は前項の比例式により大きさは変化し、角αの微少変化でマークＢ２と像Ｚ２の形状は厳密には相似ではなく、例えば、マークＢ２の輪郭形状が円とすると、像Ｚ２は楕円形となる。しかし、円の中心は楕円の中心に射影し、重心位置は角αの線上にある。ガイドマークの重心が視野の中心でない場合も上記の重心位置が角αの線上にあることを利用して単純な比例計算で補正することができる。
このように、上記の比例式のＬ１が一定であれば、Ｘ線の入射角αによる像のゆがみの影響を避けることができる。
なお、Ｘ線蛍光増倍管３０の蛍光膜３１は球面の場合もあり、多少の狂いが加算されるが、その誤差の増加分はごく少ない。
【００６１】
図３（ｃ）に誇張して示すように、被写体である多層配線板６０の表裏にマークがあると、マーク間の距離（配線板の板厚）ｔ１、ｔ２により像の位置に差が現れる。実際には表裏のマークＢ１、Ｂ２は同心に配置されているが、Ｘ線がαの入射角を持つ場合は、その像Ｚ１、Ｚ２は同心とはならない。板厚ｔ１が小ならば、上半部に描いたように狂った量Ｑ１は少なく、板厚ｔ２が大ならば、下半部に示すように狂った量Ｑ２は非常に大きくなり、誇張して示すように両ガイドマークが重なれば２個のガイドマークとしては認識できず、個々の重心は推定不能となる。
１例として、図５（ｂ）のコーナー部に配置されたガイドマークはＬ１の差が０．５ｍｍ程度（板厚ｔ２が０．５ｍｍ）となると狂いの量Ｑ２は０．０１ｍｍ前後で使用限界に近くなる。
【００６２】
３．ガイドマークの座標値推定方法
【００６３】
本発明の実施の形態の１例であるガイドマークの座標値推定方法の説明を行う。この座標値推定方法は既に説明した基準穴穴開け機に適用したものであり、穴開け機の観測装置には上記のＸ線源とＸ線カメラが使用されているものとする。
【００６４】
本ガイドマークの座標値推定方法は、前後２回のガイドマークの観測結果からガイドマークの座標値を推定するもので、第１回のガイドマーク像の観測後、所定量の多層プリント配線板の相対的な移動を行い、第２回のガイドマーク像の観測を行う。第１回、第２回の観測結果と所定の多層プリント配線板の移動量からガイドマークの真の座標値を数学的に完全に推定することができる。
【００６５】
本発明の実施の１形態であるガイドマークの真の座標値の推定式の説明を図１を参照して説明する。図１（ａ）は穴開け機の観測装置周辺の立体的な略図で、多層プリント配線板の相対的な移動によってガイドマークが移動する状況とそれに伴う蛍光面上のガイドマークの像の変位の関係を示している。
穴開け機の観測装置のＸ線カメラの蛍光膜の蛍光面のほぼ中心を座標原点Ｏとし、蛍光膜上に直交座標軸を置いた観測装置のｘｙ座標系を設定する。座標原点Ｏの直上（ｚ軸上に）の１点にＸ線源Ａを固定する。
【００６６】
図示しない可動テーブルに載置され、固定された多層プリント配線板６０の内層の導体層に形成されたガイドマークＭを観測する。ガイドマークＭは多層プリント配線板６０のガイドマーク枠内の特定の１個とする。
可動テーブルの多層プリント配線板載置面はｘｙ平面に平行で、可動テーブルはｘｙ平面に平行に移動するものとする。従って、可動テーブルに載置され固定された多層プリント配線板６０に形成されたガイドマークＭはｘｙ平面に平行な平面内を移動する。
ｘｙ平面に平行で、ガイドマークＭの存在する平面とＡ・Ｏを結ぶ一点鎖線で示す直線（ｚ軸と一致）との交点をＰとし、Ａ・Ｐの距離をａ、Ｐ・Ｏの距離をｂとする。
ここで、Ｘ線源ＡとＸ線カメラの蛍光面上の座標原点Ｏとの距離はａ＋ｂで固定されている。
【００６７】
第１回観測のガイドマークの位置をＭ、可動テーブルをｘ、ｙ方向に所定量移動した後の第２回観測の位置をＭ２とする。ガイドマークは任意の経路でＭからＭ２に到達して良いが、ここではＭ、Ｍ１、Ｍ２の経路とし、ＭからＭ１はｘ軸に平行にＬ１の距離を、Ｍ１からＭ２にはｙ軸に平行にＬ２の距離を移動したものとする。
ガイドマークの移動に従い、蛍光面上でその像はＺ、Ｚ１、Ｚ２と移動する。既に述べたようにＸ線は直進するのでＡ・Ｍ・Ｚ、Ａ・Ｍ１・Ｚ１、Ａ・Ｍ２・Ｚ２はそれぞれ１本の直線上にある。
【００６８】
図１（ｂ）はｘｙ平面へのＡ・Ｍ・Ｚ、Ａ・Ｍ１・Ｚ１、Ａ・Ｍ２・Ｚ２の投影図であり、同図（ｃ）はｘ軸に平行でｘｙ平面上にある基線ＸＸを含みｘｚ平面に平行な投影面〔Ｂ〕へ、同図（ｄ）はｙ軸に平行でｘｙ平面上にある基線ＹＹを含みｙｚ平面に平行な投影面〔Ｃ〕へ、それぞれ投影した投影図である。
なお、図１（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）の配置は第一角法で示している。
【００６９】
ここでは、投影法として、いわゆる正視図法を使用している。正視図法は投影面に直角な投影線を使用するのが特徴である。
例えば、ｘｚ平面に平行な投影面〔Ｂ〕に投影するにはｙ軸に平行な光線が使用され、ｙｚ平面に平行な投影面〔Ｃ〕に投影するにはｘ軸に平行な光線が使用される。
【００７０】
正視図法では、投影面に平行に点を移動させると投影面には移動量の実寸が表示され、投影面に垂直に点を移動させると投影面には移動量は０として表示される。
今、座標（ｘ、ｙ、ｚ）を持つ点を座標（ｘ１、ｙ、ｚ）までｘ軸に平行に動かして、ｘｚ平面に平行な投影面〔Ｂ〕に投影すると、座標（ｘ、ｚ）を持つ点が座標（ｘ１、ｚ）に移動する。移動量は（ｘ１−ｘ）の実寸となる。
また、座標（ｘ、ｙ、ｚ）を持つ点を座標（ｘ、ｙ１、ｚ）まで移動しても、投影面〔Ｂ〕上の投影図は両者とも座標（ｘ、ｚ）の点となり点の座標変化はなく移動量は０である。
【００７１】
第１回の観測でガイドマークＭの蛍光面上の像Ｚのｘ座標ｃ１、ｙ座標ｄ１が得られる。
次にｘ軸に平行にＬ１、ｙ軸に平行にＬ２の所定量だけ可動テーブルを移動してガイドマークの位置を移動させる。前述のように、ＭからＭ２への移動経路はＬ１の移動の後Ｍ１に達し、Ｍ１からＬ２の移動によりＭ２にまで移動したとして図示している。
なお、この関係はベクトルＺ２のｘ成分がＬ１、ｙ成分がＬ２であることと同義である。
移動後の第２回の観測でガイドマークＭ２の蛍光面上の像Ｚ２のｘ座標ｃ２、ｙ座標ｄ２を得る。
【００７２】
投影面〔Ｂ〕上の三角形Ａ・Ｐ・Ｍと三角形Ａ・Ｏ・Ｚが相似であり、対応する辺の長さの比はａ：（ａ＋ｂ）であることから、
ａ／（ａ＋ｂ）＝（Ｐ・Ｍ）／（Ｏ・Ｚ）＝Ｌｘ／ｃ１
が成立する。
同様に、三角形Ａ・Ｍ・Ｍ２と三角形Ａ・Ｚ・Ｚ２は相似であり、対応する辺の長さの比はやはりａ：（ａ＋ｂ）である。これから次式が成立する。
ａ／（ａ＋ｂ）＝（Ｍ・Ｍ２）／（Ｚ・Ｚ２）＝Ｌ１／（ｃ２−ｃ１）
これから、ａとｂが共に消去されたＬｘ／ｃ１＝Ｌ１／（ｃ２−ｃ１）が得られる。
従って、Ｌｘ＝Ｌ１×ｃ１／（ｃ２−ｃ１）を得る。
【００７３】
同様に、図１（ｄ）に示すように、Ａ・Ｏを通る直線が投影面〔Ｃ〕に平行であるから、投影面〔Ｃ〕上でもＡＰ＝ａ、ＰＯ＝ｂである。
従って、投影面〔Ｃ〕上の三角形Ａ・Ｐ・Ｍと三角形Ａ・Ｏ・Ｚが相似で辺の比はａ：（ａ＋ｂ）であることから、
ａ／（ａ＋ｂ）＝（Ｐ・Ｍ）／（Ｏ・Ｚ）＝Ｌｙ／ｄ１
が成立する。
三角形Ａ・Ｍ・Ｍ２と三角形Ａ・Ｚ・Ｚ２も同様な関係であり、
ａ／（ａ＋ｂ）＝（Ｍ・Ｍ２）／（Ｚ・Ｚ２）＝Ｌ２／（ｄ２−ｄ１）
が成立し、
Ｌｙ＝Ｌ２×ｄ１／（ｄ２−ｄ１）
を得る。
【００７４】
即ち、ガイドマークＭの蛍光面上の像Ｚの第１回の観測値ｘ座標ｃ１、ｙ座標ｄ１と多層プリント配線板の移動量Ｌ１、Ｌ２、およびガイドマークＭの蛍光膜上の像Ｚの第２回の観測値ｘ座標ｃ２、ｙ座標ｄ２によって、第１回観測時のガイドマークＭの真の座標値Ｌｘ、Ｌｙは次の式で求めることができる。
Ｌｘ＝Ｌ１×ｃ１／（ｃ２−ｃ１）、Ｌｙ＝Ｌ２×ｄ１／（ｄ２−ｄ１）
上記のガイドマークの真の座標値Ｌｘ、Ｌｙを推定する式をガイドマークの座標値推定式と呼び、穴開け機の制御装置内の座標値算出演算手段に搭載される。
上記の式はガイドマークのＸ線源までの距離ａおよび蛍光面までの距離ｂに関係ない測定法を示唆するもので、多層プリント配線板の層数が増し、各内層に配置されたガイドマークに板厚方向の位置の差が大きくなっても、その影響を理論的に排除するものである。
【００７５】
以上の説明で使用したｘｙ座標系はＸ線カメラに固定された座標系で、通常は１０ｍｍ角程度のカメラの視野内の像に使用される。図２を参照して基準穴穴開け機に設定された座標系を説明する。図２（ａ）は基準穴穴開け機を上方から見た座標系の説明図である。
既に説明したように、基準穴穴開け機の地面に対して移動しない機械架台や筐体等の固定部分に、座標原点をＯｍ、座標軸をＸｍ、Ｙｍとする機械座標系が設定してある。
観測装置のＸ線カメラに設定された、原点Ｏ、座標軸ｘ、ｙの（ローカル）座標系でガイドマークの像が観測される。即ち、ガイドマークの像の座標値ｃ１、ｄ１、ｃ２、ｄ２はローカル座標で読んだ座標値である。
【００７６】
ローカル座標軸のｘ軸はＸｍ軸と平行、ｙ軸はＹｍ軸と平行に設定されており、ローカル座標原点Ｏの座標値は機械座標系の座標値で既知である。これから簡単にローカル座標系で表された点の座標を機械座標系の座標に換算することができる。
例えば、多層プリント配線板の４隅に形成されたガイドマーク群を比較するには全てのガイドマークの座標値を機械座標系に換算して行う。
また、可動テーブルの動きＴｘ、Ｔｙも機械座標系の座標軸に平行に設定される。
【００７７】
観測装置が移動しない場合は、ローカル座標の原点Ｏも動かない。この状態で図１（ａ）に示すように、多層プリント配線板を載置したテーブルをＸｍ、Ｙｍに平行に移動させれば、ガイドマークの所定量の移動を行うことができる。
上式の説明は多層配線板を載置するテーブルが機械座標系のＸｍ、Ｙｍ軸に平行にＸ、Ｙの両方向にＴｙ、Ｔｘの移動をし、Ｘ線源とＸ線カメラは機械座標系に対し固定されたものとして説明した。
この場合、テーブルは機械座標系のＸｍ、Ｙｍ軸に平行にインクリメンタルに移動し、ガイドマークＭはＭ１、Ｍ２と移動する。テーブルの移動方向の符号はローカル座標系で観測したガイドマークの座標値が増加する場合が正とする。即ち、テーブルの移動方向の正負は機械座標系の正負と一致する。
【００７８】
既に説明したように、通常の穴開け機は機械構成上の便利さから、多層プリント配線板を載置した可動テーブルは１方向のみに移動し、それと直角方向には観測装置が移動してガイドマークの座標を移動させる構造とされる。
このように、可動テーブル以外の装置等を移動させても観測装置のＸ線カメラとしてはガイドマークの移動と認識するので、他の装置を可動テーブルに相対的に移動してガイドマークを移動したことになる。
また、座標変換時の計算の容易さから、通常、各座標系の座標軸は平行に設定されることが多いが、基本的には座標軸や運動の方向は任意である。例えば、多層プリント配線板を載置した可動テーブルを方向を決めずに任意に動かしても、Ｘ線カメラに設定された座標系でｘ軸方向およびＹ軸方向の移動量を知ることができれば充分である。
【００７９】
例示した基準穴穴開け機は、図２（ｂ）に示すように、機械座標系のＹｍ軸方向にテーブル（プリント配線板）が移動し、機械座標系で見るとガイドマークＭはテーブルのＴｙの移動に従ってＭ２に移動し、Ｘｍ方向には移動しない。
Ｘｍ方向にはＸ線源とＸ線カメラを含む観測装置全体が機械架台に対して移動して多層プリント配線板との位置を変える。この場合は観測装置全体が移動するので、観測装置に固定されたローカル座標系も機械座標系のＸｍ軸方向に移動する。
【００８０】
観測装置自身が移動するので、投影面〔Ｂ〕上への投影は図２（ｃ）に示すように、Ｍ（Ｍ１）の位置は変化せず、Ｘ線源ＡがＡ１に、カメラ中心ＯがＯ１に移動しローカル座標はＯ１から計測される。Ｘ線源の位置が変わるので、ガイドマークの像の投影はＺからＺ２に移動する。
【００８１】
図２（ｃ）で、三角形Ａ・Ｐ・Ｍと三角形Ａ・Ｏ・Ｚは相似で対応する辺の長さの比は、ａ：（ａ＋ｂ）であり、同様に、三角形Ａ１・Ｐ１・Ｍと三角形Ａ・Ｏ１・Ｚ２は相似で、対応する辺の長さの比は、ａ：（ａ＋ｂ）である。
これらから、ａ／（ａ＋ｂ）＝（Ｐ・Ｍ）／（Ｏ・Ｚ）＝Ｌｘ／ｃ１、および
ａ／（ａ＋ｂ）＝（Ｐ１・Ｍ２）／（Ｏ１・Ｚ２）＝（Ｌ１＋Ｌｘ）／ｃ２
となり、Ｌｘ／ｃ１＝（Ｌ１＋Ｌｘ）／ｃ２が得られる。これを整理して、
Ｌｘ＝Ｌ１×ｃ１／（ｃ２−ｃ１）を得る。
【００８２】
この式を観測装置が移動しないときのＬｘ＝Ｌ１×ｃ１／（ｃ２−ｃ１）と比較すると全く同形である。
当初の仮定からＬｘ、ｃ１およびｃ２は共に正であり、この式が成り立つためには観測装置の移動量Ｌ１も正の数値である必要がある。即ち、観測装置が機械座標系のＸｍ軸の負の方向に移動した場合が正の値を取ると定義すれば、図２（ａ）、（ｂ）のいずれの状態でも、常にＬｘ＝Ｌ１×ｃ１／（ｃ２−ｃ１）が成立する。
【００８３】
また、ローカル座標系のｘ軸はその延長方向に移動するので、投影面〔Ｃ〕上の像は変化しない。よってＬｙ＝Ｌ２×ｄ１／（ｄ２−ｄ１）はテーブルが２方向移動する場合、またはテーブルがＹｍ方向、観測装置がＸｍ方向に互いに直交して移動する場合のいずれでも変化せず、同一の式が使用できる。
また、上例と逆の座標軸に沿って、観測装置がＹｍ方向に移動し、テーブルがＸｍ方向に移動しても、ローカル座標系移動時の方向による正負の定義を上例と同様にすれば、ガイドマークの座標値推定式はそのまま使用できる。
このように、テーブルまたは観測装置のいずれか一方または両者を移動させて、観測装置に設定されたローカル座標系に対してガイドマークの像を相対的に（ｘ軸とｙ軸方向に）移動することにより、ガイドマークの座標値推定式を使用してガイドマークの真の座標値をローカル座標系の座標値として計算することができる。
【００８４】
上記のガイドマークの座標値推定式は分母に（ｃ２−ｃ１）、（ｄ２−ｄ１）の減算の項を持ち、ｃ１・ｃ２・ｄ１・ｄ２の値によっては、ＣＰＵでの演算中に同程度の数値を引き算して残差の誤差が大きくなる、いわゆる桁落ちを生ずる恐れがある。
計算に使用する桁数から類推して、（ｃ２−ｃ１）、（ｄ２−ｄ１）の値が意味を持つように各数値の下限を定めておく必要があり、式の変形等演算形式を適当に変更することも有効である。
【００８５】
このようにして、数カ所のガイドマーク枠内の全てのガイドマークの座標が精度良く得られ、図２（ｄ）に示すように、これら全てのガイドマークの座標を勘案して、穴開け機の可動テーブルに載置された多層プリント配線板の設計座標系（原点Ｏｄ、座標軸Ｕｄ、Ｖｄ）の穴開け機上での位置、即ち機械座標系（Ｏｍ、Ｘｍ、Ｙｍ）による原点Ｏｄの位置、座標軸Ｕｄの傾き（θ）が決定される。これから穴開け機で形成する基準穴の位置が定まるが、この計算方法等は本発明の目的外であるので省略する。
【００８６】
本発明の実施の１形態であるガイドマークの座標値推定式を使用した場合のガイドマークの形態の１例を図４、図５を参照して説明する。
図４はガイドマーク枠内のガイドマークの配置を示す斜視図で、ガイドマークのみを観察するために、周辺の基板、プリプレグ等を除去した破断図とされている。図５（ａ）は多層プリント配線板の板厚方向から見たガイドマーク枠付近の模式的な断面図、同図（ｂ）はガイドマーク枠内のガイドマーク配置例、同図（ｃ）はガイドマーク単体の形状を示す。なお、図４、５は従来例の図１２、図１３に相当する。
【００８７】
ガイドマークの形状は図５（ｃ）に示すように、正方形の中央を円形に導体を除去した中空ガイドマークｎＥと円形に導体を残した中実ガイドマークｎＭの２種類を用いる。ここでｎは導体層の番号を示す添字である。
導体パターン設計時に、任意の中実ガイドマークＭと中空ガイドマークＥの重心が一致するように配置する。図では隣り合った導体層のガイドマークを組にして配置しているが、特に隣り合った導体層のガイドマークを組にして配置する必要は無い。
なお、中空ガイドマークＥは、導体層を形成する銅箔を除去して形成された中空の円形部分であり、中空ガイドマークＥの重心は中空の円形部分の重心である。外周の正方形はマークとしての機能は持たない。
【００８８】
図５（ａ）は９枚の両面配線板６１の表裏にプリプレグを介して導体（銅箔）を載せレイアップした多層プリント配線板６０を板厚方向から見た断面図で、ガイドマークの配置を表している。図では多層プリント配線板６０を構成する両面配線板６１の上側の導体層に中実ガイドマークＭを、下側の導体層に中空ガイドマークＥを重心位置が一致するように形成している。
隣り合った導体層のガイドマークを順次比較する必要は無いので、各導体層には１個のガイドマークが形成されていれば良い。
【００８９】
これらのガイドマークは通常多層プリント配線板の４隅に形成されたガイドマーク枠の中に、１例として、図５（ｂ）に示すように配置されている。
ガイドマーク枠２１の内部を９個の正方形に分割し、その正方形のそれぞれに重心を一致させた中実ガイドマークＭと中空ガイドマークＥの各１個を配して、ガイドマーク群２０を形成している。
【００９０】
実用化された大きさの１例として、図１３（ｂ）の符号を参照して、ガイドマーク枠２１の１辺Ｆが約１０ｍｍ角、ガイドマークの間隔Ａがほぼ３ｍｍ、中実ガイドマークの外径Ｄ１が１．４ｍｍ、中空ガイドマーク２３の直径Ｄ２が２．４ｍｍ程度とされている。
ガイドマーク枠２１の大きさＦはＸ線カメラの有効視野よりやや小さく定められ、ホットプレス工程が終了した多層プリント配線板が多少変形して、個々のガイドマーク位置が変化してもＸ線カメラの視野内に充分納まる大きさとされている。
【００９１】
ガイドマーク枠はすべての内層で同じ位置に設けられる。前記したように、分割された各正方形内には各１個の中実ガイドマークＭと中空ガイドマークＥが形成され、上記の正方形内にはそれ以外の導体層は存在しない。
従って、Ｘ線でガイドマーク枠２１内のガイドマーク群２０を照射すると、暗部の中に、図１３（ｂ）では３行３列に配置された、外径Ｄ２、内径Ｄ１の９個の円形のリングが明部として観測される。
リングの外径が中空ガイドマークＥの円周部分に相当し、リングの内径が中実ガイドマークＭの円周部分に相当する。
【００９２】
適当なしきい値で２値化した画像を取り込み、中実ガイドマークＭの重心の座標と中空ガイドマークＥの円（明部分）の重心の座標を求める。
中実ガイドマークＭの重心はリングの明部の中の暗点のみを計数して求め、中空ガイドマークＥの重心は、例えばソフト的に中実ガイドマークＭの暗部分を全て明と置き換えてから、明点のみを計数する。
【００９３】
ガイドマークの座標値推定式を使ったガイドマークの観測は次の手順で行われる。先ず、観測する多層プリント配線板を可動テーブルに載置し、ガイドマーク枠を観測装置の視野内に入れる。
第１工程の第１回の観測で、１個のガイドマーク枠の中に配置された１８個のガイドマークの重心の（ｃ１、ｄ１に相当する）座標値が得られる。
第２工程として、多層プリント配線板を相対的に移動させ、所定量のＬ１、Ｌ２のｘ、ｙ成分の移動を行う。
第３工程の第２回の観測で、１個のガイドマーク枠の中に配置された１８個のガイドマークの重心の（ｃ２、ｄ２に相当する）座標値が得られる。
以上２回の観測値を利用して個々のガイドマークに先のガイドマークの座標値推定式Ｌｘ＝Ｌ１×ｃ１／（ｃ２−ｃ１）、Ｌｙ＝Ｌ２×ｄ１／（ｄ２−ｄ１）の演算を施す。各ガイドマークの第１回の測定を行った位置の座標の推定値が算出される。以上で１個所のガイドマーク枠の観測が終了する。
このガイドマークの座標値推定式の計算は穴開け機の制御装置内の座標値算出演算手段で行われ、その結果も制御装置内の記憶装置に記憶される。以上が穴開け機で行うガイドマーク観測の手順である。
【００９４】
図５（ａ）と図１３（ａ）を比較すると、従来は１ガイドマーク枠内のガイドマーク１８個によって１２層の導体層を持つ多層プリント配線板に対応していたが、ガイドマークの座標値推定式を使用した場合、同一のガイドマーク群により２０層の導体層を持つ多層プリント配線板まで対応できる。
導体層の配線パターン設計時に、ガイドマーク等の配置される配線パターンの外周部の配置のままで、導体層の層数の増加に対応できるので、標準図の変更の必要が無く、設計の省力化に寄与する。
【００９５】
本発明では、ガイドマークの形成された導体層とＸ線カメラの蛍光面との距離の差は本質的にキャンセルされるので、Ｘ線カメラの視野の外周部と中心近くとの精度の差はなくなる。即ち、図３（ｂ）のαの影響も無くなる。
また、図３（ｃ）に誇張して示すＺ３、Ｚ４のように、２個のガイドマークの像が重なければ、それぞれの重心座標が測定できる。通常の基板やプリプレグの厚さと、例示した程度のガイドマークの大きさであれば、任意の層のガイドマークを組み合わせても使用できる。
【００９６】
【発明の効果】
以上、説明したように本発明のガイドマークの座標値推定式は、観測時に内層板の板厚方向の位置の違いを相殺して、真のガイドマークの座標位置を推定できる。原理的に多層プリント配線板のいずれの層にガイドマークがあっても良く、ガイドマークの測定精度の向上が期待でき、従来より広い視野を持つＸ線カメラの使用を可能にする。
【００９７】
本発明のガイドマークの座標値推定式の導入により、通常の穴開け機のカメラの視野に収まる９組（１８個）のマークで最大２０層までの多層プリント配線板まで対応でき、通常製造される大多数の多層プリント配線板に対応できる。
導体層の配線パターンは、内部の回路部分はその都度変わるが、名称、ロッド記号、ガイドマーク枠その他の存在する周辺部は標準設計とされている場合が多い。従って、多層プリント配線板の配線パターンの周辺部は現在の標準設計のままで変更の必要がなく、ユーザの配線パターン設計工数が増加しない利点を有する。
【００９８】
本発明のガイドマークの座標値推定式を搭載するために、基準穴穴開け機のハード面の変更は必要ない。ガイドマーク測定工程の手順とガイドマークの座標値推定式の実行のソフトを追加するのみで対応できる。従来機種に対してもソフトの変更乃至積み替えで本発明の機能を持った穴開け機とすることができる。製造原価の大幅増なしで新機能の搭載が可能であり、既に市販した製品の機能向上サービスとして大きな対価を必要とせずサービスすることができる効果も大きい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態であるガイドマークの真の座標を推定する計測法を説明するガイドマークとその蛍光面の像を示した斜視図、および一角法による正投影図である。
【図２】本発明の実施の形態である基準穴穴開け機に設定された機械座標系等の各種の座標系、および多層プリント配線板の設計座標系との関係を示す説明図である。
【図３】Ｘ線によるガイドマーク観測方法を示す模式図と、ガイドマーク像の狂いを説明する原理図である。
【図４】ガイドマーク枠内に形成されたガイドマークの配置の１例を示す斜視図である。
【図５】ガイドマーク枠内に形成されたガイドマークの形状を示す模式図である。
【図６】基準穴の穴開けを行う基準穴穴開け機の斜視図である。
【図７】基準穴穴開け機の正面および側面図である。
【図８】基準穴穴開け機の可動テーブル位置を示す平面図である。
【図９】基準穴穴開け機のＸ移動架台の各方向の投影図である。
【図１０】多層プリント配線板の構成を示す斜視図と平面図、およびホットプレス工程で使用する治具板の略図である。
【図１１】多層プリント配線板の構成を示す断面図である。
【図１２】ガイドマークの高さによる誤差を少なくしたガイドマーク群の従来の配置例を示す斜視図である。
【図１３】図１２に示すガイドマークの形状を示す模式図である。
【符号の説明】
１　穴開け機、２　筺体、３　架台、４　Ｘ線発生装置、４ａ　Ｘ線発生管、
５　Ｘ線防護管、５ａ　穴、６　Ｘ線カメラ、
７　スピンドル、７ａ　チャック、７ｂ　ドリル、７ｃ　エアシリンダ、８　スピンドル架台、９　クランパ、９ａ　エアシリンダ、１０　Ｘ移動架台、１１　Ｙ移動架台、１２　可動テーブル、１０ａ、１１ａ、１２ａ　直線ガイド（ＬＭガイド）、１０ｂ、１１ｂ、１２ｂ　ボールねじ、１６　穴開け位置（１、２穴）、１６ａ　穴開け位置（３、４穴）、１７　作業者位置（白抜き矢印）、
２０　ガイドマーク群、２１　ガイドマーク枠、ｎＭ　中実ガイドマーク、ｎＥ中空ガイドマーク、
３０　Ｘ線蛍光増倍管、３１　蛍光膜、３２　光電面、３３　出力蛍光膜、３４光学レンズ系、３５　ＣＣＤ撮像素子（電荷結合デバイス）、３６　像、
Ａ　陽極、Ｓ　収束電極、
５０　機械座標系（Ｘｍ、Ｙｍ、Ｚｍ、機械原点Ｏｍ）
５１　設計座標系（Ｕｄ、Ｖｄ、原点Ｏｄ）
６０　多層プリント配線板、６１　両面配線板、６１ａ　単一配線板のパターン、６２　導体、６３　（絶縁）基板、６４　プリプレグ、６４ａ　プリプレグ（ガイド穴付き）、６５　ガイド穴、６６、６６ａ、６６ｂ　Ｐ　ガイドマーク、６７、Ｈ　基準穴、６８　レイアップ治具板、６８ａ　位置決めピン
６９　最大配線板外形、６９ａ　最小配線板外形、７０　影響範囲、
Ｈａ　表裏識別用ガイドマーク