(57)【要約】【課題】高精度でスタブを座ぐり、スタブを短くすることができる多層プリント配線板、そのスタブ座ぐり装置、方法を提供する。【解決手段】多層プリント配線板１の配線層と貫通ヴィアホール３とを導通する電流検出層１６を専用に設け、導電性ドリル１１の刃先が貫通ヴィアホール３と接触したところを基準として、貫通ヴィアホール３のスタブ２の座ぐり深さを制御する。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、前記基板に絶縁層を介して形成される複数層の配線層と、前記基板を貫通し導通膜が設けられるヴィアホールと、前記配線層の内で前記ヴィアホールと導通する電流検出層とを有し、前記電流検出層は、前記ヴィアホールのスタブを座ぐる工具と前記ヴィアホールとの接触検出専用に設けられることを特徴とする多層プリント配線板。
【請求項２】
前記電流検出層は、トップ層の次の配線層とボトム層の前の配線層との何れか一方または両方に設けられることを特徴とする請求項１記載の多層プリント配線板。
【請求項３】
前記電流検出層は、前記ヴィアホールと接続される電源配線層またはグランド配線層に隣接する配線層に設けられることを特徴とする請求項１記載の多層プリント配線板。
【請求項４】
請求項１乃至３の何れか１項記載の多層プリント配線板をダミープレートを介して搭載するステージと、前記多層プリント配線板の前記ヴィアホールのスタブを座ぐるための導電性ドリルを備える数値制御マシンと、前記数値制御マシンを制御する制御部と、前記導電性ドリルと前記多層プリント配線板との接触を検出する検出部とを有し、前記検出部は、前記電流検出層で接触を検出する手段を有することを特徴とする多層プリント配線板のスタブ座ぐり装置。
【請求項５】
前記検出部は、前記制御部と、前記電流検出層と前記導電性ドリルとに接続されることを特徴とする請求項４記載の多層プリント配線板のスタブ座ぐり装置。
【請求項６】
前記検出部は、電流検出手段または抵抗検出手段を有することを特徴とする請求項４または５記載の多層プリント配線板のスタブ座ぐり装置。
【請求項７】
前記制御部は、前記検出部が前記導電性ドリルと前記多層プリント配線板との接触を検出したところをスタブの座ぐり方向の基準位置として座ぐり深さを決定する手段と、前記数値制御マシンによるスタブの座ぐり深さを制御する手段とを有することを特徴とする請求項４記載の多層プリント配線板のスタブ座ぐり装置。
【請求項８】
請求項１乃至３の何れか１項記載の多層プリント配線板をダミープレートを介して搭載するステージと、前記多層プリント配線板の前記ヴィアホールのスタブを座ぐるための導電性ドリルを備える数値制御マシンと、前記数値制御マシンを制御する制御部と、前記導電性ドリルと前記多層プリント配線板との接触を検出する検出部とを有し、前記検出部は、前記電流検出層で接触を検出するステップを有することを特徴とする多層プリント配線板のスタブ座ぐり方法。
【請求項９】
前記検出部は、前記制御部と、前記電流検出層と前記導電性ドリルとに接続されることを特徴とする請求項８記載の多層プリント配線板のスタブ座ぐり方法。
【請求項１０】
前記検出部は、電流検出手段または抵抗検出手段を有することを特徴とする請求項８または９記載の多層プリント配線板のスタブ座ぐり方法。
【請求項１１】
前記制御部は、前記検出部が前記導電性ドリルと前記多層プリント配線板との接触を検出したところをスタブの座ぐり方向の基準位置として座ぐり深さを決定するステップと、前記数値制御マシンによるスタブの座ぐり深さを制御するステップとを有することを特徴とする請求項８記載の多層プリント配線板のスタブ座ぐり方法。
【請求項１２】
多層プリント配線板は、前記ヴィアホールを形成後、回路パターンを形成し、半田レジスト層を設けた後、前記ステージに搭載され、スタブの座ぐりが行われることを特徴とする請求項８記載の多層プリント配線板のスタブ座ぐり方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、多層プリント配線板、そのスタブ座ぐり装置、方法に関し、特に、配線層とヴィアホールとを導通する電流検出層を設け、導電性ドリルの刃先がヴィアホールと接触したところを基準として、ヴィアホールのスタブの座ぐり深さを制御することにより、高精度でスタブを座ぐり、スタブを短くできる多層プリント配線板、そのスタブ座ぐり装置、方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の多層プリント配線板１０１は、図１０に示すように、一般的に、ＬＳＩ（大規模集積回路）１０５を実装したＰＫＧ１０４が表面に搭載され、内層の所定の各層を接続するため、貫通ヴィアホール１０３が設けられる。
【０００３】
この貫通ヴィアホール１０３のスタブ１０２によって分岐が生じ、この分岐によって反射が起り波形なまりとなって信号遅延が起こり、さらに、貫通ヴィアホール１０３の持つ容量によっても反射や波形なまりが生じ、信号遅延を引き起こすが、この二つの要因により、高周波伝送において、不具合が生じることになる。
【０００４】
この問題点解決のために、図１１に示すように、ステージ１０９上にダミープレート１０８を介して多層プリント配線板１０１を搭載し、ＮＣ（数値制御）マシン１０６に配備されたドリル１０７により、貫通ヴィアホール１０３のスタブ１０２を座ぐる方法がある。
【０００５】
しかし、ＮＣマシン１０６は、ステージからの距離Ｈを基準として、座ぐり深さを制御するため、多層プリント配線板１０１の撓み、そり、板厚ばらつき、ダミープレート１０８の板厚ばらつき、ＮＣマシン１０６の原点誤差、ドリル１０７のビット長ばらつきなどの複合要因により、精度よく貫通ヴィアホール１０３のスタブ１０２を座ぐることができないという欠点がある。
【０００６】
そこで、導電性キリと、導電性キリを制御する制御部と、多層配線基板の導電層との電気的接続部材と、接続部材と導電性キリとの間の電気的導通を検知する電源および電流検知器とを設け、制御部により、多層配線基板の目的とする導電層と電気的に接続されている電流検知器からの検知信号に基付き、多層配線基板の上面側からの導電性キリの進行を停止させ、目的とする導電層までの半貫通スルーホールを形成する制御を行うことで、多層配線基板の各層や全体の厚さのばらつきがあっても、適切な半貫通スルーホールを形成することができるものがある（例えば、特許文献１参照。）。
【０００７】
また、プリント基板を搭載するテーブルと、スピンドルモータに装着されるドリルと、ドリルの刃先を位置決め駆動し内層パターンをカットする駆動制御部と、一方の接触子をプリント基板のカット対象となる内層パターン直下の下層導体に接続し、他方の接触子をドリルに接続した導通検出部と、パターンカット条件を格納した数値制御データ供給端末とを設け、多層化されたプリント基板の内層パターンを高精度に、信頼度の高いパターンカットを行うものもある（例えば、特許文献２参照。）。
【０００８】
【特許文献１】特開平０７ー０１５１４７号公報
【特許文献２】特開平１０ー１３５６４７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
従来の多層プリント配線板は、内層の所定の各層を接続するための貫通ヴィアホールの静電容量や貫通ヴィアホールのスタブによる分岐のため、インピーダンス不整合に起因した反射や信号遅延、波形なまりが生じ、信号遅延を引き起こすという課題がある。
【００１０】
そこで、貫通ヴィアホールのスタブを短くするため、ステージ上に多層プリント配線板を搭載し、ＮＣマシンのドリルにより、貫通ヴィアホールのスタブを座ぐる上述の方法は、ＮＣマシンは、ステージからの距離を基準として、座ぐり深さを制御するため、多層プリント配線板の撓み、そり、板厚ばらつき、ダミープレートの板厚ばらつき、ＮＣマシンの原点誤差、ドリルのビット長ばらつきなどの複合要因により、精度よく貫通ヴィアホールのスタブを座ぐることができないという課題がある。
【００１１】
また、上述の特許文献１記載の多層配線基板の目的とする導電層と電気的に接続されている電流検知器からの検知信号に基付き、多層配線基板の上面側からの導電性キリの進行を停止させ、目的とする導電層までの半貫通スルーホールを形成する技術、及び、特許文献２記載の一方の接触子をプリント基板のカット対象となる内層パターン直下の下層導体（グランド層）に接続し、他方の接触子をドリルに接続して導通検出を行い、多層プリント基板の内層パターンを高精度にカットする技術は、共に、貫通ヴィアホールのスタブを短くすることには応用できないという課題がある。
【００１２】
高多層基板においては、数万個のピンの貫通スルーホールが存在し、全ての貫通スルーホールに対して、導通検査を行う必要性があるが、全ての半貫通スルーホール、貫通スルーホールに対して、各々の導通を検査するためには、全てのスルーホールに対して導通検出用ピンを接触させる必要があり、上述の特許文献１、２記載の技術では、導通検査の費用が多大なものになるという課題がある。
【００１３】
本発明の目的は、上記課題を解決すべく、多層プリント配線板の配線層と貫通ヴィアホールとを導通する電流検出層を設け、導電性ドリルの刃先が貫通ヴィアホールと接触したところを基準として、貫通ヴィアホールのスタブの座ぐり深さを制御することにより、高精度でスタブを座ぐり、スタブを短くすることができる多層プリント配線板、そのスタブ座ぐり装置、方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明の多層プリント配線板は、基板と、基板に絶縁層を介して形成される複数層の配線層と、基板を貫通し導通膜が設けられるヴィアホールと、配線層の内でヴィアホールと導通する電流検出層とを有し、電流検出層は、ヴィアホールのスタブを座ぐる工具とヴィアホールとの接触検出専用に設けられることを特徴とする。
【００１５】
電流検出層は、トップ層の次の配線層とボトム層の前の配線層との何れか一方または両方に設けられることを特徴とする。
【００１６】
電流検出層は、ヴィアホールと接続される電源配線層またはグランド配線層に隣接する配線層に設けられることを特徴とする。
【００１７】
本発明の多層プリント配線板のスタブ座ぐり装置は、多層プリント配線板をダミープレートを介して搭載するステージと、多層プリント配線板のヴィアホールのスタブを座ぐるための導電性ドリルを備える数値制御マシンと、数値制御マシンを制御する制御部と、導電性ドリルと多層プリント配線板との接触を検出する検出部とを有し、検出部は、電流検出層で接触を検出する手段を有することを特徴とする。
【００１８】
検出部は、制御部と、電流検出層と導電性ドリルとに接続されることを特徴とする。
【００１９】
検出部は、電流検出手段または抵抗検出手段を有することを特徴とする。
【００２０】
制御部は、検出部が導電性ドリルと多層プリント配線板との接触を検出したところをスタブの座ぐり方向の基準位置として座ぐり深さを決定する手段と、数値制御マシンによるスタブの座ぐり深さを制御する手段とを有することを特徴とする。
【００２１】
本発明の多層プリント配線板のスタブ座ぐり方法は、多層プリント配線板をダミープレートを介して搭載するステージと、多層プリント配線板のヴィアホールのスタブを座ぐるための導電性ドリルを備える数値制御マシンと、数値制御マシンを制御する制御部と、導電性ドリルと多層プリント配線板との接触を検出する検出部とを有し、検出部は、電流検出層で接触を検出するステップを有することを特徴とする。
【００２２】
検出部は、制御部と、電流検出層と導電性ドリルとに接続されることを特徴とする。
【００２３】
検出部は、電流検出手段または抵抗検出手段を有することを特徴とする。
【００２４】
制御部は、検出部が導電性ドリルと多層プリント配線板との接触を検出したところをスタブの座ぐり方向の基準位置として座ぐり深さを決定するステップと、数値制御マシンによるスタブの座ぐり深さを制御するステップとを有することを特徴とする。
【００２５】
多層プリント配線板は、ヴィアホールを形成後、回路パターンを形成し、半田レジスト層を設けた後、ステージに搭載され、スタブの座ぐりが行われることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２６】
本発明の多層プリント配線板のスタブ座ぐり装置は、導電性ドリルと多層プリント配線板の電流検出層との接触を検出部で検出し、検出部で接触を検出すると、制御部は、自動的にオフセット値を算出し、ＮＣマシンの導電性ドリルでの貫通ヴィアホールのスタブの座ぐり深さを制御するため、多層プリント配線板の全貫通ヴィアホールに対して、スタブの座ぐり工程を自動化できるという効果がある。
【００２７】
また、導電性ドリルの刃先が多層プリント配線板の貫通ヴィアホールと接触したところを基準として貫通ヴィアホールのスタブを座ぐるため、精度が向上し、貫通ヴィアホールのスタブを短くすることができるという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
次に、本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照して説明する。
【００２９】
図１は、本発明の多層プリント配線板のスタブ座ぐり装置５０を示す概略構成図、図２は、図１中の電流計１３と導電性ドリル１１と多層プリント配線板１との接続の詳細を示す図、図３は、図２中の導電性ドリル１１と多層プリント配線板１との接触を説明するための図である。
【００３０】
図１〜図２を参照すると、多層プリント配線板のスタブ座ぐり装置５０は、多層プリント配線板１をダミープレート８を介して搭載するステージ９と、多層プリント配線板１の貫通ヴィアホール３のスタブ２を座ぐるための導電性ドリル１１を備えた数値制御（ＮＣ）マシン６と、数値制御マシン６を制御する制御部１２と、導電性ドリル１１と多層プリント配線板１との接触を検出する電流計１３とで構成され、電流計１３は、制御部１２と、電流検出層１６と導電性ドリル１１とに接続され、多層プリント配線板１の電流検出層１６で導電性ドリル１１との接触を検出するよう構成される。
【００３１】
なお、電流計１３の代わりに抵抗計を設けてもよいことは云うまでもない。
【００３２】
また、制御部１２は、電流計１３が導電性ドリル１１と多層プリント配線板１との接触を検出したところをスタブ２の座ぐり方向（Ｚ方向１４）の基準位置として、座ぐり深さを決定し、数値制御マシン６によるスタブ２の座ぐり深さを制御するよう構成される。
【００３３】
図３を参照すると、導電性ドリル１１と多層プリント配線板１との接触の検出は、多層プリント配線板１を、トップ層２０の次の配線層に設けられた電流検出層１６と貫通ヴィアホール３とを導通させる（ショートさせる）構成とすることにより、貫通ヴィアホール３と導電性ドリル１１との刃先が接触すると、電流検出層１６と貫通ヴィアホール３とがショートしているため、電流が流れるが、制御部１２は、この電流を電流計１３で検出したところをスタブ２の座ぐり方向（Ｚ方向１４）の基準位置（オフセット値）として、スタブ２の座ぐり深さを決定し、ＮＣマシン６によるスタブ２の座ぐり加工を制御するよう構成される。
【００３４】
ここで、ダミープレート８を介してステージ９上に搭載される多層プリント配線板について、図面を参照して説明する。
【００３５】
図２に示す多層プリント配線板１は、電流検出層１６が、トップ層２０の次の配線層に設けられる場合を示し、図５は、電流検出層１６が、トップ層２０の次の配線層とボトム層２１の前の配線層とに設けられる多層プリント配線板３１を示し、図７は、電流検出層１６が、貫通ヴィアホール３と接続される電源配線層２２（或いはグランド配線層）に隣接する配線層に設けられる多層プリント配線板３５を示す。
【００３６】
次に、多層プリント配線板の製造工程について、図面を参照して、簡単に説明する。
【００３７】
図９は、多層プリント配線板４０の製造工程を示す図である。
【００３８】
図９を参照すると、胴体回路パターンを形成した絶縁板を積層し加熱、加圧して多層化基板（ＰＷＢ：プリンティッドワイヤードボード）を形成後（工程１）、所定の箇所にドリルにより貫通穴あけを行い（工程２）、貫通穴を含む全面に銅メッキ処理を行い（工程３）、エッチングによりトップ層、ボトム層に所定のパターンを生成して回路を形成し（工程４）、回路形成後、半田レジスト層を塗布形成して（工程５）、多層プリント配線板４０が製造される。
【００３９】
この多層プリント配線板４０をステージ９上に搭載して、ＮＣマシン６により、貫通ヴィアホール３のスタブ４２の座ぐり加工を行い（工程６）、短いスタブ４２ａの多層プリント配線板４０ａを得ることができる。
【００４０】
次に、上述のように構成された多層プリント配線板のスタブ座ぐり装置５０の動作について、図面を参照して説明する。
【００４１】
図３を参照すると、導電性ドリル１１の刃先が貫通ヴィアホール３と接触すると、電流計１３の両端子間の回路が閉じた状態になり、抵抗値が減少し、電流路１７が形成され、電流計１３により電流が検出されるが、電流計１３が電流を検出するとその検出情報を制御部１２へ伝え、制御部１２は、検出したところを座ぐり方向（Ｚ方向１４）の基準位置として、スタブ２の座ぐり深さを決定し、所望の深さまで導電性ドリル１１を進行させる制御を行う。
【００４２】
このように、電流検出位置をスタブ２の座ぐり加工の基準位置とするので、多層プリント配線板１の板厚ばらつき、ダミープレート８の板厚ばらつき、ＮＣマシン６自体の原点誤差などの誤差要因を排除でき、図１１に示す従来のステージ９からの距離Ｈを基準として座ぐり加工を行う場合と比較して、貫通ヴィアホール３のスタブ２を精度良く短くすることができる。
【００４３】
図４に図３の多層プリント配線板１にスタブ２の座ぐり加工を施した状態の多層プリント配線板１ａを示すが、全てのスタブ２ａは、短い状態に加工されることになる。
【００４４】
次に、図５および図６を参照して、貫通ヴィアホール３のスタブ３２を多層プリント配線板３１の両側から座ぐり加工を行う場合について説明する。
【００４５】
図５を参照すると、多層プリント配線板３１は、電流検出層１６をトップ層２０の次の配線層とボトム層２１の前の配線層とに設けることにより、トップ層２０側からの座ぐり加工とボトム層２１側からの座ぐり加工とを施し、図６に示すような短いスタブ３２ａの多層プリント配線板３１ａを製造できる。
【００４６】
一般に、被加工物に対する導電性ドリル１１の直角度、導電性ドリル１１の取り付けによる偏心、および、穴あけ時のシューティングにより、深く座ぐれば座ぐるほど、その中心に対するずれ量が大きくなるため、電流検出層１６と貫通ヴィアホール３との接続が切れない場合（貫通ヴィアホール３のメッキ層残りの発生現象）があるが、図５、図６のように電流検出層１６をトップ層の次の層とボトム層２１の前の層とにそれぞれ設けることで、シューティングによるずれの影響を減少させ、貫通ヴィアホール３のスタブ３２を多層プリント配線板３１の両側から座ぐり加工を行うことで、電流検出層１６と貫通ヴィアホール３とがショートするという不具合の発生を無くすることができるというメリットがある。
【００４７】
次に、貫通ヴィアホール３のスタブ３２の座ぐり深さを更に正確に制御できる多層プリント配線板３５について、図７および図８を参照して説明する。
【００４８】
図７を参照すると、多層プリント配線板３５は、電流検出層１６が、貫通ヴィアホール３と接続される電源配線層２２に隣接する各配線層に設けられている。
【００４９】
図７、図８を参照して、いま、貫通ヴィアホール３ー１を座ぐり、スタブ３５ー１を短くする場合について説明する。
【００５０】
導電性ドリル１１の刃先が貫通ヴィアホール３と接触すると、電流計１３は電流を検出し、電流検出後、導電性ドリル１１をＺ方向１４へ進行させていくと、刃先が電流検出層１６ー１に到達し、電流検出層１６ー１を座ぐり、電流検出層１６ー１と貫通ヴィアホール３ー１との接続が切れるが、接続が切れたところを基準位置として、スタブ３５ー１の座ぐり深さを決定し、所望の深さまで導電性ドリル１１を進行させる制御を制御部１２で行うことにより、座ぐり深さの各層間のばらつきも吸収でき、座ぐり深さを高精度に制御できることになる。
【００５１】
なお、接続が切れたところの検出は、電流値の変化、抵抗値の変化などで行うことができる。
【００５２】
上述のような工法にて、貫通ヴィアホール３ー１を座ぐることにより、図８に示すような短いスタブ３５ー２の多層プリント配線板３５ａを製造できる。
【００５３】
また、導電性ドリル１１の基準位置（オフセット値）を貫通ヴィアホール３と接触したポイントとすることにより、電流検出層１６は、貫通ヴィアホール３のめっき残り検出層として利用できることになる。
【００５４】
なぜなら、貫通ヴィアホール３を座ぐった後の工程において、検査ジグやフライングプローブテスタなどを用いて、電流検出層１６と貫通ヴィアホール３との間の導通を測定し、ショート状態が検出されれば、メッキ残りが存在することの証明になるからである。
【００５５】
以上説明したように、多層プリント配線板１、３１、３５に配線層と貫通ヴィアホール３とが導通する電流検出層１６を専用に設け、導電性ドリル１１の刃先が電流検出層１６と導通する貫通ヴィアホール３と接触したところを基準として、貫通ヴィアホール３のスタブ２、３２、３５ー１の座ぐり深さを制御することにより、高精度でスタブを座ぐることができ、スタブの長さを短くすることができ、内層の所定の各層を接続するための貫通ヴィアホール３のスタブの長さが長いことに起因する静電容量のため、インピーダンス不整合による反射、信号遅延、波形なまりの発生を抑止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】本発明の多層プリント配線板のスタブ座ぐり装置を示す概略構成図である。
【図２】図１中の電流計と導電性ドリルと多層プリント配線板との接続の詳細を示す図である。
【図３】図２中の導電性ドリルと多層プリント配線板との接触を説明するための図である。
【図４】図３に示す多層プリント配線板にスタブの座ぐり加工を施した状態の多層プリント配線板を示す図である。
【図５】電流検出層をトップ層の次の配線層とボトム層の前の配線層とに設けた多層プリント配線板を示す図である。
【図６】図５に示す多層プリント配線板にトップ層側およびボトム層側からスタブの座ぐり加工を施した状態の多層プリント配線板を示す図である。
【図７】電流検出層を貫通ヴィアホールと接続される電源配線層に隣接する各配線層に設けた多層プリント配線板を示す図である。
【図８】図７に示す多層プリント配線板にスタブの座ぐり加工を施した状態の多層プリント配線板を示す図である。
【図９】多層プリント配線板の製造工程を示す図である。
【図１０】従来の多層プリント配線板を示す図である。
【図１１】従来の多層プリント配線板のスタブ座ぐり装置を示す概略構成図である。
【符号の説明】
【００５７】
１、１ａ    多層プリント配線板
２、２ａ    スタブ
３、３ー１    貫通ヴィアホール
６、１０６    ＮＣマシン
８、１０８    ダミープレート
９、１０９    ステージ
１１    導電性ドリル
１２    制御部
１３    電流計
１４    Ｚ方向
１６、１６ー１    電流検出層
１７    電流路
２０    トップ層
２１    ボトム層
３１、３１ａ    多層プリント配線板
３２、３２ａ    スタブ
３５、３５ａ    多層プリント配線板
３５ー１、３５ー２    スタブ
４０、４０ａ    多層プリント配線板
４２、４２ａ    スタブ
５０    多層プリント配線板のスタブ座ぐり装置
１０１    多層プリント配線板
１０２    スタブ
１０３    貫通ヴィアホール
１０４    ＰＫＧ
１０５    ＬＳＩ（大規模集積回路）
１０７    ドリル
Ｈ    ステージからの距離
【図１】
2005116945.tif 000003
【図２】
2005116945.tif 000004
【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】
2005116945.tif 000009
【図８】
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【図９】
2005116945.tif 000011
【図１０】
2005116945.tif 000012
【図１１】
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