(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
各層毎に導体パターンが形成されたプリント基板を厚み方向に複数枚積層して形成される多層プリント基板の表層のプリント基板の表面に沿って交番磁界を移動させ、
表層より内側に位置する所望のプリント基板に配置された導体パターンに誘起される電圧を検出し、
検出された電圧の変化から前記厚み方向に積層された表層のプリント基板の導体パターンと前記所望のプリント基板の導体パターンの相対的な位置ずれを検出することを特徴とする多層プリント基板の内層パターン位置検出方法。
【請求項２】
交番磁界を発生する磁界発生装置と、
前記磁界発生装置を各層毎に導体パターンが形成されたプリント基板を厚み方向に複数枚積層して形成される多層プリント基板の表層のプリント基板の表面に沿って相対的に移動させる移動装置と、
この移動装置の位置制御装置と、
前記表層のプリント基板の導体パターンと表層より内側に位置する所望のプリント基板に配置された導体パターンの電圧をそれぞれ検出する電圧検出装置と、
前記電圧検出装置によって検出される電圧の方向が変化する位置を記憶する装置と、
を備え、
前記電圧検出装置を前記多層プリント基板の内層プリント基板に配置された導体のパターンに接続した状態で、前記磁界発生装置を前記移動装置により移動させ、前記導体パターンに誘起される電圧の方向が変化する位置から前記２つの基板の導体パターンの相対的なずれを検出することを特徴とする多層プリント基板の内層パターン位置検出装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、多層プリント基板を構成する内層プリント基板の相対的な位置ずれを検出するための多層プリント基板の内層パターン位置検出方法およびその装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
多層プリント基板（以下、多層基板という。）は、表面に導体のパターンを配置したプリント基板（以下、基板という。）を複数枚積層したものである。そして、多層基板の表面から穴を明け、この穴をめっきすることにより上下の基板に配置されたパターンを電気的に接続する。電気的な接続を確実にするため、各基板に位置合わせ用のマーク（以下、合わせマークという。）を設けておき、基板を積層する際に、それぞれの合わせマークを互いに一致するようにして各基板を積層する。しかし、積層する際の温度や、プレス時間等により、各基板に伸縮や傾きが発生し、各層の基板に配置した合わせマークがＸＹ方向だけでなくＺ方向にもずれる。
【０００３】
そこで、特開平７−１７１７９６号公報では、基板ごとに合わせマークを備えた多層基板をテーブルに固定し、合わせマークの位置でドリル加工を行う。そして、テーパー状の斜切断面に露出した各層の合わせマークの位置から各層の相対的なずれ量を求める。この方法によれば、光学カメラや画像処理装置を基板加工機に組み込むことにより、多層基板を穴明けするテーブル上で各基板の相対的なずれを確認でき、しかも、高価なＸ線装置により各層の合わせマークの位置を求める必要がない。この結果、作業能率を向上させることができ、Ｘ線を用いないから作業環境が安全である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、光学カメラ等の撮像装置や照明装置を使用するため、定期的な保守点検を必要とした。また、Ｘ線装置を設ける場合に比べて装置の価格は安価になるが、さらに装置の価格を下げる必要があった。
【０００５】
本発明の目的は、上記従来技術における課題を解決し、保守が容易で、装置をさらに安価に構成することができる多層プリント基板の内層パターン位置検出方法およびその装置を提供するにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、請求項１の発明は、多層プリント基板の内層パターン位置検出方法として、各層毎に導体パターンが形成されたプリント基板を厚み方向に複数枚積層して形成される多層プリント基板の表層のプリント基板の表面に沿って交番磁界を移動させ、表層より内側に位置する所望のプリント基板に配置された導体パターンに誘起される電圧を検出し、検出された電圧の変化から前記厚み方向に積層された表層のプリント基板の導体パターンと前記所望のプリント基板の導体パターンの相対的な位置ずれを検出することを特徴とする。
【０００７】
また、請求項２の発明は、多層プリント基板の内層パターン位置検出装置を、交番磁界を発生する磁界発生装置と、前記磁界発生装置を各層毎に導体パターンが形成されたプリント基板を厚み方向に複数枚積層して形成される多層プリント基板の表層のプリント基板の表面に沿って相対的に移動させる移動装置と、この移動装置の位置制御装置と、前記表層のプリント基板の導体パターンと表層より内側に位置する所望のプリント基板に配置された導体パターンの電圧をそれぞれ検出する電圧検出装置と、前記電圧検出装置によって検出される電圧の方向が変化する位置を記憶する装置とから構成し、前記電圧検出装置を前記多層プリント基板の内層プリント基板に配置された導体のパターンに接続した状態で、前記磁界発生装置を前記移動装置により移動させ、前記導体パターンに誘起される電圧の方向が変化する位置から前記２つの基板の導体パターンの相対的なずれを検出することを特徴とする
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図示の実施の形態に基づいて説明する。
図１は、本発明を適用したプリント基板穴明け機の全体図、図２は、電気的な接続図である。工具１を回転自在に支持するスピンドル２と、コイル３を上下方向に位置決めするシリンダ４がサドル５に保持されている。コイル３は磁力線の中心がテーブル２０に対して略垂直になるようにしてシリンダ４に支持され、両端が交流電源６に接続されている。サドル５はＺ軸駆動モータ７とボールスクリュウ８とにより、クロススライド９に対して上下方向に移動自在である。クロススライド９はＹ軸駆動モータ１０とボールスクリュウ１１によりコラム１２上をＹ方向に移動自在である。
【０００９】
テーブル２０上には多層基板ＭＰが載置され、固定具２１により固定されている。テーブル２０は１対の直線案内装置２２に支持され、駆動モータ２３とボールスクリュウ２４によりベット２５上をＸ方向に移動自在である。
【００１０】
多層基板ＭＰの端部には端子装置３０が配置されている。端子装置３０は、それぞれ距離ａを隔てて配置された複数の接触子３０ａ〜３０ｄと、接触子３０ｂ〜３０ｄと端子３１ａを選択的に接続する切替スイッチ３１とを備えており、図示を省略する手段によりテーブル２０上を位置決め自在である。接触子３０ａと端子３１ａは電圧検出装置３２に接続されている。電圧検出装置３２は機能を切り換えることにより、接触子３０ａと端子３１ａ間の電圧の測定と、接触子３０ａと端子３１ａ間の導通検査を行うことができるように構成され、ＮＣ装置３３に接続されている。ＮＣ装置３３は入力される加工プログラムに基づいてテーブル２０、クロススライド９およびサドル５の位置制御および電圧検出装置３２の制御等を行う。
【００１１】
次に、多層基板ＭＰの構成を説明する。
図３は、最上段に基板ＳＰ１を、中間に基板ＳＰ２を、最下段に基板ＳＰ３を積層した３層の多層基板ＭＰの構成図であり、上段は全体図、下段は展開図である。基板ＳＰ１〜ＳＰ３には、位置検出用の導体のパターンＬ１〜Ｌ３がそれぞれ外縁に沿って配置されている。パターンＬ１〜Ｌ３の一方の端部Ａ１〜Ａ３は略同じ位置に配置されており、他方の端部Ｂ１〜Ｂ３は、端部Ａ１〜Ａ３からそれぞれ距離ａ、２ａ、３ａを隔てて配置されている。端部Ａ１〜Ａ３および端部Ｂ１〜Ｂ３は、外部から容易に接触できるように形成されている。
【００１２】
次に、本実施の形態の動作を説明する。
図４は、コイル３の位置とパターンＬ１に誘起される電圧値の関係を示す図であり、上段は電圧の波形図、下段は多層基板ＭＰとコイル３との関係を示す平面図である。ここで、多層基板ＭＰは、辺Ｈ１、辺Ｈ２の長さがそれぞれＭ、Ｎの方形であり、辺Ｈ１、辺Ｈ２が接続する頂点がテーブル２０の原点Ｏ（０，０）に位置決めされ、辺Ｈ１がＸ軸上に、辺Ｈ２がＹ軸上に位置決めされているものとする。
先ず、端子装置３０を移動させ、接触子３０ａを端部Ａ１〜Ａ３に、接触子３０ｂ〜３０ｄを端部Ｂ１〜Ｂ３に当接させる。次に、電圧検出装置３２の機能を導通検査側に切り換え、切替スイッチ３１を動作させて、端子３１ａと接触子３０ｂ〜３０ｄを順に接続し、端部Ａ１と端部Ｂ１、端部Ａ２と端部Ｂ２、端部Ａ３と端部Ｂ３がそれぞれ導通していることを確認する。その後、電圧検出装置３０の機能を電圧測定側に切り換える。また、切替スイッチ３１により接触子３０ｂと端子３１ａを接続する。次に、シリンダ４を動作させ、コイル３の端部を多層基板ＭＰの表面から１〜５ｍｍの高さに位置決めすると共に、交流電源６をオンし、コイル３に交番磁界を発生させる。
【００１３】
この状態で、以下の手順（ａ）〜（ｃ）によりパターンＬ１の位置を求める。
（ａ）先ず、コイル３を座標（Ｘａ，Ｙ１）（ただし、０＜Ｘａ＜Ｍ，Ｎ＜Ｙ１）から座標（Ｘａ，Ｙ２）（ただし、Ｙ２＜０）まで、Ｙ軸と平行に移動させる（図４に実線で示す経路Ｋ１）。すると、パターンＬ１には、コイル３がパターンＬ１の近傍でかつ外側にある場合はプラスの電圧Ｅが、また、内側にある場合はマイナスの電圧Ｅがそれぞれ誘起される。そして、パターンＬ１の幅方向の中心において誘起される電圧の方向が変化する。電圧検出装置３２はパターンＬ１の電圧値を監視し、電圧Ｅの絶対値が増加した後減少して０になった時点で信号を出力する。ＮＣ装置３３は電圧検出装置３２から信号が出力された時のコイル３のＸ、Ｙ座標、すなわちパターンＬ１の座標を記憶する。図示の場合、座標（Ｘａ，ＹａＲ１）と座標（Ｘａ，ＹａＬ１）が記憶される。
【００１４】
（ｂ）次に、点線で示すように、コイル３を座標（Ｘｂ，Ｙ２）（ただし、Ｘａ≠Ｘｂかつ、０＜Ｘｂ＜Ｍ）から座標（Ｘｂ，Ｙ１）までＹ軸と平行に移動させる。そして、上記と同様に、パターンＬ１の座標（Ｘｂ，ＹｂＲ１）と座標（Ｘｂ，ＹｂＬ１）を記憶する。
【００１５】
（ｃ）さらに、２点鎖線で示すように、コイル３を座標（Ｘ１，Ｙｃ）（ただし、Ｍ＜Ｘ１，０＜Ｙｃ＜Ｎ）から座標（Ｘ２，Ｙｃ）（ただし、Ｘ２＜０）までＸ軸と平行に移動させ、パターンＬ１の座標（ＸｃＵ１，Ｙｃ）と座標（ＸｃＤ１，Ｙｃ）を記憶する。そして、以上の動作により、パターンＬ１のＸＹ座標軸に関する位置が決定される。
【００１６】
次に、切替スイッチ３１を動作させ、接触子３０ｃと端子３１ａを接続し、上記手順（ａ）〜（ｃ）により、パターンＬ２の位置を求める。さらに、切替スイッチ３１を動作させ、接触子３０ｄと端子３１ａを接続し、上記と同様にしてパターンＬ３の位置を求める。
【００１７】
図５は、上記の測定手順により得られたパターンＬ１〜Ｌ３の位置座標の例である。この場合、パターンＬ１〜Ｌ３はＹ方向に関するずれが発生しており、Ｘ方向に関するずれは０である。そして、表面に見えているパターンＬ１を基準として、パターンＬ２は図の右に４ｋ、パターンＬ３は右に６ｋずれている。そこで、ＮＣ装置３３は、例えば加工しようとする穴のＹ座標をパターンＬ１に関して、加工する穴のＹ座標を、プログラムで指定されたＹ座標に対しｋだけ左に補正する。この結果、加工された穴はパターンＬ１〜Ｌ３のＸ方向のばらつきの中心に加工される。
【００１８】
そして、上記では、Ｘ方向に座標を変えて２回、Ｙ方向に１回走査させるようにしたから、パターンＬ１〜Ｌ３が辺Ｈ１、あるいは辺Ｈ２に対して傾いている場合も、傾きを容易に推定することができる。
【００１９】
また、パターンＬ１〜Ｌ３の位置の確認に先立ち、電圧検出装置３２により、端子間の導通を確認するようにしたから、確実な作業を行うことができる。
【００２０】
なお、走査回数は３回に限らず、さらに増やしてもよいし、精度をそれほど要求されない場合には減らしてもよい。
【００２１】
また、コイル３をクロススライド９に載置せず、専用のヘッドに載置して移動させるようにしてもよい。
【００２２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、多層プリント基板の表面に沿って交番磁界を移動させ、内層プリント基板に配置された導体のパターンに誘起される電圧の変化から当該パターンの位置を特定するから、装置の保守が容易で、かつ装置の価格を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用したプリント基板穴明け機の全体図である。
【図２】本発明を適用したプリント基板穴明け機の電気的な接続図である。
【図３】３枚の基板ＳＰ１〜ＳＰ３を積層した多層基板ＭＰの構成図である。
【図４】コイル３の位置とパターンＬ１に誘起される電圧値の関係を示す図である。
【図５】パターンＬ１〜Ｌ３の位置座標の例である。
【符号の説明】
３  コイル
６  交流電源
Ｅ  誘起電圧
Ｌ１  パターン
ＭＰ  多層プリント基板
ＳＰ１  内層プリント基板
【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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