(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の多層プリント配線板のスルーホールを同時に穴明けするスルーホール穴明け機であって，
上記多層プリント配線板の内層パターンには，内層パターンの基準となる複数の位置を示す複数の基準パターンが予め形成されており，
上記スルーホール穴明け機に設けられ，穴明け対象の多層プリント配線板を１枚づつ取り付ける複数のサブテーブルと，
複数の上記サブテーブルを上面に取り付けるメインテーブルと，
上記各サブテーブルに対応するドリルを取り付け，上記メインテーブルに対向する工具台と，
上記サブテーブル毎に設けられたＸ線光源及びＸ線センサーと，
対応するドリルのスピンドル座標とＸ線センサーの座標との位置関係が予め規定されている上記基準パターンの位置を検知する検知装置と，
上記基準パターン検知装置の検出信号を受信し，検知した単一の多層プリント配線板に属する複数の基準パターンの座標位置が所定の基準座標位置に全て一致するよう又は所定の基準座標位置に平均的に近づくよう上記サブテーブルのメインテーブル上の位置を制御する制御手段と，
上記工具台とメインテーブルとの間に位置し，縦横両方向に両者を相対運動させる駆動手段と，
上記サブテーブルに設けられ，上記メインテーブル上の取り付け位置を調整する位置調整手段と，
上記サブテーブル及びメインテーブルに設けられ，上記Ｘ線光源からＸ線センサーに至る光路を形成するＸ線の透過穴と，
とを備えることを特徴とする多層プリント配線板のスルーホール穴明け機。
【請求項２】
前記制御手段は，穴明けの座標位置を指定してドリルに対して基板への穴明け動作させることが可能であり，上記制御手段は，定期的に又は外部からの指令に基づいて，点検用のスルーホールをプリント配線板に穿設し，その実際の穴明け位置と指令値とのズレ量（ΔＸ，ΔＹ）を前記検知装置を介して検出し，そのドリルに対応するサブテーブルの基準パターンの基準座標位置を上記ズレ量の符号を反転させた量（−ΔＸ，−ΔＹ）だけ補正することを特徴とする請求項１に記載の多層プリント配線板のスルーホール穴明け機。
【請求項３】
前記検知装置は，センシングの位置を変更し，同一多層プリント配線板に属する複数の基準パターンの位置を１台で検知することを特徴とする請求項１又は２に記載の多層プリント配線板のスルーホール穴明け機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【技術分野】
本発明は，複数の多層プリント配線板のスルーホールを同時に穴明けするスルーホール穴明け機に関する。
【０００２】
【従来技術】
多層プリント配線板は，内層パターンを形成してから積層し，スルーホールの穴明け後に外層パターンが形成される。
複数の多層プリント配線板のスルーホールを同時に穴明けするスルーホール穴明け機は，図６に示すように，穴明け対象の多層プリント配線板８１を１枚づつ取り付ける複数のサブテーブル９１と，複数のサブテーブル９１を上面に取り付けるメインテーブル９２と，各サブテーブル９１に対応する複数のドリル９４を取り付け縦横両方向に運動する工具台９３とを有している。
【０００３】
工具台９３は，駆動モーター９３１とボールネジ９３２を用いて横（Ｘ）方向に運動し，一方，メインテーブル９２は，図７に示すように，駆動モーター９２１とボールネジ９２２を用いて縦（Ｙ）方向に運動する。そして，工具台９３とメインテーブル９２とを所定の位置に移動させた後，ドリル９４のスピンドル９４１を下降させて，スルーホールを基板８１に穿設する。図６において，符号９４２，９４３は，スピンドル９４１を下降させる駆動モーターとボールネジであり，符号９５はメインテーブル９２及び工具台９３を設置する基台である。
【０００４】
なお，多層プリント配線板８１には，その製作工程の途中において予め基準用の穴８１１（図６）が穿設されており，基準穴８１１をサブテーブル９１のピン９１１に嵌着させることにより，ドリル９４の座標と多層プリント配線板８１のパターンの座標との位置合わせがなされている。上記基準穴８１１には，ピンラミネーション法によって基板を積層する際に基板８１に穿設されるピン穴をそのまま用いたもの，内層パターンに設けた基準パターンをＸ線で透視して別個に穴を穿設したもの等がある。
【０００５】
即ち，ピンラミネーション法によって多層プリント配線板８１の多層化を行う場合には，外層基板と内層基板のそれぞれに同一のピン穴を明けておき，基準ピンに各基板のピン穴を挿通させたのち加熱圧着されるが，このピン穴をスルーホールの穴明けの基準穴８１１として兼用する。また，後者の方法は，内層パターンに予め位置決め用の基準パターンを設けておき，Ｘ線で透視してこの基準パターンを検知し，検知した基準パターンの位置を基準座標にして，基準穴８１１を別個に穿設するものである。また，後者の場合には，Ｘ線で透視する代わりに検知用の孔を基板に座ぐって基準パターンを見つけ出してもよい。
【０００６】
【解決しようとする課題】
しかしながら，上記穴明け機による従来の穴明け方法は，特に多層プリント配線板の微細化に伴い，一段と高精度の穴明けが要求され穴明け精度が不十分である。
即ち，次のような要因によって穴明け位置に誤差が生じ，要求精度に対して必ずしも十分な精度が得られなくなっている。
【０００７】
ピンラミネーション時に形成されるピン穴を基準穴として用いる前記第一の方法では，加熱圧着時に基板に熱収縮が生じ，これによってピン穴間のピッチにバラツキや位置ズレが発生する。そのため，このピン穴を穴明け機のピンにセットした時に多層プリント配線板の位置にバラツキが生じ，内層パターンとスルーホールの位置合わせの精度が悪化する。
【０００８】
また，基準パターンを使用して基板に基準穴を穿設する第２の方法は，基板側の内層パターンと基準穴との位置関係は非常に精度が高くなるが，穴明け機側のサブテーブルのピンとドリルのスピンドルとの間には誤差があり，また，この誤差はサブテーブル毎にバラツキがある。従って，これを原因とするスルーホールの穴位置の誤差は回避することができない。例えば，あるサブテーブルにおけるピンとスピンドルの関係を適正にしても，他のサブテーブルでは両者の位置にズレがあるといった精度のバラツキ現象を避けることが出来ない。
【０００９】
なお，サブテーブルのピンとドリルのスピンドルとの間の位置ズレによる後者の誤差は，第一の方法においても加重されて同様に生ずるものである。
本発明は，かかる従来の問題点に鑑みてなされたものであり，精度良く穴明けすることのできる多層プリント配線板のスルーホール穴明け機を提供しようとするものである。
【００１０】
【課題の解決手段】
本発明は，複数の多層プリント配線板のスルーホールを同時に穴明けするスルーホール穴明け機であって，
上記多層プリント配線板の内層パターンには，内層パターンの基準となる複数の位置を示す複数の基準パターンが予め形成されており，
上記スルーホール穴明け機に設けられ，穴明け対象の多層プリント配線板を１枚づつ取り付ける複数のサブテーブルと，
複数の上記サブテーブルを上面に取り付けるメインテーブルと，
上記各サブテーブルに対応するドリルを取り付け，上記メインテーブルに対向する工具台と，
上記サブテーブル毎に設けられたＸ線光源及びＸ線センサーと，
対応するドリルのスピンドル座標とＸ線センサーの座標との位置関係が予め規定されている上記基準パターンの位置を検知する検知装置と，
上記基準パターン検知装置の検出信号を受信し，検知した単一の多層プリント配線板に属する複数の基準パターンの座標位置が所定の基準座標位置に全て一致するよう又は所定の基準座標位置に平均的に近づくよう上記サブテーブルのメインテーブル上の位置を制御する制御手段と，
上記工具台とメインテーブルとの間に位置し，縦横両方向に両者を相対運動させる駆動手段と，
上記サブテーブルに設けられ，上記メインテーブル上の取り付け位置を調整する位置調整手段と，
上記サブテーブル及びメインテーブルに設けられ，上記Ｘ線光源からＸ線センサーに至る光路を形成するＸ線の透過穴と，
とを備えることを特徴とする多層プリント配線板のスルーホール穴明け機にある。
【００１１】
本発明において特に注目すべきことの第１点は，内層パターンには，内層パターンの基準となる位置を示す複数の基準パターンが予め形成されており，また，内層パターンの位置を検知する検知装置がサブテーブル毎に設けられ，ドリルのスピンドル座標とＸ線センサーの座標との位置関係が予め規定されていることである。
【００１２】
上記において，スピンドルの座標とＸ線センサーの座標との位置関係が予め規定されているとは，Ｘ線センサーの座標とスピンドルの座標の関係が正確に押さえられており，従って，Ｘ線センサーによって基準パターンの位置を検知することにより基準パターンとスピンドルの位置関係が正確に把握することができるようになっていることである。そのため，例えば，Ｘ線センサーを工具台に取り付けて，工具台のスピンドルの座標とＸ線センサーの座標の関係を正確に把握出来るようにする。
【００１３】
そして，上記検知装置は，Ｘ線を用いているから，基板に損傷を与えることなく内層パターン中に存在する基準パターンをＸ線の透視によってセンサーに正確に把握することが出来る。そして，Ｘ線センサーによって基準パターンを検知するために，上記サブテーブルとメインテーブルには，上記Ｘ線光源からＸ線センサーに至る光路を形成するためのＸ線の透過穴が適宜設けられている。なお，センサーに使用する光線の条件は，基板の材料の透過率とパターンの材料の透過率との間に大きな差のあるものであり且つ基板に損傷を与えないものであればよく，Ｘ線でなくてもよい。
また，上記検知装置は，各サブテーブル毎に設けられているからサブテーブルに取り付けられた全ての基板について，別個にそれぞれの基準パターンの位置ズレを検知することができる。
【００１４】
本発明において特に注目すべきことの第２点は，サブテーブルに対して，メインテーブル上の取り付け位置を調整する位置調整手段が設けられており，制御手段は，上記検知手段が検知した単一の多層プリント配線板に属する複数の基準パターンの座標位置が所定の基準座標位置に全て一致するよう又は所定の基準座標位置に平均的に近づくよう上記サブテーブルのメインテーブル上の位置を調整することである。
【００１５】
これによって，全ての多層プリント配線板の基準パターンと対応するドリルのスピンドルとの位置関係を精度よく調整することが出来る。なお，基準パターンの座標位置が所定の基準座標位置に全て完全に一致することが理想的であるが，後述する図４に示すように基準パターン間に位置ずれがあり，実際上はこうならないことが多いから，基準パターン間の位置ずれに片寄りが生じないように，各基準パターンが基準座標位置に平均的に近づくようにする。
【００１６】
上記のように，本発明にかかる穴明け機によれば，基準パターン（基板）とドリルとの間の位置関係を直接かつ個別的に調整するから，基板取り付け用のサブテーブルのピンや基板のピン穴の位置精度が低くても全く問題がない。
【００１７】
なお，請求項２記載のように，制御手段は，定期的に又は外部からの指令に基づいて，点検用のスルーホールをプリント配線板に穿設し，その実際の穴明け位置と指令値とのズレ量（ΔＸ，ΔＹ）を検出し，そのドリルに対応するサブテーブルの基準パターンの基準座標位置を上記ズレ量の符号を反転させた量（−ΔＸ，−ΔＹ）だけ補正することが好ましい。
請求項１にかかる発明では，ドリルの刃先が，例えば図５に示すように，曲がったり変形する等の原因により，スピンドルの軸心に対してズレΔＤが生じた場合には，結果としてスルーホールの穴明け位置にΔＤだけのズレが生ずることとなる。
【００１８】
しかしながら，請求項２のようにすることにより，ドリル刃先の基準位置からのズレを補正することができる。即ち，上記のようにドリルに対して穴明けを指令して実際に穴明けし，その穴位置を検知装置で検知する。この穴のズレ量（ΔＸ，ΔＹ）は，ドリルのスピンドル軸心に対するズレを示すから，このズレ量（ΔＸ，ΔＹ）だけ基板を反対方向に移動しておくことにより，刃先の位置ズレを補正することが出来る。
なお，Ｘ線検知装置で点検用の上記穴位置を明瞭に検知するため，上記点検用の穴は内層パターンのパターンのある位置に明けることが好ましい。
【００１９】
なお，検知装置は，多層プリント配線板に属する複数の基準パターンの数に対応して複数設けてもよいが，請求項３に記載のように，検知装置のセンシングの位置を可変にして，同一多層プリント配線板に属する複数の基準パターンの位置は１台の検知装置で検知するようにすることが好ましい。これによって，装置の構成が簡素となり安価にすることが出来るからである。
【００２０】
【発明の実施の形態】
実施形態例
本例は，図１，図２に示すように，複数の多層プリント配線板８３のスルーホールを同時に穴明けするスルーホール穴明け機１であり，多層プリント配線板８３の内層パターンには，内層パターンの基準となる位置を示す複数の基準パターン８４（図３）が予め形成されている。
【００２１】
スルーホール穴明け機１は，穴明け対象の多層プリント配線板８３を１枚づつ取り付ける複数のサブテーブル１５と，複数のサブテーブル１５を上面に取り付けるメインテーブル１１と，各サブテーブル１５に対応するドリル２１を取り付けメインテーブル１１に対向する工具台２０と，Ｘ線光源３１及びＸ線センサー（カメラ）３２を備えて上記基準パターン８４の位置を検知する検知装置３０であって，サブテーブル１５毎に設けられており且つ対応するドリル２１のスピンドル２１１の座標とＸ線センサー３２の座標との位置関係が予め規定されているものと，この基準パターン検知装置３０の検出信号を受ける図示しない制御手段とを有している。
【００２２】
工具台２０とメインテーブル１１との間には縦横両方向に両者の相対運動を可能とする駆動手段（後述する第１駆動手段１２及び第２駆動手段２２）が設けられており，かつ，サブテーブル１５には，メインテーブル１１上の取り付け位置を調整する位置調整手段１６１〜１６４（図２）が設けられている。
また，サブテーブル１５とメインテーブル１１には，図３に示すように，基準パターン８４の下方に位置するＸ線の光路には透過穴１５１，１１１が設けられている。
【００２３】
そして，制御手段は，検知手段３０が検知した単一の多層プリント配線板８３に属する複数の基準パターン８４の座標位置が所定の基準座標位置に全て一致するよう又は所定の基準座標位置に平均的に近づくように，位置調整手段１６１〜１６４を操作しサブテーブル１５のメインテーブル１１上の位置を調整する。
【００２４】
また，制御手段は，穴明けの座標位置を指定してドリル３１に対して基板８３に穴明け動作させることができる。そして，定期的に又は外部からの指令に基づいて，点検用のスルーホールを点検用のプリント配線板に穿設し，その実際の穴明け位置と指令位置とのズレ量（ΔＸ，ΔＹ）を検知装置３０で検出し，そのドリル２１に対応するサブテーブル１５の基準パターン８４の基準座標位置を上記ズレ量の符号を反転させた量（−ΔＸ，−ΔＹ）だけ，位置調整手段１６１〜１６４を操作して補正する（ΔＸ，ΔＹは互いに直行する横又は縦の座標の位置ずれを示す）。
【００２５】
そして，検知装置３０は，Ｘ線光源３１及びＸ線センサー３２の位置を変更してセンシングの位置を変更することが可能であり，同一の多層プリント配線板８３に属する複数の基準パターン８４の位置を１台で検知することができる。
以下，それぞれについて説明を補足する。
【００２６】
多層プリント配線板８３の内層には，図３に示すように，同一の指定位置に同一の大きさの基準パターン８４が形成されており，製造誤差等により図４に示すように互いに僅かの位置ズレが生ずることがあるが略同一の位置にある。
多層プリント配線板８３を取り付けるサブテーブル１５には，モーターとボールネジからなる４個の位置調整手段１６１〜１６４が設けられており，それぞれの駆動量を変えることにより，サブテーブル１５を平行移動または回転運動させることが出来る。図３において，符号１７は，多層プリント配線板８３のピン穴を挿通して固定するピンであり，符号１８は，多層プリント配線板８３が動かないようにしっかりと把持するクランプ部材である。
【００２７】
メインテーブル１１には，図２に示すように，モーター１２１とボールネジ１２２からなる第１駆動手段１２が設けられており，メインテーブル１１を縦（Ｙ）方向に平行移動させる。一方，工具台２０には，図１に示すようにモーター２２１とボールネジ２２２からなる第２駆動手段２２が設けられており，工具台２０を横（Ｘ）方向に平行移動させる。
【００２８】
そして，第１，第２駆動手段１２，２２を作動させることにより，ドリル２１の位置をスルーホールを形成する位置に移動させることができる。そして，図１に示すスピンドルモーター２１２を駆動して，ドリル３１を下降させスルーホールを基板８３に穿設する。
【００２９】
また，メインテーブル１１と工具台２０を取り付ける基台１０には，Ｘ線光源３１を取り付けたスライドテーブル３３が装着されており，スライドテーブル３３はモーター３４１とボールネジ３４２とからなる第３駆動手段３４に駆動されて横方向に移動することができる。同様に，Ｘ線センサー（カメラ）３２は，前記第２駆動手段２２を介して工具台２０と共に横方向に移動することが出来る。また，メインテーブル１１は，第１駆動手段１２によって縦方向に移動するとが出来るから，第１〜第３駆動手段１２，２２，３４を駆動して，Ｘ線光源３１とＸ線センサー３２を基準パターン８４（透過穴１５１，１１１）の位置に自由に移動することができる。
【００３０】
そして，内層パターンに形成された基準パターン８４を検知する。続いて，制御手段は，基準パターン８４の中心位置が所定の座標位置に一致するよう，位置調整手段１６１〜１６４を操作してサブテーブル１５の位置を制御する。例えば，図４に示すように，２箇所における３個の基準パターン８４の重心位置Ｇ１，Ｇ２が所定の位置Ｏ１，Ｏ２にバランスよく近づくように，サブテーブル１５を移動（平行移動矢印Ｐ及び回転運動矢印Ｒ）させる。
そして，上記基準パターン８４の位置合わせは，各サブテーブル１５の基板８３について別個に行われるからスルーホールの位置精度は均一になる。
【００３１】
上記のように，本例の穴明け機１によれば，基準パターン８４（基板８３）とドリル２１との間の位置関係を直接的かつ個別的に精度よく調整する。従って，基板８３取り付け用のサブテーブル１５のピン１７や基板８３のピン穴の位置精度が低くても全く問題がない。
また，制御手段は，定期的に点検用のスルーホールをプリント配線板８３に穿設し，その実際の穴明け位置と指令位置とのズレ量（ΔＸ，ΔＹ）を検出し，それに基づいた前記補正を行うからドリル３１の特性の変化，例えば図５に示す刃先２１０の曲がりΔＤにも対応することができる。
【００３２】
【発明の効果】
上記のように，本発明によれば，精度良く穴明けすることのできる多層プリント配線板のスルーホール穴明け機を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態例１のスルーホール穴明け機の正面図。
【図２】図１のＡ−Ａ矢視線平面図。
【図３】図１の要部の部分拡大図。
【図４】多層プリント配線板の基準パターンを上方からＸ線透視した模式的な平面図。
【図５】ドリルの刃先の変形例を示す模式図。
【図６】従来のスルーホール穴明け機の正面図。
【図７】図６のＢ−Ｂ矢視線平面図。
【符号の説明】
１１．．．メインテーブル，
１１１，１５１．．．透過穴，
１５．．．サブテーブル，
１６１，１６２，１６３，１６４．．．位置調整手段，
２０．．．工具台，
３０．．．基準パターン検知装置，
３１．．．Ｘ線光源，
３２．．．Ｘ線センサー，
８３．．．多層プリント配線板，
【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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【図６】
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【図７】
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