CN113347792A - 基板加工装置和其转轴下降距离信息检测机构 - Google Patents

Abstract

一种基板加工装置和其转轴下降距离信息检测机构，所述转轴下降距离信息检测机构，不需要消除电路，且通过钻头所贯通的变流器，在所述钻头接触到所欲到达的内层导体层时，直接检测出流动于所述钻头的电流，而且所述电流除了来自高频振荡器的高频电流中的一部分之外，也包含了来自逆变器经由寄生电容而流到转轴本体的谐波电流中的一部分，所以能增大流动于所述钻头的电流，因此，除了能提高所述变流器对于电流的检测精度，也能使装置小型且廉价，即使是对于面积小的子基板进行加工，仍能确实地检测出流动于所述钻头的电流，而能正确地对所述子基板加工。

Description

基板加工装置和其转轴下降距离信息检测机构

技术领域

本发明涉及一种转轴信息检测机构和组装有转轴信息检测机构的加工装置，特别是涉及一种转轴下降距离信息检测机构和组装有转轴下降距离信息检测机构的基板加工装置。通过组装有前端设置一个钻头的一个转轴的所述基板加工装置，对一个多层构造的印刷基板，进行特别是贯孔加工、盲孔加工及钻鱼眼孔加工等加工时，把握所述钻头前端接触到所述印刷基板中所欲到达的一个导体层的时点的下降距离，而能正确地对所述多层构造的印刷基板进行所欲执行的加工，同时，也能检测出所述钻头前端折断的状况(以下称钻头折断检测)。

背景技术

以往，利用组装有一个转轴的一个基板加工装置(以下简称为「基板加工装置」)，对一个印刷基板(以下简称为「基板」)进行的加工，一般来说周知有贯孔加工及外周加工等。

又，贯孔加工乃是对所述基板的原材料(指尚未将其上的一个配线图案进行蚀刻加工的所述基板)进行孔加工，以形成多个用于安装零件的贯孔，或是形成多个用于连接所述配线图案的内外侧的通孔(VIA)等的加工，而外周加工乃是进行所述基板的外周或是所述基板的安装孔、特殊形状孔的加工。

然而，近年来随着所述基板的多层化，也就是所述基板本身制作成由多个绝缘层及在各所述绝缘层的表面或各所述绝缘层间设置的多个导体层(以下简称为「内层导体层」)所构成的多层化基板，会在贯孔加工或所述配线图案的蚀刻加工等结束后的状态下，对所述多层化的基板，进行背钻加工或钻鱼眼孔加工等。

又，背钻加工乃是只将所述通孔的一部分切削到所欲到达的所述内层导体层面，以除去多余配线的加工，钻鱼眼孔加工乃是对所述基板的一部分钻鱼眼孔到所欲到达的所述内层导体层面为止，而在所述部分安装电子零件，或是只保留一层背面导体，而使所述基板能在所述处折弯的加工。在此，所欲到达的所述内层导体层，乃是指在具有多个绝缘层及夹在所述绝缘层的适当位置的所述内层导体层的多层构造的所述基板中，加工者希望通过对表面的所述导体层或所述绝缘层进行钻鱼眼孔加工等，而露出的所述内层导体层。

而在对所述基板加工时，也进行钻头折断检测，以使加工能确实地进行。在此，钻头折断检测乃是指以长度正常的一个钻头为基准，事先计算出到达所欲到达的所述内层导体层为止的距离，而在令所述转轴下降的距离已经超出上述计算出的距离，却仍未检测到所述转轴的所述钻头前端接触到所欲到达的所述内层导体层时，判断检测出所述钻头有折断。

然而，近年来，在对所述基板进行加工的装置中，利用安装所述钻头的一个转子与所述转轴的一个转轴本体间存在有被称为寄生电容(以下对任何静电容量的寄生电容都简称为「寄生电容」)CR的静电容量，且在所欲到达的所述内层导体层与一个加工台间也存在有寄生电容CP，通过以一个高频振荡器施加电压，在所述钻头接触到所欲到达的所述内层导体层，而造成通过所述寄生电容CR及CP的电流发生变化时，检测出所述变化的技术已经实用化。

然而，关于前述寄生电容，在内藏于所述转轴本体的多个马达线圈与所述转轴本体间，也存在有寄生电容CM，且在一个机体与所述转轴本体间，也存在有寄生电容CS，因此经由所述寄生电容CM及CS而流动的电流成为外来干扰因素，妨碍检测出正确的电流变化。

对此，有一种技术，是纯粹检测因所述钻头接触到所欲到达的所述内层导体层所造成的通过所述寄生电容CR及CP的电流发生的变化。

参阅图5，如日本专利特许第6425138号公报所示，一个转轴下降距离信息检测机构B’与一个基板加工部A’共同构成一个基板加工装置101，其中，所述基板加工部A’是在一个加工台118上的一个基板116的上方，设置有一个转轴111。所述转轴111是经由一个绝缘物19固定于一个柱体18，且所述柱体18能沿着一条X轴方向X相对于所述基板加工装置101的一个机体119移动，且所述转轴111能通过设置于所述柱体18上的一个Z轴驱动装置K’，安装为能沿着一条Z轴方向Z升降。

所述转轴下降距离信息检测机构B’包含：

一个高频振荡器102；

一个旁路电路103，至少具有一个反应器L；

一个消除电路104；

一个高频用的变流器108，具有圈数相同但绕线方向相反的一个输入线圈105及一个消除线圈106、及至少一个输出线圈107；及

一个连接所述变流器108的所述输出线圈107的检波电路121与一个检测器120。

在此，所述消除电路104是由一个逆旁路电路109及多个模拟电路110及110a～110c所构成。其中，所述逆旁路电路109具有一个反应器L’且所述反应器L’具有与所述旁路电路103相同的电感。而关于所述模拟电路110及110a～110c，是以串联配置的电容器C、C’与DIP开关(或称指拨开关)SW、SW’为1组，而所述模拟电路110及110a～110c是各自配置有多组相互并联配置的电容器C、C’与DIP开关SW、SW’。

而所述模拟电路110及110a～110c在从商用电源V经由逆变器I通电到所述转轴111中内藏的一个三相马达115时，分别对应所述转轴111的所述马达115的各相的马达线圈115’与所述转轴的一个转轴本体112间发生的寄生电容CM，以及所述转轴本体112与所述机体119间发生的寄生电容CS，且所述逆旁路电路109与所述模拟电路110并联配置，所述模拟电路110a～110c并联配置。

另一方面，检测对象物(即，所述基板116)是与所述基板加工装置101的所述机体119绝缘，且固定在所述机体119内的所述加工台118上。

又，所述高频振荡器102的输出的一端是经由一个接地线122连接所述机体119，而另一端是经由一个输出线123连接在所述变流器108的所述输入线圈105与所述消除线圈106的中间。

所述输入线圈105的另一端连接所述转轴本体112，且经由所述旁路电路103连接所述机体119。

所述消除线圈106的另一端连接所述逆旁路电路109的一端及各个所述模拟电路110、110a、110b、110c的一端。

并且，所述逆旁路电路109的另一端连接所述机体119。

所述机体119绝缘于所述转轴本体112，且与所述转轴111间产生的寄生电容CS所对应的所述模拟电路110的另一端连接所述机体119，且所述转轴本体112与所述马达线圈115’间产生的寄生电容CM所对应的所述模拟电路110a、110b、110c的另一端连接所述转轴111的所述马达115的各相的马达线圈115’，并通过调整所述模拟电路110、110a、110b、110c的各DIP开关SW、SW’，使各对应的寄生电容CS及CM略相等，如此，因流动在所述输入线圈105与所述消除线圈106的电流而产生于所述变流器108的磁流方向会相互抵消，借以消除成为外来干扰因素的通过寄生电容CM与CS流动的干扰电流，使所述检测器120所检测到的输出自所述变流器108的电流的变化，就只是因所述转轴111的钻头114(设置于转子113)前端与所欲到达的一个导体层的一个第一内层导体层117(在此，假设所欲到达的所述内层导体层就是所述第一内层导体层117)接触而产生的电流变化。

然而，在从标准尺寸的大型基板分出多个小型基板的状况下，于进行盲孔加工或钻鱼眼孔加工等时，欲加工的所述基板116本身的面积小，且各自独立，因此利用上述旧有的检测机构B’难以检测出电流的变化。

也就是说，欲加工的所述基板116的面积本身小，则所述基板116中以铜箔形成的所述第一内层导体层117的表面积也会是极小。此时，所欲到达的所述内层导体层(即所述第一内层导体层117)与所述机体119(与所述加工台118的电位相同)间的寄生电容CP，由于其电容值与所述第一内层导体层117的表面积成正比，因此所述钻头114前端即便接触到所述第一内层导体层117，也就是所欲到达的所述内层导体层，也只会有微量的电流在流动。

另一方面，即使是利用所述消除电路104来排除成为外来干扰因素的干扰电流，也不能完全排除干扰电流，因此，所述钻头114前端接触到所述第一内层导体层117(也就是所欲到达的所述内层导体层)时所发生的电流，会隐藏在此干扰电流中，而难以检测出来。

而且，由于市场上对于基板的小型化、高密度化的需求增加，因此，有必要高精度地检测出形成所述基板的一个表面导体层的表面积非常小的铜箔，或是形成所述基板的所述内层导体层的表面积非常小的铜箔的各个位置。

因此，能否确实地检测出所述钻头114前端有无接触到所欲到达的所述内层导体层，就是判断所述基板加工装置101的性能的基准，业界为了提高构成所述消除电路104的所述模拟电路110、110a～110c的调整精度，增加所述模拟电路110、110a～110c的所述开关SW、SW’或是所述电容器C、C’的数量等，来设法使控制更加细微且精密。

发明欲解决的课题：

然而，在以上述旧有的构造为基础的所述基板加工装置101，为了满足市场的需求，有必要解决如下的问题。也就是，

第一，若是要使用所述模拟电路110及110a～110c来检测出精密的电流变化，则有必要配合所述转轴111的种类及安装环境，来精密地调整所述模拟电路110及110a～110c的DIP开关SW、SW’，此调整需要大量的作业。

第二，如果要通过对所述模拟电路110及110a～110c进行细微且精密的调整，来正确地对应电流的变化，则必须要增加构成所述模拟电路110、110a～110c的所述DIP开关SW、SW’或所述电容器C、C’的数量，而因为增加构成所述模拟电路110、110a～110c的零件，造成所述基板加工装置101本身会大型化，而需要更大的设置场所。

第三，仍然有因例如所述逆变器I的转速变化或所述模拟电路110、110a～110c的调整精度的差异等，所造成的不平衡电流存在，而此不平衡电流所构成的外来干扰因素，是所述模拟电路110、110a～110c所无法完全消除的。

也就是说，在形成所述第一内层导体层117(即所欲到达的所述内层导体层)的铜箔的面积本身极小的状况下，所述所欲到达的所述内层导体层117与所述加工台118(与所述机体119的电位相同)间的寄生电容CP也非常小，如此一来，因所述钻头114的前端接触所欲到达的所述内层导体层，也就是形成所述第一内层导体层117的铜箔，而发生的电流必然也是微弱的，发生于所述变流器108的所述输出线圈107的电流，也会受到前述不平衡电流的影响，因此，随着可能检测出的新发生电流的变化所对应的铜箔面积的下限值，所述基板本身的大小也会有其极限。

发明内容

本发明的目的在于提供一种转轴下降距离信息检测机构，在不利用具备多个模拟电路的消除电路，而不受外来干扰因素所影响的前提下，构成为能精密地检测出因转轴的钻头的前端接触到所欲到达的内层导体层时新发生的电流，如此，就无需对所述模拟电路作精密的调整来消除外来干扰因素，而可以对更小型的基板进行精密的加工，而能使基板加工装置本身更小型且廉价化，更可以检测所述钻头的折断。

为解决上述课题，本发明一种转轴下降距离信息检测机构，适用于应用于基板加工装置，所述基板加工装置的机体上隔着绝缘物而组装有转轴，所述转轴下降距离信息检测机构适用于检测固持于所述转轴上的钻头的下降距离信息，并包含高频交流电源、变流器，及检测部。

所述变流器为中空，且至少在对作为检测对象物的基板进行下降距离信息检测时，被所述钻头或是固持所述钻头的由导电性材料制成的钻头夹头所贯通。

所述检测部检测出发生于所述变流器的电流。

且所述高频交流电源的一端经由输出线连接所述转轴的转轴本体，另一端经由接地线连接接地的所述机体。

所述变流器连接所述检测部。

当所述转轴的所述钻头前端接触到在所述基板加工装置的所述机体内的加工台上载置为与所述机体绝缘的所述基板内的所欲到达的内层导体层时，将此时流动于所述钻头的电流，视为发生于所述变流器而输出的电流，且以所述检测部来检测出上述电流。

因此，在具有上述转轴下降距离信息检测机构，且所述机体上隔着所述绝缘物而组装有所述转轴(其中内藏有以市电作为电源的逆变器所驱动的马达)的所述基板加工装置中，从来自所述逆变器且经由所述马达的多个马达线圈与所述转轴本体间发生的寄生电容而流往所述转轴本体的谐波电流(也就是所谓的漏出电流)中，除去经由发生于所述转轴本体与所述机体间的寄生电容而流往所述机体的谐波电流后的残存电流，及从来自所述高频交流电源的高频电流中，除去经由发生于所述转轴本体与所述机体间的寄生电容而流往所述机体的高频电流，与除去经由发生于所述转轴本体与所述马达线圈间的寄生电容而流往商用电源的高频电流后的残存电流，会因为对所述基板加工的所述钻头的前端接触所述基板内的所欲到达的所述内层导体层，而使上述所述残存电流流经发生于所述转轴本体与所述转子间的寄生电容、设于所述转子的所述钻头、会与所述钻头接触的所欲到达的所述内层导体层，及发生于所欲到达的所述内层导体层与所述机体间的寄生电容，如此，使所述残存电流在所述钻头中流动。

如此一来，被所述钻头或是固持所述钻头的导电性材料制成的所述钻头夹头(以下称为「所述钻头等」)所贯通的中空的所述变流器(也就是所述变流器的横截面呈现如环状般的封闭形状，其形成的封闭截面的中心部分为中空，且所述中空部分被所述钻头等所贯通)会因为在所述钻头等通过所述封闭截面时，能直接检测到在所述钻头处流动前述残存的高频电流或谐波电流，因而在此检测到的状况下不会有在所述钻头处流动的电流以外的外来干扰因素介入，而能高精度地检测出所述钻头对于所述内层导体层的接触。

又，与上述以往的转轴下降距离信息检测机构(也就是日本特许第6425138号公报)相比，因为不需要由所述模拟电路或所述逆旁路电路所构成的所述消除电路，因此无需对所述消除电路的所述模拟电路进行精密的调整，也不需要构成所述模拟电路的大量零件，所以可以使具有所述转轴下降距离信息检测机构的所述基板加工装置本身小型化及廉价化，并且可以利用所述变流器高精度地检测出电流。

又，所述变流器除了可以使用由铁芯及多个线圈所构成的一般的核心型变流器之外，也可以使用例如被称为霍尔元件型的变流器，对应与电流的强度呈正比地发生的磁场而输出电压，也可以检测出直流磁场。

而不管是使用上述任一种变流器，都是需要内部呈中空，也就是如前述一般地在横截面上形成封闭截面，使所述钻头等在贯通所述封闭截面的状态之下，电流流过所述钻头等而产生输出。

另一方面，在具有所述转轴下降距离信息检测机构的所述基板加工装置中，若事先计算以长度正常的所述钻头为基准下到达所欲到达的所述内层导体层为止的距离，则能在令所述转轴下降的距离已经超出所述计算出的距离下，却仍未检测到所述转轴的所述钻头前端接触到所欲到达的所述内层导体层时，辨认为所述钻头有折断。

在此，因对所述变流器的输入是在所述钻头的前端接触到所欲到达的所述内层导体层时会流动在所述钻头等的微小电流，且由所述检测部通过发生于所述变流器的电流来检测出所述电流的发生，并根据所述检测结果控制所述钻头所进行的加工，因此必须要妥善地管理作为所述高频交流电源的所述高频振荡器的频率及电压，以及所使用的变流器的灵敏度及频率特性。

又，本发明的转轴下降距离信息检测机构，还包含旁路电路，所述旁路电路一端连接所述高频交流电源与所述转轴相互连接的所述输出线的中间，另一端连接所述高频交流电源与接地的所述机体相互连接的所述接地线的中间，且所述旁路电路至少包含反应器，所述反应器相对于市电的频率及逆变器的频率具有低阻抗，且相对于所述高频交流电源的频率具有高阻抗。

因此，自所述高频交流电源流往所述旁路电路的高频电流会受到限制而几乎没有衰减。相对于此，来自所述逆变器(以商用电源作为电源，令设置于所述基板加工装置的所述转轴的所述马达旋转)的谐波电流，会经由发生于所述马达的所述马达线圈与所述转轴间的寄生电容流往所述转轴本体，其大部分会自所述处经由所述旁路电路流往所述机体而大幅度地衰减，因此，所述转轴本体不会成为与接地绝缘的状态(也就是不会成为所谓的浮动电极)，能防止作业者因接触所述转轴本体而触电，并且防止因所述钻头接触到所欲到达的所述内层导体层时可能会造成的所述钻头的金属面或所述钻头表面的镀膜剥离。

又，在所述转轴下降距离信息检测机构中，当所述钻头前端接触到所欲到达的所述内层导体层时，所述变流器所检测到的流动于所述钻头等的电流，是残存的高频电流与残存的谐波电流的和。也就是，所述残存的高频电流是指，来自所述高频交流电源的高频电流中，排除了流往所述旁路电路的高频电流、经由所述转轴本体与所述机体间所发生的寄生电容而流往接地的所述机体的电流、以及经由所述转轴本体与所述马达线圈间所发生的寄生电容而流往接地的市电的高频电流后的残存的高频电流。而所述残存的谐波电流是指，自令所述转轴的所述马达旋转且以市电作为电源的所述逆变器，经由所述马达的所述马达线圈与所述转轴本体间所发生的寄生电容流往所述转轴本体的谐波电流中，排除了流往所述旁路电路的谐波电流、以及经由所述转轴本体与所述机体间所发生的寄生电容而流往接地的所述机体的谐波电流后残存的谐波电流。

此时，流往所述转轴本体的谐波电流中，前述残存的电流，因为所述钻头的前端接触到所欲到达的所述内层导体层，而流往所述钻头等，而成为所述变流器的检测对象的电流，这点，与来自所述高频交流电源的高频电流相同，因此，不仅不会成为所述变流器的电流检测的外来干扰因素，且还会增大当所述钻头前端接触到所述内层导体层时流动于所述钻头等的电流量，因此能提高所述变流器的检测精度。

又，本发明的转轴下降距离信息检测机构，其中，所述变流器是配置于前端罩的内侧，而所述前端罩是安装于所述转轴的前端，且中央设有供所述钻头或是所述钻头夹头所贯通的孔。

利用所述钻头进行基板加工时，所述钻头的前端周边，因为铜箔制的所述内层导体层或所述基板基材被切削出的粉末会高速地飞散，而处于金属也会磨损的环境之下，所以通过将所述变流器配置于所述前端罩的内侧，能保护所述变流器不受到前述被切削出的粉末的负面影响。如此一来，能防止所述变流器的磨损、不会引来电性的外来干扰因素，并能防止所述变流器的机械寿命缩短。

又，如果另外采用其他能防止被切削出的粉末造成磨损的保护措施，也可以将所述变流器配置在所述前端罩的外侧与压脚的轴衬间。

又，本发明的转轴下降距离信息检测机构，其中，所述变流器是配置在压脚的轴衬上，所述压脚配置在所述前端罩的下方外侧，且在被所述钻头所贯通的中央开口安装所述轴衬，且可以相对于所述转轴升降自如。

在对所述基板进行加工时，所述钻头必然会贯通所述轴衬，因此，在所述压脚的所述轴衬配置所述变流器，可以使所述钻头贯通所述变流器。

在此，考虑到对所述基板进行加工时被切削出的粉末所造成的负面影响，在自所述压脚前端凸出的所述轴衬的凸出高度的范围内，将所述变流器配置在所述轴衬上，且令所述变流器全周地包围所述轴衬侧面，是最为妥当。

又，本发明一种基板加工装置，包含如上所记载的转轴下降距离信息检测机构，并根据所述转轴下降距离信息检测机构所检测到的下降距离信息，来控制转轴的运作。

因此，上述所述基板加工装置，是利用形成有所述钻头等所贯通的中空、也就是形成有横截面为封闭截面的所述变流器，在所述钻头等贯通时，直接检测到所述钻头的前端接触到所欲到达的所述内层导体层时流动于所述钻头等的电流，因此即便流动于所述钻头的电流微小，也可以高精度地检测到所述电流，所以，根据所述检测信息来控制所述转轴，可以正确地对所述基板进行加工。

而且，特别是来自市电经由所述逆变器流往所述马达的谐波电流中，经由所述马达的所述马达线圈与所述转轴本体间所发生的寄生电容，流到所述转轴本体的谐波电流的大部分会流往所述旁路电路，并经由所述转轴本体与所述机体间所发生的寄生电容流往所述机体，所以已经充分地衰减，使所述转轴本体不会成为与接地绝缘的状态(也就是不会成为所谓的浮动电极)，能防止触电，并且防止所述钻头的金属面或所述钻头表面的镀膜剥离。

而且，所述基板加工装置并不需要以往的转轴下降距离信息检测机构所必须要有的消除电路，所以不需要对构成所述消除电路的模拟电路及逆旁路电路作精密的调整，也可以使所述基板加工装置本身小型化及廉价化。

本发明的有益效果在于：所述转轴下降距离信息检测机构，由于是以所述变流器直接地检测出进行所述基板加工的所述钻头等上流动的电流，因此在从板材尺寸大的所述基板分割出多个小型基板的状况下，也就是在欲加工的所述基板的面积小、且各自独立的状况下，仍然具有可以高精度地检测出所述钻头前端有无接触到前述所欲到达的所述内层导体层的优异效果。而且，由于不需要以往的转轴下降距离信息检测机构中的所述消除电路，所以在组装于所述基板加工装置时，具有可以使所述基板加工装置本身小型化、无需精密地调整所述消除电路、且可以廉价化的优异效果。而且，通过根据所述检测机构所检测到的下降距离信息来控制所述转轴的运作，可以避免不必要地切削所欲到达的所述内层导体层，而正确地利用所述钻头对所述基板的所述绝缘层进行加工，使所欲到达的所述内层导体层的表面正确地露出，因此，也具有不会损及所述基板本身的性能的优异效果。

另外，根据所述检测机构所检测到的下降距离信息来控制所述转轴的运作中，若是在令所述转轴下降的距离，已经到达原本所述钻头的前端应已经到达所欲到达的所述内层导体层的距离，但所述变流器仍未检测到在所述钻头的前端到达所欲到达的所述内层导体层时流动于所述钻头等的电流时，辨认为所述钻头有折断，以减少所述基板加工中的空转时间的效果。

更进一步，通过在所述转轴下降距离信息检测机构设置所述旁路电路，防止所述转轴本体成为与接地绝缘的状态(也就是所谓的浮动电极)，所以无需另外设置针对所述转轴本体的防触电措施，也不会损伤所述钻头的金属面或所述钻头表面的镀膜，而具有能延长所述钻头的机械寿命的优异效果。

而且，具有如此的转轴下降距离信息检测机构的所述基板加工装置，能享受上述的各效果，而具有廉价、小型、且能正确地对表面积小的所述基板进行加工的优异效果。

附图说明

图1是本发明基板加工装置的实施例的构造示意图；

图2是所述实施例的转轴待命中的关键部位的放大示意图；

图3是所述实施例的所述转轴下降中的关键部位的放大示意图；

图4是所述实施例的所述转轴的钻头前端到达所欲到达的内层导体层时的关键部位的放大示意图；及

图5是现有一种具有转轴下降距离信息检测机构的基板加工装置的构造示意图。

具体实施方式

实施发明的形态：

通过排除现有一个具有用于消除外来干扰因素的多个模拟电路的消除电路，使装置小型且廉价化，并且，不受到以往的模拟电路的调整精度的差异、或是模拟电路所无法完全消除的不平衡电流影响，如此，能降低能检测的一个内层导体层(铜箔)的面积的下限值，而可以对表面积小的一个基板进行加工。

对此，如图1所示，本发明的转轴下降距离信息检测机构，适用于应用于一个基板加工装置1，所述基板加工装置1的一个机体19上隔着一个绝缘物9而组装有一个转轴2，所述转轴下降距离信息检测机构适用于检测所述转轴2上的一个钻头5到达设在加工对象(即，一个基板21)中的铜箔制的所欲到达的一个内层导体层23为止的下降距离信息，其具备：一个高频振荡器15，峰值电压约为10V，且为数MHz的一个高频交流电源；及一个变流器12，至少在检测出下降距离信息时被钻头等5、6所贯通，还具有：一个检测部13，增幅自所述变流器12输出的电流，并检测出有无电流，与一个旁路电路14，包含约为100μH的反应器L。所述转轴2的一个转轴本体3与所述基板加工装置的所述机体19绝缘，并升降自如地固定于所述机体19，所述高频振荡器15的一端经由一个输出线16连接所述转轴本体3，另一端经由一个接地线17连接所述机体19。所述旁路电路14一端连接所述高频交流电源(即，所述高频振荡器15)与所述转轴2相互连接的中间，另一端连接所述高频交流电源(即，所述高频振荡器15)与所述机体19相互连接的中间。通过将所述变流器12配置于一个前端罩7的内侧，当所述转轴2的所述钻头5前端接触到在所欲到达的所述内层导体层23时，仅将此时流动于所述钻头等5、6的电流，视为发生于所述变流器12而输出的电流，且以所述检测部13来检测出所述电流。

实施例：

图1是显示一个基板加工装置1的示意图，所述基板加工装置1具有一个基板加工部A及一个转轴下降距离信息检测机构(以下称为「检测机构」)B。所述基板加工部A以前端固持一个钻头5的一个转轴2来进行钻鱼眼孔加工等；所述检测机构B检测所述基板加工部A的所述转轴2的位置信息。

又图1中只有记载一支所述转轴2，但实际的所述基板加工装置1为了对多个同样的基板21同时进行加工，装备有多个转轴2，因而构成为对应所述转轴2的数量，装备有相同数量的多个检测机构B。

首先，关于所述基板加工部A，是在载置于能沿着一条Y轴方向(也就是，相对于纸面的深度方向)移动自如的一个加工台18上的所述基板21(也就是，加工对象物)的上方，设置有所述转轴2。所述转轴2是经由一个绝缘物9固定于一个柱体8，且所述柱体8能沿着一条X轴方向X(也就是，纸面上的横方向)相对于所述基板加工装置1的一个机体19移动自如，且所述转轴2能通过设置于所述柱体8上的一个Z轴驱动装置K，安装为能沿着一条Z轴方向Z(也就是，纸面上的上下方向)升降自如。在此，所述柱体8及所述加工台18是与所述机体19导通(以虚线显示)，且所述机体19是经由一个接地位置20接地。

而所述转轴2的一个转轴本体3，是以内藏的一个三相马达M驱动由一个空气轴承(图未示)所支持的一个转子4旋转，并利用自所述转子4的前端露出于外部、且由具导电性的金属所制成的一个钻头夹头6，来固持钻鱼眼孔加工用的所述钻头5。在此，所述马达M是被供给其频率对应所述马达M的转速的一个三相交流电流，而所述三相交流电流是从一端有接地的三相200V的市电V经由一个逆变器I供给至所述马达M。

而且，所述转轴本体3的下方前端设置有一个前端罩7，所述前端罩7的中央具有一个供所述钻头5贯通的孔7’，以防止高速旋转的所述钻头5因为切削所述基板21的基材或形成一个内层导体层的铜箔时产生的粉末造成所述钻头5或所述钻头夹头6的磨损。而且在所述前端罩7的下方外侧，设置有相对于所述转轴本体3能在所述Z轴方向(即，上下方向)上升降自如且形成为漏斗状的一个压脚11。而所述压脚11下端的一个开口11’配设有环状的一个轴衬10，在加工时直接紧密地压制、固定所述基板21。

因此，在使用所述钻头5对所述基板21进行钻鱼眼孔加工时，令所述转轴2下降，则配设在所述转轴2前端的最下方的所述压脚11的下端的所述轴衬10会紧密地压制、固定所述基板21的表面，且其反作用力会使所述压脚11相对于所述转轴本体3上升。

如此一来，在所述压脚11下端的所述轴衬10压制、固定所述基板21的同时，所述转轴2固持的所述钻头5会自所述轴衬10的中央凸出，而可以使用所述钻头5对所述基板21进行钻鱼眼孔加工。

又，被所述基板加工部A进行加工的所述基板21的内部构造，一般是多层构造，例如是由三层的绝缘层与正面及背面导体层，以及夹在一个第一绝缘层与一个第二绝缘层间的一部分的多个内层导体层，以及夹在所述第二绝缘层与一个第三绝缘层间的一部分的多个内层导体层所构成。这些正面、背面、及所述内层导体层都是厚度在12～25μm间的铜箔，而各绝缘层是热可塑性树脂所制成，且其厚度在50～100μm间。

然而，在图1中所示的所述基板21，其内部构造为了便于说明而有简略化，是显示从板材尺寸大的大型基板21分割出多个小型基板22，且绝缘层为两层，所述两层绝缘层夹有所欲到达的所述内层导体层23。

另一方面，关于所述检测机构B，是由一个变流器(Current transformer，缩写为CT)12、一个检测部13、一个旁路电路14，及一个高频振荡器15(即，一个高频交流电源)所构成。所述变流器12是在所述前端罩7内，且形成为中空，也就是横截面形成有封闭截面的环状，至少供所述钻头5(有可能也包含所述钻头夹头6)贯通其中央，而可以检测出流动于所述钻头5的电流。所述检测部13包含有一个增幅器13a，增幅自所述变流器12所输出的电流；一个检波电路13b，对所述增幅后的电流与基准值进行比较；及一个检测器13c，在所述增幅后的电流为基准值以上时，输出信号。所述高频振荡器15作为所述高频电流电源。所述旁路电路14是以一个反应器L与一个电阻器R并联连接而成。所述反应器L相对于市电V的频率及所述逆变器I的频率具有低阻抗，且相对于所述高频交流电源的频率具有高阻抗。

而在所述检测机构B中，所述变流器12连接所述检测部13；所述高频振荡器15的一端经由一个输出线16连接所述转轴本体3，另一端经由一个接地线17连接机体19；而旁路电路14的一端连接所述高频振荡器15的所述输出线16的中间，另一端连接所述接地线17的中间。

又，上述实施例中，所述变流器12是配设于所述转轴本体3的下方前端与所述前端罩7间，但只要是位于能检测到流动于贯通其中央的所述钻头5的电流，也可以配设在自所述转轴本体3的下方前端至所述轴衬10为止的区域间的任何位置。

不过，由于在对所述基板21进行加工时，自所述基板21的基材或所述内层导体层铜箔所切削出的粉末，会在所述前端罩7与所述压脚11间高速地旋转，因此，如果要将所述变流器12设置于所述前端罩7的外侧，需要有充分的保护措施。

另外，所述变流器12建议使用具有铁芯(ferrite core)的构造，以检测出流动于所述钻头5的电流并输出电流。

图1所示的电容CM是所述转轴本体3中内藏的所述三相马达M的多个马达线圈M’与所述转轴本体3间发生的寄生电容，在其频率对应所述三相马达M的转速的三相交流电流从市电V经由所述逆变器I流往所述三相马达M时，谐波电流会从所述马达线圈M’经由所述寄生电容CM而流往所述转轴本体3。而且，相反地，当来自所述高频振荡器15的高频电流流往所述转轴本体3时，其中的一部分高频电流会经由所述寄生电容CM流往所述马达线圈M’，再从所述马达线圈M’经由所述逆变器I流往市电V，进而到达所述接地位置20。同样地，所示的电容CS是所述转轴本体3与连通机体19的柱体8间所发生的寄生电容(即静电电容)，所示的电容CR是所述转轴本体3与内藏于所述转轴本体3内的所述转子4间发生的寄生电容(即静电电容)，所示的电容CP是所欲到达的所述内层导体层23与连通机体19的加工台18间发生的寄生电容(即静电电容)。

又，图1中的所述寄生电容CM、CS、CR及CP的连线，皆是以虚线来显示，虽然看起来像是有经由电容器连接，但这只是概念性地显示形成所述寄生电容CM、CS、CR及CP的各个构件间存在有所述寄生电容CM、CS、CR及CP，实际上并没有存在任何连接或是构件。另外，如前述，所述寄生电容CS是发生于所述转轴本体3与所述柱体8间，所述寄生电容CP是发生于所欲到达的所述内层导体层23与所述加工台18间，但所述柱体8及所述加工台18都是与所述机体19有导通，因此，为了便于显示，在图1中，所述寄生电容CS与所述寄生电容CP是分别记载于所述转轴本体3与所述机体19间，及所欲到达的所述内层导体层23与所述机体19间。

如上所述，本发明的实施例的基板加工装置1，是由以所述转轴2进行加工的所述基板加工部A，及用于检测所述转轴2的位置信息的所述检测机构B所构成，因此，能对所述基板21进行如下所述的钻鱼眼孔加工。

也就是说，在对所述基板21进行钻鱼眼孔加工时，启动所述基板加工装置1的各个电源，也就是将市电V及所述高频振荡器15的电源设置为ON。

首先，当将市电V的开关设置为ON时，三相交流电流会从市电V经由所述逆变器I流往所述转轴本体3中内藏的所述三相马达M。此时，谐波电流(也就是所谓的漏出电流)会经由所述三相马达M的所述马达线圈M’与所述转轴本体3间所发生的所述寄生电容CM流往所述转轴本体3。并且，由于所述旁路电路14的所述反应器L相对于市电V及所述逆变器I的频率(最大约5kHz)具有低阻抗，因此经由所述寄生电容CM流往所述转轴本体3的漏出电流中，其大部分会经由所述反应器L流往所述机体19，而其他一部分会经由所述寄生电容CS流往连接所述接地位置20的所述机体19。

而且，在将所述市电V的开关设置为ON状态，且将所述检测机构B的所述高频振荡器15的电源设置为ON时，由所述高频振荡器15所产生的高频电流会从所述输出线16，一部分经由所述旁路电路14流往以所述接地线17连接所述接地位置20的所述机体19，另一部分会流往所述转轴本体3。而在流往所述转轴本体3的高频电流中，其一部分经由所述寄生电容CM从所述马达线圈M’流往连接所述接地位置20的市电V，另一部分会经由所述寄生电容CS流往连接所述接地位置20的所述机体19。此时，由于所述高频振荡器15的频率高且施加的电压低，因此流往所述旁路电路14的所述反应器L的电流只有微量而已。

因此，在所述转轴本体3中，随着来自市电V并经由所述逆变器I而流往所述三相马达M的三相交流电流产生，而经由所述寄生电容CM流往所述转轴本体3的漏出电流中大部分会经由所述寄生电容CS及所述检测机构B的所述旁路电路14而流往连接所述接地位置20的所述机体19。

因此，所述转轴2本身不会成为与接地绝缘的浮动电极，因此无需对所述转轴2准备防止触电的措施。

如此，将所述检测机构B的所述高频振荡器15的开关设置为ON状态下，对于所述基板21，使用所述转轴本体3前端的所述钻头夹头6所固持的所述钻头5，进行钻鱼眼孔加工。

首先，通过所述X轴方向X及所述Y轴方向的移动，来确定固持于所述转轴本体3前端的所述钻头5与所述基板21的位置关系，并利用设置于所述柱体8的所述Z轴驱动装置K，使所述转轴本体3沿着所述Z轴方向Z下降(参阅图2)。

接着，随着所述转轴本体3的下降，其下方前端设置有所述轴衬10的所述压脚11也同时下降，使设于所述压脚11前端的所述轴衬10密接地压制、固定所述基板21(参阅图3)。

如此一来，设置有密接所述基板21的所述轴衬10的所述压脚11，会相对于所述转轴本体3而沿着所述Z轴方向Z上升，因此所述钻头5会自设于所述压脚11前端的所述开口11’处的所述轴衬10凸出。

而且，由于所述转轴本体3继续相对于所述基板21下降，因此所述转轴本体3所固持的所述钻头5的前端会接触到所述基板21内的所欲到达的所述内层导体层23(参阅图4)。

因此，谐波电流及高频电流会从所述转轴本体3，经由发生于所述转轴本体3与所述转子4间的所述寄生电容CR、所述钻头5、所欲到达的所述内层导体层23、及发生于所欲到达的所述内层导体层23与有接地的所述机体19间的所述寄生电容CP(如前述，虽然实际上所述寄生电容CP是发生在所欲到达的所述内层导体层23与导电性的所述加工台18间，然而因所述加工台18与所述机体19导通，因此为了便于说明，而叙述所述寄生电容CP是存在于所欲到达的所述内层导体层23与所述机体19间)流往连接所述接地位置20的所述机体19。

如此一来，所述变流器12检测出流往所述钻头5的谐波电流及高频电流，所述检测部13则因应所述变流器12所输出的电流而输出一个输出信号。

因此，能通过所述检测部13所输出的所述输出信号，来检测出所述钻头5在所述Z轴方向Z上的下降距离(所欲到达的所述内层导体层23的高度)，而一个控制电路部(图未示)能根据前述信息，来实施钻鱼眼孔加工。

又，所述变流器12所检测到的流动于所述钻头5的电流，除了来自所述高频振荡器15的高频电流，也包含来自以市电V作为电源的所述逆变器I经由所述寄生电容CM而流往所述转轴本体3的谐波电流的一部分(也就是漏出电流的残存部分)，因此，会增大流动于所述钻头5的电流，而可以提高所述变流器12的检测精度。

另一方面，在所述钻头5接触到所述基板21内部的所欲到达的所述内层导体层23的瞬间，如前述一般，来自所述转轴本体3的谐波电流也会从所述钻头5流往所述基板21内部的所欲到达的所述内层导体层23，但由于所述谐波电流的大部分是从所述旁路电路14及所述寄生电容CS流往所述机体19，所以已经充分地衰减而微弱，所以不会损伤所述钻头5的表面或所述钻头5的镀膜，也就是不会损及所述钻头5的寿命。

如以上所述，所述检测机构B是检测出所述钻头5的前端相对于加工对象物(即，所述基板21)的位置信息，从所述钻头5的前端接触到所欲到达的所述内层导体层23的瞬间时的所述Z轴方向上的下降距离数据，检测出所欲到达的所述内层导体层23与所述加工台18的表面间的高度距离，并令一个控制部(图未示)记忆所述Z轴方向Z(即，高度方向)上的下降距离，所以可以根据所述下降距离的数据，于对所述基板21进行钻鱼眼孔加工时，控制所述转轴2的下降距离。

又，当钻鱼眼孔加工面积宽广时，除了进行上述单一点的检测之外，也可以对多个点进行检测、或依比例计算等来计算出对应位置的高度，以提高钻鱼眼孔加工时的加工精度。

又，若事先以所述钻头5的正常长度为基准，计算出到达所欲到达的所述内层导体层23为止的距离，则在以所述钻头5进行钻鱼眼孔加工时，当固持所述钻头5的所述转轴2的下降距离已经超过了上述事先计算的距离，却仍未检测到固持于所述转轴本体3前端的所述钻头5的前端接触到所欲到达的所述内层导体层23，即可辨认为所述钻头5已折断，而中止所述基板加工装置1的运作。

产业上的利用可能性：

本发明的转轴下降距离信息检测机构和组装有转轴下降距离信息检测机构的基板加工装置除了可以用于移动电话中所使用的高机能小型基板等基板制品的加工外，也可以广泛地适用于使用机械装置进行加工时，简易且正确地判断有无接触到导体物的用途。

以上所述者，仅为本发明的实施例而已，当不能以此限定本发明实施的范围，即凡依本发明权利要求书及说明书内容所作的简单的等效变化与修饰，皆仍属本发明的范围。

Claims (5)

1.一种转轴下降距离信息检测机构，适用于应用于基板加工装置，所述基板加工装置的机体上隔着绝缘物而组装有转轴，所述转轴下降距离信息检测机构适用于检测固持于所述转轴上的钻头的下降距离信息，其特征在于：

所述转轴下降距离信息检测机构包含：

高频交流电源；

变流器，为中空，且至少在对作为检测对象物的基板进行下降距离信息检测时，被所述钻头或是固持所述钻头的由导电性材料制成的钻头夹头所贯通；及

检测部，检测出发生于所述变流器的电流；

且所述高频交流电源的一端经由输出线连接所述转轴的转轴本体，另一端经由接地线连接接地的所述机体；

所述变流器连接所述检测部；

当所述转轴的所述钻头前端接触到在所述基板加工装置的所述机体内的加工台上载置为与所述机体绝缘的所述基板内的所欲到达的内层导体层时，将此时流动于所述钻头的电流，视为发生于所述变流器而输出的电流，且以所述检测部来检测出上述电流。

2.根据权利要求1所述的转轴下降距离信息检测机构，其特征在于：还包含旁路电路，所述旁路电路一端连接所述高频交流电源与所述转轴相互连接的所述输出线的中间，另一端连接所述高频交流电源与接地的所述机体相互连接的所述接地线的中间，且所述旁路电路至少包含反应器，所述反应器相对于市电的频率及逆变器的频率具有低阻抗，且相对于所述高频交流电源的频率具有高阻抗。

3.根据权利要求1至2中任一项所述的转轴下降距离信息检测机构，其特征在于：所述变流器是配置于前端罩的内侧，而所述前端罩是安装于所述转轴的前端，且中央设有供所述钻头或是所述钻头夹头所贯通的孔。

4.根据权利要求3所述的转轴下降距离信息检测机构，其特征在于：所述变流器是配置在压脚的轴衬上，所述压脚配置在所述前端罩的下方外侧，且在被所述钻头所贯通的中央开口安装所述轴衬，且可以相对于所述转轴升降自如。

5.一种基板加工装置，其特征在于：

所述基板加工装置包含：

如权利要求1至4中任一项所记载的转轴下降距离信息检测机构；

并根据所述转轴下降距离信息检测机构所检测到的下降距离信息，来控制转轴的运作。

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