DE4016088C2 - Verfahren zum Bohren von Mehrlagenleiterplatten - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bohren von Mehrla­ genleiterplatten auf mehrspindeligen Leiterplattenbohrmaschi­ nen, sowie einer Leiterplattenbohrmaschine zur Durchführung des Verfahrens.

Die bisher bekannten, z. B. in der europäischen Patentanmel­ dung 0 264 243 A2 beschriebenen Leiterplattenbohrmaschinen sind nicht in der Lage, mehrere Leiterplatten individuell nach den unterschiedlichen Innenlagenverzügen gleichzeitig zu bohren. Vielmehr werden die Leiterplatten nach der Ermittlung ihrer Verzüge einzeln oder in Stapeln gebohrt. Aus diesem Grunde können daher mehrspindelige Bohrmaschinen nur einspin­ delig verwendet werden.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Verfah­ ren anzugeben und eine Anordnung zu schaffen, durch die das Bohren von hochlagigen Leiterplatten (Mehrlagenleiterplatten) auf mehrspindeligen Lei­ terplattenbohrmaschinen an jeder Arbeitsstation, unabhängig von der jeweiligen Kompensation der Innenlagenversätze in den Leiterplatten, ermöglicht wird.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird gemäß der Erfindung derart verfahren, daß der Innenlagenversatz der Mehrlagenleiterplat­ ten nach an sich bekannten Verfahren ermittelt, und die auf dem nicht verfahrbaren Maschinentisch befindlichen, unabhän­ gig voneinander verstellbaren Auflagenplatten, auf welchen die Mehrlagenleiterplatte montiert werden, abhängig von Größe und Richtung des ermittelten Innenlagenversatzes bis zum vor­ gegebenen Sollwert nachgestellt werden.

Die Feststellung und Auswertung des Innenlagenversatzes, so­ wie die Nachstellung der Auflagenplatte kann mittels eines Rechners erfolgen.

Die Leiterplattenbohrmaschine zur Durchführung des Verfahrens ist derart ausgebildet, daß die Bohrmaschine mit mehreren nebeneinander angeordneten zueinander feststehenden Bohrspin­ deln ausgerüstet ist, und daß jeder Bohrspindel eine auf dem Maschinentisch (19) liegende Auflageplatte (5) zugeordnet ist und daß die Aufnahmeplatten (5) unabhängig voneinander nachstellbar sind.

Durch diese Maßnahme wird die Einstellung mehrerer verschie­ dener Offsetwerte gleichzeitig an einer Maschine ermöglicht, so daß dadurch mehrspindelige Bohrmaschinen verwendet werden können. Dadurch können gleichzeitig mehrere Leiterplatten gebohrt werden, so daß der Flächenbedarf für die Bohrmaschine verringert, die anfallenden Kosten gesenkt werden, und da­ durch eine rationellere Bearbeitung ermöglicht.

Anhand der Zeichnungen nach den Fig. 1 bis 5 wird die Er­ findung näher erläutert.

Es zeigen

Fig. 1 eine feststehende Auflageplatte bei einer bekannten einspindeligen Bohrmaschine mit ermittelter Lage der Innenla­ genpads,

Fig. 2 ein Maschinentisch nach der Erfindung mit drei ver­ stellbaren Auflageplatten für je eine Mehrlagenleiterplatte und drei Bohrspindeln,

Fig. 3 einen Querschnitt durch eine Leiterplatte an den Bohrtestcoupons nach dem Stand der Technik,

Fig. 4 ein einzelner Bohrtestcoupon in der Draufsicht nach dem Stand der Technik und

Fig. 5 eine Anordnung der Bohrtestcoupons am aktiven Raster­ feld nach dem Stand der Technik.

Fig. 1 zeigt in bekannter Weise eine Auflageplatte 5, sowie das Offset des Bohrbildes in X- und Y-Richtung bei einer auf­ liegenden Leiterplatte 18. Ohne Änderung der nicht darge­ stellten Bohrspindel oberhalb der Auflageplatte 5, auf der sich eine mehrlagige Leiterplatte 18 befindet, würde die Boh­ rung 2 exzentrisch gegenüber dem Innenlagenpad 1 erfolgen und damit eine nicht brauchbare Mehrlagenleiterplatte erzeugen. Nach einem später noch zu erläuternden Verfahren wird aber nunmehr der Versatz der Innenlagen gegenüber dem Sollwert ermittelt und eine Verstellung der einzelnen Auflageplatte solange in Richtung des Pfeiles 3 vorgenommen, bis sich der Bohrer im Zentrum des Innenlagenpads 1 befindet, anschließend kann der Bohrvorgang vorgenommen werden. Die Bohrung 4 stellt eine Paßbohrung für die Leiterplatte 18 und die Auflageplatte 5 dar.

Fig. 2 zeigt den Maschinentisch 19, auf dem sich drei Auf­ nahmeplatten 5 befinden, auf der wiederum die Leiterplatten 18 angeordnet sind. 1 stellt wieder einen Innenpad, 2 die Stellung der Bohrspindeln im Verhältnis zur Lage der Innen­ pads und 3 den Verstellwert der Auflageplatten dar. Der Vor­ teil des erfindungsgemäßen Verfahrens liegt, wie aus dieser Figur ersichtlich darin, daß man die drei Auflageplatten ge­ trennt voneinander verstellen kann, so daß nunmehr Bohrma­ schinen mit mehreren Bohrspindeln verwendet werden können, wobei die Bohrspindeln dieser Maschinen unveränderbar zuein­ ander angeordnet sind.

In Fig. 3 ist ein Ausschnitt des Querschnitts durch eine Leiterplatte gezeigt, dabei befinden sich am Rande der Lei­ terplatte, wie aus der deutschen Patentschrift DE 30 45 433 C2 bekannt, sogenannte Bohrtestcoupons 6 und 7, die auf den Innenlagen der Mehrlagenleiterplatte 18 aufgebracht sind, sowie die als Innenlagen vorgesehenen Signallagen 13 und Po­ tentiallagen 14. An der Stelle, an der sich die Testcoupons befinden, ist eine quadratische durchgehende Öffnung durch die Leiterplatte vorgesehen, in die ein Einpreßstift 9 einge­ preßt wird, der die eine Verbindung zwischen den Außenlagen 12, sowie den Testcouponlagen 6 und 7 herstellt. Zur Prüfung, ob Außen- und Innenlagen lagegerecht angeordnet sind, wird nunmehr entsprechend dem bekannten Verfahren nach DE 30 45 433 C2, mit Hilfe eines Bohrers 17 an einer vorgegebenen Stelle eine Prüfbohrung durchgeführt. Trifft der Bohrer auf eine Innenlage eines Testcoupons auf, bricht die zwischen Außen­ lage 12 der Leiterplatte und Innenlagen 6 und 7 der Bohr­ testcoupons angelegte Spannung zusammen, so daß mit Hilfe einer elektrischen Durchgangsmessung festgestellt werden kann, ob der Bohrer in den Innenlagen auf Kupfer trifft oder nicht. Die Auswerteelektronik 15 registriert den Zusammen­ bruch der Spannung, die zwischen den Außen- und Innenlagen angelegt ist, wenn der Bohrer 17 auf Kupfer auftrifft.

Der Bohrtestcoupon soll nun z. B. so ausgeführt sein, wie in Fig. 4 dargestellt. Legt man über diesen Testcoupon eine schräge Lochreihe wie eingezeichnet, erhält man z. B. die Da­ tenkette 11 0001111. Die Datenkette wird von einem Tischrech­ ner, der an die Auswerteelektronik angeschlossen ist, simul­ tan zum Testcoupon-Bohrvorgang erfaßt und ausgewertet. Aus dieser Datenkette und den bekannten Positionen der Testcou­ ponbohrungen läßt sich die Istlage der Testcouponmitte in Bezug auf den Bohrmaschinennullpunkt bestimmen. Bei Verwen­ dung mehrerer Testcoupons, wie z. B. in Fig. 5 gezeichnet, kann aus den Soll- und Istlagen der Testcoupons auf den Ver­ zug und Versatz des aktiven Rasterfeldes rückgeschlossen wer­ den.

Lineare systematische Fehler des Wegmeßsystems der Bohrma­ schine - wie sie z. B. durch Schwankungen der Betriebstemperatur verursacht werden - sind bei Anwendung der Bohrbildoptimierung ohne Einfluß auf die Bohrgenauigkeit.

Claims (3)

1. Verfahren zum Bohren von Mehrlagenleiterplatten auf mehr­ spindeligen Leiterplattenbohrmaschinen (18), bei welchem der Innenlagen-Versatz (13, 14) der Mehrlagenleiterplatten (18) nach an sich bekannten Verfahren durch einen Soll-Istwertver­ gleich zu einer Sollage (12) ermittelt wird und die auf dem nicht verfahrbaren Maschinentisch (19) befindlichen, unabhän­ gig voneinander verstellbaren, Auflageplatten (5), auf wel­ chen die Mehrlagenleiterplatten (18) montiert werden, abhän­ gig von der Größe und der Richtung des ermittelten Innenla­ genversatzes bis zum vorgegebenen Sollwert nachgestellt wer­ den.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Feststellung und Auswertung des Innenlagenversatzes, sowie die Nachstellung der Aufnahmeplatten, mittels Rechner (16) erfolgt.

3. Leiterplattenbohrmaschine zur Durchführung des Verfahrens, dadurch gekennzeichnet, daß die Bohrmaschine mit mehreren nebeneinander angeordneten, zueinander feststehenden Bohrspindeln ausgerüstet ist, und daß jeder Bohrspindel eine auf dem Maschinentisch (19) lie­ gende Auflageplatte (5) zugeordnet ist und daß die Aufnahme­ platten (5) unabhängig voneinander nachstellbar sind.