JP2001168537A - 多層プリント配線板と、その層間ズレの測定方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 多層プリント配線板の内層の各導体層の変形
量を観測、記録する。 【解決手段】 多層プリント配線板６０の内層用の両面
配線板６１の表裏の導体層に中実ガイドマーク２２と中
空ガイドマーク２３が形成され、例えば、中実ガイドマ
ーク２２−１ｂに、隣接した導体層に設けられた中空ガ
イドマーク２３−２ａが同心に配置され、隣接した導体
層毎に同心に配置された中実、中空ガイドマーク２２、
２３を形成する。Ｘ線カメラの視野内に納まる外形のガ
イドマーク枠２１内に、例えば３行３列に、同心の中
実、中空ガイドマーク２２（１ａ〜５ａ）、２３（１ｂ
〜５ｂ）の組が配されている。ガイドマーク群２０は多
層プリント配線板の、たとえば４隅に配置され、１個の
ガイドマーク群は１回のＸ線照射で枠内のガイドマーク
全ての像を取り込み、それらの座標値が計算される。４
個のガイドマーク群内のガイドマークの座標値から、各
導体層に形成された配線用パターンの変形量が計算さ
れ、結果を記録できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は内層の各導体層の層
間ズレを精度良く識別できるガイドマークを導体層に形
成した多層プリント配線板と、これらのガイドマーク測
定に好適な測定方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】最近、ＩＣチップ、抵抗、コンデンサ等
の表面実装用の電子部品の小型化に伴い、これらを実装
するプリント配線板も高密度化が要求されて、多層化さ
れるものが多い。民生用でも導体層の数が４層、６層等
の多層プリント配線板が使用され、産業用では更に層数
の多い高多層プリント配線板が使用される趨勢にある。
多層プリント配線板は表裏２層の外部に露出した導体層
と、数層の露出しない内層の導体層で構成され、各導体
層の間に絶縁性の基板が挿入され、この基板によって導
体層が接着された構造となっている。

【０００３】多層プリント配線板の導体層としては、た
とえば厚さ１８μｍ程度の銅箔が使用される。基板材料
としては、熱硬化性のガラス・エポキシ樹脂の使用が主
流であり、高多層配線板ではガラス・ポリイミド樹脂、
ガラス・ＢＴ樹脂等の耐熱樹脂も使用される。

【０００４】多層プリント配線板で６層以上のものは単
に内層の導体数が多いだけなので、多層プリント配線板
の製造法として、以下、図１０および図１１を参照し
て、６層の多層プリント配線板の製造法を簡単に説明す
る。図１０（ａ）は６層配線板の構成を模式的に示した
斜視図であり、（ｂ）は内層となる両面配線板の導体部
分に形成されたプリントパターンを模式的に示す平面図
である。（ｃ）は後述するレイアップの際に使用される
治具板の側面図を示す。図１１は６層配線板の断面の、
（ａ）はホットプレス工程直前を、（ｂ）はホットプレ
スにより熱硬化され接着して１枚の多層基板となった状
態を、それぞれ示している。

【０００５】図１０（ａ）に示すように、６層の多層配
線板６０は２層の露出した導体層６２、６２と、内層と
なる２枚の両面プリント配線板６１、６１の間にプリプ
レグ６４、６４ａ、６４を挟んで形成される。内層を構
成する両面プリント配線板６１、６１には、表裏の銅箔
面に最終製品となる（図では６個の）単一配線板パター
ン６１ａ、・・・６１ａ等が、通常エッチングによって
形成されている。

【０００６】予め、位置決め用の少なくとも２個のガイ
ド穴６５、６５が上記の両面配線板６１、６１に開けら
れ、このガイド穴６５、６５を基準にして表裏両面のパ
ターン６１ａ、・・・６１ａ等が形成されるので、両面
プリント配線板６１、６１の表裏のパターンは平面的に
は、相互にその位置が保たれている。このように２枚の
両面配線板６１、６１には同じ座標位置のガイド穴６
５、６５を使用してパターン６１ａ、・・・６１ａ等が
形成される。内層板となる両面プリント配線板６１に形
成されたパターンには、単一配線板のパターン６１ａ、
・・・６１ａの他に、後工程に使用する基準穴用のガイ
ドマーク６６、６６（中央部２個所）またはガイドマー
ク６６ｂ、・・・６６ｂ（各隅に４個所等）および、表
裏識別用の基準穴の位置を示すガイドマーク６６ａが複
数個用意され、エッチング工程でこれらのガイドマーク
も形成される。

【０００７】複数枚のエッチング済みの内層用両面プリ
ント配線板を重ねて、それぞれの配線板の導体部に形成
されたパターンの位置関係を正しく揃えることをレイア
ップ（Ｌａｙ ｕｐ）と言う。２本のピン６８ａ、６８
ａを設けた治具板６８が用意される。ピン６８ａ、６８
ａの中心距離は、両面プリント配線板６１にパターン６
１ａ、・・・６１ａ等を形成したとき使用したガイド穴
６５、６５の中心距離と等しくされている。１枚のエッ
チング済みの両面基板６１が、そのガイド穴６５、６５
に治具板６８のピン６８ａ、６８ａを挿通して治具板６
８上に置かれる。その上にガイド穴６５、６５を開けら
れた、加熱前の基板材料（プリプレグと呼ばれる）６４
ａが載せられる。更に他の１枚の両面基板６１が、その
ガイド穴６５、６５に治具板６８のピン６８ａ、６８ａ
を挿通して治具板６８上に重ねられる。この段階で２枚
の両面基板６１、６１とその間のプリプレグ６４ａの外
周を仮止めしてレイアップが完了する。

【０００８】図１１（ａ）の断面図に示すように、レイ
アップされた２枚の両面プリント配線板６１、６１の両
側にプリプレグ６４、６４と導体材料の銅箔６２、６２
をおいてホットプレスで加圧加熱すると、銅箔６２や両
面基板６１の間に挿入されたプリプレグ６４、６４ａ、
６４が熱硬化して（絶縁）基板６３に変化し、各導体間
の接着も完了し、同図（ｂ）に示す１枚の多層プリント
配線板６０となる。この後、多層基板の内層パターンに
対応した新たな基準穴が開けられ、この新基準穴を基準
として最外層の導体配線パターンのエッチング、スルー
ホールの穴開け加工等が行われる。更に、めっき工程、
防錆処理工程等を施し、機械加工で単一配線板に分割
し、所要の外形形状に切り出して多層プリント配線板が
完成する。

【０００９】ここで混乱を避けるため、レイアップ用に
使用する位置決め用の穴をガイド穴、ホットプレス以降
の工程で使用される位置決め用の穴を基準穴と呼び分け
ることにする。既に説明したように、内層板に形成され
たパターンには、単一配線板のパターン６１ａ、・・・
６１ａの他に、基準穴のためのガイドマーク６６、６
６、６６ａ等が複数個用意され、エッチング工程でこの
ガイドマークもエッチングされている。これらのガイド
マークの座標は、単一配線板のパターン６１ａ、・・・
６１ａとある位置関係を保つよう定められているので、
これらのガイドマークの位置を測定すれば、電気回路を
構成するパターンの座標が判明する。上記の多層基板６
０の内層に形成されたガイドマーク６６、６６に対応し
た新たな基準穴を開けるのに、通常は、Ｘ線（基準穴）
穴開け機が使用される。

【００１０】前述のように、ホットプレスで加圧加熱さ
れた多層基板の表裏両外面は無垢の導体層で覆われてお
り、肉眼で可視光線を使って内層に形成されたガイドマ
ークを明瞭に透視することは不可能である。現在では微
弱なＸ線で多層基板を透視して、内層板に形成されたガ
イドマーク位置を測定する方式が一般的であるが、超音
波その他の測定法も種々研究されている。いずれにして
も、可視光線以外を使用して内層板に形成されたガイド
マーク位置を測定する方式として一括できる。

【００１１】通常、ガイドマークはレイアップされる１
組の内層板のどれか１枚の導体層に形成される。内層板
の変形具合を具体的な数値で記述できるように、ガイド
マークはお互いに離れた位置に少なくとも２個が形成さ
れている。最近では、内層板の各所の変形を捉えるため
にガイドマークの個数は増加する傾向にあり、図８に符
号を６６ｂ、・・・６６ｂとして示すように、一導体層
の４隅等にガイドマークを形成して、変形具合を平面の
直交する２方向で測定可能にされている。（例えば、図
１０では４個のガイドマークの例が示されている）

【００１２】多層基板の製造時にホットプレスで加圧加
熱されるために、内層板の多少の変形は免れず、内層板
のガイドマークも当初設定された座標と異なっている。
ガイドマーク間の距離も設計値とは異なる場合が多い。
しかし、後工程で使用される基準穴は治具板に設けられ
たピンに挿通されて使用されることから、基準穴の中心
距離、即ち、基準穴間隔を治具板のピンの間隔と等しく
しておく方が実用上具合がよい。このように、基準穴の
中心距離が所定の基準穴間隔となるように基準穴を開け
る方式は振り分け式と呼ばれる。同時に使用される基準
穴の数は２個以上任意に選んで良い。また、後工程で使
用する治具板の性格により、内層板に設けられたガイド
マークと実際に穿孔される基準穴とは位置、個数とも違
っていることが多い。なお、基準穴が２個のとき、表裏
識別用に更に１個の基準穴が追加されることもあり、治
具板のピンに挿入された基準穴の摩耗変形を恐れて、後
の工程数によっては何組かの基準穴が予め開けられる場
合もある。

【００１３】今、多層プリント配線板の導体層のパター
ンを設計するとき使用した座標系を設計座標系と呼ぶこ
とにする。導体層に形成されたガイドマークの座標値は
この設計座標系でそれぞれ現されている。また、穴開け
機の筺体等の不動部に固定され、主構成要素の運動方向
に平行な座標軸を持つ機械座標系を想定する。多層プリ
ント配線板を穴開け機にセットし、例えばＸ線カメラで
ガイドマークを観測すれば、各ガイドマークの穴開け機
上の位置として、機械座標系で現された座標値が得られ
る。この座標値を統計学的に処理して、設計座標系の座
標原点の座標と座標軸の方向の最も確からしい数値を求
めれば、設計座標系で記述されている基準穴の座標も機
械座標系の座標に換算することができる。基準穴の位置
が機械座標系で表示されれば、この位置に基準穴用ドリ
ルの装着されたスピンドルを移動させ、基準穴の穴開け
を行うことができる。基準穴穴開け機はガイドマークの
測定値から、上記の設計座標系の要素を推定する計算手
段を内蔵しており、このための計算方式も各種提案され
ている。

【００１４】次に、図１２を参照して、現在、一般に使
用されている２穴振り分け式基準穴穴開け機の機能の概
略を説明する。ガイドマークとしては例えば、図１０で
６６、６６の符号を付けた２個が測定され、２個のガイ
ドマークの中心を結んだ直線上で、２個のガイドマーク
から等距離にある中心点からそれぞれの基準穴までの距
離が等しく、且つ、基準穴の中心間隔が所定の寸法とな
るよう基準穴が開けられる。図１２（ａ）は筺体７１ａ
を透視した平面図、図１２（ｂ）は作業者側から見た正
面図で、同様に、筺体７１ａを透視して描いている。な
お、平面を示す図１０（ａ）では可動テーブル８０を破
断したり、右側のＸ移動架台７３を省略して示してい
る。また、機械座標系５０は前述のように、穴開け機の
不動部分に原点Ｏｍが固定され、機械の主運動方向に平
行に座標軸を定めた座標系で、作業者の左右方向に沿っ
てＸｍ軸、奥に向かってＹｍ軸、垂直方向にＺｍ軸を設
定している。

【００１５】筺体７１ａに固定された架台７２の上に直
線ガイド７３ａ、７３ａとボールねじ７３ｂが設置さ
れ、２台のチャンネル状のＸ移動架台７３を移動可能に
支承している。Ｘ移動架台７３の最上部にＸ線発生装置
７４が固定され、下部には直線ガイド７８ａ、７８ａと
ボールねじ７８ｂが設置され、Ｙ移動架台７８を移動可
能に支承している。２台のＸ移動架台７３は互いに反対
方向に機械座標系のＸｍ軸に平行に動き、穴開けする多
層プリント配線板の大きさに従って、その間隔を可変と
されている。Ｙ移動架台７８は独立して機械座標系のＹ
ｍ軸に平行に動くようにされ、その上にＸ線カメラ７６
とドリル回転機構であるスピンドル７７が所定間隔を隔
てて固定されている。

【００１６】可動テーブル８０が２台のＸ移動架台７３
の中間に配置され、機械座標系のＹｍ軸に平行に移動す
る。可動テーブルの中央近くに配置された直線ガイド８
０ａ、８０ａとボールねじ８０ｂにより、８０Ａの位置
で多層プリント配線板（図示せず）を可動テーブル８０
上に載置し、図１２（ｂ）に可動テーブル８０として示
した穴開け位置まで引き込む。Ｘ線発生装置７４に内蔵
されたＸ線発生管７４ａから放射されたＸ線は、Ｘ線防
護管７５と、その先端に移動可能に配置されたクランパ
７５ａに開けられた孔を通して、図示しない多層プリン
ト配線板のガイドマークを透過して下のＸ線カメラ７６
に入射する。Ｘ線カメラ７６の位置（機械座標系による
座標値）は既知なので、Ｘ線カメラ７６に写ったガイド
マークの画面上の位置を測定すれば、ガイドマークの座
標を知ることができる。左右のＸ線カメラ７６、７６の
画像から２個のガイドマークの座標が知られる。この２
個のガイドマークの座標から、基準穴の座標、Ｈ１（Ｘ
１、Ｙ１）、Ｈ２（Ｘ２、Ｙ２）を計算する。

【００１７】スピンドル７７とＸ線カメラ７６を載置し
ているＹ移動架台７８がＹｍ軸方向に移動し、スピンド
ル７７がＸ線カメラの有った位置を占める。スピンドル
を載置しているＹ移動架台７８はＹｍ軸方向に移動する
と共に、Ｘ軸方向にも微動可能になされているので、Ｘ
ｍ軸方向とＹｍ軸方向の微調整を行い、計算された基準
穴の座標Ｈ１（Ｘ１、Ｙ１）、Ｈ２（Ｘ２、Ｙ２）の直
下にドリル７７ｂを位置させて穴開けする。このとき、
Ｘ線防護管７５の下端に配置されたクランパ７５ａは降
下して、多層プリント配線板の穴開け部の周辺を抑え込
み、穴開け時の多層プリント配線板の移動を防止する。

【００１８】このように、２個のガイドマーク６６、６
６を観測して基準穴を開けると、図１０（ｂ）に斜線で
示した範囲の多層配線板の変形具合は反映されるが、そ
れと直角方向の変化は無視される。既に述べたように、
最近では内層板の４隅等に３個以上のガイドマーク６６
ｂ、・・・６６ｂを形成し、これらの全測定値から内層
板の平面の変形具合を加味した基準穴が求められてお
り、多数個のガイドマークに対応する（多マーク）振り
分け式穴開け機も実用化されつつある。

【００１９】

【発明が解決しようとする課題】最近、品質保証の一貫
として、多層プリント配線板のユーザから製造工程の品
質情報を提供することよう求められることが多くなって
きた。配線板メーカとしては、各工程の終了時点で製品
の特性値の分布等を測定し、その結果を保存する必要が
生じる。配線板の完成検査で、内層板のパターンの変形
状況を従来より広範囲に把握し、且つ、データ化せねば
ならない。従って、今までは最も細密なパターンを持つ
導体層に着目して、そこにガイドマークを設ければ多層
配線板製造には支障がなかったが、今後は他の導体層に
関しても導体パターン変形移動の量的情報を測定し、そ
の結果を保管し、要求があればユーザに提出することが
義務となりつつある。この導体パターンの変形移動量は
導体層相互のズレを表すので、一般に”層間ズレ”と呼
ばれている。完成検査以前に、例えば、ホットプレス工
程後の基準穴穴開けの際に各導体層に形成されたパター
ン相互の層間ズレを測定すれば、中間工程で多層配線板
の良否の選別もできるので最終検査での不良品が減り、
配線板メーカとしても有用である。

【００２０】ところが、各導体層の層間ズレを知るには
全ての各導体層にガイドマークを形成する必要があり、
従来の１層だけにガイドマークを形成する場合に比し、
マークの総数は導体層の数量倍となる。各導体層に従来
と同様な大きさのガイドマークを形成すると、ガイドマ
ークの設置スペースが過大となり、配線板のパターンの
レイアウトによっては、従来より大きな外形の材料が必
要となり、原材料費増加の問題を生じる。また、従来か
ら、測定時の誤差を少なくするために、ガイドマークは
カメラの視野内でなるべく大きく、しかも、マークの図
形中心（重心）が視野の中心にあるようにして測定され
てきた。従って測定できるガイドマークは１測定につき
１個となる。そのために、これらガイドマークを観測す
るために、基準穴穴開け機に装備されたカメラが各ガイ
ドマーク位置に移動する必要があり、観測時間の増加に
よる加工時間の増加する問題も無視できない。

【００２１】

【課題を解決するための手段】本発明は上記のような問
題点を解決するために、多層プリント配線板の内層を構
成する一の導体層に形成された、輪郭線の内側が（画像
として観察したときに周囲の画像より明るい）明部とさ
れる中空ガイドマークと、この導体層に板厚方向に隣接
する導体層に形成された、輪郭線の内側が（画像として
観察したときに周囲の画像より暗い）暗部とされる中実
ガイドマークとを備え、多層プリント配線板の板厚方向
に透視したとき、中空ガイドマークの輪郭線の内部に中
実ガイドマークを配置し、中空ガイドマークの輪郭線と
中実ガイドマークの輪郭線が接触しない大きさとした多
層プリント配線板を提供する。この多層プリント配線板
の内層の導体層は、配線板の板厚方向に透視したとき、
中空ガイドマークの輪郭線の図形重心位置と中実ガイド
マークの輪郭線の図形重心位置が一致するよう、多層プ
リント配線板の内層の導体パターン設計時に、配置され
ている。

【００２２】この多層プリント配線板内層の導体層に、
導体を削除した複数のガイドマーク枠を形成し、このガ
イドマーク枠は、各導体層の同位置に置かれ、前記多層
プリント配線板の板厚方向に透視して前記ガイドマーク
を観測する観測装置の受像部の視野内に入る大きさに形
成され、中空ガイドマークの内部に配置された中実ガイ
ドマークと中空ガイドマークとからなる、少なくとも１
組のガイドマークの組を、このガイドマーク枠内に配置
した多層プリント配線板でもある。また、特定の多層プ
リント配線板内層の導体層に形成された中実ガイドマー
クを前記ガイドマーク枠の中央に配置することも提案さ
れている。更に、中空ガイドマークの輪郭線を内包する
輪郭線を定め、２個の輪郭線を２個の同心円とした円環
ガイドマークを中空ガイドマークとして使用することも
可能である。

【００２３】多層プリント配線板内層の導体層に、導体
を削除した複数のガイドマーク枠を形成し、このガイド
マーク枠は、各導体層の同位置に置かれ、多層プリント
配線板の板厚方向に透視してガイドマークを観測する観
測装置の受像部の視野内に入る大きさに形成され、ガイ
ドマーク枠の内部に、中空ガイドマークの内部に配置さ
れた中実ガイドマークと中空ガイドマークとからなる、
少なくとも１組のガイドマークの組を配置したガイドマ
ーク群を観測し、１個のガイドマーク群内の全ガイドマ
ークの組の画像を、１回の観測で取り込む層間ズレの測
定方法が提案されている。また、この視野の中央部に配
置されたガイドマークの位置を基準として同一ガイドマ
ーク枠内の全ガイドマークの座標を算出することも提案
されている。更に、ガイドマーク群中に含まれるガイド
マークの全ての座標値、またはその一部の座標値を使用
して内層の座標位置を推定し、基準穴座標を定める層間
ズレの測定方法も提案されている。

【００２４】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態の１例として
多層プリント配線板の内層板の各導体層に形成されたガ
イドマークを図１と図２を参照して説明する。図１は内
層を形成する導体層が１０層の場合を例として示してお
り、図１（ａ）は各導体層のガイドマーク部の断面の模
式図、（ｂ）は測定用Ｘ線カメラの視野に現れたガイド
マークの１例、図２（ａ）は内層２層目の導体層（図１
で両面配線板６１−１の裏面）に形成されたガイドマー
ク（２３−１ｂ、２２−１ｂ）、図２（ｂ）は内層３層
目の導体層（両面配線板６１−２の表面）に形成された
ガイドマーク（２３−２ａ、２２−２ａ）をそれぞれ表
示している。

【００２５】図１の多層プリント配線板６０は内層が１
０層（内層用の両面配線板６１が５枚）で構成されてい
る。そして、図１（ａ）の上から１〜５の添え字を付け
て区別し、更に便宜上、図の上側を表面、下側を裏面と
しａ、ｂを添え字として使用する。図２（ｃ）は１枚の
多層プリント配線板６０内のガイドマーク群２０（Ａ、
Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆ）の配置例を示す。なお、その他の
符号は、先に説明した図１０、図１１と共通に使用して
いる。ちなみに、６２は外層の導体、６３は絶縁基板で
ある。

【００２６】図１（ａ）に示すように、たとえば、両面
配線板６１−１の表面に形成された中実ガイドマーク２
２−１ａに対し、中空ガイドマーク２３−１ｂが板厚方
向（図の上下方向）で隣接した導体層に形成されてい
る。中実ガイドマーク２２−１ａと中空ガイドマーク２
３−１ｂとは設計上は同心であるように配置されてい
る。更に、中空ガイドマーク２３−１ｂの隣に、同一導
体層に中実ガイドマーク２２−１ｂが形成され、板厚方
向で隣接した導体層に形成された中空ガイドマーク２３
−２ａと同心に配されている。このように、板厚方向で
隣接した導体層間で中実ガイドマーク２２と中空ガイド
マーク２３が同心に形成され、両面配線板６１−１の表
面の導体層から両面配線板６１−５の裏面の導体層まで
相互の位置が関連づけられている。

【００２７】実際には、９組の中実ガイドマーク２２と
中空ガイドマーク２３は図１（ｂ）に示すように、ほぼ
正方形のＸ線カメラの視野内に納まるよう例えば３行３
列に配列されている。この多層プリント配線板６０に
は、それぞれの内層導体層に、銅箔が削除されたガイド
マーク枠２１（２１−１ａ、２１−１ｂ、２１−２ａ、
・・・・２１−５ｂ）が形成され、Ｘ線を遮らないよう
にされている。この１０個のガイドマーク枠２１は重な
り合って不要の銅箔が削除された空隙部を構成し、内部
に配置された中実ガイドマーク２２と中空ガイドマーク
２３を観測し易くしている。なお、このガイドマーク枠
２１の外側での銅箔の有無は問わない。

【００２８】Ｘ線カメラの像は図１（ｂ）のように各層
に形成されたガイドマークが一括されて観察される。こ
の像を構成する個々の導体層のパターンの例が図２
（ａ）、（ｂ）に示されている。（ａ）は両面配線板６
１−１の裏面を表面から透視して、ガイドマーク枠２１
−ｂの内部に配置された中空ガイドマーク２３−１ｂと
中実ガイドマーク２２−１ｂを示し、（ｂ）は両面配線
板６１−２の表面を描いて、ガイドマーク枠２１−２ａ
の内部に配置された中空ガイドマーク２３−２ａと中実
ガイドマーク２２−２ａを示している。このような形状
が重なって図１（ｂ）に示すＸ線の像が形成される。

【００２９】実際にガイドマークとして計算に使用され
る部分は中実ガイドマーク２２では中央部の銅箔の残存
した円形部分（画像としては暗）であり、中空ガイドマ
ーク２３の場合は中央部（内側）の銅箔のない円形部分
（画像としては明）である。すなわち、中実ガイドマー
ク２２は基本となる輪郭線の内部が暗部として表現さ
れ、中空ガイドマーク２３は基本となる輪郭線の内側が
明部として表現される形状である。この輪郭線の形状
は、原理的には、どんな平面図形であっても特に制約は
ないが、本例では輪郭線が同心円の場合として説明す
る。

【００３０】実用化された大きさの１例として、図１
（ｂ）の符号を参照して、ガイドマーク枠２１の１辺Ｆ
が約１０ｍｍ角、ガイドマークの間隔Ａがほぼ３ｍｍ、
中実ガイドマーク２２の外径が１．４ｍｍ、中空ガイド
マーク２３の内径が２．４ｍｍ程度とされている。ガイ
ドマーク枠２１の大きさＦはＸ線カメラの有効視野より
やや小さく定められ、ホットプレス工程が終了した多層
プリント配線板が多少変形して、個々のガイドマーク位
置が変化してもＸ線カメラの視野内に充分納まる大きさ
とされている。

【００３１】内層板の両側の導体層に形成されたガイド
マークの形状例が図２（ａ）、（ｂ）に示されている。
図２（ａ）は上から１枚目の内層板６１−１の裏面の導
体層に形成されたガイドマーク、同図（ｂ）は上記の内
層板６１−１の裏面の導体層と隣接した内層板６１−２
の表面の導体層に形成されたガイドマークを示し、中実
ガイドマーク２２−１ｂの重心位置と中空ガイドマーク
２３−２ａの重心位置が比較される。ここで重心とはガ
イドマークを形作る平面図形の重心、すなわち図形重心
を言う。隣接したガイドマークの重心位置を順次比較す
ることで全てのガイドマークの位量を知ることができ
る。

【００３２】図２（ｃ）に示すように、配線板６０に対
してガイドマーク群は少なくとも２０Ａ、２０Ｂの２個
所に設ける。２個所のガイドマーク群を観測すれば、内
層の各導体層の重心位置の分布、重心周りの回転角が計
算でき、ガイドマーク群２０Ａ、２０Ｂを通る直線の近
辺の変形具合を確実に掴むことができる。配線板６０の
４隅にガイドマーク群２０Ｃ、２０Ｄ、２０Ｅ、２０Ｆ
を配置して、この４個のガイドマーク群を使用して、内
層の各導体層のパターンの設計座標の原点の移動量、座
標軸の向きを計算すれば、多層プリント配線板６０のそ
れぞれの導体層の平面的な変形量を推定できる。なお、
図２（ｃ）に記入された原点Ｏｄ、直交する座標軸Ｕ
ｄ、Ｖｄを持つ座標系が全ての内層の導体層に共通な設
計座標系であって、設計上のガイドマーク群の位置はこ
の設計座標系で記述されている。

【００３３】なお、図１（ａ）では全ての両面配線板６
０の表裏にガイドマークを形成しているが、全導体層全
てにガイドマークを付けずに、いくつかの特定の導体層
にガイドマークを形成しても良い。例えば、両面配線板
６１の表裏のパターンの層間ズレは、レイアップ以前の
両面配線板６１の単体検査で測定可能であり、その測定
結果と照合すれば、ガイドマークを片面のみに形成して
も差し支えない。更に、ユーザとの了解事項として、あ
まり重要でない導体層の層間ズレを測定不要とすれば、
その層のガイドマークは省略できる。

【００３４】ここで、Ｘ線発生管とＸ線カメラの概要を
図３を参照して説明する。図３（ａ）はＸ線カメラの概
要を示す模式図、（ｂ）はマークの位置とＸ線カメラの
出力像の形を説明する模式図、（ｃ）は被写体の厚さに
よる像の位置の変化を示す模式図である。通常、Ｘ線カ
メラ６には、その受光部としてＸ線蛍光増倍管３０が内
蔵されている。図３（ａ）に示すように、Ｘ線蛍光増倍
管３０は、蛍光膜３１と光電面３２からなる入力ターゲ
ット、収束電極Ｓ、陽極Ａ、出力蛍光膜３３等を内蔵し
ている。Ｘ線発生管４ａから放射されたＸ線は被写体で
ある多層配線板６０のガイドマーク６６等の形成されて
いる内層を透過して、蛍光膜３１に入射し、蛍光膜３１
を発光させて光学像３６に変換される。その光により、
蛍光膜３１の内面に密接して配置された光電面３２から
光電子が放出される。加速電圧を上げなどして出力光束
を増倍させ、出力蛍光膜３３に像を結ぶ。その像を光学
レンズ系３４を介して電荷結合素子（Ｃharge Ｃoupled
Ｄevice）であるＣＣＤ撮像素子３５に取り込む。

【００３５】図３（ａ）中、Ｌ１はＸ線源と多層配線板
６０までの距離、Ｌ２はＸ線源とＸ線増倍管の蛍光膜ま
での距離である。可視光線と違い、Ｘ線は光学レンズが
使用できないので、蛍光膜３１の像３６と多層配線板に
形成されたガイドマークとは、ほぼ相似形の影絵として
写り、その大きさは〔（Ｌ２）／（Ｌ１）〕と拡大され
る。最近、ＣＣＤ撮像素子３５の感度が向上したため、
蛍光膜３１の後ろに密着してＣＣＤ撮像素子３５を配置
し、蛍光膜３１の像を直接ＣＣＤ撮像素子に取り込ん
で、増倍管３０を省略したＸ線カメラも用いられるが、
上記の関係は同様に成立する。

【００３６】図３（ｂ）を参照して、蛍光膜上の像の位
置と被写体と像の形との関係を説明する。カメラの視野
の中央に図形重心があるマークＢ１に対しては、Ｘ線発
生管から出射したＸ線により形成される直下の像Ｚ１は
元のマークＢ１と相似形であり、その重心（図形中心）
も元のマークＢ１と同位置の視野中央にある。この場合
はＬ１、Ｌ２とは関係なく、重心位置の変化はない。Ｘ
線が角αの角度で入射したマークＢ２の像Ｚ２は前項末
尾の式により大きさは変化し、角αの微少変化でマーク
Ｂ２と像Ｚ２の形状は厳密には相似ではなく、例えば、
マークＢ２の輪郭形状が円とすると、像Ｚ２は楕円形と
なる。しかし、円の中心は楕円の中心に射影し、重心位
置は角αの線上にある。ガイドマークの重心が視野の中
心でない場合も上記の重心位置が角αの線上にあること
を利用して単純な比例計算で補正することができる。こ
のように、Ｘ線の入射角αによる像のゆがみの影響を避
けることができる。なお、Ｘ線蛍光増倍管３０の蛍光膜
３１は球面の場合もあり、多少の狂いが加算されるが、
その誤差の増加分はごく少ない。

【００３７】図３（ｃ）に誇張して示すように、被写体
である多層配線板６０の表裏にマークがあると、マーク
間の距離（配線板の板厚）ｔ１、ｔ２により像の位置に
差が現れる。実際には表裏のマークＢ１、Ｂ２は同心に
配置されているが、Ｘ線がαの入射角を持つ場合は、そ
の像Ｚ１、Ｚ２は同心とはならない。板厚ｔ１が小なら
ば、上半部に描いたように狂った量Ｑ１は少なく、板厚
ｔ２が大ならば、下半部に示すように狂った量Ｑ２は非
常に大きくなり、誇張して示すように両ガイドマークが
重なれば解析不能となる。１例として、Ｌ１が２００ｍ
ｍ、Ｌ２が２２０ｍｍ、対角に計ったガイドマークの最
大距離を４．２ｍｍ（図１（ｂ）の２２−１ａの位置）
とすれば、角αは約１．２°となり、板厚ｔ１が０．２
ｍｍ以下ならば狂った量Ｑ１は５μｍ未満であり、全く
問題とならない。板厚ｔ１が０．５ｍｍ程度で狂いの量
Ｑ１は０．０１ｍｍ前後で使用限界に近くなる。従って
板厚ｔ１が最小となるよう、隣接した導体層に設けられ
たガイドマーク間で比較すれば、この影響を最小とでき
る。更に、基本とするガイドマークの重心が視野中心と
なるように、図３（ｂ）のガイドマークＢ１のように配
置して測定すれば、同図（ｂ）、（ｃ）の誤差を完全に
排除できる。

【００３８】ＣＣＤ撮像素子に取り込まれたガイドマー
クの像は、図４（ａ１）に模式図で示すようになる。図
４（ａ１）は同図（ａ２）に示すガイドマーク群の内の
１組のガイドマークを切りとり、拡大して示している。
ＣＣＤ撮像素子３５に取り込まれたガイドマークの像
は、その明るさを適当な敷居値で２値化すれば、全ての
画素は明か暗の２種のいずれかに分類され、ＣＣＤ撮像
素子の画素の大きさで区画されたモザイク状となる。
今、像の左下隅に座標原点Ｏを定め、直交するＸ、Ｙ座
標軸を引く。例えば、Ｘ軸に沿って原点Ｏからｉ番目の
画素の列に明の画素が何個あるかを数えれば、（切りと
られた図形のＸ軸に沿った画素数は既知なので）暗の画
素の数も自動的に得られる。同様にＹ軸に沿って原点Ｏ
からｊ番目の画素の行の明暗の画素数もそれぞれ知るこ
とができる。

【００３９】同図（ａ１）に示す１組のガイドマークの
像は、先に図１で説明したように中空、中実２種類のガ
イドマークの像が重ね合わされている。この像をソフト
的に分離し、それぞれの画素数から図形の重心座標を算
出する。ソフト的に解析する手法には各種あるが、その
１例を図４（ｂ）を参照して説明する。重心を算出する
上で基準となる図形は、同図（ａ１）または（ｂ）に示
すように、中実ガイドマーク２２の外径である輪郭線２
２Ａと中空ガイドマーク２３の内径である輪郭線２３Ａ
である。

【００４０】中実ガイドマーク２２の輪郭線２２Ａより
僅かに大きい径の区画円Ｃ１を定義し、この区画円Ｃ１
の内部に存在する暗画素の数の集計と、やはり区画円Ｃ
１内部の各座標軸に沿った原点Ｏに関するモーメント
（距離×重量）を集計する。この場合は距離は原点Ｏか
らの画素数であらわされ、重量は暗画素数で代用され
る。例えば、図４（ａ１）でＸ軸に沿ってｉ番目の列の
モーメントは〔ｉ×（その列の暗画素数）＝５×３〕と
なる。区画円Ｃ１内のモーメントの集計を区画円内の暗
画素数で除すれば、画素数で表した中実ガイドマークの
重心のＸ座標が得られる。Ｙ軸に沿っても例えばｊ行の
モーメントは〔８×５〕となり、同様な計算で重心のＹ
座標が得られる。

【００４１】次に、中空ガイドマーク２３の輪郭線２３
Ａより僅かに大きい径の区画円Ｃ２を定義する。更に先
の区画円Ｃ１の内部を全て明画素とみなす処理を同時に
施せば、中実ガイドマーク２２は見かけ上消失する。区
画円Ｃ２の内部の明画素について、上記の重心を求める
計算を行えば、中空ガイドマーク２３の重心座標が知ら
れる。このように、ソフト的に区画円Ｃ１、Ｃ２をつけ
加えることで、中実ガイドマーク２２と中空ガイドマー
ク２３の重心を、それぞれ独立して計算できる。この重
心計算をそれぞれの中実、中空ガイドマークの組に行え
ば１個のガイドマーク枠内の全てのガイドマークの重心
位置が判明し、簡単な換算で穴開け機に設定された機械
座標系に変換できる。なお、実際には１個のガイドマー
クに割り当てられる画素数は図（ｂ１）よりはるかに多
く、上記の重心計算での誤差は実用上問題にはならな
い。また、良品の多層プリント配線板では、ガイドマー
クの変位は僅かであり、区画円Ｃ１、Ｃ２から重心計算
に使用する画素がはみ出す恐れは少ない。

【００４２】このように、ガイドマークとして重心位置
が等しい２個の図形を組み合わせ、更にこの２個のガイ
ドマークを２層の隣接した導体層に設けておけば、１組
毎に２個のガイドマークを比較することで両者の座標の
違いが算出でき、ガイドマーク１個毎に重心を算出する
場合と比較すれば、誤差を遥かに小さくすることができ
る。また、前述のように、Ｘ線カメラの視野の中央部が
最も誤差が小さいので、中央部のガイドマークで、この
ガイドマーク群の機械座標系での座標を求めれば、ガイ
ドマーク群内の全てのガイドマークの機械座標系で表し
た座標値が簡単に計算できる。測定値の補正のために、
図３（ａ）に示すＬ１、Ｌ２による像の拡大率等、初め
から定まったＸ線カメラ回りの定数的数値をインプット
して置けば良い。個々の配線板のデータのインプットは
ほとんど不要である。こうしてガイドマーク群観測によ
って、高い測定精度が保証される。

【００４３】この手順を使わずに、個々のガイドマーク
の像の機械座標系の座標値を計算することもできるが、
像の拡大比率、板厚の影響、カメラ視野内での像重心の
位置等を個別に補正するのは、予め加工を行う多層配線
板の個々の数値をインプットする必要があって煩雑でも
あり、その精度もかなり低下する。

【００４４】図１の説明中、同図（ａ）の１列に並べた
原理図から同図（ｂ）の３行３列に折り返すが、上の導
体層から順に左上から並べる必要はなく、隣接した導体
層毎に同心の中実、中空ガイドマークの組を作る原則を
守れば、例えば最重要な導体層に形成された中実ガイド
マークを中央部に配置する等、任意に配列順を組み替え
て良い。

【００４５】また、ガイドマークの他の形態として、図
５に示す円環状のガイドマークも使用できる。図５はい
ずれもガイドマーク枠２０の内部を模式的に描いたもの
で、図５（ａ１）〜（ａ３）は図１の中空ガイドマーク
２３を円環ガイドマーク２４に置き換えたものを示し、
同図（ｂ１）〜（ｂ３）は円環ガイドマーク２４を複数
個同心に配置した場合である。また、同図（ｃ）は上記
の区画円Ｃ１、Ｃ２に加えて、ソフト的に更に区画円Ｃ
３を定義した場合の説明図である。

【００４６】図５（ｃ）に示すように、内側の中実ガイ
ドマーク２２に対しては区画円Ｃ１の定義で重心が得ら
れるのは図４と変わらない。中空ガイドマーク２３の外
側の輪郭線を正方形から円に置き換えた、円環ガイドマ
ーク２４の場合は、区画円Ｃ２を定義して区画円Ｃ１と
共に処理すれば、前例と同様に、円環ガイドマークの内
部の明画素の重心を求め得る。すなわち、円環ガイドマ
ーク２４はその内径を輪郭線２４Ｎとする中空ガイドマ
ークと考えて良い。この場合は図１の中空ガイドマーク
２３と等価である。更に、円環ガイドマーク２４の外径
より僅かに大きい区画円Ｃ３を定義し、同時に区画円Ｃ
２の内部を暗画素と見なす処理を施して、区画円Ｃ３の
内部の暗画素に対して、重心を計算すれば、円環ガイド
マーク２４の外径を輪郭線２４Ｇとする中実ガイドマー
クと等価となる。このように、ガイドマークを円環とす
ればソフト的な処理のみで中空、中実両ガイドマークと
同等となすことができる。

【００４７】特に図５（ｂ１）に示すように、ガイドマ
ークを構成する輪郭線を全視野の中央に中心を持つ同心
円とすれば、先に図３（ｂ）、で説明した誤差の影響を
改善し得るので、観測時にガイドマークがＸ線カメラの
視野の中央に位置するように注意するのみで、高い精度
の観測が可能となる。また、Ｘ線カメラの視野が１０ｍ
ｍ程度であれば、図１（ｂ）と同等の線幅と間隔を採用
しても、内層の導体層６層をカバーできる。一般に使用
される高級民生機器向けの多層プリント配線板の製造に
充分な対応ができる。これらの同心円の円環からなるガ
イドマークも、図５（ｂ２）、（ｂ３）に示すように、
隣接する円環が隣接する導体層に形成されるよう配置す
れば、図３（ｃ）に示した内層板の厚みの影響を減らす
ことができる。

【００４８】次に、上記したようなガイドマークを４隅
に形成した多層プリント配線板の観測が可能な（多点振
り分け方式）基準穴穴開け機について説明する。図６は
上記の穴開け機１の外観の斜視図であり、筺体２を透視
して表している。 図７（ａ）は穴開け機１の正面図、
図７（ｂ）は側面図である。図８（ａ）（ｂ）は穴開け
機１の可動テーブル１２の位置を変えた平面図を示し、
図７、図８とも筺体２を透視して内部を表している。

【００４９】また、各図に記入した機械座標系（原点Ｏ
ｍ、Ｘｍ、Ｙｍ、Ｚｍ）は穴開け機１の不動部分（例え
ば筺体１や架台３）に固定された座標系で、送り装置の
各種機械部分の移動方向がこの座標軸に平行になされて
いる。Ｘ線カメラで多層基板のガイドマークを観測して
得られる座標値や、基準穴の穴開け座標も基本的にこの
座標系を用いて算出される。なお、図６の白抜きの矢印
１７は作業者の定位置であって、作業者は矢の方向（Ｙ
ｍ軸の正方向）に向かって立ち、ガイドマーク観測、基
準穴穴開けを行う多層プリント配線板（図示せず）を投
入し、工程が終われば穴開け機１から取り出す。

【００５０】以下の説明でワークである多層プリント配
線板は図２（ｃ）に示したように、四隅のガイドマーク
群２０Ｃ、２０Ｄ、２０Ｅ、２０Ｆを観測して、これら
のガイドマーク群とは別の座標（例えば２０Ａと２０Ｂ
の近辺）に基準穴を穴開けするものとする。

【００５１】穴開け機１の筺体２の内部に、架台３が固
定されている。左右１対のＸ移動架台１０、１０は、ほ
ぼ、チャンネル状に形成され、左右で鏡像関係をなす形
状とされている。このＸ移動架台１０、１０は架台３の
上端に配置された直線ガイド１０ａ、１０ａによって支
承されている。ボールねじ１０ｂとこれと係合するＸ移
動架台１０の下面に取り付けられたボールナット（図示
せず）により、基準穴を穴開けする配線板の大きさに従
って、あらかじめ、Ｘｍ軸に平行に移動してガイドマー
クが観測可能の位置に待機している。なお、Ｘ移動架台
１０、１０を個別に駆動するために、ボールねじ１０ｂ
は各Ｘ移動架台１０毎に配置されている。

【００５２】Ｘ移動架台１０、１０の上部にＸ線発生装
置４、４が固定され、下部には直線ガイド１１ａ、１１
ａが取り付けられている。そして、Ｙ移動架台１１、１
１がこの直線ガイド１１ａで支承されている。ボールね
じ１１ｂとこれと係合するＹ移動架台１１の下面に取り
付けられたボールナット（図示せず）により、Ｙ移動架
台１１、１１はＹｍ軸に平行に移動可能である。Ｙ移動
架台１１、１１はチャンネル状に形成され、上部にＸ線
防護管５が配置され、図７に示すように、これと並んで
クランパ９とクランパ９を上下動させるエアシリンダ９
ａが設置されている。下部にはスピンドル７とＸ線カメ
ラ６が固定されている。

【００５３】Ｙｍ軸と平行に配置され筺体の中央部分に
固定された直線ガイド１２ａとボールねじ１２ｂにより
支承され、駆動されて、多層プリント配線板を搭載する
可動テーブル１２はＹｍ軸に平行に運動する。可動テー
ブル１２は１２Ａの位置で、ワークである基準穴を穴開
けする多層プリント配線板を載置し、Ｙｍ軸に沿って移
動してガイドマーク測定、基準穴開け位置に引き込まれ
る。なお、ボールねじ１０ｂ、１１ｂ、１２ｂを駆動
し、Ｘ移動架台１０、１０とＹ移動架台１１、１１、お
よび可動テーブル１２の移動を制御する制御装置は図示
されていない。

【００５４】ここで、穴開け機の主要構成要素として、
Ｘ線発生装置４とＸ線防護管５およびＸ線カメラ６でガ
イドマークの観測装置、スピンドル７とクランパ９で穴
開け装置、Ｘ移動架台１０とＹ移動架台１１と可動テー
ブル１２およびこれらを支承し、駆動する直線ガイド１
０ａ、１１ａ、１２ａ、ボールねじ１０ｂ、１１ｂ、１
２ｂ等で駆動装置をそれぞれ形成している。また、図示
されていない制御装置は、一連の穴開け作業手順に従っ
て、上記の各種装置の制御を行う。更に観測装置で観測
したガイドマークのＸ線像から座標値を算出し、この座
標値と予め入力された基準穴の設計座標から、基準穴穴
開け位置を計算するのが最大の役割である。

【００５５】４個のガイドマーク群２０Ｃ、Ｄ、Ｅ、
Ｆ、を４隅に形成した、図２（ｃ）に示す多層プリント
配線板６０の観測方法を説明する。まず、穴開けする配
線板の外形寸法と（設計上の）ガイドマーク群２０Ｃ、
Ｄ、Ｅ、Ｆの座標値からＸ移動架台１０、１０のＸｍ軸
に沿った位置が決まり、予め、Ｘ移動架台１０、１０
は、そこに移動して待機している。可動テーブル１２が
（図６の）１２Ａの位置で、作業者は多層プリント配線
板６０を可動テーブル１２上の所定位置に載置する。配
線板６０は可動テーブル１２に仮固定される。可動テー
ブル１２はＸ線カメラ４に内蔵されたＸ線発生管４ａの
下にガイドマーク２０Ｃ、２０Ｄが来る位置に移動す
る。後述するように、ガイドマーク群２０Ｃ、２０Ｄを
Ｘ線で透視してＸ線カメラ６、６で観測し、各導体層の
ガイドマーク２２、２３の座標値を測定する。座標値は
図示しない制御装置のメモリに記憶される。ガイドマー
ク群２０Ｅ、２０ＦがＸ線発生管４ａの下に来る距離だ
け、可動テーブル１２はＹｍ方向に移動する。次いでＸ
線を照射して、Ｘ線カメラ６、６でガイドマーク群２０
Ｅ、２０Ｆを観測して、各導体層のガイドマーク２２、
２３の座標値を記憶する。

【００５６】ここで、計算方法は後述するが、４組のガ
イドマーク群の座標から基準穴Ｈ１、Ｈ２の座標を計算
し、可動テーブル１２が移動して基準穴Ｈ１、Ｈ２の位
置に達し、スピンドル７、７が基準穴Ｈ１、Ｈ２の座標
まで移動し、基準穴Ｈ１、Ｈ２を穴開けする。なお、基
準穴Ｈ１、Ｈ２は図示していない。可動テーブルが投入
位置１２Ａまで動いて、穴開けの済んだ配線板６０を作
業者が取り出すと基準穴加工工程が終了する。

【００５７】図９を参照して上記の加工時にＸ、Ｙ移動
架台に搭載された機器類がどう動作するかを説明する。
図９（ａ）は作業者位置から左側のＸ移動架台１０、Ｙ
移動架台１１を見た正面図、（ｂ）はその平面図でＸ移
動架台１０の上半部を取り去り、Ｙ移動架台１１の上面
を示している。（ｃ）、（ｄ）はＸｍ軸のプラス方向か
ら見たＸ移動架台１０を示し、（ｃ）はＸ線カメラ６に
よるガイドマークの観測時、（ｄ）はスピンドルによる
穴開け時を模式的に示している。

【００５８】ガイドマーク群２０Ｃ、・・・２０Ｆの観
測は、同図（ｃ）に示すＸ線観測位置で行う。Ｘ線発生
管４ａの直下にＸ線防護管５とＸ線カメラ６が来てい
る。図示しない制御装置の指令によりＸ線発生装置が起
動し、Ｘ線発生管４ａから放射されたＸ線はＸ線防護管
の中心に開けられた穴５ａ内を通り、図示していないが
可動テーブル１２上に載置された配線板６０の内層のガ
イドマーク群の１個、例えば２０Ｃを透視してＸ線カメ
ラ６で画像として捉え、その画像は制御装置内の計算機
に送られて各ガイドマーク（２２、２３、２４等）の座
標が計算され、記憶される。通常２台のカメラで２回の
観測で４個のガイドマーク群の観測がなされ、このデー
タから基準穴の座標が計算される。

【００５９】基準穴の穴開けはスピンドル先端のドリル
７ｂで行われる。穴開け時には、計算された基準穴の座
標値に従って可動テーブル１２が移動し、Ｘ移動架台１
０が基準穴Ｈ１のＸｍ軸座標まで移動し、Ｙ移動架台１
１が基準穴Ｈ１のＹｍ軸座標まで移動する微調整を行
う。Ｙ移動架台１１は常にＸ線カメラ６の中心を基準と
して動く設定なので、実際には図５（ｃ）に示すよう
に、Ｙ軸移動架台１１はＸ線カメラ６の中心とスピンド
ル７の中心との距離Ｓだけ多く移動する。 スピンドル
７はエアタービンまたは高周波モータを回転源とする高
速モータであって、回転軸に取り付けられたチャック７
ａを介して、通常超硬合金製のドリル７ｂを装着して配
線板に基準穴を穴開けする。なお、図示していないが、
スピンドル７を上下するエアシリンダまたはサーボモー
タによってドリル７ｂの切り込み送りを行う。スピンド
ル７の直上に配置されたクランパ９はエアシリンダ９ａ
のアクチュエータに取り付けられており、降下すれば可
動テーブル１２に載置された配線板６０を押さえつけ
て、穴開け時の配線板６０の移動を防止する。以上がガ
イドマーク群を観測し、その観測結果に基づいて基準穴
を開ける穴開け機の機械的な手順である。

【００６０】次にガイドマーク群の観測結果から多層プ
リント配線板６０の内層の導体層の位置の算出法を説明
する。多層プリント配線板６０の内層の導体層の導体パ
ターンを設計する際、全ての内層の導体層に共通な、直
交するＵｄ、Ｖｄを座標軸とする設計座標系を設定する
ことは既に述べた。穴開け機に投入したときに例えばＵ
ｄ軸は機械座標系のＸｍ軸と平行、Ｖｄ軸は同じくＹｍ
軸と平行と定める。また、導体パターンと同時に４個所
のガイドマーク群の構成要素としてのガイドマークを所
定の座標位置に記入する。なお、ガイドマーク群の形状
は、図１（ｂ）に示すものとして、例えば、中実ガイド
マーク２２をその層の代表ガイドマークとする。４個の
ガイドマーク２２の観測結果から中実ガイドマーク４個
の機械座標系で記述した座標値が知られる。

【００６１】１導体層内に形成された４個のガイドマー
ク２２の測定値からＵｄ、Ｖｄの設計座標系がどこに有
るかを推定して、この導体層の配置とみなす。すなわ
ち、設計座標系の原点を機械座標系で表した座標値、お
よび、Ｕｄ軸のＸｍ軸に対する傾きが得られれば良い。
統計学上、測定値から確からしい値を推計する手法は各
種有るが、観測点（中実ガイドマーク２２）を単位質点
と仮定して、その重心を求め、重心は不動として、設計
上のガイドマークの座標値と測定したガイドマークの座
標値から、この距離の自乗和を最小とするＵｄ軸のＸｍ
軸に対する傾きを求める方法等がよく使われる。計算手
順の具体例は、同一出願人より（特願平１１−２９３２
７１）として出願されているので、ここではごく概略を
説明する。

【００６２】ここで、準備として、上記の中実ガイドマ
ークの設計上の座標から、各ガイドマークを単位質点と
みなして重心Ｇｄを計算し、この重心を原点とし、座標
軸ＵがＵｄに平行、座標軸ＶがＶｄに平行な座標系に各
ガイドマークの座標値を換算して置く。測定された実際
のガイドマークの座標値から重心座標を計算して、重心
を原点とし、座標軸が機械座標系と平行な座標系で測定
値を換算する。設計上の座標値、測定値から座標軸の傾
きは一義的に求め得る。このようにして、全ての内層の
導体層の位置が、機械座標系で記述した原点の座標値
（ＧＸｍ、ＧＹｍ）と座標軸の傾き（Ｘｍ軸とＵ軸のな
す角α）として得られる。これが層間ズレのデータでも
ある。

【００６３】設計座標系で記述された基準穴の座標を、
上記の原点座標と座標軸の傾き（ＧＸｍ、ＧＹＭ、α）
から機械座標系の座標値として換算し、その位置にスピ
ンドル７が移動して穴開けされる。１枚の多層プリント
配線板の全ての内層の導体層のデータを使い、基準穴の
位置を算出してもよく、特に重要な導体層のデータによ
って、基準穴の位置を定めても良い。通常、４層から１
０層前後ある内層の導体層のそれぞれの変位が全て得ら
れるので、これから基準穴の位置を決定するにも各種の
考え方があり、実際に製造する配線板の特性から個々に
決定すれば良い。

【００６４】各導体層の層間ズレの数値は穴開け機のメ
モリに記憶され、客先の要求に応じて提出できる。ま
た、メーカ側の品質管理用にも有用な資料となる。ホッ
トプレス加工後の基準穴穴開けは、表面の導体層のパタ
ーンエッチング、スルーホール等の穴開け、単一配線板
に外形の切り出し等の後工程に、必要な工程であり、こ
の基準穴穴開け工程中に、内層導体層の層間ズレが加工
時間の増加無しに測定可能である。

【００６５】以上基準穴穴開け機として説明したが、穴
開け機から穴開け機能のみを取り外せば、ガイドマーク
を観測してデータを記憶する測定器となる。大容量の記
憶装置、高速度測定を特徴とした測定器も、独立した製
品分野であるが、Ｘ線カメラ等の測定手段はほとんど穴
開け機と共通であり、上記の穴開け機の説明で、測定器
の機能説明も包含するものとする。

【００６６】

【発明の効果】以上、説明したように、多層プリント配
線板の内層の導体層に形成されるガイドマークを同一カ
メラ視野内に複数個配置し、１回のＸ線照射で１視野内
の全てのガイドマーク像を同時に取り込むので、測定時
間の増加無しに全ての内層の導体層の層間ズレを計測で
きる。加工時間増加無しに客先要求に沿った生産管理情
報を提供できる効果は非常に大きい。製造側としても適
切な中間管理の情報を先取できるので生産歩留り向上の
経済的効果が期待できる。

【００６７】また、隣接した導体層間に形成されたガイ
ドマークを同心に配し、計測するので内層板および絶縁
基板の厚さによる測定精度の低下を最小に押さえること
が出きる。複数の円環ガイドマークを同心に配したガイ
ドマーク形式を採用すれば、比較的層数の少ない内層導
体層の層間ズレの計測に有効である。更に、多マーク用
基準穴穴開け機としても、画像取り込み後の重心位置計
算時の一部ソフトの追加程度で対応可能な点も高く評価
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施の形態であるガイドマークを示
す模式図である。

【図２】 個々の内層板に設けられた、本発明の実施の
形態であるガイドマークの形と内層板内に形成されたガ
イドマーク群の配置例を示す図である。

【図３】 Ｘ線によるガイドマーク観測方法を示す模式
図と、ガイドマーク像の狂いを説明する原理図である。

【図４】 ＣＣＤ撮像素子が捉えたガイドマーク像を示
す模式図と画像処理方法を説明する原理図である。

【図５】 本発明の別の実施の形態であるガイドマーク
２種の説明図である。

【図６】 本発明のガイドマークを観測し、基準穴の穴
開けを行う基準穴穴開け機の斜視図である。

【図７】 基準穴穴開け機の正面および側面図である。

【図８】 基準穴穴開け機の可動テーブル位置を示す平
面図である。

【図９】 基準穴穴開け機のＸ移動架台の各方向の投影
図である。

【図１０】 多層プリント配線板の構成を示す斜視図と
平面図、およびホットプレス工程で使用する治具板の略
図である。

【図１１】 多層プリント配線板の構成を示す断面図で
ある。

【図１２】 振り分け式２穴基準穴穴開け機の正面およ
び平面図である。

【符号の説明】

１ 穴開け機、２ 筺体、３ 架台、４ Ｘ線発生装
置、４ａ Ｘ線発生管、５ Ｘ線防護管、５ａ 穴、６
Ｘ線カメラ、７ スピンドル、７ａ チャック、７ｂ
ドリル、７ｃ エアシリンダ、８ スピンドル架台、
９ クランパ、９ａ エアシリンダ、１０ Ｘ移動架
台、１１Ｙ移動架台、１２ 可動テーブル、１０ａ、１
１ａ、１２ａ 直線ガイド（ＬＭガイド）、１０ｂ、１
１ｂ、１２ｂ ボールねじ、１６ 穴開け位置（１、２
穴）、１６ａ 穴開け位置（３、４穴）、１７ 作業者
位置（白抜き矢印）、２０ ガイドマーク群、２１ ガ
イドマーク枠、２２ 中実ガイドマーク、２３ 中空ガ
イドマーク、２４ 円環ガイドマーク、Ｃ１、Ｃ２、Ｃ
３ 区画円、２２Ａ、２３Ａ 輪郭線、２４Ｎ 輪郭線
（内）、２４Ｇ 輪郭線（外）、添え字 内層板の上か
ら１、２、〜５、内層板の表面（上側） ａ、 内層板
の裏面（下側） ｂ、３０ Ｘ線蛍光増倍管、３１ 蛍
光膜、３２ 光電面、３３ 出力蛍光膜、３４光学レン
ズ系、３５ ＣＣＤ撮像素子（電荷結合デバイス）、３
６ 像、Ａ 陽極、Ｓ 収束電極、５０ 機械座標系
（Ｘｍ、Ｙｍ、Ｚｍ、機械原点Ｏｍ） ５１ 設計座標系（Ｕｄ、Ｖｄ、原点Ｏｄ） Ｈ１、Ｈ２ 基準穴、６０ 多層プリント配線板、６１
両面配線板、６１ａ 単一配線板のパターン、６２
導体、６３ （絶縁）基板、６４ プリプレグ、６４ａ
プリプレグ（ガイド穴付き）、６５ ガイド穴、６
６、６６ａ、６６ｂ Ｐ ガイドマーク、６７、Ｈ 基
準穴、６８ レイアップ治具板、６８ａ 位置決めピン ６９ 最大配線板外形、６９ａ 最小配線板外形、７０
影響範囲、Ｈａ 表裏識別用ガイドマーク、

フロントページの続き (72)発明者 斉藤 努 千葉県習志野市茜浜１−１−１ セイコー プレシジョン株式会社内 Ｆターム(参考） 2F065 AA03 AA17 AA20 AA31 AA39 BB02 BB28 CC01 EE00 FF04 FF61 GG12 GG21 HH13 HH15 JJ03 JJ09 JJ26 LL04 NN20 PP04 PP12 QQ00 QQ18 QQ21 QQ26 QQ28 TT01 2G001 AA01 BA11 CA01 DA09 GA06 HA07 HA12 JA13 KA03 LA11 MA05 5E338 AA03 CC01 DD12 DD32 EE33 EE44 5E346 AA12 AA15 AA60 BB01 EE17 EE37 GG15 GG31 HH11 HH33

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 多層プリント配線板の内層を構成する一
   の導体層に形成された、輪郭線の内側が明部とされる中
   空ガイドマークと、 前記一の導体層に板厚方向に隣接する導体層に形成され
   た、輪郭線の内側が暗部とされる中実ガイドマークとを
   備え、 前記多層プリント配線板の板厚方向に透視したとき、前
   記中空ガイドマークの輪郭線の内部に前記中実ガイドマ
   ークを配置し、前記中空ガイドマークの輪郭線と前記中
   実ガイドマークの輪郭線が接触しない大きさとしたこと
   を特徴とする多層プリント配線板。
2. 【請求項２】 前記多層プリント配線板の板厚方向に透
   視したとき、前記中空ガイドマークの輪郭線の図形重心
   位置と前記中実ガイドマークの輪郭線の図形重心位置が
   一致するよう、前記多層プリント配線板の内層の導体パ
   ターン設計時に、配置した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。
3. 【請求項３】 前記多層プリント配線板の内層の導体層
   に、導体を削除した複数のガイドマーク枠を形成し、 該ガイドマーク枠は、各導体層の同位置に置かれ、前記
   多層プリント配線板の板厚方向に透視して前記ガイドマ
   ークを観測する観測装置の受像部の視野内に入る大きさ
   に形成され、 前記中空ガイドマークの内部に配置された前記中実ガイ
   ドマークと前記中空ガイドマークとからなる、少なくと
   も１組のガイドマークの組を、前記ガイドマーク枠内に
   配置したことを特徴とする請求項１および請求項２に記
   載の多層プリント配線板。
4. 【請求項４】 特定の前記多層プリント配線板内層の導
   体層に形成された前記中実ガイドマークを前記ガイドマ
   ーク枠の中央に配置することを特徴とする請求項２およ
   び請求項３に記載の多層プリント配線板。
5. 【請求項５】 前記中空ガイドマークの前記輪郭線を内
   包する輪郭線を定め、２個の輪郭線を２個の同心円とし
   た円環ガイドマークを中空ガイドマークとして使用する
   ことを特徴とする請求項２、請求項３および請求項４に
   記載の多層プリント配線板。
6. 【請求項６】 多層プリント配線板内層の導体層に、導
   体を削除した複数のガイドマーク枠を形成し、 該ガイドマーク枠は、前記各導体層の同位置に置かれ、
   前記多層プリント配線板の板厚方向に透視して前記ガイ
   ドマークを観測する観測装置の受像部の視野内に入る大
   きさに形成され、 前記ガイドマーク枠の内部に、中空ガイドマークの内部
   に配置された前記中実ガイドマークと前記中空ガイドマ
   ークとからなる、少なくとも１組のガイドマークの組を
   配置したガイドマーク群を観測し、１個のガイドマーク
   群内の全ガイドマークの組の画像を、１回の観測で取り
   込むことを特徴とする層間ズレの測定方法。
7. 【請求項７】 前記視野の中央部に配置された前記ガイ
   ドマークの位置を基準として同一ガイドマーク枠内の全
   ガイドマークの座標を算出することを特徴とす請求項６
   に記載の層間ズレの測定方法。
8. 【請求項８】 前記ガイドマーク群中に含まれる前記ガ
   イドマークの全ての座標値、またはその一部の座標値を
   使用して内層の座標位置を推定し、基準穴座標を定める
   ことを特徴とする請求項６に記載の層間ズレの測定方
   法。