JP2003251508A - 基準穴穴開け機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 より不良率の低減できる位置に基準穴を形成
する。 【解決手段】 基準穴穴開け機で、複数の多層プリント
配線板の導体層に形成された複数のガイドマークＰＤｉ
（ｉ＝１〜ｎ）を観測して得られた機械座標系の座標値
から、重心点を不動点として最小二乗法を適用して第１
座標系の原点座標と座標軸角度を求め、多層プリント配
線板の導体層に形成されたパターンや穴位置、ガイドマ
ーク、基準穴等が記述された設計座標系の配置（原点座
標値、座標軸の角度）を算出する。次いで各ガイドマー
クの観測値の個別誤差を求め、座標軸別に誤差の最大最
小のガイドマーク２個を選び、座標値の算術平均を不動
点として同様手順で第２座標系を算出し、第１、第２の
座標系の配置のうち、誤差のより少ない座標系を採用す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は多層プリント配線板
のガイドマークを観測して、対応する所定の基準穴を開
ける穴開け機に係わり、特に各内層のズレに規則性の無
いとき等に有用な基準穴を形成する穴開け機に関する。

【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８および図９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
８（ａ）は６層プリント配線板の構成を模式的に示した
斜視図であり、図８（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。図８（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９は６層配線板の断
面であり、（ａ）はホットプレス工程直前を、（ｂ）は
ホットプレス工程で基板が熱硬化し、導体層を接着して
１枚の多層プリント配線板となった状態を、それぞれ示
している。

【０００５】図８（ａ）に示すように、６層の多層プリ
ント配線板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個の基準
穴６５、６５が上記の両面配線板６１、６１に開けら
れ、この基準穴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、平面的
には、両面プリント配線板６１、６１の表裏のパターン
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は同じ座標位置の基準穴６５、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、・・・６
１ａの他に、後工程に使用する基準穴用のガイドマーク
６６、６６、・・・が通常４個以上（最低３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。両面プリント配線板６１
にパターン６１ａ、・・・６１ａ等を形成したとき使用
した基準穴６５、６５の中心距離と等しい中心距離を持
つピン６８ａ、６８ａを設けた治具板６８が用意され
る。１枚のエッチング済みの両面プリント配線板６１
が、その基準穴６５に治具板６８のピン６８ａ、６８ａ
を挿通して治具板６８上に置かれる。その上に基準穴６
５、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）６４ａが載せられる。更に他の１枚の両面
配線板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枚の両面配線板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。このように、上記の基準穴６５、６５はレイアッ
プの際の基準穴としても使用され、レイアップ用基準穴
と呼ぶこともできる。以降混乱の恐れのある場合は基準
穴６５、６５をレイアップ用基準穴６５、６５と呼ぶ場
合もある。

【０００８】図９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や両面配線板
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、１枚の多層プリント配線板６０となる。この
後、多層配線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、スルーホール等の穴開け加工
などが行われる。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】既に説明したように、内層板を形成する両
面配線板の導体層には、単一配線板のパターン６１ａ、
・・・６１ａの他に、基準穴形成のためのガイドマーク
６６、６６、６６等が３個以上用意され、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６１
ａ、・・・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して、電
気回路を構成するパターンの配置を推定し、後工程で使
用する基準穴位置を決定することになる。

【００１０】上記の多層配線板６０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。前述のように、ホットプレスで加圧加熱され
た多層配線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線で多層配線板を透視して、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】基準穴穴開け機は可視光線以外でガイドマ
ークを観測する観測装置、基準穴を穴開けする穴開け装
置を持ち、加工物である多層配線板（表裏が無垢の導体
層を持つ）を載置し固定するテーブル、これらを支承す
る架台等で構成されている。一般に、架台に固定して設
定されたＸ、Ｙ、Ｚの３軸で記述される直角座標とされ
た機械座標系を持ち、上記の観測装置、穴開け装置、及
びテーブルはＸ軸とＹ軸に沿ってＸＹ平面上を移動す
る。そして、観測装置と穴開け装置は、相対的にテーブ
ル上に載置された多層配線板の任意位置に移動し、ガイ
ドマークの観測、基準穴の穴開け加工を行えるよう構成
されている。

【００１２】ガイドマークは基準穴穴開け機で観測する
のに適した形状とされ、配線板上のガイドマークの配置
位置は配線板の４隅等の外周部に形成して配線板全体の
変形程度を反映するのが普通である。通常は、単一配線
板のパターン６１ａ、・・・６１ａの配置の際、設計座
標系を設定し、パターンを構成するランドの位置、穴の
位置等をこの設計座標系の座標値を使用して記述する。
同一の設計座標系を使ってガイドマーク６６の座標も記
述され、更にレイアップ後の工程に使用する基準穴の座
標もこの設計座標系によって記述されている。

【００１３】ワークであるレイアップ後の多層プリント
配線板の外周の形状と内層パターンとの間には厳密には
位置的な関係は保たれていない。従ってワークが穴開け
機のテーブル上に載置されたとき、上記の設計座標系の
原点座標、座標軸の方向は不明である。従って、基準穴
穴開け機はテーブル上に載置された多層プリント配線板
の内層の導体層に形成されたガイドマークを観測して、
機械座標系の座標値として記述されたガイドマークの観
測値から多層配線板の内層の導体パターンの属する設計
座標系の原点座標、ＸＹ軸の方向を推定するために必要
な各種の計算手段をその制御装置に内蔵している。

【００１４】観測装置で、テーブル上に載置された多層
配線板の内層に形成されたガイドマークを観測すると、
その座標値は架台に固定された機械座標系で表示され
る。最近は少なくとも１導体層につき３個以上（通常は
４個）のガイドマークを形成して観測する場合が多い。
ホットプレス工程で受ける熱と圧力で、上記の１層の導
体層を形成する１枚の銅箔内、及び、各層間でも各ガイ
ドマークの位置は不規則な移動を生じており、このよう
なバラツキ（誤差）を持った観測値から、それぞれの観
測値と設計上のガイドマークの座標との誤差が最も少な
くなる設計座標系の原点座標、ＸＹ軸の方向を推定する
必要がある。

【００１５】このような誤差を含んだ値からある分布
（関数）を推定するには、一般に最小二乗法（method o
f least squares ）を適用し、その誤差の二乗の和が最
小となるような関数を求めることが行われている。具体
的な手順としては、先ず、基準穴穴開け機のガイドマー
クを観測して機械座標系の座標値を測定する。これから
求めたいものはガイドマークが形成された際に使用され
た設計座標系の原点の位置と座標軸の傾きの２数値であ
り、これが上記の機械座標系で表されることである。こ
の２数値が知られれば、設計座標系で既知である基準穴
の座標値を機械座標系で記述された座標値に（周知の座
標変換式で）換算することができる。基準穴穴開け機に
設定された機械座標系のＸ軸とＹ軸に沿って移動する穴
開け装置で、機械座標系の座標値に変換された基準穴の
座標位置に穴開けをすることは容易である。なお、上記
の例で最小二乗法を適用する場合、設計座標系の原点の
位置をある数値に固定して計算を進めると推論が容易な
ので、この原点を不動点と呼ぶこともある。

【００１６】多くの場合、ホットプレスで多層配線板を
加熱・加圧して一体化するホットプレス工程で発生する
多層配線板の変形は、大略、多層配線板の中心近くの１
点を不動点として外側に変位し、各点の変位量はこの不
動点からの距離に比例すると考えて良い。この不動点は
厳密には内層の導体層それぞれで異なり得るし、ホット
プレス工程の力の掛かり具合でも微妙に変化するが、ガ
イドマークはパターンの外周部に設けられることが多い
ので、各ガイドマークがすべて（質量ｍを持つ大きさの
無い点である）質点と見なして、ガイドマークの重心点
を計算すると、その重心点の座標値は、ほぼ、多層配線
板の中心近くになる。便法としてガイドマークの重心点
を不動点と見なしても、大きな不都合の生じないことが
多い。

【００１７】従って、ホットプレス工程における多層配
線板の変形の中心（即ち不動点）はガイドマークの重心
点であると仮定して最小二乗法を適用すれば、設計座標
系の原点の位置と座標軸の傾きを求めることができる。
本出願人は「特願２０００−１３０７６４（平成１２／
４／２８出願）」に於いて、ガイドマークの重心点に変
形の中心があると仮定して複数個のガイドマーク位置を
測定して、内層パターンの設計座標系の原点の位置と座
標軸の傾きを計算する方法を出願している。

【００１８】このように、多層プリント配線板の変形の
中心（不動点）はガイドマークの重心点にあると仮定し
て基準穴を開けホットプレス以後の加工を行うと、多く
の場合、実用上充分に狂いの少ない基準穴として使用す
ることができる。しかし、時に基準穴位置が不適当な場
合も散見する。例えば、内層の特定の導体層が１層のみ
際だった変形をしている場合等は不動点を重心点と仮定
すると１層のパターンが大きくずれてしまうことがあ
る。特に、多層プリント配線板の全導体層を貫通したス
ルーホールやビアホール（バイアホール・・・部品の取
付に使用しない層間の電気的接続をする穴）で或る１層
のランドの変位が大きく、不良品となる場合がある。

【００１９】図１０（ａ）、（ｂ）は多層プリント配線
板に設けられたスルーホールの模式的な平面、及び、板
厚方向断面を投影図として示し、全導体層（図では６
層）の同一座標に直径２Ｒの円形のランド１００を設
け、これらのランド１００の中心に直径２ｒのスルーホ
ール穴１０１を貫通し、穴の内面に金属メッキを施して
各ランドを電気的に接続している。各導体層に変位がな
ければ、同図（ａ）に示すように各ランド１００は重な
って１個の円として見える。スルーホール穴１０１は全
てのランド１００の中心に開けることができる。導体層
が変位してランド位置が動いてバラついて、例えば、平
面図では同図（ｃ）のようになり、側面図では同図
（ｄ）に示すようになったとする。各ランドの配置にバ
ラツキがあるとき、スルーホール穴１０１は全てのラン
ド１００の内部にあれば良いと仮定すれば、各ランドの
位置の狂いは最大限（Ｒ−ｒ）未満が許される。

【００２０】同図（ｃ）、（ｄ）に示すように、導体層
の第２層に形成されたランド１００（２）の変位が特に
大きい場合、重心を不動点として位置決めされたスルー
ホール穴１０１とランド１００（２）の座標の狂いは
（Ｒ−ｒ）を越えて、スルーホール穴１０１を中心１０
２に開けると、同図（ｃ）の符号１０３で示す位置で、
スルーホール穴１０１はランド１００（２）の外縁から
はみ出してしまい、スルーホールは不良品となる。な
お、この図のように重なった各ランドの外形線を分離し
て観測することは、通常のＸ線の透視ではできないが、
説明の便のため、平面図（ａ）、（ｃ）は各導体層の外
周を多層基板の板厚方向に透視可能としたイメージ図と
して表現している。

【００２１】しかし、図１０（ｅ）、（ｆ）は図１０
（ｃ）、（ｄ）と全く同一のランドの狂いを示すが、今
まで点１０２に中心のあったスルーホール穴を点１０２
ａが中心になるように移動すれば、スルーホール穴１０
１ａは全てのランド１００の内部にあり、多層プリント
配線板は良品として使用することができる。現実には不
可能であるが、仮に、作業者が図１０（ｃ）、（ｅ）の
ような透視を必要な全ての穴に対して同時に行うことが
できれば、総合的に穴明け位置を修正することが可能な
筈であり、不動点がガイドマークの重心にあるとして基
準穴を開けるよりも、更に良い基準穴の位置が存在する
ことを示唆している。

【００２２】

【発明が解決しようとする課題】上記のスルーホールの
例で見るように、ホットプレス以降の加工の規範となる
基準穴を設定する場合、不動点がガイドマークの重心に
あるとして基準穴位置を決めるよりも、更に良い基準穴
位置が存在する場合がある。このような基準穴位置を得
ることができれば、常にガイドマークの重心を座標原点
と見なすより、多層プリント配線板の歩留まり向上が期
待でき、製品の歩留まり向上は現状の基準穴穴開け機に
求められている大きな問題である。確率的には少ないと
は言え、穴開け機で開けた基準穴は製造工程の後半で使
用され、特に製造工程半ば以降の不良発生は累計の投下
コストも大きく、僅かな歩留まり向上でも大きな経済的
効果を生むことになるので、ユーザからの改善要望の声
も高い。

【００２３】

【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、直交するＸｍ軸とＹｍ軸を持つ
機械座標系を設定した基準穴穴開け機筺体に固定された
架台と、多層プリント配線板の構成要素であるプリント
配線板の導体層に形成され、且つ、前記プリント配線板
の導体層に固定された設計座標系で座標値を記述され
た、少なくとも３点のガイドマークを観測する観測装置
と、前記プリント配線板に基準穴を穴開けする穴開け装
置と、前記Ｘｍ軸と前記Ｙｍ軸に平行な送り方向を持
ち、前記プリント配線板と前記観測装置及び前記穴開け
装置の相対位置を変換する送り装置と、前記観測装置に
より観測された前記ガイドマークの座標値から前記設計
座標系の配置を算出し、前記設計座標系で記述された基
準穴座標値を前記機械座標系の座標値に変換して、前記
送り装置を制御する制御装置と、を備えた基準穴穴開け
機において、前記制御装置は、重み関数を所定の値に設
定して前記プリント配線板の前記設計座標系の原点を前
記機械座標系で記述された座標値として算出する原点座
標値算出手段と、前記設計座標系の座標軸が前記機械座
標系の座標軸となす角度を算出する座標軸角度算出手段
と、前記機械座標値に変換された前記ガイドマークの座
標値とガイドマークの観測値から個別誤差を算出し、該
個別誤差を比較し、複数の前記設計座標の選別を行う誤
差比較手段とを、備えた基準穴穴開け機を提供する。

【００２４】本発明の基準穴穴開け機は、前記ガイドマ
ークの座標値観測後、全てのガイドマークの重み関数を
１として第１の前記設計座標系の前記原点座標値、及
び、前記座標軸角度を算出した後に、重み関数の値を変
えて第２の前記設計座標系の前記原点座標値、及び、前
記座標軸角度を算出し、前記ガイドマークの個別誤差の
比較により第１または第２の前記設計座標系のいずれか
を採用するようにしている。また、本発明の基準穴穴開
け機は、第１の前記設計座標の前記原点座標値及び前記
座標軸角度に基づいて算出した前記ガイドマークの個別
誤差の最大、及び、最小の値を持つ前記ガイドマークの
前記重み関数のみを１として、第２の前記設計座標系の
前記原点座標値、及び、前記座標軸角度を算出し、第
１、及び、第２の前記ガイドマークの前記個別誤差を比
較して誤差幅のより少ない第１または第２の前記設計座
標系のいずれかを採用することにしている。

【００２５】更に、本発明の基準穴穴開け機は、全ての
ガイドマークの重み関数を１として第１の前記設計座標
の前記原点座標値、及び、前記座標軸角度を算出した後
に、重み関数の値を変えて前記設計座標の前記原点座標
値、及び、前記座標軸角度の算出を複数回繰り返して、
その都度、前記ガイドマークの前記個別誤差の比較を行
い、前記個別誤差が増加するか、または、予め設定した
最小誤差を下回るか、または算出回数が予め設定した繰
り返し回数に達した時点で算出作業を終了し、いずれか
の設計座標系を採用するように構成することもできる。

【００２６】

【発明の実施の形態】便宜上、以下の４項目に分けて説
明する。 １．穴開け機の構造説明。 ２．ガイドマークの観測値から、最小二乗法を適用した
内層の導体パターンの設計座標系を推定する方法の説
明。 ３．計算式の説明。 ４．本発明の実施の形態の説明。

【００２７】１．穴開け機の構造説明。

【００２８】本発明の実施の形態である多点振り分け方
式の基準穴穴開け機（以下穴開け機と略称する）の一般
的構造を図１〜図３を参照して説明する。図１は本発明
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２、３は穴開け機を投影図として示し、
図２（ａ）は穴開け機１の正面図、図２（ｂ）は側面図
である。図３（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２、図３とも筺体
２を透視して内部を表している。

【００２９】また、各図に記入した機械座標系（Ｘｍ、
Ｙｍ、Ｚｍ、原点Ｏｍ）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線カメラで多層配線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１の白抜きの矢
印１７は作業者の定位置を示し、作業者は矢の方向（Ｙ
ｍ軸の正方向）に向かって立ち、基準穴を穴開けする多
層プリント配線板を投入し、穴開けが終われば穴開け機
１から取り出す。

【００３０】ここでは、ホットプレス終了後の表裏の導
体層が一面の銅箔とされたままの（６層の）多層プリン
ト配線板を投入し、内層導体のガイドマークをそれぞれ
観測して、基準穴を穴開けする作業として説明する。図
４は多層プリント配線板６０の４隅に設けられたガイド
マーク６６の周辺部を模式的に示したものである。ほ
ぼ、実際のガイドマークの形状に近い例が挙げられてい
る。図４（ａ）に示すように、内層導体６２ａは（図で
は６個の）単一配線板のパターン６１ａ、６１ａを持
ち、周辺部を額縁状に銅箔を残し、この額縁状の銅箔の
四隅に角窓７１ａ〜ｄを形成し、その近傍に形成された
丸窓７３の内部に、基準穴穴径より大きい直径の基準穴
マーク７２として円形に銅箔が残されている。なお、図
４（ａ）は各内層導体６２ａ（２）、・・・、６２ａ
（５）を同一方向から透視して描いている。

【００３１】図４（ｃ）の多層プリント配線板６０の断
面図を参照すれば、無垢の銅箔である表層の導体６２、
６２を除いて、角窓７１ａ〜ｄは４層の内層導体６２
ａ、・・・６２ａの透視可能の位置に配置されている。
内層導体６２ａ、・・・６２ａのガイドマーク６６は角
窓７１内で透視したとき重ならないように配置されてい
る。従って、左上部に配置された角窓７１ａ周辺を広く
透視すると、各導体層の角窓７１ａ近辺を示す図４
（ｄ）〜（ｇ）を合成したのと同じ結果となり、同図
（ｂ）に示すように４個のガイドマーク６６（２）〜６
６（５）が角窓７１ａ内に現れる。また、丸窓７３の内
部には、基準穴マーク７２が重なってリング状の隙間が
現れる。多層プリント配線板６０の四隅に同じようなマ
ークが現れることになる。

【００３２】上記の例では、穴開け機は多層配線板の隅
の１個所当たりガイドマーク４個づつを観測し、その座
標値を記憶し、４隅では合計１６個のガイドマークを観
測する。全ガイドマークの観測終了後に機械座標系に換
算された基準穴位置に基準穴を穴開けする。６層の多層
プリント配線板に基準穴を開けるには、この程度の観測
回数を要するが、以下の動作説明では観測は１ヶ所１回
と省略して説明する。また、ガイドマークと基準穴は共
に４個で、対応するガイドマークの近傍に基準穴がある
と仮定する。

【００３３】図１〜３に戻り、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１
０、１０は架台３の上端に配置された直線ガイド１０
ａ、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。

【００３４】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２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。

【００３５】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。

【００３６】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役割も分担している。

【００３７】可動テーブル１２は通常金属製で平坦な板
状に形成され、ガイドマーク透視、基準穴穴開けのため
の逃げ穴（１、２穴用）１３、１３、逃げ穴（３、４穴
用）１３ａ、１３ａが左右に開けられている。多層プリ
ント配線板６０は、その外形の大きさに従って、配線板
の先端部分が揃うようにして投入される。基準穴の１、
２穴は逃げ穴１３を使い、基準穴の３、４穴は逃げ穴１
３ａを使って穴開けが行われる。

【００３８】２．作業手順

【００３９】上記の穴開け機を使って、１例として４穴
の基準穴を開ける作業手順を以下に説明する。図４は多
層プリント配線板６０の４隅に設けられたガイドマーク
６６の周辺部を模式的に示したものであり、ほぼ、実際
のガイドマークの形状に近い例が挙げられている。図４
（ａ）に示すように、内層導体６２ａは６個の単一配線
板のパターン６１ａ、・・・６１ａを持ち、周辺部を額
縁状に銅箔を残し、この額縁状の銅箔の四隅に角窓７１
ａ〜ｄを形成し、その近傍に形成された丸窓７３の内部
に、基準穴穴径より大きい直径の基準穴マーク７２とし
て円形に銅箔が残されている。なお、図４は各内層導体
６２ａ（２）、・・・、６２ａ（５）を同一方向から透
視して描いている。

【００４０】図４（ｃ）に示す、多層プリント配線板６
０の側面の断面図を参照すれば、無垢の銅箔である表層
の導体６２、６２を除いて、角窓７１ａ〜ｄは４層の内
層導体６２ａ、・・・６２ａのほぼ同位置に配置されて
いる。内層導体６２ａ、・・・６２ａに形成されたガイ
ドマーク６６は角窓７１内で透視したとき重ならないよ
うに配置されている。左上部に配置された角窓７１ａ周
辺を示す同図（ｄ）〜（ｇ）を合成すると、同図（ｂ）
に示すように４個のガイドマーク６６（２）〜６６
（５）が角窓７１ａ内に現れる。また、丸窓７３の内部
には、基準穴マーク７２が重なってリング状の隙間が現
れる。多層プリント配線板６０の四隅のそれぞれには、
角窓７１ａ〜７１ｄ、基準穴マーク７２ａ〜ｄとして上
記と同じようなマークが現れることになる。なお、基準
穴のマークは必ずしも導体層に形成しなくとも良いが、
基準穴加工の確認と後の作業の目印として設ける場合が
多い。

【００４１】穴開け機は１ヶ所当たりガイドマーク４個
づつを観測し、その座標値を記憶し、合計１６個のガイ
ドマークを観測する。全ガイドマークの観測終了後に機
械座標系に換算された基準穴位置に基準穴を穴開けす
る。６層の多層プリント配線板に基準穴を開けるにはこ
の程度の観測回数は必要であるが、以下の動作説明では
観測は１ヶ所１回と省略して説明する。また、ガイドマ
ークと基準穴は共に４個で、ガイドマークと基準穴は近
接しているものと仮定する。

【００４２】ガイドマークを観測する際は、ガイドマー
クが１個づつカメラの視野に入るよう、穴開け機側でカ
メラ位置がプログラムされている。従って、概略の手順
として、（１）ガイドマーク６２を観測する、（２）ガ
イドマーク６２の観測値から設計座標系の座標原点と座
標軸の傾きを推定する、（３）設計座標系で記述された
基準穴位置を機械座標系に換算する、の３ステップが必
要となる。

【００４３】なお、以降の手順説明では煩雑さを避ける
ため、角窓１個には１個のガイドマークがあり、各ガイ
ドマークの近傍に基準穴が設けられ、同一隅に配置され
たガイドマークと基準穴が接近しているものとする。ホ
ットプレス終了後の多層プリント配線板の内層導体６２
ａのパターンと、配線板周辺部の形状とは厳密には座標
的な関連は無いが、周辺部の外形ガイドでカメラの視野
内にガイドマークを収める程度は可能な場合が多い。従
って、一般には、穴開け機に投入された多層プリント配
線板は、その外形をガイドしてガイドマークをカメラの
視野内に置くようにする。

【００４４】まず、基準穴を穴開けするワークである多
層プリント配線板（例えば図４または図８、９に示す）
６０の外形寸法と（設計上の）基準穴座標から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１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の下に作業者から見て先端側のガイド
マーク２個（６６、６６）が来る位置に移動する。先端
側のガイドマーク（６６、６６）をＸ線で透視してＸ線
カメラ６、６で観測し、そ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。手前側の
ガイドマーク（６６、６６）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２個を観測し、その座標値を記憶する。ここで、計算
方法は後述するが、ガイドマーク４点の座標から設計座
標系の原点座標と座標軸の傾きを求め、これから基準穴
４個の（機械座標系の）座標値を計算し、まず、スピン
ドル７、７が手前側の基準穴２個の座標位置まで移動
し、基準穴を穴開けする。可動テーブル１２が移動して
先端側のガイドマーク（６６、６６）をＸ線で透視した
位置の近傍まで戻り、スピンドル７、７が先端側の基準
穴の座標位置に移動し、基準穴２個を穴開けする。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。なお、図４に示すように、ガイドマークの個数が
各ガイドマークのそれぞれに対して実際は４個づつ対応
している場合でも、測定回数が４倍になるだけで、その
手順は上記したものと殆ど変化なく行える。

【００４５】ここで開けられた基準穴は、外層の２面の
導体層のパターン形成やスルーホール、ビアホール等の
パターン内部の穴明け等に使用される。いずれも治具板
に設けられた位置決め用のピンに多層基板の基準穴を挿
通して位置決めされる。実際には、加工精度維持のた
め、１度に４本以上のピンを使用することも多く、治具
板のピンを何回も挿通することによる穴径の拡大を恐れ
て基準穴の再度の使用をせず、１工程毎に異なった基準
穴を使用する場合もある。この場合は、後工程で使用す
る複数の治具板のピン数やその座標に合わせた複数組の
基準穴が開けられることになる。これら複数組の基準穴
の座標も、全て同一の設計座標系で記述されているの
で、この設計座標系の原点座標と座標軸の傾きさえ決ま
れば、個々の座標計算と穴明けの手間が増えるのみで、
原理的には同じことの繰り返しで良い。

【００４６】３．計算式の説明

【００４７】一般に、基準穴は後工程で治具板のピンに
挿通してワークの位置決めに使用されるので、１組の基
準穴は使用する治具板のピンの座標位置と同じ配置を持
ち、各基準穴相互の距離が所定の値に収まり、導体パタ
ーン等と一定の誤差内で開けられる必要がある。これは
誤差を各基準穴に振り分けることにより達成されるの
で、通常振り分け式と呼ばれる。観測するガイドマーク
の数が３個以上の場合を多点振り分け方式と呼ぶ場合も
ある。

【００４８】既に述べたように、導体層に形成されるガ
イドマークは導体パターンと同時に形成される。多層プ
リント配線板の内層に形成された導体パターンと基準
穴、及び、ガイドマーク等の全ての導体層に属する要素
の座標は、全て１個の設計座標系で記述され、その関係
は既知とされている。従って、（１）穴開け機テーブル
上の多層プリント配線板に形成されたガイドマークを観
測して、穴開け機に固定された機械座標系による各ガイ
ドマークの座標値を読み、（２）この値から設計座標系
の原点座標と座標軸の傾きを求め、（３）穴開け機に搭
載された穴開け装置で穴を開けるには、設計座標系で記
述された基準穴の座標値を機械座標系で表示された座標
値に変換する手続きが必要となる。

【００４９】この一連の手続きの中で、（１）は単なる
ガイドマークの観測であり、（３）は周知の三角関数を
使用した座標変換式を適用すれば容易に計算できる。
（２）の観測された各ガイドマークの機械座標系の座標
値から設計座標系の原点座標と座標軸の傾きを求めるこ
とが多点振分け方式の計算式の主要部となる。この計算
式は前記「特願」の明細書に詳細に説明されているの
で、その要点のみを以下に述べる。

【００５０】図５を参照して導体パターン設計時の設計
座標系と穴開け機に設定された機械座標系との関係を説
明する。図５（ａ）は設計座標系の説明のための平面的
な模式図であり、設計座標系はＯＤを座標原点とし、直
交するＸ軸相当のＵＤ軸、Ｙ軸相当のＶＤ軸を持ってい
る。多層プリント配線板６０が置かれ、その内層導体層
に形成される（図では６個の）単一配線板のパターン６
１ａＡ、・・・６１ａＡ、ガイドマークＰＤ１、・・・
ＰＤ４、基準穴Ｈ１、・・・Ｈ４等の位置が、設計座標
系の座標値で記述されている。この設計座標系を使用し
て、単一配線板のパターン６１ａＡ内部の形状や穴位置
も同様に記述されている。

【００５１】同図（ｂ）に示すように、多層プリント配
線板６０に形成されたガイドマークＰＤ１〜ＰＤ４に着
目し、ガイドマークのそれぞれを質点と見なした時の重
心点が廻転中心となるよう、座標原点をＯとし、ＵＤ
軸、ＶＤ軸に平行なＵ、Ｖ軸を持つ（新）設計座標系を
設定する。

【００５２】図５（ｃ）は、Ｘ線カメラで個別に観測し
たガイドマーク位置Ｐ１〜Ｐ４を穴開け機に設定された
機械座標系（原点Ｏｍ、直交する座標軸をＸｍ、Ｙｍと
する）上で（その観測座標値に基づき）プロットしたも
のである。やはり、ガイドマークＰ１〜Ｐ４を質点と見
なしてその重心Ｏｇを求め、Ｏｇを座標原点とし、Ｘ
ｍ、Ｙｍ軸に平行なＸ軸、Ｙ軸を持つ（新）機械座標系
を設定する。なお、設計座標系、機械座標系ともガイド
マークの重心位置に原点を移して、（新）設計座標系、
（新）機械座標系ができたが、両者とも新旧の座標軸が
平行なので、単に新原点の座標値の加減算だけで座標変
換が行われる。

【００５３】ここで、同図（ｃ）の上に、同図（ｂ）に
示された多層プリント配線板６０上のガイドマークＰＤ
１〜ＰＤ４を描く。先ず、多層プリント配線板６０を
（新）設計座標系の原点Ｏと（新）機械座標系の原点Ｏ
ｇを一致させ、Ｕ軸とＸ軸（Ｘｍ軸とも）が平行、Ｖ軸
とＹ軸（Ｙｍ軸とも）が平行となるように置くと想定す
る。今までの（新）設計座標系と（新）機械座標系設定
の過程から、Ｘｍ軸とＵＤ軸、Ｙｍ軸とＶＤ軸は共に平
行である。図５（ｄ）では１点鎖線で示した長方形Ｓの
各頂点の黒丸が（設計上の）ガイドマークＰＤ１〜ＰＤ
４に相当する。（設計上の）ガイドマークＰＤ１〜４と
（観測された）ガイドマークＰ１〜４が一枚の紙の上に
置かれてはいるが、この段階では両者の重心が一致して
いるだけである。

【００５４】（設計上の）ガイドマークＰＤ１と（観測
された）ガイドマークＰ１との距離Ｌ１、ＰＤ２とＰ２
の距離Ｌ２、同様に距離Ｌ３、Ｌ４をそれぞれ二乗した
合計が最小となるα゜（例えばＵ軸とＸ軸とのなす角
度）は最小二乗法を適用した結果として計算で求めるこ
とができる。図５（ｄ）で、上記の多層プリント配線板
６０を（新）設計座標系の原点Ｏの周りにα゜廻転さ
せ、例えば、黒点で表す（設計上の）ガイドマーク（Ｐ
Ｄ１）が白抜きの丸で表すＰＤ１まで廻転する。このと
き（観測された）ガイドマークＰ１と（設計上の）ガイ
ドマークＰＤ１の距離はＬ１で示され、Ｐ２とＰＤ１の
距離はＬ２、同様にＬ３、Ｌ４が示されている。図５
（ｄ）でＬ１〜Ｌ４の二乗の和を最小となった位置を描
いている。前述の明細書にαを求める式とその算出法の
詳細が説明されており、αの絶対値が小さい時に、
（新）機械座標系によるガイドマークＰｉの座標をｘ
ｉ、ｙｉ、（新）設計座標系による（設計上の）ガイド
マークＰＤｉの座標をＵｉ、Ｖｉとしたとき、αの正接
を次の｛数１｝で求めることができる。

【数１】 ・・・・｛数１｝

【００５５】逆に、上記の（新）設計座標系の座標原点
（重心位置）、及び、座標軸の角度（α゜）に基づいて
（設計上の）ガイドマークＰＤ１〜ＰＤ４を（新）機械
座標系及び機械座標系上に記入したのが、図５（ｄ）で
示されているとも言える。同図（ｄ）に示された、（設
計上の）ガイドマークＰＤ１〜ＰＤ４と（観測された）
ガイドマークＰ１〜Ｐ４との距離Ｌ１〜Ｌ４の二乗の和
が最小であることは、実際に検算しても知られる。

【００５６】このように、最小二乗法を適用して、
（新）機械座標系による（新）設計座標系の座標原点
（重心位置）、及び、座標軸の角度（α゜）を求めるこ
とができた。この（新）設計座標系の座標原点と座標軸
の角度によって設計座標系で記述された座標は全て機械
座標系の座標に換算することができる。従って、穴開け
機は設計座標系で記述された基準穴を機械座標系の座標
値に変換して穴開けすることが可能となる。

【００５７】４．本発明の実施の形態の説明。

【００５８】最小二乗法は一般的には次のように説明さ
れる。即ち、対象を測定してｎ個の観測値〔ｆ（ｘｉ）
・・・ｉ＝１〜ｎ ・・・（１）〕を得たとき、ｎ個
の観測値に重み付けをする重み関数（ω（ｘ）、weight
ing function）を適当に選び、且つ比較的簡単な関数形
のｇｎ（ｘ）を仮定して重み関数との差の二乗との積を
求め、その和Ω（ｉ＝１〜ｎの和）が最小となるような
ｇｎ（ｘ）を求めることとされている。従って、Ωは下
記の式（２）で表される。 〔Ω＝Σω（ｘｉ）・｛ｆ（ｘｉ）−ｇｎ（ｘｉ）｝² ・・・（２） 〕 ここでΣはω（ｘｉ）・｛ｆ（ｘｉ）−ｇｎ（ｘｉ）｝
²のｉに１〜ｎを代入して合計することを意味する。

【００５９】本例ではｎ個のガイドマークを観測してそ
の（観測された）ガイドマークの座標値（ｘｉ、ｙｉ）
をｎ個得る。この観測値から知りたい数値は機械座標系
の座標値で表された設計座標系の原点座標と座標軸の傾
きである。最小二乗法適用の手順は、適当な重み関数を
仮定して設計座標系の原点座標を定め、この原点位置で
誤差が最小となる座標軸の角度を求めることになる。な
お、繰り返しになるが、多層配線板の導電層には、導体
パターンやこれに付随した穴類、ガイドマーク、基準穴
等の諸要素の座標値等は全てこの設計座標系で記述され
て既知である。従って、設計座標系の原点座標と座標軸
の傾きを知ることは、導電層に属する要素の全ての配置
（座標）が機械座標系に換算可能となることを意味す
る。

【００６０】重み関数が（観測された）ガイドマークｎ
個に対して全て１として、ガイドマークの重心を設計座
標系の不動点として設計座標系の座標軸の傾きを求める
手法が前記「特願」の明細書で説明され、同明細書にも
他の不動点を採用しても良いとの示唆がなされている。
以降、先に説明した重み関数の定義と厳密には合わない
点もあるが、（観測された）ガイドマークｎ個に対し
て、設計座標系の原点座標値を定めるために、適当な重
み関数ω（ｘ）を仮定することを、重み関数ω（ｘ）の
使用と呼ぶ。

【００６１】上記の呼び方では、観測されたガイドマー
クＰ１〜４を質点と見なし、その重心が不動点となると
したことは、重み関数が全て１、即ち、ω（ｘ）＝１と
したことに他ならない。例えば、ガイドマーク総数が４
点のとき、そのｘ座標をｘｉとして、重心のｘ座標Ｇ
（ｘ）を求めると、その質量をｍとして 〔Ｇ（ｘ）＝（ｍ・ｘ１＋ｍ・ｘ２＋ｍ・ｘ３＋ｍ・ｘ４）／４ｍ 〕 〔 ＝Σ（ｘｉ）／４ ・・・（３） 〕 となり、各ガイドマークの重み関数がすべて１としたこ
とに相当する。重み関数の選び方を変えると、最小二乗
法を適用した結果を大きく変えることができる。

【００６２】図６は１枚の多層プリント配線板の４隅に
設けられた（設計上の）ガイドマークＰＤ１〜ＰＤ４と
（観測された）ガイドマークＰ１〜Ｐ４を模式的に示し
ており、（観測された）ガイドマークＰ１〜Ｐ４は図４
に示すように各隅４個で構成されている。多層配線板の
各隅の４個のガイドマークは各設計座標値を一括してハ
ッチングを付けた１個の円で表し、（設計上の）ガイド
マークＰＤ１〜ＰＤ４とする。（設計上の）ガイドマー
クＰＤ１に相当する、（観測された）ガイドマークＰ１
の４個は誤差量だけ中心を移動した円の外周線で表して
いる。他の３隅も同様に表示し、（設計上の）ガイドマ
ークＰＤ１〜ＰＤ４の中心は長方形Ｓの各頂点を占め
る。これらの関係は図１０のスルーホールとランドとの
関係と同様、概念的に（設計上の）ガイドマークＰＤ１
〜ＰＤ４を示すハッチングを付けた円が、（観測され
た）ガイドマークＰ１〜Ｐ４を示す円の外周線から外へ
出れば誤差の限界を超え不良品となることを示すと考え
て良い。

【００６３】図６（ａ）は（設計上の）ガイドマークＰ
Ｄ１〜ＰＤ４と（観測された）ガイドマークＰ１〜Ｐ４
のそれぞれの重心を一致させた（不動点とした）従来方
法でガイドマークＰＤ１〜４の位置を決めた結果であ
り、（設計上の）ガイドマークＰＤ４の円が２層目の
（観測された）ガイドマークＰ４（２）の円と交差して
不良品となったことを示している。

【００６４】これに対し、本発明の実施の形態の要点
は、重心点を不動点として最小二乗法適用後、重み関数
の選び方を変えて不動点位置を変更し、再度最小二乗法
を適用し、両者の結果を比較して誤差の少ないものを採
用することにある。不動点位置を変更した結果が図６
（ｂ）に示されており、設計座標の座標原点が、Ｏｇか
らＯ２に移動し、新しい原点座標で計算式｛数１｝を適
用すると、座標軸角度もα゜からα２゜に変更された。
この結果、（設計上の）ガイドマークＰＤ１〜ＰＤ４は
長方形ｓの関係を保ったまま移動及び廻転し、図６
（ａ）の位置から（ｂ）に図示する位置に移ったことに
なる。この結果、（設計上の）ガイドマークＰＤ４と
（観測された）ガイドマークＰ４（２）との交差はなく
なり、良品と認められる位置に基準穴が開けられたこと
が判る。

【００６５】本発明の実施の形態の１例として、設計座
標系の推定のための計算の実行、判断は基準穴穴開け機
の制御装置で行われる。即ち、前述の基準穴穴開け機の
観測装置、穴開け装置、及び、送り装置の制御を行う制
御装置内に、原点座標値算出手段、座標軸角度算出手
段、及び、誤差比較手段が計算プログラムとして内蔵さ
れ、制御装置内のＣＰＵからの指令により、各計算を分
担して処理をする。この３手段の処理する計算内容と実
際の処理手順の流れの対応を示した図７のブロック図を
参照して説明する。図７（ａ）は制御装置内の部分的な
構成を示し、同図（ｂ）は矢印に沿って処理手順の流れ
を示す。図７（ａ）の各手段は、その下に記入された図
７（ｂ）の各処理を矢印に従って処理して行く。

【００６６】計算手順は次の様に行われる。ガイドマー
クの観測値に基づき、（１）原点座標値算出手段により
座標原点（重心位置）が計算され、重心点を不動点とし
て最小二乗法を適用し、（新）機械座標系による（新）
設計座標系の座標原点（重心位置）が計算され、座標軸
角度計算手段で、｛数１｝の計算をして座標軸の角度
（α゜）が求められ、第１座標系が得られる。これから
（設計上の）ガイドマークＰＤｉの座標値を機械座標系
の座標に換算する。従来はこの設計座標系を使って基準
穴の機械座標系の座標値を求め、即座に基準穴を形成し
ていた。

【００６７】第１座標系の計算に引き続き、次の計算が
なされる。 （２）（設計上の）ガイドマークＰＤｉと対応する、各
（観測された）ガイドマークＰｉの誤差（個別誤差）を
求める。個別誤差は機械座標系で座標軸別に求める。即
ち、各（設計上の）ガイドマークＰＤｉの座標値を（Ｐ
Ｄｉｘ、ＰＤｉｙ）とし、各（観測された）ガイドマー
クＰｉ（ｊ）の座標値を（Ｐｉ（ｊ）ｘ、Ｐｉ（ｊ）
ｙ）とし、座標軸別の個別誤差をΔＰｉ（ｊ）ｘ、ΔＰ
ｉ（ｊ）ｙとするとき、 ｘ軸について〔 ΔＰｉ（ｊ）ｘ＝Ｐｉ（ｊ）ｘ−ＰＤｉｘ ・・・（４） 〕 ｙ軸について〔 ΔＰｉ（ｊ）ｙ＝Ｐｉ（ｊ）ｙ−ＰＤｉｙ ・・・（５） 〕 と計算される。ここでｉは（設計上の）ガイドマークＰ
Ｄｉ（基板外周の各隅のナンバ）に相当し、ｊは導体層
のナンバ（例えば図４（ｃ）参照）に相当する。

【００６８】（３）最大最小の誤差を持つ（観測され
た）ガイドマークＰｉ（ｊ）を選択する。一般の手順と
しては、誤差を昇順または降順に並べた誤差系列の両端
のガイドマークを選ぶ。即ち、座標軸別に個別誤差を符
号を含んで小から大の順、または大から小の順に並べ、
その両端に位置するガイドマークＰｉ（ｊ）を選ぶ。例
えばＸ軸に対してＰ２（３）とＰ４（１）、Ｙ軸に対し
てＰ１（４）とＰ３（２）等と選ぶ。なお、同誤差の複
数個のガイドマークがあるときは、その中から任意の１
個を取ればよい。

【００６９】（４）各ガイドマークの機械座標系による
座標値の算術平均を求め、この値を第二の座標原点とす
る。例えば上例なら、 〔（Ｐ２（３）ｘ＋Ｐ４（１）ｘ）／２＝新不動点のｘ座標 ・・・（６）〕 〔（Ｐ１（４）ｙ＋Ｐ３（２）ｙ）／２＝新不動点のｙ座標 ・・・（７）〕 上記の計算は、通常の重心の計算式で誤差系列の両端の
ガイドマークの重み関数を１、他を０としたことに相当
する。

【００７０】上記の座標値の算術平均をそれぞれｘ、ｙ
座標とする点を第２原点Ｏｇ２とする第２機械座標系を
作成する。第２機械座標系のＸ２軸、Ｙ２軸は元のＸｍ
軸、Ｙｍ軸と平行である。これは図６（ｂ）に対応す
る。但し、ＵＶ軸と近接するのでＸ２軸、Ｙ２軸は記入
されていない。（観測された）ガイドマークＰｉ（ｊ）
の座標値は座標原点のＯｇからＯｇ２への平行移動によ
り、新しい値に更新される。（新）設計座標系の原点座
標をＯｇ２に移動する。（新）設計座標系の内部では
（設計上の）ガイドマークＰＤ１〜ＰＤ４の重心に座標
原点があり、いわば（新）設計座標系全体が（その上の
点も含んで）ＯｇからＯｇ２に平行移動したことにな
る。

【００７１】座標軸角度算出手段において、第２原点Ｏ
ｇ２を第２の不動点とし、最小二乗法を適用して設計座
標系の座標軸と機械座標系の座標軸との角度（α２゜）
を求める。計算式は｛数１｝と同一で良い。第２の設計
座標系の原点座標Ｏ２（第２原点Ｏｇ２に等しい）と座
標軸の角度（α２゜）により、（設計上の）ガイドマー
クＰＤｉは機械座標系上に記述することができる。

【００７２】これらの第２座標系で表された（設計上
の）ガイドマークＰＤｉの座標値は誤差比較手段に送ら
れ、（５）第２の設計座標系から機械座標系に換算した
（設計上の）ガイドマークＰＤｉと（観測された）ガイ
ドマークＰｉ（ｊ）の座標値との座標軸別の個別誤差を
計算する。計算方法は前述の第１座標系の個別誤差の計
算と同様である。 （６）第２の座標系の個別誤差（５）と従来手法の第１
の座標系の個別誤差（２）と比較し判定する。一般に
は、誤差の広がり（最大誤差−最小誤差）が少ない方を
採用すれば良い。 （７）有利な設計座標系の配置を採用する。なお、特定
の要請が或る場合、例えば、或る導体層が特に重要であ
る場合などは、その層の誤差が少ない方を選ぶ等、採否
の判定条件を適宜定めてもよい。

【００７３】このように、基準穴穴開け機の観測装置、
穴開け装置、及び、送り装置の制御を行う制御装置内に
内蔵される計算プログラムである、原点座標値算出手
段、座標軸角度算出手段、及び、誤差比較手段で設計座
標系の位置が推定され、穴開け機に設定された機械座標
系により、多点振り分け式の基準穴の座標値が決定され
る。特に、ガイドマークの個別誤差を算出し、特定の誤
差を持つガイドマークを選別し、いずれの座標系が有利
かの判定をする誤差比較手段を新設したことで、複数の
設計座標系から最適なものを求め、選択された最適な設
計座標系により、より精度の高い基準穴位置が得られる
ことは、ワークの不良率を低減する上に大きな貢献をす
ると言える。

【００７４】通常は上記の手順に沿って、第１回の（観
測された）ガイドマークＰｉ（ｊ）の重心を不動点とし
た最小二乗法の適用結果と、第２回の最大最小の誤差を
持つガイドマークの座標値の算術平均で求めた第２の不
動点とした最小二乗法の適用結果との比較で良好な結果
を得ることができる。

【００７５】必要に応じて、算術平均による第２回目以
降の最小二乗法適用を複数回繰り返すことも可能であ
る。この場合は、初めに得られた誤差が初めに指定した
最大誤差より小さくなったときに繰り返しを止めたり、
２回目以降の計算を指定回数行ったら停止する等の方法
を採用して、２個以上の座標系を想定して最高の座標系
を選択することも可能である。

【００７６】第２回目以降の計算に使用する重み関数の
与え方を変えても違った結果が得られる。例えば、全て
の導体層に予め１を配分し、重要な要素の存在する導体
層の重み関数を２とすると、この導体層に形成されたパ
ターンは他の導体層に形成されたパターンに比べ誤差を
少なくすることが可能である。

【００７７】

【発明の効果】以上、説明したように本発明は、請求項
２に述べるように、ガイドマークの重心が不動点とする
従来手法で多層プリント配線板の第１の配置を決めた後
に、再度不動点位置を変更して第２の多層基板の配置を
算出し、いずれか誤差の少ないものを採用するので良品
となる機会が増加し不良率減少に貢献する。先に述べた
ように、ホットプレス以降の工程は加工度が進んでいる
ため、僅かな不良率の減少も大きな廃棄原価の削減とな
り、生産コストに寄与するところ大である。

【００７８】また、請求項３に述べるように、多層配線
板の導体層の内１艘のズレが大きい時などに第１の誤差
の大きなガイドマークを選んで第２の不動点を設定する
と、多層配線基盤の導体層の内１層のズレが大きい時な
どに特に効果を発揮する。１層のズレが大きい場合が不
良全体のかなりの率を占めるで、不良率の減少に発生を
防ぐことができる。先に述べたようにホットプレス以降
の工程は加工度が進んでいるため、僅かな不良率の減少
も大きな廃棄原価の削減となり、生産コストに寄与する
ところ大である。

【００７９】また、本発明では請求項４に述べるよう
に、多層プリント配線板の配置を繰り返し求めことによ
り、満足の行く結果を得ることができる。特に層数の多
い高多層配線板の不良率低減に効果が大きい。

【００８０】更に、請求項１に述べるように、本発明を
実施するのに既に市場に供給されている振り分け式の基
準穴穴開け機の機械構造部分を殆ど変更せずに、制御装
置に内蔵されるプログラムの改良のみで対処することが
できる。プログラム変更は納品後でも比較的容易であ
り、既に市販された基準穴穴開け機の性能向上にも対応
できる効果もある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態である基準穴穴開け機の構
成を模式的に示す斜視図である。

【図２】本発明の実施の形態である基準穴穴開け機の構
造を模式的に示す正面図及び側面図である。

【図３】本発明の実施の形態である基準穴穴開け機の構
造を模式的に示す平面図である。

【図４】実用される多層配線板に設けられたガイドマー
クの配置とガイドマーク近傍に形成された基準穴（マー
ク）を示す模式図である。

【図５】多数穴基準の振り分け穴開けの原理を説明する
模式図である。

【図６】多層配線板の導体層に設けられたガイドマーク
と、観測されたガイドマークの関係を示す模式図であ
る。

【図７】基準穴穴開け機の制御装置の一部の構成と設計
座標系位置の算出手順を対比したブロック図である。

【図８】多層プリント配線板の構成を説明する斜視図と
内層の導体層の平面図、及びレイアップ用治具の側面図
である。

【図９】多層プリント配線板の構成を説明する板厚方向
の断面図である。

【図１０】多層プリント配線板のパターン内に設けられ
たスルーホールを示す平面及び板厚方向の断面図であ
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、９ｂ クランパ支
持具、９ｃ クランパねじ、１０ Ｘ移動架台、１１
Ｙ移動架台、１２ 可動テーブル、１０ａ、１１ａ、１
２ａ 直線ガイド（ＬＭガイド）、１０ｂ、１１ｂ、１
２ｂ ボールねじ、１６ 穴開け位置（１、２穴）、１
６ａ 穴開け位置（３、４穴）、１７ 作業者位置（白
抜き矢印）、５０ 機械座標系（Ｘｍ、Ｙｍ、Ｚｍ、機
械原点Ｏｍ）、Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４ （観測され
た）ガイドマーク（機械座標系で記述）、ＰＤ１、ＰＤ
２、ＰＤ３、ＰＤ４ （設計上の）ガイドマーク（設計
座標系で記述）、Ｈ１、Ｈ２、Ｈ３、Ｈ４ 基準穴、α
回転角（Ｕ軸とＸ軸のなす角度）、６０ 多層プリン
ト配線板、６１、６１Ａ 両面配線板、６１ａ、６１ａ
Ａ 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、６４ａＡ プリ
プレグ（基準穴付き）、６５、６５Ａ、６５Ｂ （レイ
アップ用）基準穴、６６ ガイドマーク、６７ 基準
穴、６８、６８Ａ レイアップ治具板、６８ａ、６８ａ
Ａ、６８ａＢ 位置決めピン、７１（ｂ、ｃ、ｄ、ｅ）
方形窓、７２（ｂ、ｃ、ｄ、ｅ） 円形マーク、７３
円形窓、１００、１０２（２）ランド、１０１、１０
１ａ スルーホール穴、１０２、１０２ａ スルーホー
ル穴中心、

───────────────────────────────────────────────────── 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） 3C036 AA12 5E346 EE16 EE17 GG15 HH11 HH33

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 直交するＸｍ軸とＹｍ軸を持つ機械座標
   系を設定した基準穴穴開け機筺体に固定された架台と、 多層プリント配線板の構成要素であるプリント配線板の
   導体層に形成され、且つ、前記プリント配線板の導体層
   に固定された設計座標系で座標値を記述された、少なく
   とも３点のガイドマークを観測する観測装置と、 前記プリント配線板に基準穴を穴開けする穴開け装置
   と、 前記Ｘｍ軸と前記Ｙｍ軸に平行な送り方向を持ち、前記
   プリント配線板と前記観測装置及び前記穴開け装置の相
   対位置を変換する送り装置と、 前記観測装置により観測された前記ガイドマークの座標
   値から前記設計座標系の配置を算出し、前記設計座標系
   で記述された基準穴座標値を前記機械座標系の座標値に
   変換して、前記送り装置を制御する制御装置と、を備え
   た基準穴穴開け機において、 前記制御装置は、重み関数を所定の値に設定して前記プ
   リント配線板の前記設計座標系の原点を前記機械座標系
   で記述された座標値として算出する原点座標値算出手段
   と、 前記設計座標系の座標軸が前記機械座標系の座標軸とな
   す角度を算出する座標軸角度算出手段と、 前記機械座標値に変換された前記ガイドマークの座標値
   とガイドマークの観測値から個別誤差を算出し、該個別
   誤差を比較し、複数の前記設計座標の選別を行う誤差比
   較手段とを、 備えたことを特徴とする基準穴穴開け機。
2. 【請求項２】 前記ガイドマークの座標値観測後、全て
   のガイドマークの重み関数を１として第１の前記設計座
   標系の前記原点座標値、及び、前記座標軸角度を算出し
   た後に、重み関数の値を変えて第２の前記設計座標系の
   前記原点座標値、及び、前記座標軸角度を算出し、前記
   ガイドマークの個別誤差の比較により第１または第２の
   前記設計座標系のいずれかを採用することを特徴とする
   請求項１に記載の基準穴穴開け機。
3. 【請求項３】 第１の前記設計座標の前記原点座標値及
   び前記座標軸角度に基づいて算出した前記ガイドマーク
   の個別誤差の最大、及び、最小の値を持つ前記ガイドマ
   ークの前記重み関数のみを１として、第２の前記設計座
   標系の前記原点座標値、及び、前記座標軸角度を算出
   し、第１、及び、第２の前記ガイドマークの前記個別誤
   差を比較して誤差幅のより少ない第１または第２の前記
   設計座標系のいずれかを採用することを特徴とする請求
   項２に記載の基準穴穴開け機。
4. 【請求項４】 全ての前記ガイドマークの重み関数を１
   として第１の前記設計座標の前記原点座標値、及び、前
   記座標軸角度を算出した後に、重み関数の値を変えて前
   記設計座標の前記原点座標値、及び、前記座標軸角度の
   算出を複数回繰り返して、その都度、前記ガイドマーク
   の前記個別誤差の比較を行い、前記個別誤差が増加する
   か、または、予め設定した最小誤差を下回るか、または
   算出回数が予め設定した繰り返し回数に達した時点で算
   出作業を終了し、いずれかの設計座標系を採用すること
   を特徴とする請求項１に記載の基準穴穴開け機。