JP2004063771A

JP2004063771A - 多層回路基板の止まり穴加工方法および多層回路基板並びに測定用プローブ

Info

Publication number: JP2004063771A
Application number: JP2002219967A
Authority: JP
Inventors: Toru Yuki; 結城　徹; Tamio Otani; 大谷　民雄; Yasushi Ito; 伊藤　靖
Original assignee: Hitachi Via Mechanics Ltd
Current assignee: Via Mechanics Ltd
Priority date: 2002-07-29
Filing date: 2002-07-29
Publication date: 2004-02-26
Anticipated expiration: 2022-07-29
Also published as: CN100469499C; TWI319964B; JP4034612B2; TW200402256A; CN1478626A

Abstract

【課題】内層位置の確認作業が容易で、加工精度を向上させることができる多層回路基板の止まり穴加工方法および多層回路基板並びに検査用プローブを提供すること。
【解決手段】多層回路基板３０の導体層３１は絶縁層３２により、互いに絶縁されている。多層回路基板３０が製品になったときに回路として使用される回路用導体部のそれぞれには、加工のためにだけ使用される測定領域３１ｂが接続されている。各層の測定領域３１ｂは水平方向を合わせて上下方向に重なるようにして配置されている。穴の加工に先立ち、測定領域３１ｂが配置されている位置にＶ形の穴７０を加工し、穴７０の内面に露出した測定領域３１ｂに測定用プローブ５０を配置する。そして、測定子５１とロータシャフト間の電圧を測定することにより、ドリルの先端位置を制御する。
【選択図】　　　　図４

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、対地抵抗が高いロータシャフトに発生する軸電圧をロータシャフトに保持させた工具を介して測定することにより、工具の先端位置を制御するようにした多層回路基板の止まり穴加工方法およびこの止まり穴加工方法に好適な多層回路基板並びに測定用プローブに関する。
【０００２】
【従来の技術】
多層回路基板は回路に使用される複数の導体層と、導体層を他の導体層と絶縁する絶縁層とが交互に積層されて一体に形成されたものである。多層回路基板における各導体層の位置は厚さ方向にばらつきがあり、一様ではない。
【０００３】
そこで、特開２００１−３４１０５２号公報では、ワークである多層回路基板を大地から絶縁しておき、工具を保持するロータシャフトに発生する軸電圧を表面に配置された導体層を介して測定することにより加工個所における多層回路基板の表面位置を検出し、検出された位置を深さ方向の基準位置にして穴を加工している。
【０００４】
この技術によれば、表面に凹凸がある多層回路基板であっても、穴の表面からの深さを精度良く加工することができた。
【０００５】
また、特開昭６１−１３１８０４号公報では、予め多層回路基板の側面を加工して内部の導体層（以下、「内層」という。）を露出させ、検出回路の一方を露出させた内層に、他方をドリルにそれぞれ接続させておく。そして、検出回路の状態を監視しながら多層回路基板にドリルを切り込ませ、検出回路が閉じたときの位置を目的とする内層の位置とするようにしている。
【０００６】
この技術によれば、座繰り加工を繰り返しながら内層の位置を知る場合に比べて、速やかに内層の位置を知ることができた。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記従来技術の前者の場合、表面と内層との距離が設計寸法であるとして、すなわち各層が高さ方向に変位していないものとして、加工をする。このため、表面層と目的とする内層を接続する穴を加工する場合、加工した穴の底面が目的とする内層に届かなかったり、目的とする内層を突き抜けてしまう場合があった。しかも、表面に導体層が配置されていない多層回路基板の場合には、表面に導電性の板を配置する必要があった。
【０００８】
また、多層回路基板の場合、水平方向の中央部と周辺部とでは厚さが異なることが多い。このため、周辺部で測定した内層の位置に基づいて中央部を加工した場合、上記従来技術の前者の場合と同様に、加工した穴の底面が目的とする内層に届かなかったり、目的とする内層を突き抜けてしまう場合があった。しかも、測定個所を側面とするため、予め別工程で側面を加工しておく必要があった。さらに、検出器を配置することが困難であった。
【０００９】
本発明の目的は、上記従来技術における課題を解決し、内層位置の確認作業が容易で、加工精度を向上させることができる多層回路基板の止まり穴加工方法および多層回路基板並びに検査用プローブを提供するにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、本発明の第一の手段は、多層回路基板の止まり穴加工方法として、導体層に接続された導電性の測定領域が水平方向の位置を合わせて高さ方向に積層された多層回路基板の前記測定領域にＶ形の穴を加工し、前記穴の表面に露出した前記測定領域を介して対地抵抗が高いロータシャフトに発生する軸電圧を測定することにより、前記ロータシャフトに保持された工具の先端位置を制御することを特徴とする。
【００１１】
また、本発明の第二の手段は、多層回路基板として、導体層に接続された導電性の測定領域が水平方向の位置を合わせ、絶縁層を介して高さ方向に積層されることを特徴とする。
【００１２】
また、本発明の第三の手段は、測定用プローブとして、導電材で形成され、軸方向に移動自在の複数の端子部が、互いに絶縁されて径方向に配置されることを特徴とする。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図示の実施の形態に基づいて説明する。
【００１４】
図１は本発明を適用するのに好適なプリント基板穴明機の要部正面図、図２は本発明に係る多層回路基板の模式図、図３は本発明に係る測定プローブの断面図、図４は本発明の接続図である。
【００１５】
図１において、ホルダ１は図示を省略する移動手段により、図の左右（Ｙ）および上下（Ｚ）方向に移動自在に支持されている。ホルダ１にはスピンドル２が固定されている。ロータシャフト３は空気ラジアル軸受４ａ〜４ｃによりスピンドル２に回転自在に支持されると共に、空気スラスト軸受５により軸方向に位置決めされて支持されている。ロータシャフト３には、銅材を端絡環状形成したロータ（回転子）６が配置されている。スピンドル２のロータ６に対向する位置には、コイル（固定子）７が配置されている。コイル７はインバータ電源８に接続されている。インバータ電源８は、三相電源９から入力される商用交流電圧を周波数の高い交流電圧に変換する。ロータシャフト３の先端には、ドリル１０が保持されている。
【００１６】
スピンドル２の先端には、プレッシャフット２０が嵌合している。プレッシャフット２０は、ホルダ１に支持された１対のエアシリンダのピストンロッド２１に支持され、スピンドル２に対してＺ方向に移動自在である。
【００１７】
プレッシャフット２０の下端には、絶縁材料で形成されたブッシュ２２が固定されている。
【００１８】
テーブル２５は紙面に垂直な方向（Ｘ方向）に移動自在である。テーブル２５には、導体層が表面側になるようにして多層回路基板３０が固定されている。
【００１９】
ホルダ１、プレッシャフット２０およびテーブル２５は接地されている。
【００２０】
図２に示すように、多層回路基板３０は導体層３１と絶縁層３２を交互に積層したものであり、導体層３１は絶縁層３２により、互いに絶縁されている。それぞれの導体層３１は、多層回路基板３０が製品になったときに回路として使用される部分（以下、「回路用導体部３１ａ」という。）と、同層の回路用導体部３１ａに接続され、穴加工時に高さ方向の位置を測定するためにだけ使用される部分（以下、「測定領域３１ｂ」という。）とから形成されている。測定領域３１ｂは独立な回路用導体部３１ａ毎に設けられており、各層の測定領域３１ｂは水平方向の位置を合わせて厚さ方向に重なるようにして配置されている。なお、図示の多層回路基板３０の場合、最上段の導体層３１は、回路用導体部３１ａが形成されておらず、全面が導体層３１である。
【００２１】
図３に示すように、測定プローブ５０における環状の測定子５１ａ〜５１ｃはガイド５２の内部に形成された壁に沿って上下方向に移動自在である。測定子５１ａ〜５１ｃは導電性の材料で形成され、絶縁材料で形成されたガイド５２により、互いに絶縁されている。導電性のばね５３は、それぞれ測定子５１ａ〜５１ｃを図の下方に付勢している。ばね５３には、ケーブル５４ａ〜５４ｃが接続されている。
【００２２】
図４に示すように、ケーブル５４ａ〜５４ｃ、すなわち測定子５１ａ〜５１ｃは、それぞれスイッチ６０の端子ａ１〜ａ３に接続されている。スイッチ６０の共通端子ｃは、ケーブル６１を介してフィルタ（ここではバンドパスフィルタ）６２の入力端子６２ａに接続されている。フィルタ６２の出力端子６２ｂは比較器６３の入力端子６３ａに接続され、接地端子６２ｅは大地に接続されている。比較器６３の出力端子６３ｂはＮＣ装置６４に接続されている。スイッチ６０はＮＣ装置６４により切り換え制御される。
【００２３】
測定用プローブ５０は、テーブル２５に載置された図示を省略する手段によりＸＹＺ方向に移動自在である。
【００２４】
次に、図４を参照しながら、表面の導体層３１と表面側から第３番目の導体層３１を接続する止まり穴（以下、「穴」という。）を、加工する場合の手順を説明する。
【００２５】
加工に先立ち、先端をＶ形に形成したドリルにより、測定領域３１ｂを所定の深さまで穴７０を加工し、測定領域３１ｂを同心円状に露出させる。次に、露出した測定領域３１ｂに測定プローブ５０を当接させると。ここでは第３番目の導体層に達する穴を加工するので、ＮＣ装置６４は共通端子ｃを測定子５１ｃに接続する。
【００２６】
次に、図示を省略するエアシリンダを動作させ、ピストンロッド２１を最も突き出した状態にしておく。また、インバータ電源８を動作させてコイル７に電流を供給し、コイル７に発生する磁界により、ロータシャフト３を回転させる。ロータシャフト３は空気ラジアル軸受４ａ〜４ｄおよび空気スラスト軸受５を介して（すなわち空気層を介して）スピンドル２に支持されているので、三相電源９あるいはインバータ電源８の図示を省略するスイッチがオンされると、ロータシャフト３には軸電圧Ｖ０が発生する。
【００２７】
軸電圧Ｖ０の波形は、三相電源９の周波数の電圧Ｖｓにインバータ電源８の制御周波数の電圧Ｖｉ１およびインバータ電源８の制御周波数の３倍の周波数の電圧Ｖｉ２の波形等を重畳した波形に略等しく、例えば、三相電源９の電圧周波数が５０Ｈｚ、またインバータ電源８の電圧制御周波数が１ｋＨｚである場合、軸電圧Ｖ０の振幅は１Ｖ前後、また、Ｖｉ２の振幅は３００ｍＶ前後である。
【００２８】
この状態でホルダ１を下降させると、先ず、ブッシュ２２が表面の導体層３１に当接して多層回路基板３０をテーブル２５に押しつける。そして、プレッシャフット２０は多層回路基板３０を押しつけた状態で下降を停止し、以後は空気圧に抗してホルダ１に対して相対的に上昇する。
【００２９】
ホルダ１がさらに下降して、ドリル１０の先端が目的とする第３番目の測定領域３１ｂ（導体層３１）に当接すると、ロータシャフト３に発生する軸電圧Ｖ０が測定子５１ｃを介してフィルタ６２に入力される。フィルタ６２は軸電圧Ｖ０のうち、電圧Ｖｉ２を比較器６３に出力する。比較器６３は正弦波電圧Ｖｉ２と予め定める電圧（例えば、＋１００ｍＶ）とを比較し、電圧Ｖｉ２が＋１００ｍＶを超えると、ＮＣ装置６４に検出信号を出力する。ＮＣ装置６４は、比較器６３から検出信号を受け取ると、ドリル１０すなわちホルダ１の下降を終了させて直ちに上昇させる。
【００３０】
次に、加工精度について説明する。
【００３１】
例えば電圧Ｖｉ２の最大値が１５０ｍＶであるとすると、ドリル１０の先端が第３番目の測定領域３１ｂに当接した後、比較器６３から検出信号が出力されるまでに要する時間の最大値は、略０．２５ｍｓになる。一方、ホルダ１の下降速度が例えば３ｍ／分である場合、０．２５ｍｓ間にドリル１０が下降する距離は１２．５μｍである。したがって、軸電圧Ｖ０を検出してからドリル１０の下降を制御しても、穴深さの加工公差を１５μｍ以内にすることができる。
【００３２】
この実施形態では、測定用プローブ５０に複数の測定子５１ａ〜５１ｃを保持させるようにしたので、測定用プローブ５０の種類を少なくすることができる。
【００３３】
なお、この実施形態では、目的とする導体層に合わせて予めスイッチ６０の接点ｃを目的とする第３番目の測定領域３１ｂに予め接続しておくようにしたが、ドリル１０の先端が上層側の導体層に到達したことを確認してから次の導体層に接続された接点を共通接点ｃに接続するようにしてもよい。
【００３４】
また、この実施形態の場合は、表面層が導体層３１であるので、予め表面層３１に接続する測定子５１ａを共通端子ｃに接続しておき、ドリル１０が表面層３１に接触したことが確認された時点で測定子５１ｂを共通端子ｃに接続するようにしてもよい。このようにすると、穴の加工と同時に多層回路基板３０の表面の凹凸をデータとして保存することができる。
【００３５】
ここで、総ての回路用導体部３１に測定領域３１ｂを設けることができない場合には、例えば以下のようにすればよい。すなわち、測定領域３１ｂが設けられている箇所の穴を先に加工し、その際、当該測定領域３１ｂ（すなわち導体層３１）のテーブル２５表面からの高さを求めて記憶しておく。そして、記憶されている導体層３１の高さの平均値を用いて測定領域３１ｂを設けることができない箇所に穴を加工をする。
【００３６】
なお、測定用プローブ５０に複数の測定子５１を保持させるようにしたが、測定子５１の数を１個とし、各導体層毎に専用の測定子５１を設けるようにしてもよい。
【００３７】
また、リング状の測定子５１を同心円状に配置することに代えて、針状の測定子５１をガイド５２お径方向に配置するようにしてもよい。
【００３８】
さらに、加工に先立ち、測定用プローブ５０の各測定子５１および測定子５１に接続するケーブル５４に断線等が発生していないことを確認するようにしてもよい。
【００３９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明では、導体部に接続された導電性の測定領域が水平方向の位置を合わせて高さ方向に積層された多層回路基板にＶ形の穴を加工することにより内層を露出させるので、一工程で複数の内層を露出させることができ、しかも内層位置の確認が容易である。また、穴の表面に露出した測定領域に軸電圧を測定するための測定用プローブを配置し、対地抵抗が高いロータシャフトに発生する軸電圧を測定しながら加工を行うので、精度に優れる穴を加工することができる。
【００４０】
また、測定用プローブとして、複数の端子部を径方向に配置されたものを使用することにより段取り作業が容易になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用するのに好適なプリント基板穴明機の要部正面図である。
【図２】本発明に係る多層回路基板の模式図である。
【図３】本発明に係る測定プローブの断面図である。
【図４】図４は本発明の回路接続図である。
【符号の説明】
３０　多層回路基板
３１　導体層
３１ｂ　測定領域
３２　絶縁層
５０　測定用プローブ
５１ｃ　測定子
７０　穴

Claims

導体層に接続された導電性の測定領域が水平方向の位置を合わせて高さ方向に積層された多層回路基板の前記測定領域にＶ形の穴を加工し、前記穴の表面に露出した前記測定領域を介して対地抵抗が高いロータシャフトに発生する軸電圧を測定することにより、前記ロータシャフトに保持された工具の先端位置を制御することを特徴とする多層回路基板の止まり穴加工方法。
導体層に接続された導電性の測定領域が水平方向の位置を合わせ、絶縁層を介して高さ方向に積層されることを特徴とする多層回路基板。
導電材で形成され、軸方向に移動自在の複数の端子部が、互いに絶縁されて径方向に配置されることを特徴とする測定用プローブ。