JP2010062393A

JP2010062393A - 多層配線板の孔あけ加工装置

Info

Publication number: JP2010062393A
Application number: JP2008227609A
Authority: JP
Inventors: Yukihiro Ueno; 幸宏上野
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2008-09-04
Filing date: 2008-09-04
Publication date: 2010-03-18

Abstract

【課題】導体で形成された配線パターンが積層されてなる多層配線板において、前記多層配線板に精度孔あけ加工を行う。
【解決手段】多層配線板の微小領域に交番磁場を印加し計測対象パターン２で誘起された起電力の電圧値を検出する計測部５と、多層配線板１に孔あけ加工を行う孔あけ加工部６と、孔あけ加工部６を制御する制御部Ｃｏｎｔを備え、制御部Ｃｏｎｔが電圧値及び位置データより取得した多層配線板１の位置情報をもとに、孔あけ位置を決定し、孔あけ加工部６を駆動して多層配線板１に孔あけ加工を行う多層配線板の孔あけ加工装置Ａ。
【選択図】図４

Description

本発明は、複数層に積層された多層配線板に精度良く孔をあけることができる多層配線板の孔あけ加工装置に関するものである。

近年、導体で形成された配線パターンを備えた配線板では、前記配線パターンが微細化され、スルーホールのランド径が小径化されてきている。前記配線パターンと絶縁層とが交互に積層された多層配線板についても、同様に、配線パターンの微細化、スルーホールやバイアホールのランド径の小径化がなされている。

図１４は多層配線板のスルーホールを拡大した図である。図１４に示すように、スルーホール孔１７は、異なる層の配線パターンに形成されたスルーホールランド１６Ｌ、１６Ｍを貫通している。スルーホール１６Ｌ、１６Ｍは設計上中心位置が上下に重なるように形成されるものであるが、実際のスルーホールランド１６Ｌ、１６Ｍは加工上の誤差、多層配線板の変形等によってずれてしまうことが多い。

例えば、スルーホールランド１６Ｌ、１６Ｍの外径が０．２ｍｍ、スルーホール孔１７の外径が０．１ｍｍであるものを考える。仮に、スルーホールランド１６Ｌ、１６Ｍの中心が０．０３ｍｍずれたとすると、スルーホール孔１７はスルーホールランド１６Ｌ、１６Ｍの両方を貫通しなくてはならず、スルーホールランド１６Ｌ、１６Ｍが重なった部分の中心より、一方のスルーホールランドに０．０３５ｍｍずれてしまうと、他方のスルーホールランドを貫通できなくなりスルーホール欠損となってしまう。多数のスルーホールランドを貫通するスルーホールを形成するには、さらに条件が厳しくなるので、なるべく、各層のスルーホールランドの相対位置、すなわち、配線パターンの相対位置のずれを小さくする必要がある。

スルーホール孔１７を正確に形成するには、複数の層に形成された配線パターンのスルーホールランドの位置を正確に知る必要がある。従来は、配線板を積層するとき基準となる孔であるガイド孔を形成しておき、前記ガイド孔にガイドピンを挿入して多層配線板と工作機械との位置決めを行い、設計上の各層の配線パターンの位置情報をもとに孔あけ加工を行っていた。

配線パターンは作製する途中でずれ、ひずみ等の誤差が発生する。また、多層配線板も製造過程で、変形、ずれが発生し、設計上の位置情報をもとに孔あけ加工を行う位置を決めると、スルーホール（スルーホール孔）がスルーホールランドを貫通しないスルーホール欠損が発生する場合がある。

そこで、Ｘ線画像処理方式のポザ孔加工機を用いて、内層コアに外層材となる絶縁層と導体層とを貼り付けた状態で、Ｘ線透視によって内層パターン上に形成されたガイド中心を狙って基準となるガイド孔を形成する。このガイド孔にドリル装置の位置決め用のピンを挿入してドリル装置の位置決めをし、スルーホール孔／バイアホール孔用の位置決め用の孔を形成する。これにより、内部の配線パターンを透視して行うので、誤差を小さくすることができる。

さらに、特開昭６２−２４１６９９号公報に記載の発明では、配線板に形成された配線パターンに高周波数の電磁波を照射し、前記配線パターンで発生する渦電流を検出することで、前記配線パターンの位置を検出する方法が提案されている。また、同公報には配線パターンに高周波数の電磁波を照射し、導体である配線パターンからの発熱をサーマルイメージ法にて画像化して配線パターンの位置を割り出す方法も提案されている。
特開昭６２−２４１６９９号公報

しかしながら、Ｘ線画像処理方式のポザ孔加工機を用いるものであっても、ガイド孔にピンを挿入してドリル装置の位置決めを行うので、ガイドパターンの中心を狙ってガイド孔を開ける加工には常に一定の誤差が生じてしまう。また、ピンを挿入する構造上、ガイド孔がピンよりも大きくなくてはならず、その隙間によって位置決めの精度が低下する。さらに、ガイド孔はピンを抜き差しすることで孔の形状が変形してしまい位置決めの精度が低下する。

さらに、多層配線板をＸ線透視によって内層の配線パターンの位置を確認する方法の場合、前面に金属層が形成されている配線板の場合、内層に配置されたガイドパターンを透視する際のＸ線透視画像のコントラストが出にくく、精度良く高速で加工することが困難である。また、Ｘ線透視画像では多層の配線パターンのすべてを透視する透視画像が得られるため、実用に足る透視画像を得ることが困難な場合が多い。

さらに、特開昭６２−２４１６９９号公報に記載の方法は、多層配線板の表面或いは内部の層が電磁波を遮断する導体で覆われている場合には採用することが不可能である。また、電磁波は照射面積を小さくすることが難しいので、微細な部分の形状、位置を正確に測定するために必要な解像度を得ることが難しい。さらに、電磁波が照射されることで配線パターンより発生する渦電流や熱を検出する場合、検出された渦電流や熱がどの層の配線パターンで発生しているのか特定するのが困難であり、異なる層の配線パターンの相互位置のずれを正確に計測するのは困難である。

そこで本発明は、導体で形成された配線パターンが積層されてなる多層配線板において、複数の層を貫通する孔を精度良く空けることを目的とする。

上記目的を達成するために本発明は、内層又は表層の少なくとも一層に計測対象パターンが形成された多層配線板の微小領域に交番磁場を印加する磁気ヘッドと、前記交番磁場が前記計測対象パターンを横切るときに、前記計測対象パターンで誘起された起電力の電圧値を検出する検出電極と、前記検出電極により検出された電圧値及び前記電圧値が計測された位置での前記交番磁場の位置データが少なくとも記録される情報記録部と、前記情報記録部に記録された前記電圧値と前記位置データとを演算処理し、前記多層配線板の位置情報を取得する演算処理部と、前記多層配線板の複数の層を貫通する孔であるスルーホール用或いはバイアホール用の孔を形成する孔あけ加工を行う孔あけ加工部と、少なくとも、前記磁気ヘッド、前記演算処理部及び前記孔あけ加工部を制御する制御部とを備え、前記制御部は前記多層配線板の位置情報をもとに、孔あけ加工を行う孔あけ位置を決定し、前記孔あけ加工部を駆動して前記孔あけ位置に孔あけ加工を行う。

この構成によると、交番磁場を印加し、計測対象パターンで誘起された起電力の電圧値から、多層配線板の位置情報を取得するので、従来の機械的手法やＸ線透視を用いた方法に比べて簡単かつ容易に高精度な多層配線板の位置情報を取得することができ、その位置情報をもとに孔あけ加工を行うので精度の高い孔を成形することが可能である。そして、その孔あけ位置をもとに孔あけ加工を行うので、位置決めの手間を省くことができ、短時間に高精度な孔あけ加工を行うが可能である。

上記構成において、前記検出電極は同一の層に配置されている複数の計測対象パターンで誘起された起電力の電圧値をそれぞれ独立した電圧値として検出してもよい。この構成によると、複数の位置での計測結果を用いるので、多層配線板の位置情報の精度を上げることができ、孔の位置精度を上げることができる。

上記構成において、前記検出電極は異なるの層に配置されている複数の計測対象パターンで誘起された起電力の電圧値をそれぞれ独立した電圧値として検出し、前記演算処理部は複数の層に形成されている既設の配線パターンの位置情報をそれぞれ独立して取得し、前記制御部は前記多層配線板の位置情報及び前記複数の層に形成されている既設の配線パターンの位置情報をもとに孔あけ位置を取得してもよい。

この構成によると、実際に形成されている既設の配線パターンの位置情報をもとに、孔あけ位置を決定するので、孔あけ加工にて形成される孔がいくつかの層に形成されている既設の配線パターンの所定の位置を貫通しない、いわゆる、スルーホール欠損のような欠陥が発生するのを抑制することが可能である。

上記構成において、前記磁気ヘッド及び前記検出電極を、それぞれ、前記計測対象パターンの数にあわせた個数備えていてもよい。この構成によると、短時間で複数の前記計測対象パターンに交番磁場を印加し、電圧値及び位置データを得ることができる。これにより、複数の位置での電圧値及び位置データを用いるので高精度な多層配線板の位置情報を得ることができ、精度良く孔あけ加工を行うことが可能である。

上記構成において、前記磁気ヘッドを、前記多層配線板の主面に沿って１軸方向または２軸方向に移動させる磁気ヘッド駆動部をさらに備えていてもよい。

上記構成において、前記多層配線板が載置される載置面を有するテーブルを備え、前記テーブルを、前記載置テーブルの前記載置面に沿って１軸方向または２軸方向に移動させるテーブル駆動部を備えていてもよい。

上記構成において、前記制御部は前記テーブルが所定の位置に移動された後に、前記磁気ヘッドより前記交番磁場の印加を開始してもよい。

上記構成において、前記テーブルは前記多層配線板を保持するためのクランプ部を備えており、前記検出電極が前記クランプ部に含まれていてもよい。この構成によると、前記多層配線板を前記テーブルに載置し前記クランプで固定することで、検出電極を前記計測対象パターンの一部に接続させることができる。これにより、前記検出電極を前記計測対象パターンの一部に接続させるための位置決めを省略することができるので、多層配線板の位置情報を迅速に取得することができる。また、前記検出電極が前記多層配線板を固定するクランプに備えられているので、前記検出電極と前記計測対象パターンとの接触が不十分で、正確な電圧値が検出できない不具合が発生するのを抑制することが可能である。

上記構成において、前記テーブルは往復動するものであり、前記制御部は前記テーブルが一方に向かって移動するときに、前記磁気ヘッドより交番磁場を前記多層配線板に印加させ、前記情報記録部に前記検出電極にて検出された電圧値と前記電圧値が検出された位置での前記交番磁場の位置データを前記情報記録部に記録し、前記演算処理部にて前記多層配線板の位置情報を取得し、前記テーブルが他方に向かって摺動するときに前記孔あけ部を駆動させて孔あけ加工を行ってもよい。

この構成によると、前記テーブルが移動するときに前記多層配線板の位置情報の取得及び孔あけ加工を行うので、工程を減らすことができ、孔あけ加工にかかる時間を短縮することが可能である。

上記構成において、前記制御部は、前記テーブルが他方に向かって摺動されるときに、前記磁気ヘッドより交番磁場を印加させるとともに、前記検出電極にて検出される電圧値と、前記電圧値が検出された位置での前記交番磁場の位置データとを前記情報記録部に記録させ、前記演算処理部にて前記多層配線板の位置情報を取得し、前記位置情報を用いて孔あけ位置を補正するようにしてもよい。この構成によると、孔あけ位置を補正するので、精度良く孔あけ加工を行うことが可能である。

上記構成において、前記孔あけ加工部は回転ドリルを備えているもの、或いは、孔あけ用のレーザ光を照射するレーザ光照射部を備えているものを挙げることができる。

本発明によると、導体で形成された配線パターンが積層されてなる多層配線板において、複数の層を貫通する孔を精度良く空けることができる。

以下に、本発明にかかる多層配線板の孔あけ加工装置の実施の形態について図面を参照して説明する。まず、位置を計測される配線パターンを備えた多層配線板について説明する。図１は多層配線板の断面図であり、図２は図１に示す多層配線板の平面図である。

図１に示す多層配線板１は、ガラスエポキシ、ポリイミドフィルム等の絶縁性を有する材料で形成された中心基板１１の両面に配線パターン１２が形成されている。そして、両面の配線パターン１２の外面側に絶縁層１３が形成されており、絶縁層１３の外側には配線パターンを作製する前の導体膜１４が配置されている。また、図１に示すように、多層配線板１には中心基板１１の両面に形成された配線パターン１２同士を接続するためのバイアホール１５が形成されている。

多層配線板１の積層は次のようにして行われる。配線パターン１２の上に、導体膜１４（例えば銅箔）が積層された絶縁層１３（ガラス繊維強化の半硬化樹脂フィルム）を熱プレスで加圧接着する。そして、導体膜１４の表面にフォトレジスト層を形成し（例えば感光性を有するドライフィルムの貼り付け）、フォトレジスト層を新設する配線パターンの形状に合わせて露光、現像し、さらにエッチングにて不要な導体膜を取り除き、配線パターンを形成する。これを繰り返すことで多層化する。この積層工程や使用する材料は従来の方法と同じものでかまわない。さらに、通常の多層配線板１を製造するときと同様に、スルーホール孔或いはバイアホール孔加工、パネルめっき処理等を行う。

図２に示すように、多層配線板１は矩形状を有しており、その四隅に位置計測に用いられる計測対象パターン２が形成されている。計測対象パターン２は各層の配線パターンと同じ層に設けられている。計測対象パターン２は、多層配線板１の長手方向に伸びる第１パターン２１と、多層配線板１の短手方向に伸びる第２パターン２２と、第１パターン２１及び第２パターン２２とを接続するリード２３と、リード２３と接続された計測ランド２４とを備えている。

そして、多層配線板１は計測ランド２４の上部の絶縁層１３及び導体膜１４が取り除かれており、計測ランド２４が外部に露出している。本実施形態の多層配線板１において計測対象配線パターン２は、機器に組み込まれて配線として機能する配線パターンとは別に形成されており、最終的に、多層配線板１製造時の最終工程で切除される領域に形成されているものである。なお、本実施形態では、導体膜１４が形成された絶縁層１３に予め貫通孔を形成しておき、中心基板１１の両面に貼り付けることで、計測ランド２４が外部に露出する。また、これに限定されるものではなく、導体膜１４と絶縁層１３を積層した後に、ざぐり加工等で計測ランド２４を露出させるようにしてもよい。

表層又は内層に形成された測定対象パターンの位置を計測する原理について図面を参照して説明する。図３は多層配線板に交番磁場を印加している状態の断面図と、そのときの電圧値と位置データとの関係を示すグラフである。なお、図３に示す配線パターンは計測対象パターン２であり、ここでは、第２パターン２２である。

交番磁場を計測対象パターン２に印加し、誘起された起電力の電圧値を計測し、その電圧値と電圧値を計測したときの交番磁場の位置データとを検出し、その電圧値及び位置データとを用いて位置情報を取得する。まず、交番磁場が計測対象パターン２を横切るように移動される。このとき、交番磁場は計測対象パターン２を挟む（図３では上下に挟む）ように印加されている。交番磁場が移動し計測対象パターン２を横切るときに起電力が誘起される。

交番磁場の位置と誘起された電圧値は図３の上のグラフのような関係になっている。すなわち、交番磁場が計測対象パターン２の一方の縁に差し掛かったときに起電力が誘起され、起電力の電圧は上昇し所定の電圧値（Ｖ１）まで増加する。そして、計測対象パターン２に照射されている間は略一定の電圧値（Ｖ１）が計測され続け、交番磁場が他方の縁から計測対象パターン２の外側に移動するときに、起電力の電圧値が減少しやがて０になる。

図３の上のグラフに示すように、交番磁場の磁束分布等の条件により、電圧値は、徐々に大きくなり、途中で急に増加（減少）し、徐々に所定の値（Ｖ１又は０）になるような変化をする。この状態では、計測対象パターン２のエッジの位置を正確に取得するのは困難である。また、実際の測定では、計測対象パターン２の近傍に配置されている配線パターンや導体膜１４の影響を受ける場合がある。そこで、計測された電圧値と位置データ（交番磁場の移動した長さ等のデータ）をノイズ処理、微分処理等の演算処理することで、図３の下のグラフに示すような、計測対象パターン２の縁でより鋭く変化する電圧値の関係を示す関数を得ることができる。この電圧値の変化と位置データとの関を用いることで計測対象パターン２の位置情報を正確に取得することができる。すなわち、電圧値がステップ状に増加しているところから、ステップ状に減少しているところの間が、計測対象パターン２が形成されている位置であると検出することができる。

なお、図３において、位置計測される計測対象のパターンとして、第２パターン２２の位置を計測するものを例に説明しているが、第１パターン２１の位置を計測する場合も、交番磁場の移動方向を変更することで同様に行うことができる。

次に本発明にかかる多層配線板の孔あけ加工装置について説明する。図４は本発明にかかる多層配線板の孔あけ加工装置のブロック図であり、図５は図４に示す多層配線板の孔あけ加工装置の概略斜視図である。なお、図４において、横方向をＸ軸方向、紙面奥方向をＹ軸方向と定義しており、多層配線板１は長辺がＸ軸方向に伸びるように配置されている状態で説明する。

図４に示すように、多層配線板の孔あけ加工装置Ａは、フレーム３と、フレーム３に摺動自在に支持され、多層配線板１を載置するテーブル４と、フレーム３に支持され、測定対象パターン２の位置を計測する計測部５と、多層配線板１に孔あけ加工を施す孔あけ部６と、テーブル４及び計測部５の後述する磁気ヘッド５０の駆動を制御する駆動制御部７と、テーブル４及び計測部５から出力された情報を記録する情報記録部８と、情報記録部８に記録されている情報をもとに多層配線板の位置情報を取得する演算処理部９と、孔あけ加工部６、駆動制御部７、情報記録部８及び演算処理部９を制御する制御部Ｃｏｎｔとを備えている。

テーブル４には図示を省略した位置決め部が備えられており、多層配線板１を位置決めすることができる。位置決め部としては、多層配線板１の外部が当接することでなされるものや、ピンの係合で位置決めするピンガイド方式のもの等、従来良く知られたものを採用することが可能である。そして、テーブル４は上部に載置された多層配線板１がずれないように基板保持機構も備えている。基板保持機構としては、従来良く知られているもののうち、交番磁界に影響のない方法（たとえば、テーブルと基板との間の気圧を外部の気圧より下げ、基板を吸着する方法）を採用することができる。

テーブル４は摺動可能にフレーム３に支持されているものである。テーブル４はテーブル駆動部４１にて駆動され多層配線板１を計測部５に接近／離反させる。テーブル駆動部４１はテーブル４を移動させるだけでなく、テーブル４の移動量を計測することができる。テーブル駆動部４１はそれには限定されないが、電動モータ、歯車等の駆動機構を備えている。

計測部５は、計測対象パターン２に磁気を印加する磁気ヘッド５１と、計測対象パターン２の計測ランド２４と接触させて計測対象パターン２で誘起された電圧を検出する検出電極５２と、磁気ヘッド５１及び検出電極５２をＸ軸方向及びＹ軸方向に移動させるとともに、その移動量を計測する計測駆動部５３とを備えている。計測駆動部５３は電動モータ、歯車等の駆動機構を備えている。

磁気ヘッド５１より交番磁場が発生されており、交番磁場は多層配線板１に印加されている。なお、磁気ヘッド５１から印加される磁場は交番磁場に限定されるものではなく、たとえば磁気パルスのような磁束強度が急激に変化するものを採用することができる。計測対象パターン２で誘起される起電力の電圧値が急激に変化するものを採用することが可能である。

孔あけ加工部６はテーブル４にて運ばれてきた多層配線板１に孔あけ加工を行うことができる位置に配置されている。孔あけ加工部６はレーザ光を出謝するレーザ光源６１と、レーザ光を多層配線板１の所定の位置に照射させるレーザ光照射部６２とを備えている。多層配線板１の孔あけ加工を行う位置にレーザ光を照射させることで、多層配線板１に孔あけ加工を行うことができる。

駆動制御部７はテーブル駆動部４１及び計測駆動部５３に駆動信号を送り、テーブル駆動部４１及び計測駆動部５３を動作させるものである。駆動制御部７は制御部Ｃｏｎｔからの制御信号をもとに、駆動信号を出力する。

情報記録部８はテーブル駆動部４１、計測電極５２及び計測駆動部５３と接続されている。テーブル駆動部４１よりテーブル４の移動量が、計測電極５２で計測された電圧値が、計測駆動部５３より磁気ヘッド５１の移動量がそれぞれ入力され、それらの情報を記録しておくものである。情報記録部８としてはそれには限定されないが、ＲＡＭ（ＲａｎｄｏｍＡｃｃｅｓｓＭｅｍｏｒｙ）、フラッシュメモリー等の半導体メモリ装置や、ハードディスク装置のような読み出し、記録を自在に行うことができるものが好ましく、ここではＲＡＭを含むものである。

演算処理部９は、情報記録部８に記録されている電圧値と位置データを演算処理する処理部である。制御部Ｃｏｎｔは、多層配線板の孔あけ加工装置Ａの動作を制御するためのものであり、ＣＰＵやマイコンを含み、計測部５、孔あけ加工部６、駆動制御部７、情報記録部８及び演算処理部９の動作を制御するものである。なお、駆動制御部７及び演算処理部９はそれぞれ、独立したハードウェアで提供されるものであってもよく、制御部Ｃｏｎｔで起動されるソフトウェアとして提供されるものであってもよい。

次に、多層配線板の孔あけ加工装置Ａを用いて多層配線板の孔あけ加工を行う手順について説明する。まず、テーブル４の上に孔あけ加工する多層配線板１が載置される。多層配線板１はテーブル４上の適切な位置に位置決めされ、テーブル４の上部にずれないように保持される。制御部Ｃｏｎｔは、テーブル駆動部４１にテーブル４を駆動するための駆動信号を送り、テーブル駆動部４１を駆動させてテーブル４を移動させる。テーブル４は多層配線板１の四隅に形成された測定対象パターン２のうちのひとつが計測部５の計測可能範囲と重なる位置に移動される。

ここで、多層配線板１のテーブル４に対する適切な位置とは、テーブル４が移動したときに、多層配線板１に備えられた測定対象パターン２の少なくとも第１パターン２１及び第２パターン２２が、計測部５の計測範囲内に配置される程度の精度でよい。また、多層配線板１が位置決めされ、移動された後に、計測対象パターン２の計測ランド２４に検出電極５２を接触させることができる。

テーブル４が移動され、計測対象パターン２が計測部５の計測範囲に移動した後、制御部Ｃｏｎｔはテーブル駆動部４１に指示を送りテーブル４の移動を停止する。そして、制御部Ｃｏｎｔは計測駆動部５３に指示を出し、計測部５の検出電極５２を移動させて、検出電極５２と計測ランド２４とを接触させる。

この時点で、計測部５は計測対象パターン２の位置の計測を開始することができる状態にあり、制御部Ｃｏｎｔは、計測開始前に、０点調整を行う。ここで、０点調整とは、検出電極５２で検出された電圧を０に補正するとともに、テーブル４及び磁気ヘッド５１の移動量をリセットして０にすることである。

そして、制御部Ｃｏｎｔは計測部５に指示を出し磁気ヘッド５１より交番磁場を発生させるとともに、計測駆動部５３に駆動信号を送り、交番磁場が計測対象パターン２の第２パターン２２に移動するように（図４、中Ｘ軸方向）磁気ヘッド５１を移動させる。計測開始時より計測駆動部５３から磁気ヘッド５１の移動量が出力されており、この移動量を交番磁場の位置データとして情報記録部７に記録されている。これと同時に検出電極５２で検出された電圧値が位置データとともに情報記録部７に記録される。

制御部Ｃｏｎｔは検出電極５２に記録された起電力の電圧値を確認しており、電圧値が急激に上昇し、安定した後、その後急激に下降し、０になった時点で、交番電極が第２パターン２２の位置計測を終了させる。そして、制御部Ｃｏｎｔは磁気ヘッド５１に指示を送り交番磁場の発生を停止させ、計測駆動部５３に指示を出し、磁気ヘッド５１を０点まで移動させる。

位置計測はここで終了し、制御部Ｃｏｎｔは情報記録部８から記録された位置データ及び電圧値を読み出し、演算処理部９にノイズ処理、微分処理等の演算処理を実行させ、多層配線板１の位置情報を取得する。なお、多層配線板１の位置情報としては、ここでは、０点調整したときの、０点を基準とする数値データであるが、それには限定されない。例えば、多層配線板の孔あけ加工装置Ａで定義された数値データであってもよく、テーブル４に対するＸ軸方向、Ｙ軸方向及びテーブル４の上面に垂直な軸周りの回転方向のずれ量であってもよい。多層配線板の孔あけ加工装置Ａが孔あけ加工を行うときのすうち制御に用いることができるデータを広く採用することができる。

そして、制御部Ｃｏｎｔは多層配線板１の位置情報より、多層配線板１のへの孔あけ加工位置を決定する。制御部Ｃｏｎｔは孔あけ加工部６に駆動信号を送る。このとき、制御部Ｃｏｎｔは、孔あけ位置のデータも同時にレーザ駆動部６に送る。駆動信号を受信した孔あけ加工部６はレーザ光源６１及びレーザ光照射部６２を起動させ、レーザ光をテーブル４に保持された多層配線板１の孔あけ位置に照射し、孔をあける。この孔は、ベリー度ビア用或いはスルーホール用の孔である。

なお、制御部Ｃｏｎｔは磁気ヘッド５１を０点に復帰させた後、再度交番磁場を発生させ、磁気ヘッド５１を第１パターン２１に向かう方向（Ｙ軸方向）に移動させ、第１パターン２１での電圧値と位置データとを取得してもよい。第１パターン２１での電圧値及び位置データの取得方法は第２パターン２２で取得する場合と同じ手順で行われるので、詳細は省略する。このように、直交する方向に伸びる第１パターン２１及び第２パターン２２を計測したデータを演算処理し、計測対象パターン２の位置情報を取得することで、どちらか一方で計測したデータを用いる場合に比べて計測対象パターン２の位置情報の精度を上げることができ、多層配線板１の位置情報の精度も上げることができる。

また、１箇所の計測対象パターン２の位置情報の取得が終了した後、テーブル４を移動させて、多層配線板１の四隅の他の場所に形成されている計測対象パターン２の位置情報を取得するようにしてもよい。複数の計測対象パターン２の位置情報をもとに、多層配線板１の位置情報を取得することができるので、多層配線板１の位置情報の精度を上げることが可能である。また、複数の計測対象パターン２の位置情報より、相対的な距離、角度を取得することができる。この相対的な距離や角度を取得することで多層配線板１の変形やずれの情報も取得することが可能である。この、変形やずれ情報をもとに、孔あけ位置の補正を行った後、孔あけ加工部６を駆動して孔あけ加工を行うものとしてもよい。なお、孔あけ加工部６はレーザ光を用いるものを例にしているが、ドリル等の機械的な道具を用いて孔あけを行う構造としてもよい。

本発明にかかる多層配線板の孔あけ加工装置の他の例について図面を参照して説明する。図６は本発明にかかる多層配線板の孔あけ加工装置の斜視図であり、図６に示す多層配線板の孔あけ加工装置Ｂは、計測部５ｂが複数個備えられている以外は、多層配線板の孔あけ加工装置Ａと同じ構造を有しており、実質上同じ部分には同じ符号が付してある。

図６に示すように複数の計測部５ｂは多層配線板１に形成されている複数個の計測対象パターン２のそれぞれを同時に計測することができる位置に配置されている。図６に示すように、多層配線板の孔あけ加工装置Ｂにおいて計測部５ｂは多層配線板１を挟むように２個ずつ対向して配置されている。計測部５ｂは多層配線板１に接近／離反するように移動可能な部材である。

多層配線板１はテーブル４にクランプ４２にて固定されている。クランプ４２には図示を省略しているが、計測対象パターン２で誘起される起電力の電圧値を検出する検出電極が備えられている。よって、クランプ４２は検出電極が計測対象パターン２の計測ランドと接触させ、多層配線板１をテーブル４に固定している。

多層配線板の孔あけ加工装置Ｂを用いて多層配線板１の孔あけ加工を行う手順を説明する。計測部５ｂは通常テーブル４の移動の邪魔にならないように、テーブル４から離れて待機している。テーブル４に固定された多層配線板１が孔あけ加工される位置までテーブル４が移動される。そして、計測部５ｂがテーブル４に保持されている多層配線板１の計測対象パターン２と近接する位置に移動される。

計測部５ｂは磁気ヘッドで交番磁場を発生させ、磁気ヘッドを交番磁場が測定対象パターン２を横切るように移動させる。位置データ及び電圧値の計測ついては上述の方法と同じであり、詳細は省略する。計測部５ｂは位置データ及び電圧値の計測が終了した後、退避位置に移動する。そして、複数の計測対象パターン２に交番磁場を印加して計測された電圧値及び位置データを用いて多層配線板１の位置情報を取得する。この多層配線板１の位置情報をもとに、孔あけ位置を決定し、孔あけ加工部６を駆動させて、多層配線板１に孔あけ加工を施す。

このように、同時に複数の計測対象パターン２を計測することで、１つの計測対象パターン２を計測するものと同程度の計測時間で、より高い精度の多層配線板１の位置情報を取得することができる。またクランプ４２に備えられた検出電極を用いるので、計測部５ｂの形状を簡略化することができる。

本発明にかかる多層配線板の孔あけ加工装置のさらに他の例について図面を参照して説明する。図７は本発明にかかる多層配線板の孔あけ加工装置の斜視図である。図７に示す多層配線板の孔あけ加工装置Ｃは計測部５ｃの個数が異なる以外は、多層配線板の孔あけ加工装置Ｂと同じ構造を有しており、実質上同じ部分には同じ符号が付してある。

図７に示すように多層配線板の孔あけ加工装置Ｃはテーブル４の摺動方向と直交する方向に配列され、互いに対向して配置された一対の計測部５ｃを備えている。計測部５ｃは交番磁場を発生する磁気ヘッドを備えている。計測部５ｂはテーブル４が移動するときに、交番磁場が多層配線板１に形成されている計測対象パターン２を横切ることができる位置に配置されている。

多層配線板の孔あけ加工装置Ｃを用いて多層配線板１の孔あけ加工を行う手順を説明する。多層配線板１がテーブル４にクランプ４２にて取り付けられた後、テーブル４は多層配線板１の孔あけ加工が行われる場所まで移動される。

計測部５ｂより交番磁場が印加されており、テーブル４が移動するときに多層配線板１に形成された計測対象パターン２を横切る。このとき計測対象パターン２で起電力が誘起され、クランプ４２に備えられている検出電極にて電圧値が検出される。なお、このときの位置データはテーブル４の移動量が利用されるものであり、テーブル駆動部４１からの位置データが検出された電圧値とともに情報記録部７に記録される。

多層配線板１には四隅に計測対象パターン２が形成されている。テーブル４の移動が完了すると、四隅に配置された計測対象パターン２のすべてに交番磁場を印加し電圧値、位置データを検出している。この各計測対象パターン２での電圧値及び位置データを演算処理部９にて演算処理して、多層配線板１の位置情報及び変形、ずれ等の形状情報を取得する。

多層配線板１の位置情報及び形状情報をもとに、多層配線板１に孔あけ加工を行う孔あけ位置を形成する。そして、テーブル４を多層配線板１の加工を行う加工位置に移動されたときの反対側に移動させるとともに、孔あけ加工部６は孔あけ位置をもとに、孔あけ加工を行う。これにより、計測部５ｃの数を減らし、計測部５ｃ自体を移動させる移動機構を減らすことができる。また、テーブル４を移動させつつ孔あけ加工を行うので、孔あけ加工タクトタイムも短くすることができる。

図８は多層配線板の例の斜視図である。図８に示す多層配線板１ｂは四隅、各辺の中央及び多層配線板１ｂの中央に計測対象パターン２が形成されている。この多層配線板１ｂの位置情報を取得するために、中央の計測対象パターン２に交番磁場を印加するために多層配線板の孔あけ加工装置Ｃは対向した計測部５ｃの中間に計測部５ｃを備えているものを用いる。

このように、計測対象パターン２を中間部にも取り付けることで、多層配線板１ｂの全体的な変形、ずれを計測できるのみならず、局所的な変形、ずれを計測できるので、孔あけ精度を上げることができる。

本発明にかかる多層配線板の孔あけ加工装置の他の例について図面を参照して説明する。図９は本発明にかかる多層配線板の孔の孔あけ加工装置の斜視図であり、図１０は図９に示す多層配線板の孔あけ加工装置で孔あけ加工が施される多層配線板の斜視図である。図９に示す多層配線板の孔あけ加工装置Ｄでは、テーブル４の移動方向と交差する方向に移動しつつ電圧値及び位置データを計測する移動式計測部５ｄを備えている。それ以外の部分は多層配線板の孔あけ加工装置Ｃと同じ構成を有しており、実質上同じ部分には同じ符号が付してある。

図１０に示すように、多層配線板１ｄには、周囲を囲むように配置されているとともに、最終的に製品として切り取られる部分の間にも配置されたはしご状の計測対象パターン２ｄを備えている。

多層配線板１ｄの孔あけ加工を行う場所までテーブル４を移動させつつ、多層配線板１ｄの位置情報を取得する手順は、上述した多層配線板の孔あけ加工装置Ｃと同じである。すなわち、交番磁場を印加しつつ、テーブル４を移動させることで、交番磁場が計測対象パターン２ｄを横切り、電圧値及び位置データを検出する。テーブル４の移動が完了すると、計測対象パターン２ｄでの電圧値及び位置データを演算処理部９にて演算処理して、多層配線板１ｄの位置情報及び変形、ずれ等の形状情報を取得する。

多層配線板１ｄの位置情報及び形状情報をもとに、多層配線板１ｄの孔あけ位置を形成する。そして、テーブル４を多層配線板１ｄを孔あけ加工位置に移動させたときと反対側に移動させるとともに、孔あけ加工部６は孔あけ位置の位置情報をもとに多層配線板１ｄにレーザ光を照射さて孔あけ加工を行う。

テーブル４が所定量移動し、テーブル４の移動方向と交差する方向に形成された計測対象パターン２ｄと移動式計測部５ｄとが重なったところで、テーブル４を停止し、移動式計測部５ｄを駆動して、電圧値及び位置データを検出する。その電圧値及び位置データを用いてその場での多層配線板１ｄの位置情報及び変形、ずれ等の形状情報を取得し、その位置情報及び形状情報をもとに孔あけ位置を補正する。補正された孔あけ位置を孔あけ位置の６に送り、孔あけ加工部６は補正された孔あけ位置をもとに孔あけ加工を行う。

このように孔あけ加工を行うことで、多層配線板１ｄの位置情報、形状情報を精度良くリアルタイムで得ることができるので、より設計形状との誤差の少ないスルーホール孔及び（又は）バイアホール孔が形成された多層配線板１ｄを製造することが可能である。

本発明にかかる多層配線板孔あけ加工装置の他の例について図面を参照して説明する。図１１は本発明にかかる多層配線板の孔あけ加工装置の他の例の磁気ヘッド及びテーブルの図である。図１１に示す多層配線孔あけ加工装置Ｅでは、テーブル及び磁気ヘッド以外の部分は多層配線板の孔あけ加工装置Ａと同じ構成を有しており、実質上同じ部分には同じ符号が付してある。

図１１に示すように、多層配線板の孔あけ加工装置Ｅは多層配線板１が載置されるテーブル３ｅと、交番磁場を印可するための計測部５ｅとを備えている。テーブル３ｅは高透磁性材料で作成されている。そして、計測部５ｅはテーブル３ｅの多層配線板１が載置された側に配置された２つの磁極部５１１ｅ、５１２ｅを有している。磁極部５１１ｅ、５１２ｅとは連結部５１３ｅで連結されている。

磁極部５１１ｅ、５１２ｅはテーブル３ｅと対向している。磁極部５１１ｅ、５１２ｅから交番磁場が発生すると、磁極部５１１ｅ、テーブル３ｅ、磁極部５１２ｅ及び連結部５１３ｅで磁気回路が形成される。これにより、磁極部５１１ｅ又は磁極部５１２ｅから出た磁力線は多層配線板１を貫通してテーブル３ｅを通り、再び多層配線板１を貫通して、出たのとは異なる磁極部に戻る。これにより、計測部５ｅは交番磁場を多層配線板１の計測対象パターン２に印加させることができる。

磁極部５１１ｅの先端を細く絞り、磁極部５１２ｅの先端を広く形成されている。磁極部５１１ｅより出る交番磁場は、磁束幅が小さく、磁束密度が高くなる。一方で、磁極部５１２ｅより出る交番磁場は、磁束幅が大きく、磁束密度が小さくなる。磁極部５１１ｅを計測側の磁極とすることで、磁極部５１１ｅより出る交番磁場によって計測対象パターン２で誘導電圧を効果的に誘起させることができる。また、磁極部５１２ｅより出る交番磁場では計測対象パターン２で誘導電圧を誘起できにくい。これにより、計測対象パターン２の位置データ及び電圧値を精度よく検出することができ、計測対象パターン２の位置を精度良く計測することができる。

この構成によると、磁極部５１１ｅ、５１２ｅの両方がテーブル３ｅ（多層配線板１）の一方の面に配置されるので、テーブル３ｅに切り欠きや凹み等の磁極部とテーブルとが接触するのを防ぐための構造を形成しなくても良く、それだけ、簡単な構成とすることができる。

上記実施の例において、検出電極５３は多層配線板１の計測ランド２４を予め露出させておき、その、計測ランド２４に直接接触させるものが示されているが、これに限定されるものではない。たとえば、検出電極の先端が鋭利な針状に形成されており、多層配線板１の表面より突き刺すことで、計測対象パターン２の計測ランド２４に接触させる用にしてもよい。この構成によると、多層配線板１の計測ランド２４を予め露出させなくても良く、それだけ、手間を省くことが可能である。また、検出電極の代わりにコイルを用いて、非接触で起電力を検出するようにしてもよい。

上述した本発明にかかる多層配線板の孔あけ加工装置では、複数の層の計測対象パターン２で誘起された誘導電圧をそれぞれ独立して計測することも可能である。図１２は複数層の計測対象パターンを計測したときの概略図である。このときの距離データ及び電圧値とを演算処理することで、異なる層に配置された計測対象パターン２ｕ、２ｄの両方の位置を精度良く計測することが可能である。

各層の計測対象パターンの位置情報をもとに、各層に形成されている計測対象パターン１２の位置情報をそれぞれ個別に精度良く取得することができる。図１３はスルーホール孔の例の断面図である。図１３に示すような、配線パターンが複数の層で重なっているような多層配線板１の場合であっても、各層の配線パターンの位置情報も独立して取得することができる。各層の配線パターン１２に形成されたスルーホールランド１６（ここでは、スルーホールランド１６Ｌ、１６Ｍ、１６Ｎ）の位置情報を取得することができる。この各層のスルーホールランド１６Ｌ、１６Ｍ、１６Ｎの位置情報をもとに、すべてのスルーホールランド１６Ｌ、１６Ｍ、１６Ｎを貫通する孔あけ位置を取得し、孔あけ加工部６で孔あけを行うことで、すべてのスルーホールランド１６（１６Ｌ、１６Ｍ、１６Ｎ）を貫通するスルーホール孔１７を形成することができる。これにより、スルーホール欠損等の各層の配線パターンのずれにより不具合の発生を高度に抑制することができる。

上述した実施形態の多層配線板の孔あけ加工装置を用いることで、以下のような効果を得ることができる。
（１）交番磁場を印加することにより配線パターンで誘起される電圧値を検出して多層配線板の位置情報を取得するので、ガイド孔、ガイドピン等を用いた位置決めのように、機械的な手法を取ることによる大きな誤差が発生しにくい。
（２）機械的手法をとらないので、位置情報を繰り返し計測しても、精度が低下しにくい。例えば、ガイド孔にガイドピンを抜き差ししたりすることでガイド孔が拡開され、位置決め精度が低下する等の不具合が起こりにくい。
（３）多層配線板の各層の計測対象パターンの位置情報を精度良く取得することができるので、従来の方法では困難であった最内層以外の層に形成された計測対象パターンの位置情報を基準として、多層配線板の孔あけ加工を行うことが可能である。

多層配線基板の断面図である。図１に示す多層配線板の平面図である。多層配線板に交番磁場を印加している状態の断面図と、そのときの電圧値と位置データとの関係を示すグラフである。本発明にかかる多層配線板の孔あけ加工装置のブロック図である。図４に示す多層配線板の孔あけ加工装置で用いられた計測部の概略斜視図である。本発明にかかる多層配線板の孔あけ加工装置の他の例の斜視図である。本発明にかかる多層配線板の孔あけ加工装置のさらに他の例の斜視図である。多層配線板の他の例の斜視図である。本発明にかかる多層配線板の孔あけ加工装置のさらに他の例の斜視図である。図９に示す多層配線板の孔あけ加工装置で孔あけ加工が施される多層配線板の斜視図である。本発明にかかる多層配線板の孔あけ加工装置の他の例の磁気ヘッド及びテーブルの図である。本発明にかかる多層配線板の孔あけ加工装置で複数層に配置された計測対象パターンの位置情報を取得した状態を示す図である。本発明にかかる多層配線板の孔あけ加工装置で複数層に形成された配線パターンの位置情報をもとに孔あけ加工を行ったときの断面図である。スルーホールランドとスルーホールの位置関係を示す図である。

符号の説明

Ａ配線パターン露光装置
１多層配線板
１１中心基板
１２配線パターン
１３絶縁層
１４導体層
１５バイアホール
２計測対象パターン
２１第１パターン
２２第２パターン
２３リード
２４計測ランド
３フレーム
４テーブル
５計測部
５０磁気ヘッド
５１磁極部
５２検出電極
５３磁気ヘッド駆動部
６孔あけ加工部
６１レーザ光源
６２レーザ照射部
７駆動制御部
８情報記録部
９演算処理部

Claims

内層又は表層の少なくとも一層に計測対象パターンが形成された多層配線板の微小領域に交番磁場を印加する磁気ヘッドと、
前記交番磁場が前記計測対象パターンを横切るときに、前記計測対象パターンで誘起された起電力の電圧値を検出する検出電極と、
前記検出電極により検出された電圧値及び前記電圧値が計測された位置での前記交番磁場の位置データが少なくとも記録される情報記録部と、
前記情報記録部に記録された前記電圧値と前記位置データとを演算処理し、前記多層配線板の位置情報を取得する演算処理部と、
前記多層配線板の複数の層を貫通する孔であるスルーホール用又はバイアホール用の孔を形成する孔あけ加工を行う孔あけ加工部と、
少くとも、前記磁気ヘッド、前記演算処理部及び前記孔あけ加工部を制御する制御部とを備え、
前記制御部は前記多層配線板の位置情報をもとに、孔あけ加工を行う孔あけ位置を決定し、前記孔あけ加工部を駆動して前記孔あけ位置に孔あけ加工を行うことを特徴とする多層配線板の孔あけ加工装置。
前記検出電極は同一の層に配置されている複数の計測対象パターンで誘起された起電力の電圧値をそれぞれ独立した電圧値として検出する請求項１に記載の多層配線板の孔あけ加工装置。
前記検出電極は異なるの層に配置されている複数の計測対象パターンで誘起された起電力の電圧値をそれぞれ独立した電圧値として検出し、
前記演算処理部は複数の層に形成されている既設の配線パターンの位置情報をそれぞれ独立して取得し、
前記制御部は前記多層配線板の位置情報及び前記複数の層に形成されている既設の配線パターンの位置情報をもとに孔あけ位置を取得する請求項１又は請求項２に記載の多層配線板の孔あけ加工装置。
前記磁気ヘッド及び前記検出電極を、それぞれ、前記計測対象パターンの数にあわせた個数備えている請求項１から請求項３のいずれかに記載の多層配線板の孔あけ加工装置。
前記磁気ヘッドを、前記多層配線板の主面に沿って１軸方向または２軸方向に移動させる磁気ヘッド駆動部をさらに備えている請求項１から請求項４のいずれかに記載の多層配線板の孔あけ加工装置。
前記多層配線板が載置される載置面を有するテーブルを備え、
前記テーブルを、前記載置テーブルの前記載置面に沿って１軸方向または２軸方向に移動させるテーブル駆動部を備えている請求項１から請求項５のいずれかに記載の多層配線板の孔あけ加工装置。
前記制御部は前記テーブルが所定の位置に移動された後に、前記磁気ヘッドより前記交番磁場の印加を開始する請求項６のいずれかに記載の多層配線板の孔あけ加工装置。
前記テーブルは前記多層配線板を保持するためのクランプ部を備えており、
前記検出電極が前記クランプ部に含まれる請求項６又は請求項７に記載の多層配線板の孔あけ加工装置。
前記テーブルは往復動するものであり、
前記制御部は前記テーブルが一方に向かって移動するときに、前記磁気ヘッドより交番磁場を前記多層配線板に印加させ、前記情報記録部に前記検出電極にて検出された電圧値と前記電圧値が検出された位置での前記交番磁場の位置データを前記情報記録部に記録し、前記演算処理部にて前記多層配線板の位置情報を取得し、
前記テーブルが他方に向かって摺動するときに前記孔あけ部を駆動させて孔あけ加工を行う請求項８に記載の多層配線板の孔あけ加工装置。
前記制御部は、前記テーブルが他方に向かって摺動されるときに、前記磁気ヘッドより交番磁場を印加させるとともに、前記検出電極にて検出される電圧値と、前記電圧値が検出された位置での前記交番磁場の位置データとを前記情報記録部に記録させ、前記演算処理部にて前記多層配線板の位置情報を取得し、前記位置情報を用いて孔あけ位置を補正する請求項９に記載の多層配線板の孔あけ加工装置。
前記孔あけ加工部は回転ドリルを備えている請求項１から請求項１０のいずれかに記載の多層配線板の孔あけ加工装置。
前記孔あけ加工部は孔あけ用のレーザ光を照射するレーザ光照射部を備えている請求項１から請求項１０のいずれかに記載の多層配線板の孔あけ加工装置。