JP2017092259A - 多層プリント配線基板におけるバックドリル加工方法及び基板加工装置 - Google Patents

Abstract

【課題】バックドリル加工に際して、加工台、下板及び基板のそれぞれに存する傾斜や撓み等の誤差によって生じる残し代の長尺化を防止して、正確且つ精密なバックドリル加工を可能として、設計上の残し代自体をも短く設定することを可能とするものである。【解決手段】バックドリル加工を行うドリル自体によって下降距離情報を検出するとともに、その取得された下降距離情報をもとにした一定の算式に基づいて、所望の導体層までの実際の距離を算出するとともに、その距離に更に修正を加えることで、正確且つ精密なバックドリル加工の加工深さの制御を可能とするものである。【選択図】図１

Description

本発明は、多層プリント配線基板におけるバックドリル加工方法及び該加工方法を実施するに適した基板加工装置に関するものである。

従来、電子機器における超高速制御が要求されるに伴い、プリント配線基板においてはその多層化及び高密度化が図られて来た。そのような多層プリント配線基板においては、例えば電子部品を実装するため、あるいは多層となったプリント配線間を接続するために、スルーホール（貫通孔）を設け、そこに所定厚さの導電メッキを施している。例えば図２に示すように、上下に銅箔部よりなる表面導体層１０７と裏面導体層１０８が設けられ、最終的にはその表面導体層１０７と裏面導体層１０８に配線パターンをエッチング処理して施す基板１０１において、第１の絶縁層１０３と第２の絶縁層１０４の間に第１の内装導体層１０２が、また、第２の絶縁層１０４と第３の絶縁層１０５の間に第２の内装導体層１０６が設けられ、第１の内装導体層１０２を所望の導体層として、裏面導体層１０８とを接続させる場合、基板１０１自体の上下を貫通するスルーホールを設け、そこに導電メッキを施して、基板１０１の垂直方向に貫通した穴部１０９に所定厚さのメッキ部１１０が形成される。このメッキ部１１０は、裏面導体層１０８と接続することが求められる第１の内装導体層１０２とを接続するものとなるが、そのままでは、余長スルーホール部（以下、「余長部」と言う）が表面導体層１０７に至まで残存することとなる。

前記余長部が残存すると、例えば高速伝送の場合等にはその制御周波数が数ＧＨｚ以上となり、余長部で反射や減衰が発生することから、当該基板１０１使用した電子機器においていずれもノイズ等の不具合の発生原因となり、当該基板１０１自体が不良品と評価されることとなる。そのため、その余長部を除去する加工に際しては、余分なメッキ部１１０を除去して余長部をできるだけ短縮化するバックドリル加工が必要となった。

前述のようにこのバックドリル加工においては、残存する余長部がノイズ等の不具合の原因となることから、最大限、すなわちその余長部がゼロとなるまでそのメッキ部１１０を除去することが望ましいものであるが、その一方で、絶縁層に挟み込まれた第１の内装導体層１０２の厚さが１２乃至２５μｍであることから、裏面導体層１０８と第１の内装導体層１０２との確実な接続を維持するためにも、当該第１の内装導体層１０２の直前でバックドリル加工を停止する必要があった。そのため、バックドリル加工の深さの正確な制御が求められたが、現実には加工装置の加工台自体の傾斜や撓み、加工に際して使用される個々の下板の厚さの誤差、個々の基板自体、あるいは複数の基板を切り出す前の基板母板の厚さの誤差、測定装置によって生じる誤差等の複数の要因によって、バックドリル加工の深さの正確な制御は困難であった。そのため、基板メーカーが基板加工業者に基板の加工を依頼する際には、そのバックドリル加工に際して生じ得る誤差を勘案して、前記残存させる余長部の長さをあえてゼロとせず、設計上の残り代として若干の長さを指定して依頼していた。

このように、基板加工に際して残存する余長部の長さとして若干の長さの許容範囲が存在しているとはいえ、その若干の許容範囲内においてもできるだけ正確にその数値に近接するよう加工することが必要となることから、バックドリル加工の深さの正確な制御においては、プローブを用いる方法が用いられていた。すなわち、プローブの先端を基準位置（Ｚ軸座標位置として０となる点）として、スピンドルを組み込んだ基板加工装置における、該スピンドルのロータ先端に設置されたドリルの先端位置をプローブの先端位置と同一の高さ位置に設定した上、プローブで加工台上に載置された基板の高さ位置を測定することにより、プローブの基準位置からその基板までの距離（Ｍ）を算出する。そして、基板自体の厚さはもとより、所望の導体層から表面導体層１０７までのメッキ部の設計上の長さである基準余長（Ｌｎｄ）、及びメッキ部における設計上の残し代の長さ（ｔｄ）は、事前に基板メーカーにより設計値として決定されていることから、基準余長（Ｌｎｄ）から残し代の長さ（ｔｄ）を控除したものが基準バックドリル深さ（Ｌ２ｄ）となり、前記プローブによって測定されたプローブの基準位置からその基板までの距離（Ｍ）と、前記基準バックドリル深さ（Ｌ２ｄ）の和が、ドリルの移動距離ということになる。それ故、その算出された移動距離となるまでドリルを降下させることによって、バックドリル加工がなされていた。

しかし、この方法によってバックドリル加工の深さを制御した場合、以下のような理由によって、正確な制御が困難となっていた。すなわち、第１に、プローブの先端位置とスピンドルに設置されたドリル先端位置との位置ズレが生じることである。プローブはあくまでドリルとは別体であることから、その先端位置を完全に一致させることは至難であり、一般に±２０μｍ程度の誤差はやむを得ないところであった。第２に、バックドリル加工に際して使用される基板加工装置の加工台において、加工位置毎の加工台高さ自体にバラツキがあることである。多数の基板加工装置において、それぞれ加工台の複数の位置において加工台の高さを測定したところ、概ね、加工台自体に加工位置毎に高さのバラツキが約±５０μｍ存在していることが判明した。第３に、加工に際して用いられる下板の厚さにおいても、その設定された厚さに対してバラツキがあることである。多数の下板についてその厚さを測定したところ、概ね約±２０μｍのバラツキが存在していることが判明した。第４に、多層プリント配線基板自体において、その設定された厚さに対してバラツキが存在していることである。一般に、多層プリント配線基板は樹脂層と導体配線層とを交互に加熱圧縮して形成されていることから、基板の設計上は、各層の厚さや全体としての板厚自体についての設計寸法が存在しているにしても、実際の製品としての基板においては、当然、各層の厚さはもとよりその基板自体の板厚にもバラツキが生じている。実際に多数の基板において設計値との誤差を測定してみると、概ね基板の厚さのバラツキは約±３０μｍ存在していることが判明した。特に、多層プリント配線基板においては、配線となる導体層が全ての樹脂層間に均等に配されているのではなく、例えば１枚の基板のある部分には２０層の導体層が設けられているのに対して、他の部分には導体層が８層しか配されていないというように１枚の基板の中でも導体層が不均一に配されていることから、同じ１枚の基板の中であっても、２０層の導体層が設けられている部分の方が８層の導体層しか設けられていない部分に比して、板厚が厚くなるという傾向があった。
以上のように、バックドリル加工に際して、これらのバラツキによって最大±１２０μｍの誤差が生じることとなる。そのため、そのバラツキを解消すべく、前記各バラツキの中で大きな割合を占める加工台の高さのバラツキを解消しようとしても、そのためにはメンテナンス及び修復のために高度且つ精密な技術が必要とされ、時間及びコストとして過分のものが掛かるにかかわらず、せいぜい±２０μｍ程度の誤差にしかバラツキを縮小できなかった。その結果、それだけの時間とコストを掛けても、やはり±９０μｍ程度の誤差が存在し、設計値である基準残し代に対して、±５０μｍ程度の誤差で正確にバックドリル加工の深さ制御をしたいという顧客（基板メーカー）の要求仕様に答えることが困難であった。

そのため、より正確にバックドリル加工深さを制御するために、特開２０１４−３３００６号に示すような、基板の配線領域外にテスト用とも言うべきクーポンを設け、そこをバックドリル加工して得られた深さ情報に基づいて所望の位置へのバックドリル加工の加工深さを制御する方法が提案された。

しかし、実際にバックドリル加工を施すスルーホールとは別にクーポンを設置しなければならないことから、バックドリル加工の加工深さを正確且つ精密に制御することがやはり困難な上、製品としての基板の製造コストを増大させるという欠点があった。

一方、前記のように、ドリル自体とは別にプローブを設けて基板の高さ等を測定すると、プローブの先端位置とスピンドルに設置されたドリル先端位置との位置ズレが生じ、そのためスピンドルで実際に基板に対してバックドリル加工を施すと、その位置ズレだけで±２０μｍ程度の誤差が生じてしまう。そのため、その誤差をなくすために、特開２０１４−１８７１５３号に示すような、直接ドリルで基板内の深さ位置を探知して、その位置を基準にバックドリル加工の加工深さを制御する方法が提案されている。

しかし、この方法においても電圧検出層を所望の内部配線層とは別に設けておかなければならないことから、やはりバックドリル加工の加工深さを正確且つ精密に制御することができないだけでなく、製品としての基板の製造コストを増大させるという欠点があった。

特開２０１４−３３００６号公報 特開２０１４−１８７１５３号公報

解決しようとする課題は、多層プリント配線基板におけるバックドリル加工において、当該加工深さを正確且つ精密に制御する必要があるところ、基板加工装置におけるスピンドルのドリルとは別体となるプローブによって、加工位置における当該基板の高さ位置を測定するとともに、設計値として決定されている基板自体の厚さ、基準余長（Ｌｎｄ）及び基準残し代（ｔｄ）に基づきバックドリル加工の深さ制御を行うと、加工を行うドリル自体の位置とプローブの位置との位置ズレ並びに、基板の設計値と実際の厚さとの相違によって、正確且つ精密な加工深さの制御が困難となり、また、それ以外の方法によっても、正確且つ精密な加工深さの制御が困難なだけでなく、製品としての基板の製造コストを増大させるという問題点であった。

本願発明は、第１に、基板加工装置の加工台自体の有する傾斜や撓み等、並びに加工に際して使用する下板自体の有する傾斜や撓み等によって生じる測定誤差を最小限に抑えるとともに、多層プリント配線基板において個々の基板毎に、また、１枚の基板においても、その部分部分において微妙な厚さの相違、並びに導体層の高さ位置の相違があることを前提に、バックドリル加工に際しての加工深さ制御の対象となる内装導体層における、設計値である基準余長に対する実際の高さ位置のズレと、当該導体層を含む基板自体の厚さにおける、設計値に対する実際の厚さのズレとの間に相関関係があることを発見し、その相関関係を利用して、ドリル自体による下降距離情報検出機構とともに、その検出された下降距離情報を集積及び演算して、バックドリル加工における正確且つ精密な加工深さ制御を可能にするものである。第２に、バックドリル加工における正確且つ精密な加工深さ制御を可能とする制御機構を有する加工装置を提供し、更にはその加工装置を使用したバックドリル加工の制御方法を提供するものである。

本願発明は、多層プリント配線基板に対してバックドリル加工を行うことができる基板加工装置における、バックドリル加工に際しての、スピンドルのドリルの下降距離を制御するコンピュータを使用した加工深さ制御機構であって、
スピンドルのドリルが検出対象物に接触することによって下降距離情報を検出してなる下降距離情報検出機構を有するとともに、
下記１乃至５各記載の位置情報等がそれぞれ記録される記憶媒体を有し、
１．設計上の基板厚さ、基準余長及び設計上の残し代の長さ並びにスルーホールの穴部に施されたメッキ部の層の所定厚さ及びドリルの先端角の角度についての数値情報、
２．基板加工装置の加工台上に載置された、少なくとも上面が導体層となる下板 において、下記設定により定められた測定ポイント及び各エリア域の平面上の座標位置情報、
記
格子状に複数のエリアを区画し、その各エリア毎に同一の基準によって定められた１個の測定ポイント、あるいはその各エリア毎に更に同一の規格によって格子状に区切られたサブエリア毎に同一の基準によって定められた１個の測定ポイント。
３．前記各測定ポイントに対して、バックドリル加工を行うドリルの設置されたスピンドルを下降させることにより、前記下降距離情報検出機構によって測定されるその各測定ポイント毎の高さ位置情報、
４．基板加工装置の加工台上の前記下板の上に載置された多層プリント配線基板もしくは複数の多層プリント配線基板を切り出す前の母板（以下、単に「母板」と言う。）に存する各バックドリル加工位置の、平面上の座標位置情報、
５．前記基板もしくは母板の各バックドリル加工位置に前記スピンドルを下降させることにより、前記下降距離情報検出機構によって測定されるその各バックドリル加工位置毎の高さ位置情報、
前記各エリア毎の座標位置情報と、多層プリント配線基板もしくはその母板に存するバックドリル加工位置の座標位置情報とから、バックドリル加工に際して下板上に多層プリント配線基板もしくはその母板を載置した状態で、前記下板の各エリアのそれぞれの座標値域内に存在するバックドリル加工位置を抽出する抽出機構と、
下記式に基づき個別バックドリル加工深さＬ２ｃを算出する算出機構を有して、
その算出された個別バックドリル加工深さＬ２ｃに基づき、基板加工装置におけるバックドリル加工の加工深さを自動制御してなるものである。
Ｌ２ｃ＝Ｌｎｄ×（Ｌ２ｍ−αａｖｅ）／Ｌ２ｄ−ｔｄ＋角ｔａｎ１
Ｌｎｄ＝設計上の基準余長
Ｌ２ｍ＝加工台上の下板上に載置された多層プリント配線基板あるいはその母板の、下板の各エリア毎の座標値域内に存在するものとして抽出された各バックドリル加工位置における実測高さ
αａｖｅ＝加工台上の下板の、各エリア毎の測定ポイントの実測高さの平均値。
Ｌ２ｄ＝設計上の多層プリント配線基板厚さ
ｔｄ＝設計上の残し代の長さ
角ｔａｎ１＝スルーホールのメッキ部の層の所定の厚さ×ｔａｎ｛（１８０度−ドリルの先端角の角度）÷２｝

この加工深さ制御機構により、以下の利点が生じることとなる。
第１に、下板をエリア毎に区分して、そのエリア毎に測定ポイントを抽出した上、その測定ポイントの高さ位置情報からそのエリアの高さの平均値を算出し、また、その一方で当該エリアに対応する位置に存する、基板のバックドリル加工位置を抽出して、その測定された高さから前記下板の当該エリアにおける高さの平均値を控除することで（すなわち、Ｌ２ｍ−αａｖｅの計算式により）、そのバックドリル加工位置における基板自体の厚さを正確に検出することができる。そしてこの検出されたバックドリル加工位置における基板自体の厚さと、基板自体の設計上の厚さとの相違の関係は、所望の導体層の基板における実際の厚さ位置と、その設計上の厚さ位置との相違の関係と相関関係にあることから、基板自体を破壊することなくしては測定しえない所望の導体層の実際の厚さ位置を、当該相関関係に従って修正することによって認識することができ、各バックドリル加工位置毎に異なる誤差に合わせて、より精緻なバックドリル加工が可能となる。更に、バックドリル加工を行うドリルの有する先端角によって、基板のバックドリル加工位置の高さ情報は、ドリルの傾斜部が、スルーホールの穴部に施されたメッキ部の、穴部に対する内側に接触したことにより検出される。その一方で、残し代の上端部は、穴部に対して外側が長く、内側が短く傾斜して切削されることとなり、設計上の基準残し代の長さは、この外側の長い方で規定される。そのため、所望の導体層までの余長部となるメッキ部の長さが算出され、その長さから設計上の基準残し代の長さを控除した位置は、メッキ部の外側で規定されることとなる。しかし、その位置まで、バックドリル加工を行うには、ドリル先端に傾斜部が存在し、しかも前述のように基板の高さ位置の測定は、ドリルの傾斜部が、スルーホールの穴部に施されたメッキ部の、穴部に対する内側に接触したことにより検出されることから、メッキ部の内側においては、その外側の位置よりも深くまで加工される必要がある。すなわち、メッキ部の厚みに対するその内側と外側との高さ位置のズレが生じることとなり、その高さのズレは角ｔａｎ１を算出することで修正される。これらの結果、バックドリル加工後のスルーホールに残存させる設計値としての残し代を短く設定しても、正確にその残し代の長さを実現できることとなる。そのため、大きな誤差を前提とした残し代を定める必要がなくなり、残し代自体を短く設定して、正確にその寸法を実現することで、残存する余長部から生じるノイズ等の不具合の発生を抑制することができる。しかも、この加工深さ制御機構は、既存のスピンドルのドリルを用いた下降距離情報検出機構に記憶媒体、抽出機構及び算出機構を付加することによって構成することができるものであって、下降距離情報検出機構を有する基板加工装置を低コストで改造することを可能にするものである。
第２に、プローブのようなドリルとは別体となるもので下降距離情報を検知せず、バックドリル加工に使用するドリル自体で下降距離情報を検知することから、検知に際しての高さ方向の原点となるゼロ点の位置のズレによる誤差の発生を防止することができる。
第３に、加工装置側においてコンピュータによる制御を行うものであることから、多層プリント配線基板側において、特別のクーポンや配線を行うという必要がなく、基板自体の製造コストを抑えることができる。

また、下降距離情報検出機構を具体的に、少なくとも高周波交流電源と、リアクタを含むバイパス回路と、高周波用の変流器を有し、高周波交流電源の出力の一方は筐体に接続し、他方は前記変流器の入力巻線を介して、筐体からは絶縁されたスピンドルに接続されるとともに、当該スピンドルとの接続の間に、リアクタを有するバイパス回路が筐体とを結んで設けられ、該スピンドルのロータのドリルが、導体である検出対象物と接触することによって、高周波交流電源からの高周波電流が変流器を介してスピンドルに、更に導体物及び導体層間の静電容量を介して前記高周波交流電源へ流入することで、変流器の出力側に電流が生じ、その電流の変化を検出器によって検出することにより、ドリルの下降距離情報を認識してなるものとするものである。

これにより、スピンドルのドリル先端の検出対象物への接触の有無の判定に際して、外乱要因が発生しにくい場合や、発生してもその外乱要因が判定精度に与える影響が少ない場合、あるいはフィルター等の当該外乱要因を排除する構成を別途設ける場合には、十分な判定精度を有する下降距離情報検出機構が構成されることになる上、変流器の入力巻線とスピンドルとを接続する結線の中間において、筐体との間を結んだバイパス回路を設けることにより、スピンドルがいわゆる浮き金属でなくなり、感電防止の保護機能を付ける必要がなくなる。そして更にそれによって、高調波電流等の電流がドリルを介して筐体へ流れ、それら電流によるドリルの金属面やドリル表面のコーティングの破損が防止され、ドリルの長期使用が可能とすることができる。

また下降距離情報検出機構の異なる構成として、下降距離情報検出機構を、高周波交流電源と、リアクタを含むバイパス回路と、キャンセル回路と、巻数が同じで逆巻となって接続する入力巻線とキャンセル巻線と１個以上の出力巻線を持つ高周波用の変流器を有し、キャンセル回路は、バイパス回路と同一の静電容量を有するリアクタを有する逆バイパス回路と、直列に配されたコンデンサとスイッチを１組とした上、該コンデンサとスイッチを複数組並列に配して１個の模擬回路として、筐体からは絶縁されたスピンドルに通電された場合に、スピンドルのモータの各相の巻線とスピンドル本体間、並びにスピンドル本体と筐体間にそれぞれ生じる静電容量に対応して模擬回路を複数セット有して、前記逆バイパス回路と該複数の模擬回路を並列に配してなり、検出対象物を基板加工装置の筐体内の加工台上に固定した上、前記高周波交流電源の出力の一方は前記筐体に接続するとともに、他方は前記変流器の入力巻線とキャンセル巻線の中間に接続し、該入力巻線の他端はスピンドル本体に接続するとともに、バイパス回路を介して筐体に接続し、キャンセル巻線の他端は、逆バイパス回路の一端及び各模擬回路の一端と並列に接続し、逆バイパス回路の他端は筐体に接続し、スピンドル本体から絶縁された筐体とスピンドルとの間に生じる静電容量に対応する模擬回路の他端は筐体に、スピンドル本体とモータ巻線との間に生じる静電容量に対応する模擬回路の他端はスピンドルのモータの各相の巻線と接続し、各対応する静電容量と略等しくなるよう模擬回路のスイッチを調整することにより、入力巻線とキャンセル巻線に流れる電流によって前記変流器に発生する磁束の方向を互いに打ち消し合わせることで、スピンドルのドリル先端と検出対象物との接触によって生じる電流の変化を、変流器から出力される電流の変化として検出器により検出することにより、ドリルの下降距離情報を認識してなるものとするものである。

また、下降距離情報検出機構の更に異なる構成として、下降距離情報検出機構を、高周波交流電源と、巻数の同じ２個の入力巻線と１個以上の出力巻線を持つ高周波用の変流器並びに、直列に配されたコンデンサとスイッチを１組として、該コンデンサとスイッチを複数組並列に配してなる模擬基板回路を有し、前記高周波交流電源出力の一方は前記筐体に接続するとともに、前記模擬基板回路の一方端子に接続し、他方は前記変流器の２個の入力巻線を介してそれぞれ、検出対象物と前記模擬基板回路の他方端子に接続し、基板加工装置の筐体から絶縁して、筐体内の加工台上に固定した検出対象物と筐体間に生じる静電容量と略等しくなるよう模擬基板回路のスイッチを調整することにより、各入力巻線電流が前記変流器に発生させる磁束が互いに打ち消し合うようにして、スピンドルのドリル先端と検出対象物との接触によって生じる電流の変化を、変流器から出力される電流の変化として検出器により検出することにより、ドリルの下降距離情報を認識してなるものである。

これらの構成を有する下降距離情報検出機構を使用することにより、スピンドルのドリル自体による高さ位置の正確且つ精密な測定がより容易となり、それによりバックドリル加工の加工深さ制御をより精密に行うことができるようになる。ひいては、バックドリル加工後のスルーホールに残存する残し代の長さを最小限にすることができる。

また、前記記載のいずれかの加工深さ制御機構を具備してなる基板加工装置である。

一方、前記いずれかの基板加工装置を使用して行うバックドリル加工方法として、
下記１乃至５各記載の位置情報等を記憶媒体に記録するとともに、
１．設計上の基板厚さ、基準余長及び設計上の残し代の長さ並びにスルーホールの穴部に施されたメッキ部の層の所定厚さ及びドリルの先端角の角度についての数値情報、
２．基板加工装置の加工台上に載置された、少なくとも上面が導体となる下板において、下記設定により定められた測定ポイント及び各エリア域の平面上の座標位置情報、
記
格子状に複数のエリアを区画し、その各エリア毎に同一の基準によって定められた１個の測定ポイント、あるいはその各エリア毎に更に同一の規格によって格子状に区切られたサブエリア毎に同一の基準によって定められた１個の測定ポイント。
３．前記各測定ポイントに対して、バックドリル加工を行うドリルの設置されたスピンドルを下降させることにより、下降距離情報検出機構によって測定されるその各測定ポイント毎の高さ位置情報、
４．基板加工装置の加工台上の前記下板の上に載置された多層プリント配線基板もしくは複数の多層プリント配線基板を切り出す前の母板（以下、単に「母板」と言う。）に存する各バックドリル加工位置の、平面上の座標位置情報、
５．前記基板もしくは母板の各バックドリル加工位置に前記スピンドルを下降させることにより、前記下降距離情報検出機構によって測定されるその各バックドリル加工位置毎の高さ位置情報、
前記各エリア毎の座標位置情報と、多層プリント配線基板もしくはその母板に存するバックドリル加工位置の座標位置情報とから、バックドリル加工に際して下板上に多層プリント配線基板もしくはその母板を載置した状態で、前記下板の各エリアのそれぞれの座標値域内に存在するバックドリル加工位置を抽出した上で、
下記式に基づき自動計算された個別バックドリル深さＬ２ｃに基づき、基板加工装置におけるバックドリル加工の加工深さを自動制御してなるものである。
Ｌ２ｃ＝Ｌｎｄ×（Ｌ２ｍ−αａｖｅ）／Ｌ２ｄ−ｔｄ＋角ｔａｎ１
Ｌｎｄ＝設計上の基準余長
Ｌ２ｍ＝加工台上の下板上に載置された多層ブリント配線基板あるいはその母板の、下板の各エリア毎の座標値域内に存在するものとして抽出された各バックドリル加工位置における実測高さ
αａｖｅ＝加工台上の下板の、各エリア毎の測定ポイントの実測高さの平均値
Ｌ２ｄ＝設計上の多層プリント配線基板厚さ
ｔｄ＝設計上の残し代の長さ
角ｔａｎ１＝スルーホールのメッキ部の層の所定の厚さ×ｔａｎ｛（１８０度−ドリルの先端角の角度）÷２｝

この基板加工装置を前記のように使用することにより、余計な製造コストを掛けることなく、各基板のバックドリル加工位置に合わせたより正確且つ精密な加工が可能となり、バックドリル加工後のスルーホールに残存する設計値としての残し代を短く設定しても、正確にその残し代を実現できることとなる。そのため、大きな誤差を前提とした残し代を定める必要がなくなり、残し代自体を短く設定して、正確にその寸法を実現することで、余長部から生じるノイズ等の不具合の発生を抑制することができる。
尚、ドリルの先端がスルーホールの穴部を進行することによってメッキ部が切削されて行くものの、ドリルにおいてメッキ部を切削するのは傾斜部であって、その先端角頂部ではない。そのため、ドリルの先端角頂部の位置と、余長部の残し代を画するドリルの傾斜部の位置との間にズレが生じるだけでなく、残し代の上端部は、穴部に対して外側が長く、内側が短く傾斜して切削されることとなる。そのため、基準残し代の長さとしては、穴部に対して外側となる先端位置において規定されることとなるが、その残し代となるメッキ部の内側と外側の高さのズレは、メッキ部の所定の厚みに対する角ｔａｎ１を算出することで修正される。すなわちスルーホールのメッキ部の層の所定の厚さ×ｔａｎ｛（１８０度−ドリルの先端角の角度）÷２｝により算出された数値によって計算上で補正することで、バックドリル加工の加工深さの制御をより精密に行うことができるようにしたものである。

また更に、前記いずれかの基板加工装置を使用して行うバックドリル加工方法として、
下記１乃至５記載の位置情報等を記憶媒体に記録するとともに、
１．設計上の基板厚さ、基準余長及び設計上の残し代の長さ並びにメッキ部を設ける前のバックドリル加工を行うスルーホールの穴部の半径及びドリルの先端角の角度についての数値情報、
２．基板加工装置の加工台上に載置された、少なくとも上面が導体となる下板において、下記設定により定められた測定ポイント及び各エリア域の平面上の座標位置情報、
記
格子状に複数のエリアを区画し、その各エリア毎に同一の基準によって定められた１個の測定ポイント、あるいはその各エリア毎に更に同一の規格によって格子状に区切られたサブエリア毎に同一の基準によって定められた１個の測定ポイント。
３．前記各測定ポイントに対して、バックドリル加工を行うドリルの設置されたスピンドルを下降させることにより、下降距離情報検出機構によって測定されるその各測定ポイント毎の高さ位置情報、
４．基板加工装置の加工台上の前記下板の上に載置された多層プリント配線基板もしくは複数の多層プリント配線基板を切り出す前の母板（以下、単に「母板」と言う。）に存する各バックドリル加工位置の、平面上の座標位置情報、
５．前記基板もしくは母板上に厚さの既知であるアルミ上板を載置した状態で、その各バックドリル加工位置に前記スピンドルを下降させることにより、前記下降距離情報検出機構によって測定されるその各バックドリル加工位置毎の高さ位置情報、
前記各エリア毎の座標位置情報と、多層プリント配線基板もしくはその母板に存するバックドリル加工位置の座標位置情報とから、バックドリル加工に際して下板上に多層プリント配線基板もしくはその母板を載置した状態で、前記下板の各エリアのそれぞれの座標値域内に存在するバックドリル加工位置を抽出した上で、
下記式に基づき自動計算された個別バックドリル深さＬ２ｃに基づき、基板加工装置におけるバックドリル加工の加工深さを自動制御してなるものである。
Ｌ２ｃ＝Ｌｎｄ×（Ｌ２ｍ１−αａｖｅ−ｔＡＬ）／Ｌ２ｄ−ｔｄ＋ｔＡＬ＋角ｔａｎ２
Ｌｎｄ＝設計上の基準余長
Ｌ２ｍ１＝加工台上の下板上に載置された多層ブリント配線基板あるいはその母板に、更に既知の厚さを有するアルミ上板を載置・固定した状態での、下板の各エリア毎の座標値域内に存在するものとして抽出された各バックドリル加工位置における実測高さ
αａｖｅ＝加工台上の下板の、各エリア毎の測定ポイントの実測高さの平均値
Ｌ２ｄ＝設計上の多層プリント配線基板厚さ
ｔｄ＝設計上の残し代の長さ
ｔＡＬ＝アルミ上板の規定厚さ
角ｔａｎ２＝メッキ部を設ける前のスルーホールの半径×ｔａｎ｛（１８０度−ドリルの先端角の角度）÷２｝

これにより、以下のような誤差の発生を防止して、精緻なバックドリル加工を可能とするものである。すなわち、第１に、バックドリル加工位置にはスルーホールの穴部が存在して開口していることから、既に基板の表面の穴部の部分には導体層が存在しなくなっている上、ドリル先端は先端角を有する先端角頂部となっていることから、バックドリル加工を始めるに当たって、スルーホールの穴部の中心とバックドリル加工を行うドリルの中心との芯ズレが生じる可能性がある。そしてその芯ズレが生じた場合には、バックドリル加工位置の基板高さが正確に測定されないこととなることから、その数値自体に実際の高さ位置と誤差が生じ、その数値を前提として算出される個別のバックドリルの加工深さにも誤差を生じさせることとなる。そのため、万一その芯ズレが発生した場合でも、それらの誤差を発生させないために、基板の上に載置されたアルミ上板を含めた高さ位置を測定し、最終的にそのアルミ上板の厚さを計算上で補正するものである。第２に、前述のようにバックドリル加工位置にはスルーホールの穴部が存在して開口していることから、バックドリル加工中においても、ドリルが斜行して芯ズレの生じる可能性がある。そしてその芯ズレが生じた場合、バックドリル加工の加工深さの制御に際して、メッキ部の残し代の長さがその制御通りとならず、誤差を生じさせることとなる。そのため、バックドリル加工中のドリルの斜行を防止するためにも、基板の上にアルミ上板を載置した状態でバックドリル加工を行うものである。第３に、ドリルの先端角頂部がアルミ上板に接触することによって、基板の上に載置されたアルミ上板を含めた高さ位置が測定されるのに対し、ドリルの先端がスルーホールの穴部を進行することによってメッキ部が切削されて行くものの、ドリルにおいてメッキ部を切削するのは傾斜部であって、その先端角頂部ではない。そのため、ドリルの先端角頂部の位置と、余長部の残し代（残し代の上端部は、穴部に対して外側が長く、内側が短く傾斜して切削されることとなり、残し代の長さとしては、穴部に対して外側となる先端位置において規定される。）を画する傾斜部の位置との間にズレが生じる。このズレはまさに角ｔａｎ２、すなわちメッキ部を設ける前のスルーホールの半径×ｔａｎ｛（１８０度−ドリルの先端角の角度）÷２｝に該当し、前記方法においては、そのズレを計算上で補正して、バックドリル加工の加工深さの制御を正確且つ精密に行うことができるようにしたものである。

また更に、前記バックドリル加工方法に付加して、基板加工装置の加工台上の下板の上に載置された多層プリント配線基板もしくは母板上に厚さの既知であるアルミ上板を載置した上、更にその上にスピンドルにより切削可能な絶縁性の上板を載置するものである。

これにより、以下のように誤差の発生を防止して、連続してより正確且つ精密なバックドリル加工を可能とするものである。すなわち、バックドリル加工を行うスルーホールの穴内面がメッキ加工されてメッキ部を形成していることから、バックドリル加工を行うとその導電性のメッキ部から糸状の切子が発生して、ドリルに付着することとなる。そのため、その切子が付着したドリルを使用して、バックドリル加工の事前準備としての下板や基板等の高さ測定を行うと、その付着した導電性の切子が測定誤差を招来する原因となる。絶縁性の上板がアルミ上板に載置されることにより、次のバックドリル加工において、その絶縁性の上板から切子が発生して、このドリルに付着した導電性の切子を押し上げドリルから自動的に離脱させることとなる。これにより、このドリルによって引き続き下板や基板の高さ測定を行っても、メッキ部の切子による誤差の発生を防止することができることとなる。

請求項１記載の発明にかかるバックドリル加工の加工深さ制御機構は、基板に対するバックドリル加工の加工深さを低コストで、正確且つ精密に制御できることから、加工後の基板によって生ずるノイズ等の不具合をなくすとともに、基板自体を低コストで製造できるという優れた効果を有するものである。また、当該加工深さ制御機構は、既存の下降距離情報検出機構を有する基板加工装置に付加することができるものであり、低コストで正確且つ精密なバックドリル加工を可能とする基板加工装置を提供することができるという効果をも有するものである。

請求項２記載の発明にかかるバックドリル加工の加工深さ制御機構は、簡単な構成の下降距離情報検出機構により精緻な加工深さ制御を可能とするとともに、同時に感電に対する安全性を確保しつつ、ドリルの寿命を損なうことのないものである。

請求項３乃び４記載の発明にかかるバックドリル加工の加工深さ制御機構は、いずれも下降距離情報検出機構における外乱要因を排除して、より容易に精緻な加工深さ制御を可能とするという、優れた効果を有するものである。

請求項５記載の発明にかかる基板加工装置並びに請求項６記載の発明にかかるバックドリル加工方法は、いずれも基板に対するバックドリル加工の加工深さを低コストで、正確且つ精密に制御して、加工後の基板によって生ずるノイズ等の不具合をなくすとともに、基板自体を低コストで製造できるという優れた効果を有するものである。

請求項７記載の発明にかかるバックドリル加工方法は、芯ズレによって生じる測定誤差を低コストでなくし、より容易に精緻な加工深さ制御を可能とするという、優れた効果を有するものである。

請求項８記載の発明にかかるバックドリル加工方法は、精緻なバックドリル加工を連続的に行うことを低コストで可能とするという、優れた効果を有するものである。

図１は、本願発明の実施例１に示す加工深さ制御機構を具備してなる基板加工装置の構成を示す模式図である。 図２は、検出対象物たる基板の構造を示す模式図である。 図３は、下板の仮想線によるエリア等の分割状況を示す模式図である。 図４は、本実施例１におけるバックドリル加工に際しての、ドリル先端部分の部分拡大図であって、寸法状況を示す模式図である。 図５は、図４の更に拡大図である。 図６は、本実施例２におけるバックドリル加工に際しての、寸法状況を示す模式図である。 図７は、図６の部分拡大図である。 本実施例３に示す加工深さ制御機構を具備してなる基板加工装置における、ＣＮＣ制御回路を除く、スピンドルと下降距離情報検出機構との回路を示す模式図である。 本実施例４に示す加工深さ制御機構を具備してなる基板加工装置における、ＣＮＣ制御回路を除く、スピンドルと下降距離情報検出機構との回路を示す模式図である。

バックドリル加工を低コストで且つ加工深さの制御精度を向上させて、ノイズ等の不具合発生の原因となるスルーホールの残り代を最小限にするという目的を、ドリル自体で下降距離情報を検出する下降距離情報検出機構を使用した上、加工台自体や下板の傾きや撓み等から生じる誤差、更には個々の基板自体に存する設計値との誤差の影響を排するよう測定箇所を定め、その測定数値を一定の算式に当てはめることによって、所望の導体層の位置をより正確に把握して、その算出された加工深さまでバックドリル加工の距離を正確且つ精密に制御することで実現したものである。そしてこの算式は、基板内部の所望の導体層の設計上の厚さ位置と実際の厚さ位置との関係が、基板自体の設計上の厚さと実際の厚さとの関係と相関関係にあるという知見に基づいている。この場合、加工深さ制御においてより正確性を高めるのであれば、基板のバックドリル加工を行う位置と、当該バックドリル加工を行う位置の鉛直下における下板位置のそれぞれの高さ位置を測定して、当該バックドリル加工位置における基板の厚さを算出すればよいが、それは不必要に時間とコストを掛けることとなるため、下板を一定のエリア毎に区切り、その中での平均値を求めることにより、基板の厚さを算出することとしたものである。これは、時間及びコストと正確性との両立を図ったものである。
また、芯ズレによる誤差の発生を防止するという目的を、アルミ上板を基板の上に載置してバックドリル加工を行うことで実現するものであり、更に、アルミ上板を基板に載置して連続してバックドリル加工を行った際に生じる不具合を、当該アルミ上板の上に絶縁性の上板を載置することによって解消するものである。

図１は、本願発明にかかる実施例である下降距離情報検出機構Ｋを具備した基板加工装置Ａを示す模式図である。ａはスピンドルであって、検出対象物となる基板１０１の上側に設けられ、スピンドル本体１と該スピンドル本体１に対してセラミックベアリングによって支持されるロータ２、及び該ロータ２に支持されたバックドリル加工に使用するドリル３からなる。尚、当該スピンドルにおいては、セラミックベアリングに代えてエアーベアリングを使用してもよい。Ａは当該スピンドルａによってバックドリル加工を行う基板加工装置である。そして、スピンドルａの下降距離情報検出機構Ｋ（以下、検出機構Ｋという）は、検出対象物たる基板１０１に対するスピンドルａの高さ位置情報を検出するものであって、スピンドルａに電気回路で接続された検出装置４として具体化されている。尚、本実施例ではスピンドルａが１本の場合を示しているが、基板加工装置としては、同様の基板を複数同時加工できるよう、一般に複数のスピンドルが装備されている。そのため、その複数のスピンドルの本数に対応して、検出装置４も同数装備する構成になる。ところで、スピンドルａはビーム２９に絶縁物３０を介して固定され、当該ビーム２９は駆動装置（図示せず）により筐体２７に対して移動自在となっていることから、スピンドルａ自体が基板加工装置Ａの筐体２７に対してＸ軸方向（紙面横方向）には移動自在に固定される。また、Ｚ軸方向（紙面上下方向）には、Ｚ軸駆動装置３１により個別に駆動できるように構成されている。他方、Y軸方向（紙面奥行き方向）には、加工台２６が駆動装置（図示せず）により移動自在となることにより、そこに固定された基板１０１が連動して移動する構成となっている。更に、ビーム２９は筐体２７と導通し、加工台２６も筐体２７と導通している（その導通関係を図１では点線の接続で示している。）。

また、スピンドルａは３相モータ２２を内蔵し、該３相モータ２２は、３相２００Ｖの商用電源Ｖとインバータ２８を介して、その各相に接続されている。
スピンドルａは下降距離情報検出機構Ｋ内のバイパス回路５を介して筐体に接続しており、商用周波数やインバータ２８の出力電圧が有する高調波に対しては電気的には筐体２７と低インピーダンスとなっているのに対し、高周波発振器６からの電流の周波数に対しては高インピーダンスとなっている。スピンドルａのロータ２はスピンドル本体１に対してセラミックベアリングによって支持されていることから、各スピンドル本体１とロータ２間は絶縁されている。しかし、各スピンドル本体１とロータ２間には静電容量ＣＲが存在することから、高周波的には導通していると言えることとなる（尚、図１において静電容量ＣＲの存在を示すために、スピンドル本体１とロータ２間がコンデンサを介して接続されているように点線で記載されているが、この記載は単にスピンドル本体１とロータ２間に静電容量ＣＲが存在していることを模式的に表すために記載したに過ぎないものであって、実際に何らかの接続や部品が存在している訳ではない。）。同様に、スピンドル本体１とビーム２９間には静電容量ＣＳが存在し（尚、ビーム２９は筐体２７に導通されていることとから、筐体２７と同じ電位となるため、作図の都合上、静電容量ＣＳはスピンドル本体１と筐体２７間に記載している。）、また、スピンドル本体１と各モータ巻線２３、２４、２５間には静電容量ＣＵ、ＣＶ、ＣＷがそれぞれ存在し、更に、後述する下板１１１の下板上面銅箔層１１２と加工台２６間には静電容量ＣＰが存在している。
一方、スピンドルａにおいて、ロータ２とドリル３間は導通している。また、筐体２７自体はアース３２されている。

ところで、下板１１１自体は絶縁物であることから、加工台２６の表面に対して電気的に絶縁されているが、下板１１１の上面側は銅箔が貼られて下板上面銅箔層１１２が形成され、一般的に該下板上面銅箔層１１２の面積は大きく、且つ、下板１１１は薄いものであることから、下板１１１の下板上面銅箔層１１２と加工台２６間の静電容量ＣＰは非常に大きく、高周波的には導通状態となる。
因みに、本実施例においては、下板１１１自体は後述するようにガラスエポキシ樹脂製の板であって絶縁物であるが、下板１１１自体をアルミ板製としてもよい。その場合、ドリルの下降距離情報検出に当たって、スピンドルａのドリル３先端が導体である検出対象物、例えば基板１０１の表面導体層１０７に接触すれば、変流器７の出力巻線１６側に生じる電流が増加するだけで、検出器９が電流の変化を検出することは、下板１１１自体が絶縁物である場合と変わりない。
基板１０１の内部構造詳細は図２に 示すように多層構造となっている。ただし、本実施例においては説明の簡略化のために内装導体層及び絶縁層を２層及び３層としているが、実際にバックドリル加工が必要な基板は１０層以上である。そしてこの基板１０１は、３層となった絶縁層１０３、１０４、１０５と表面及び裏面導体層１０７、１０８、並びに第１の絶縁層１０３と第２の絶縁層１０４との間の一部分において挟み込まれている第１の内層導体層１０２、及び第２の絶縁層１０４と第３の絶縁層１０５との間の一部分において挟み込まれている第２の内層導体層１０６からなっている。導体層１０２、１０６、１０７、１０８はいずれも銅箔であり、その厚さは１２乃至２５μｍである。また、各絶縁層１０３、１０４、１０５は熱可塑性樹脂製であって、それぞれその厚さは５０乃至１００μｍである。表面導体層１０７から裏面導体層１０８までを貫くスルーホールの穴部１０９が設けられており、その内周面は銅メッキされたメッキ部１１０となっている。そして、第１の内層導体層１０２を所望の内層導体層として、第１の内層導体層１０２の直近までスルーホールの穴部１０９に対してバックドリル加工、すなわち、表面導体層１０７側から第１の内層導体層１０２の直近まで、スルーホールの穴部１０９の径より若干大径のドリルによって、その穴部１０９に設けられたメッキ部１１０の銅メッキを削り取る加工をするものであり、その際の加工深さを正確且つ精密に制御することを目的としている。
また、バックドリル加工に際しては、加工台２６上に下板１１１を載置して固定した上、その上に前記基板１０１を載置・固定して行うこととなる。その下板１１１は１５００μｍの厚さのガラスエポキシ樹脂製の板に、上面に下板上面銅箔層１１２を設けたものである。尚、下板１１１の上下面に銅箔層を設けても、あるいは下板１１１自体をアルミ板製としてもよいが、少なくとも下板１１１の上面が導体層であることが必要となる。

一方、４は検出装置であって、高周波発振器６、変流器７、検波回路８及び検出器９、更にはバイパス回路５とキャンセル回路１０とからなり、高周波発振器６は０．３Ｗで略０．５乃至２ＭＨｚの高周波の交流を発振するのが適切であるが、ここでは、１ＭＨｚの高周波を発振する。その出力された高周波の交流はＧＮＤライン１１を経て筐体２７に接続し、もう一方の出力ライン１２は変流器７の入力巻線１３とキャンセル巻線１４の中間に接続されている。変流器７は、前記両巻線１３，１４がｍと指示された側から右回りに同数回巻かれ、入力巻線１３の巻き終わりと、キャンセル巻線１４の巻始めが接続している。そして、鉄芯１５を挟んで設けられる出力巻線１６の両端は、４個のダイオードからなる検波回路８に接続し、該検波回路８は検出器９に接続している。

一方、バイパス回路５は、リアクタＬと抵抗Ｒとを並列に接続して構成され、その回路５の一端は入力巻線１３の巻始めの端部とスピンドル本体１との中間に、また他端は筐体２７に接続されている。バイパス回路５においては、下降距離情報の検出用に使用される高周波発振器６からの高周波電流に対しては高いインピーダンスを有するとともに、商用電源Ｖと繋がりスピンドルａを作動させるインバータ２８において付加される高調波電流に対しては低いインピーダンスを有するように設定するため、リアクタＬのインダクタンスは５０乃至１００μＨの範囲に設定されている。リアクタＬのインダクタンスが５０μＨ未満であれば検出用に使用される高周波電流がバイパス回路５に流れてしまい、ドリル３と所望の導体層との接触を的確に検知することが困難となり、逆に１００μＨを超えるとインバータ２８からの高調波電流等も流さなくなり、スピンドルａに対するアースとしての効果が低減して安全性を保持することが困難となるからである。本実施例においては、リアクタＬのインダクタンスは７５μＨで抵抗成分は略０Ωに、また、抵抗Ｒの抵抗値は２００Ωで、インダクタンス成分は略０μＨに設定されている。

また、キャンセル回路１０は、４個の模擬回路１７−１、１７−２、１７−３、１７−４と１個の逆バイパス回路１８とからなっている。各模擬回路１７−１、１７−２、１７−３、１７−４はそれぞれ、８個のコンデンサ２０と８個のディップスイッチ２１がそれぞれ直列に配され、その直列に配されたコンデンサ２０とディップスイッチ２１を１組として、それら８組を並列に配してなるものである。これらのコンデンサ２０は、それぞれ異なる容量のものであり、ここではそれぞれ１０ｐＦ、２０ｐＦ、４０ｐＦ、８０ｐＦ、１６０ｐＦ、３２０ｐＦ、６４０ｐＦ、１２８０ｐＦの 容量の物を使用している（尚、図１においては、各模擬回路のコンデンサ２０及びディップスイッチ２１を省略して、それぞれ２組のみ記載している。）。そして、１７−１の模擬回路の一端は変流器７のキャンセル巻線１４の巻き終わりと接続され、他端は筐体２７に接続されている。また、１７−２から１７−４の各模擬回路の一端は、スピンドル本体１に内蔵された３相モータ２２のＵ相、Ｖ相、Ｗ相に各々接続し、他端は変流器７のキャンセル巻線１４の巻き終わりと接続されている。そして、１７−１の模擬回路の静電容量はスピンドル本体１と筐体２７間の静電容量ＣＳに、１７−２から１７−４の各模擬回路の静電容量は、スピンドル本体１に内蔵された３相モータ２２の各巻線２３，２５，２４とスピンドル本体１間の静電容量ＣＵ、ＣＷ，ＣＶに、それぞれ略同じとなるようディップスイッチ２１で設定可能なように設置されている。そして事前に、検出対象物を基板加工装置Ａの加工台２６上に固定して、スピンドル本体１と筐体２７間の静電容量ＣＳを、また、スピンドル本体１に内蔵された３相モータ２２の各相の巻線２３、２４、２５とスピンドル本体１間の静電容量ＣＵ、ＣＶ、ＣＷをそれぞれ測定しておき、それと略同一の静電容量となるよう、各模擬回路１７−１、１７−２、１７−３、１７−４の各８個のディップスイッチ２１を適宜通電状態とする。尚、前記各静電容量ＣＳ、ＣＵ、ＣＶ、ＣＷは、略２００乃至５００ｐＦである。また、本実施例ではスピンドル本体１とロータ２間にセラミックベアリングを使用していることから、その間の静電容量ＣＲは略２００ｐＦであり、下板１１１の下板上面銅箔層１１２と加工台間の静電容量ＣＰは、基板１０１の大きさに左右されるものの、概ね５００乃至１０００ｐＦであることから、本実施例では１０００ｐＦとなるものを使用した。
一方、逆バイパス回路１８は、バイパス回路５と同一のリアクタＬ´と抵抗Ｒ´を同様に並列に接続してなり、その回路１８の一端は変流器７のキャンセル巻線１４の巻き終わりに接続し、他端は筐体２７に接続している。

本構成においては、非検出中はドリル３と基板１０１の表面導体層１０７、あるいは下板１１１の下板上面銅箔層１１２が接触していないため、スピンドルのモータ巻線２３，２４，２５にインバータ２８からの前記高調波電圧が印加されても、その電流はバイパス回路５を通して筐体２７に流れ込むため、スピンドル本体１は接地と同様になり、感電に対する安全対策を設ける必要がない。従って、下降距離情報の検出に際して、ドリル３と基板１０１の表面導体層１０７あるいは下板１１１の下板上面銅箔層１１２が接触しても、ドリル３に高調波電流が流れてドリル３表面のコーティングを損傷する等の、ドリル３の寿命を損なうことがない。

また、下降距離情報の検出精度についても、以下のように正確性の高いものとなる。すなわち、非検出中は検出装置４の高周波発振器６からの高周波電圧による電流が変流器７の入力巻線１３に流れ、同時に、各静電容量ＣＳ、ＣＵ、ＣＶ、ＣＷ並びにバイパス回路５のリアクタＬを介して前記入力巻線１３に電流が流れ込むことになるが、キャンセル回路１０の各模擬基板１７−１、１７−２、１７−３，１７−４において生じる静電容量がそれら各静電容量ＣＳ、ＣＵ、ＣＶ、ＣＷと略等しくなるよう、事前に各スイッチ２１が操作されていることから、各模擬基板１７−１、１７−２、１７−３，１７−４には各静電容量に略等しい静電容量が発生し、更に、バイパス回路５におけるリアクタＬと同一のリアクタＬ´の設けられた逆バイパス回路１８が設けられているため、それら各模擬基板１７−１、１７−２、１７−３，１７−４並びに逆バイパス回路１８のリアクタＬ´を介して、前記入力巻線１３に流れ込む電流と略同一の電流がキャンセル巻線１４に流れ込むことになる。そのため、入力巻線１３とキャンセル巻線１４にそれぞれ発生する磁束が打ち消し合うこととなり、変流器の鉄芯１５は励磁されず、出力巻線１６には出力電流は流れず、検出器９が電流の変化を誤検出することが無い。
一方、下降距離情報の検出開始にあたり、Ｚ軸駆動装置３１によりスピンドルaが押し下げられ、例えば そのドリル３が基板１０１の表面導体層１０７に接触した場合、ドリル３には新たに、検出装置４の高周波発振器６を電源として、スピンドル本体１とロータ２間に生じる静電容量ＣＲと、基板１０１の表面導体層１０７からスルーホールの穴部１０９のメッキ部１１０を通って導通する下板１１１の下板上面銅箔層１１２と加工台２６間に生じる静電容量ＣＰを介して略１ＭＨｚの高周波電流が流れるが、その電流は入力巻線１３にしか流れず、キャンセル巻線１４には流れないため、変流器７の鉄芯１５はその新たな電流で励磁され、出力巻線１６側に出力電流が発生することから、その電流の変化を、４個のダイオードからなる検波回路８を通して検出器９で検出することにより、スピンドルａのドリル３が基板１０１の所望の導体層である表面導体層１０７に接触したことが判明することとなる。尚、当然のことながら、下降距離情報の検出に際して、ドリル３と基板１０１の表面導体層１０７とが接触しても、ドリル３に高調波電流が流れることはなく、ドリル３表面のコーティングを損傷する等のドリルの寿命を損なうことがない。
加工台２６上に載置・固定された下板１１１の上に載置・固定された基板１０１の高さ位置についての検出の場合と、下板１１１の下板上面銅箔層１１２に対するドリル３の接触によりその高さ位置を検出する場合は、その検出する対象物が異なるだけで、その正確な検出を可能とするメカニズムは上記と同様である。

このように、キャンセル回路１０を設けることにより、３相モータ２２の各相の巻線２３、２４、２５とスピンドル本体１間に生じる静電容量ＣＵ、ＣＶ、ＣＷ並びに、スピンドル本体１と筐体２７間に生じる静電容量ＣＳを介して変流器７の入力巻線１に流入する電流と略同量の電流を、各模擬回路１７−１、１７−２，１７−３，１７−４の設置によってキャンセル巻線１４に流入させ、更に、高調波電流がスピンドルａのドリル３に流入することを防止するために設けられたバイパス回路５のリアクタＬによって入力巻線１３に流入する電流についても、略同量の電流を逆バイパス回路１８によってキャンセル巻線１４に流入させることで、入力巻線１３とキャンセル巻線１４を有する変流器７に発生する磁束の方向を打ち消し合わせ、変流器７の鉄芯１５は励磁されず、出力巻線１６には出力電流は流れない。このように、変流器７の入力巻線１３に流入する電流によって生じる磁束を打ち消すことで、下降距離情報の検出前に生じている、変流器７の出力巻線１６側に対する外乱要因をキャンセルすることができる。これにより、スピンドルａのドリル３と所望の導体物との接触の有無を電流の変化ではなく、ロータ２とスピンドル本体１間の静電容量ＣＲ及び、下板１１１の下板上面銅箔層１１２と加工台２６間の静電容量ＣＰの直列回路に電流が流れたか否かの“１”あるいは“０”の信号によって検出できることとなり、判定が容易になる。

そして、その検出された下降距離情報等を基板加工装置ＡのＣＮＣ制御回路Ｓにおいて、以下の通り記録し、また、抽出し、更に計算する各ステップを経ることによって、バックドリル加工の深さを正確且つ精密に制御することとなる。
すなわち、第１に、基板１０１は一定の設計上の厚さをもって製造されていることから、その設計上の基板厚さＬ２ｄが存在している。また、第一の内装導体層１０２を所望の導体層として、表面導体層１０７と裏面導体層１０８とを貫通するスルーホールにおいて、裏面導体層１０８と第一の内装導体層１０２とを結ぶメッキ部１１０を残して、その余のメッキ部１１０を削り取るバックドリル加工を行う場合、表面導体層１０７から所望の導体層である第一の内装導体層１０２までの長さを基準余長Ｌ２ｄと言う。そして、基板１０１の製造に際してどのように絶縁層と導体層とを構成するかは予め決定されていることから、その所望の導体層が特定されれば、この基準余長Ｌｎｄは基板１０１の中における設計上の数値として特定されることとなる（図４参照）。
バックドリル加工によってメッキ部１１０を削り取ることとなるが、その際、メッキ部１１０の残し代１１０−１となるべき長さはゼロとなることが、理論上は一番望ましいことである。
一方、前述したように、裏面導体層１０８と所望の導体層である第一の内装導体層１０２とを結ぶメッキ部１１０を残して、その余のメッキ部１１０を削り取るバックドリル加工を行うに際しては、どうしても加工誤差が生じることから、予め設計上の残し代としての所定の寸法ｔｄが定められている（図４参照）。
これらの基準余長Ｌ２ｄ及び設計上の残り代の長さｔｄの数値をＣＮＣ制御回路Ｓの記憶媒体Ｓ１に記録させる。
また、スルーホールの穴部１０９に施されたメッキ部１１０の層の所定の厚さｑとドリル３の先端角の角度θの数値をＣＮＣ制御回路Ｓの記憶媒体Ｓ１に記録させる。

第２に、基板１０１にバックドリル加工を施す際に使用する下板１１１は四角形であることから、これを加工台２６に載置・固定した状態で、縦横４等分、合計１６個のエリア２０１に分割する仮想線を引き、それらに各エリアを縦横２等分、合計４個のサブエリア２０２に分割する仮想線を引く（図３参照）。そして、このサブエリア２０２毎にその対角線の交点、すなわち各サブエリア２０２の中心を下板１１１の測定ポイント２０３とする。すなわち、下板１１１には６４個の測定ポイント２０３を設定したこととなる。尚、この測定ポイント２０３は、基板１０１の実際の厚さを測定し、また所望の導体層の実際の位置を算定する際の基礎となる数値を測定する位置であり、また、前記算定に際しては下板１１１についての測定値の平均値を使用することから、下板１１１に偏在しないように、しかも、一定の規則性をもって定められる必要がある。一般に下板１１１は縦横３３．５ｃｍ×５０ｃｍの四角形であることから、エリア２０１はその１６等分、サブエリア２０２は更にその４等分したもので平均値を採れば、殆ど誤差が生じないことが判明したが、その下板１１１の大きさによっては、その分割数を増やす等、エリア２０１及びサブエリア２０２の大きさを適宜調整することが考えられる。
また、例えば、一枚の基板１０１に１００個のスルーホールを設けて、その１００個のスルーホールそれぞれに対してバックドリル加工を施す場合、ここではエリア２０１毎の測定ポイント２０３（本実施例においては１個のエリア２０１に４個の測定ポイント２０３が存在する。）の平均値を使用することになるが、もしも迅速性あるいは経済性よりも正確性を期すならば、前記設例で言うならば、基板１０１を加工台２６上の下板１１１に載置・固定した際に、そのバックドリル加工位置となる１００個の穴部１０９それぞれに対応する下板１１１の位置を特定し、その各位置を測定ポイント２０３とすることになる。しかしこの方法では、基板１０１の１００個の穴部１０９それぞれに対応する位置を下板１１１上で特定しなければならないことから、かなりの手間を要することとなり、時間とコストの増加を招来することとなる。ここではエリア２０１毎の下板１１１の高さ位置の平均値を求めることとして、迅速性及び経済性と正確性との両立を図ったものである。そのため、基板１０１あるいはその基板１０１を切り出す前の母板の大きさや、バックドリル加工を必要とする穴部１１０の数等とも、また、その必要とする正確性とも関連させて、下板１１１に設けるエリア２０１及びサブエリア２０２数を適宜に決定すればよい。
そして、下板１１１内の特定の位置を原点（すなわち縦横のＸＹ座標として（０、０）となる位置）として定め、各エリア２０１毎にそれを識別する番号を付した上で、それぞれのエリア２０１の範囲を座標によって特定するとともに、各測定ポイント２０３の座標位置も特定する。前述のように本実施例には1個のエリア２０１に４個のサブエリア２０２が設けられ、その各サブエリア２０２の中心が測定ポイント２０３となることから、１個のエリア２０１に４個の測定ポイント２０３が存在することとなる。例えば、１番との識別番号を付したエリア２０１には１番から４番の測定ポイント２０３が、また、２番との識別番号を付したエリア２０１には５番から８番の測定ポイント２０３が存在することとなる。そのため、前記各エリア２０１毎に、そのエリア２０１内に存在する測定ポイント２０３を分類して、ＣＮＣ制御回路Ｓの記憶媒体Ｓ１に記録させる。

第３に、下板１１１を加工台２６に載置・固定した状態で、前記各測定ポイント２０３の高さ位置を前述の基板加工装置Ａの下降距離情報検出機構Ｋを使用して測定する。下板１１１の上面は下板上面銅箔層１１２となっていることから、この下板上面銅箔層１１２にスピンドルａのロータ２のドリル３先端が接触すれば、検出器９において電流の変化が検出されて接触したことが判明する。そして、その電流の変化が検出された時点の高さ位置が測定される。この測定作業を全ての測定ポイント２０３で行うとともに、その各測定ポイント２０３での測定結果、すなわち高さ位置情報がＣＮＣ制御回路Ｓの記憶媒体Ｓ１に自動的に記録される。そして、ＣＮＣ制御回路Ｓ内の算出機構Ｓ３において、前記各エリア２０１毎に分類された測定ポイント２０３の高さ位置情報の平均値αａｖｅを算出して、その平均値αａｖｅが当該エリア２０１の高さ位置情報として記憶媒体Ｓ１に記録される。例えば前記１番との識別番号を付したエリア２０１には１番から４番の測定ポイント２０３が存在することから、その１番から４番の測定ポイント２０３の高さ位置情報の平均値αａｖｅを算出して、それが１番のエリア２０１の高さ位置情報として記憶媒体Ｓ１に記録されることとなる。その結果、本実施例においては１６個のエリア２０１に分割されていることから、識別番号として１番から１６番のエリア２０１が存在することとなり、そのそれぞれに平均値αａｖｅ が算出されることとなる。尚、この各エリア２０１毎に行う、測定ポイント２０３の高さ位置情報の平均値αａｖｅの算出は、後述するバックドリル加工深さＬ２ｃの算出に際して行ってもよい。

第４に、基板１０１の各穴部１０９のＸＹ座標位置をＣＮＣ制御回路Ｓの記憶媒体Ｓ１に記録させる。例えば１００個のスルーホールの穴部１０９が設けられた１枚の基板１０１において、その１００個の穴部１０９に対して、基板１０１の特定の位置を原点（すなわち縦横のＸＹ座標として（０、０）となる位置）として定め、その１００個の穴部１０９のそれぞれの座標位置を特定する。例えば第１の穴部１０９−１の座標位置は（１、１）、第２の穴部１０９−２の座標位置は（１、２）というようになる。そして、その１００個の穴部１０９それぞれについて識別する番号を付した上で、その座標位置をＣＮＣ制御回路Ｓの記憶媒体Ｓ１に記録させる。

第５に、加工台２６上に載置・固定した下板１１１上に、バックドル加工を行う基板１０１を載置・固定した上、ＣＮＣ制御回路Ｓ内の抽出機構Ｓ２において、その状態での、バックドリル加工を施す各穴部１０９のＸＹ座標上の位置と下板に設けた各エリア２０１のＸＹ座標位置とを照合して、各エリア２０１毎に対応する穴部１０９を抽出する。その際、下板１１１の原点とした位置と、基板１０１の原点とした位置とが、下板１１１上に基板１０１を載置・固定した際に鉛直方向に重なり合うならば、その穴部１０９の座標位置とエリア２０１の座標位置とを比較するだけで照合及び抽出可能となるが、その両者の原点の位置がズレでいるならば、そのズレ量を計算して、一方の座標数値を補正して対応関係を照合して抽出することとなる。例えば、下板１１１の原点（０，０）の位置と、基板１０１の原点（０，０）の位置とが鉛直方向に重なり合っていた場合には、第１のエリア２０１が（０，０）（４，０）（４，４）（０，４）で区切られた正方形の範囲内であった場合に、基板１０１の第１の穴部１０９−１の座標位置が（２，２）であれば、当該穴部１０９−１が第１のエリア２０１内に存在していることは明らかであるが、下板１１１の原点（０，０）の位置が、基板１０１に対してＸ軸方向に１０だけズレていた場合、すなわち下板１１１の原点（０，０）の位置が基板１０１の（１０，０）の位置と鉛直方向に重なり合っていた場合には、前記第１のエリア２０１が下板１１１での原点の位置を基準とする座標位置として（０，０）（４，０）（４，４）（０，４）であるということは、これを基板１０１の原点の位置を基準とする座標位置に換算すると、（１０，０）（１４，０）（１４，４）（１０，４）ということになる。そうすると、前記第１の穴部１０９−１の座標位置は基板１０１の原点の位置を基準とする座標位置で（２，２）であることから、第１の穴部１０９−１は、下板１１１の第１のエリア２０１には存在していないこととなる。このような下板１１１と基板１０１との各原点の位置にズレが存在する場合には、このズレを測定してそのズレ量に応じて座標数値を修正する機能が必要となることは言うまでもない。

第６に、加工台２６上に載置・固定した下板１１１上に載置・固定した基板１０１の各穴部１０９の高さ位置を、前述の基板加工装置Ａの下降距離情報検出機構Ｋを使用して測定する。各穴部１０９は、基板１０１の表面側から裏面側までその内周面を含めメッキ部１１０となっている上、表面側のメッキ部１１０の周囲には表面導体層１０７が存在することから、このメッキ部１１０及び表面導体層１０７にスピンドルａのロータ２のドリル３先端が接触すれば、検出器９において電流の変化が検出されて接触したことが判明する。そして、その電流の変化が検出された時点の高さ位置が測定される。この測定作業を全ての穴部１０９で行うとともに、各穴部１０９毎にその各穴部１０９での測定結果、すなわち高さ位置情報がＣＮＣ制御回路Ｓの記憶媒体Ｓ１に自動的に記録させる。

第７に、前記第５に記載した下板１１１の各エリア２０１と、基板１０１の穴部１０９との対応関係に基づき、ＣＮＣ制御回路Ｓの算出機構Ｓ３において、前記第６で測定された各穴部１０９の高さから、前記第３で算出された当該穴部１０９に対応する下板１１１のエリア２０１の平均高さαａｖｅを控除し、その控除後の数値が当該穴部１０９における基板１０１の実際の厚さとして、ＣＮＣ制御回路Ｓの記憶媒体Ｓ１に自動的に記録させる。例えば前述したように、下板１１１の原点（０，０）の位置と、基板１０１の原点（０，０）の位置とが鉛直方向に重なり合っていた場合には、第１のエリア２０１が（０，０）（４，０）（４，４）（０，４）で区切られた正方形の範囲内であった場合に、基板１０１の第１の穴部１０９−１の座標位置が（２，２）であれば、当該穴部１０９−１が第１のエリア２０１内に存在していることとなるため、この第１の穴部１０９−１で測定された高さ位置の数値から第１のエリア２０１の高さの平均値αａｖｅを控除し、その控除後の数値を、当該第１の穴部１０９−１の位置での基板１０１の厚さとして、ＣＮＣ制御回路Ｓの記憶媒体Ｓ１に記録させる。そして、この計算を全ての穴部１０９において同様に行う。尚、この計算は、前記第３で述べたエリア２０１の高さの平均値αａｖｅを算出する場合と同様に、後述するバックドリル加工深さＬ２ｃの算出に際して行ってもよい。
この、各穴部１０９の位置における高さ位置の数値から、下板１１１の各エリア２０１毎の高さ位置の平均値を控除するというこの算式によって、加工台２６自体に存在する傾斜や撓み、更に下板１１１自体に存在する傾斜や撓み等の、下板の高さ位置のズレを生じさせる諸要因は排除されることとなり、加工台２６の水平や撓みを解消させるためのメンテナンスや精密な微調整手続を省略でき、また、下板１１１自体の厚さの精密さも要求されないこととなる。特に、加工台２６の傾斜や撓みは、基板１０１の加工範囲において一般に約±５０μｍの誤差として現れ、更に、その上に載置される下板１１１にも傾斜や撓み更には下板１１１自体の製造に由来する誤差が存在することから、その加工台２６自体が有する誤差と下板１１１自体の有する誤差が相まって、従来はバックドリル加工の深さ制御において、大きな誤差を発生させる要因となっていた。しかし、本実施例においては、前述のように各穴部１０９の位置における高さ位置の数値から、下板１１１の各エリア２０１毎の高さ位置の平均値を控除するという算式を適用することにより、ドリル３を使用した下降距離情報検出機構Ｋによる測定誤差として、下板１１１及び基板１０１（実際には、基板１０１の各穴部１０９）それぞれの高さ位置につき、±５μｍ程度の誤差が生じうることは避けがたいものの、両者の誤差を合計しても±１０μｍ程度の誤差に収めることができるようになった。
その結果、バックドリル加工に際しての加工深さ制御の誤差が小さくなるだけでなく、加工台２６の表面の傾斜や撓み等を厳密に補正するというメンテナンスや微調整手続も不要となるものである。

第８に、ＣＮＣ制御回路Ｓの算出機構Ｓ３において、各穴部１０９毎に以下の計算を行い、個別のバックドリル加工深さＬ２ｃを算出する。
Ｌ２ｃ＝Ｌｎｄ×（Ｌ２ｍ−αａｖｅ）／Ｌ２ｄ−ｔｄ＋角ｔａｎ１
Ｌｎｄ＝設計上の基準余長。
Ｌ２ｍ−αａｖｅの数値は、前記第７の工程で計算され記録されている。
Ｌ２ｄ＝設計上の基板１０１の厚さ。
ｔｄ＝設計上の残し代の長さ。
角ｔａｎ１＝スルーホールの穴部１０９に施されたメッキ部１１０の層の厚さｑ×ｔａｎ｛（１８０度−ドリル３の先端角の角度θ）÷２｝
この算式において、（Ｌ２ｍ−αａｖｅ）／Ｌ２ｄによって、設計上の基板１０１厚さと、バックドリル加工を施す各穴部１０９の位置における実際の基板１０１厚さとの比が算出される。一方、所望の導体層である第一の内装導体層１０２の基板１０１内における高さ位置は設計上定まっていることから、この基板１０１の表面から当該第一の内装導体層１０２までの距離も当然設計上定まっている。この設計上の距離が基準余長Ｌｎｄである。そして、基板１０１自体の設計上の厚さＬ２ｄと各穴部１０９における基板１０１の実際の厚さＬ２ｍ−αａｖｅとの比が、所望の導体層である第一の内装導体層１０２の基板１０１内における設計上の高さ位置すなわち基準余長Ｌｎｄと、当該穴部１０９における基板１０１の実際の高さ位置から第一の内装導体層１０２の実際の高さ位置を控除した、基板１０１の表面から第一の内装導体層１０２までの実際の距離との比に等しい関係にあることが判った。そのため、基準余長Ｌｎｄに、前記（Ｌ２ｍ−αａｖｅ）／Ｌ２ｄの算式によって算出される、設計上の基板１０１厚さＬ２ｄと、バックドリル加工を施す各穴部１０９の位置における実際の基板１０１厚さとの比を乗じることにより、所望の導体層である第一の内装導体層１０２の基板１０１内における実際の高さ位置、すなわち余長部の実際の長さが算出されることとなる。
前述したようにαａｖｅは、その各穴部１０９が存在する下板１１１のエリア２０１毎の平均の高さを示す数値であることから、完全に厳密ではないかもしれないものの、経済性や迅速性との兼ね合いから個々の穴部１０９に対応する位置での下板１１１の高さ位置を測定して算出するよりも、合理性を有しているとはいえ、エリア２０１という概念を用いて平均値での算出を行っていること、また、そもそも測定精度の問題もあり、前記算出された当該穴部１０９における基板１０１の表面から所望の導体層までの実際の距離に誤差が存在しないということはできない。そのため、いわゆる安全係数として一定の残し代は必要となるが、本実施例のように当該穴部１０９における基板１０１の表面から所望の導体層までの客観的な実際の距離と、その算出された距離との間に誤差が少なければ、安全係数を低く見積もる、すなわちその残り代の長さも短く設定することができる。そのような意味で予め設定された残り代を基準残り代ｔｄと言い、その基準残り代ｔｄを、その算出された穴部１０９における基板１０１の表面から所望の導体層までの実際の距離から控除することとなる。

ところで、バックドリル加工を行うドリル３は先端角θを有して、その先端は先端角頂部３−１を形成している。そのため、スルーホールの設けられた位置での基板１０１の高さ位置を測定するためにドリル３が下降して来た際、ドリル３の先端角頂部３−１が穴部１０９内にまで進行し、基板１０１の表面側にまで延びているメッキ部１１０の内側に傾斜部３−２が接触することにより、ドリル３先端と基板１０１との接触が下降距離情報検出機構Ｋにより測定されることとなる。すなわち、その時点ではドリル３の先端角頂部３−１は実際の基板１０１高さ位置よりも低い位置に到達していることとなる。そして、バックドリル加工に際しては、ドリル３の先端がスルーホールの穴部１０９を進行することによってメッキ部１１０が切削されて行くものの、ドリル３においてメッキ部１１０を切削するのは傾斜部３−２であって、その先端角頂部３−１ではないことから、ドリル３の先端角頂部３−１の位置と、余長部の残し代１１０−１の長さを画するドリル３の傾斜部３−２の位置との間にズレが生じるだけでなく、残し代１１０−１の上端部は、穴部１０９に対して外側が長く、内側が短く傾斜して切削されることとなる（図５参照）。一方、設計上の残し代の長さｔｄは、残し代１１０−１の穴部１０９に対して外側が長くなっている先端部分で規定されることから、その残し代１１０−１となるメッキ部１１０の内側と外側の高さのズレは、メッキ部１１０の厚みに対する角ｔａｎ１を算出することで修正される。すなわちスルーホールのメッキ部１１０の層の厚さ×ｔａｎ｛（１８０度−ドリルの先端角θの角度）÷２｝により算出された数値によって計算上で補正することで、バックドリル加工の加工深さの制御を正確且つ精密に行うことができるようにしたものである。

その結果、スピンドルａのロータ２のドリル３が基板１０１に接触していない一定点を高さ方向の原点として、そこから当該穴部１０９における基板１０１表面の高さ位置が測定されていることから、その基板１０１表面までの距離と、更にバックドリル加工の加工深さＬ２ｃを合計した距離だけドリル３が移動したことが検知された時点で、バックドリル加工を停止すれば、正確な深さでバックドリル加工を行うことができることとなる。

このように、記録、抽出、算出の各ステップをＣＮＣ制御回路Ｓにおいて自動的に行い、短時間で各穴部１０９へのバックドリル加工の加工深さを正確且つ精密に制御しつつ行うことができる。
尚、前記各ステップの順序は一例であり、当然のことながら論理的に先後関係を有するステップ、すなわち例えば第８ステップにおける算出は、その算出に際して使用される各数値が事前に記録あるいは抽出あるいは算出されていなければならないという意味で、その先後関係に拘束されるものの、逆に第１ステップと第２ステップのように、論理的に先後関係を有さないものについては、本実施例として記載したステップの先後関係に拘束されるものではなく、先後関係を入れ替えることが可能である。

以上のように本実施例における基板加工装置Ａは、ドリル３自体で下降距離情報を検出しうる下降距離情報検出機構Ｋを有する上、当該ドリル３によって測定された下板１１１や基板１０１の高さ位置情報に基づき、前記算式に従ってバックドリル加工の加工深さを算出する、記憶媒体Ｓ１、抽出機構Ｓ２、及び算出機構Ｓ３を有するＣＮＣ制御回路Ｓを有するものである。そして更に、本実施例におけるバックドリル加工方法を使用することにより、その算出された加工深さに基づきスピンドルａのドリル３の加工距離を正確且つ精密に制御してバックドリル加工を行うことができることから、迅速且つ経済的に、しかもバックドリル加工を施す各穴部１０９における基板１０１の実際の厚さ及び基板１０１表面からその所望の導体層までの実際の距離に応じて精密にバックドリル加工をすることが可能となる。また、その結果、設計上の残し代の長さｔｄも最小限にすることが可能となって、低コストでノイズ等の不具合発生の少ない加工済み基板１０１を提供することができる。

因みに、第７のステップにおいて述べたように、測定誤差として±１０μｍ程度の誤差は避けがたいところ、それに加えてエリア２０１毎のバラツキや基板１０１加工中の熱変位等も誤差を発生させる要因となることから、それらを加味しても、本実施例においてはバッグリル加工の加工深さによる残し代の長さの誤差を±４０μｍ程度の範囲に収めることができると考えられた。そのため、以下の試験用基板に１００個のスルーホールを設けた上、本実施例の基板加工装置Ａを本実施例に示す方法によりそれら１００個のスルーホールの穴部に対してバックドリル加工を行った。そしてその試験体の各穴部をカットした上、実際の残し代の長さを顕微鏡下で測定して、基準残し代の長さと比較したところ、いずれも±２５μｍ以内の相違しかないことが確認できた。
試験体及び設定の内容
縦横 ３３．５ｃｍ×５０ｃｍ
絶縁層 熱可塑性樹脂であるガラスエポキシ樹脂による３層構造（裏面側から第１乃至第３の絶縁層とする）とし、それぞれ７５μｍの厚さとする。
導体層 銅箔により、試験体表面及び裏面並びに、第１絶縁層と第２絶縁層の間に第１内装導体層を、第２絶縁層と第３絶縁層の間に第２内装導体層を設け、それぞれの厚さを２０μｍとする。
Ｌｎｄ １７０μｍ
Ｌ２ｄ ２６５μｍ
ｔｄ ５０μｍ
スルーホールのメッキ部の層の厚さ ４０μｍ
ドリルの先端角角度 １３０度
下板の内容
縦横厚さ ３３．５ｃｍ×５０ｃｍ×１．５ｍｍ
素材 ガラスエポキシ樹脂
下板上面銅箔層の厚さ ２０μｍ

図６は、バックドリル加工に際しての加工台２６上への下板１１１を介しての基板１０１の載置・固定に際して、基板１０１の上に、厚みの既知なるアルミ上板３０１を載置して固定し、更にその上にベークライト製のベーク上板３０２を載置・固定した状態を示すものである。
このように上板３０１，３０２を使用する場合の実施例では、バックドリル加工の加工深さの制御のための測定や算式において、以下の点が異なるだけである。
すなわち、第１に、アルミ上板３０１は導電性であるものの、ベーク上板３０２は絶縁性であることから、加工台２６上に下板１１１を載置・固定し、その上に基板１０１を載置・固定した上、更にアルミ上板３０１及びベーク上板３０２を載置・固定した状態で、基板１０１の各穴部１０９に該当するＸＹ座標の位置における当該アルミ上板３０１の高さ位置Ｌ２ｍ１を、ドリル３を使用した下降距離情報検出機構Ｋにより検出する。すなわち、実施例１において、下板１１１に載置・固定された基板１０１の各穴部１０９の高さ位置を下降距離情報検出機構Ｋにより検出していたのに代えて、当該各穴部１０９のＸＹ座標位置に基づき、基板１０１上にアルミ上板３０１を載置・固定した状態で、各穴部１０９に該当するＸＹ座標位置の高さ位置を測定する。この時、ベーク上板３０２は非導電性であることから、ドリル３が接触してもその位置情報が下降距離情報検出機構Ｋにより検出されることがなく、アルミ上板３０１にドリル３の先端角頂部３−１が接触して初めてその位置情報が下降距離情報検出機構Ｋにより検出されることとなる。そしてこの高さ位置を、実施例１における、加工台２６上の下板１１１上に載置・固定された基板１０１の各穴部１０９の高さ位置に代えて、算式に使用する。当該アルミ上板３０１上の測定位置と、下板１１１のエリア２０１との対応関係を把握すること、また、その対応関係にあるエリア２０１の下板１１１の平均高さを控除すること等は、実施例１と同じである。

第２に、本実施例においては、基板１０１の各穴部１０９の高さ位置ではなく、基板１０１の各穴部１０９に該当するＸＹ座標の位置における当該アルミ上板３０１の高さ位置Ｌ２ｍ１を測定していることから、基板１０１の厚さを算出するに際しては、アルミ上板３０１の厚さを控除する必要があり、
Ｌ２ｍ１−αａｖｅ−ｔＡＬ
の算式によって、基板１０１の厚さを算出することとなる。尚、ｔＡＬはアルミ上板３０１の厚さであって、後述するようにこの厚さは設計上設定されている。

第３に、基板１０１の測定による厚さと設計上の厚さとの比から、所望の導体層に存する設計上の基準余長に基づき、その実際の余長部の長さを算出した後、設計上の残し代の長さｔｄを控除して、バックドリル加工の加工深さＬ２ｃを算出するに当たっては、アルミ上板３０１の厚さだけでなく、ドリル３の先端角θによって生じるドリル３の先端角頂部３−１の位置と、穴部１０９に施されたメッキ部１１０と接触するドリル３の傾斜部３−２との高さ位置の相違距離（以下、この距離を「角ｔａｎ２」と言う。）を加える必要がある。
すなわち、バックドリル加工を開始する前の、スピンドルａのドリル３の原点となるべき位置（高さを示すＺ座標において０となる位置）からそのアルミ上板３０１までの下降距離をＰとすると、この距離Ｐは加工台２６上に下板１１１を載置・固定し、その上に基板１０１を載置・固定した上、更にその上にアルミ上板３０１を載置・固定した状態で、そのアルミ上板３０１にドリル３の先端角頂部３−１が接触することによって下降距離情報検出機構Ｋにより検知されることとなる。その時点では、ドリル３の先端角頂部３−１は実際のアルミ上板３０１の高さ位置と同じ高さ位置にあることとなる。そして、バックドリル加工に際しては、ドリル３の先端がスルーホールの穴部１０９を進行することによってメッキ部１１０が切削されて行くものの、ドリル３においてメッキ部１１０を切削するのは傾斜部３−２であって、その先端角頂部３−１ではないことから、ドリル３の先端角頂部３−１の位置と、余長部の残し代１１０−１を画するドリル３の傾斜部３−２の位置との間にズレが生じるだけでなく、残し代１１０−１の上端部は、穴部１０９に対して外側が長く、内側が短く傾斜して切削されることとなる。一方、設計上の残し代の長さｔｄは、穴部１０９に対して外側が長くなっている残し代１１０−１の先端部分で規定されることから、ドリル３の先端角頂部３−１の位置と、残し代１１０−１となるメッキ部１１０の外側の高さとのズレは、スルーホールの加工を行った際のスルーホール穴の半径（穴部１０９の半径とメッキ部１１０の厚さを加えたもの）に対する角ｔａｎ２を算出することで修正される（図７参照）。
言い換えると、実施例１においても述べたように、メッキ部１１０の残し代１１０−１の上端部は、穴部１０９に対して外側が長く、内側が短く傾斜して切削されることとなることから、設計上の残し代の長さｔｄとしては、穴部１０９に対して外側となる先端位置において測定することとなる。そうすると、測定値に基づき、Ｌｎｄ×（Ｌ２ｍ１−αａｖｅ−ｔＡＬ）／Ｌ２ｄの算式により算出された実際の余長部の長さから、設計上の残し代の長さｔｄを控除した数値は、メッキ部１１０におけるバックドリル加工がなされる距離を示しているものの、ドリル３の先端角頂部３−１がアルミ上板３０１に接触してから、バックドリル加工の終了時点までの実際に必要となるドリル３の移動距離を示しているものではないこととなる。この実際に必要となるドリル３の移動距離を算出するためには、ドリル３の先端角頂部３−１の位置と、ドリル３の傾斜部３−２がメッキ部１１０に接触している位置（前述したように、残し代１１０−１の長さは穴部１０９に対する外側の位置で測定することから、残し代１１０−１となるメッキ部１１０の外側の位置）とのズレを修正する必要があり、以下の算式で導かれる数値（この数値が角ｔａｎ２となる。）を加える必要がある。
角ｔａｎ２＝β×ｔａｎ｛（１８０度−ドリル先端角の角度θ）÷２｝
β＝スルーホールの加工を行った際のスルーホール穴の半径（穴部１０９の半径とメッキ部１１０の厚さを加えたもの）
その結果、各穴部１０９におけるバックドリル加工の各加工深さＬ２ｃは、以下の計算式により算出されることとなる。
Ｌ２ｃ＝Ｌｎｄ×（Ｌ２ｍ１−αａｖｅ−ｔＡＬ）／Ｌ２ｄ−ｔｄ＋ｔＡＬ＋角ｔａｎ２
Ｌｎｄ＝設計上の基準余長。
Ｌ２ｍ１＝加工台２６上の下板１１１上に載置された基板１０１に、更に既知の厚さを有するアルミ上板３０１を載置・固定した状態での、下板１１１の各エリア２０１毎の座標値域内に存在するものとして抽出された各バックドリル加工位置における実測高さ。
αａｖｅ＝加工台２６上の下板１１１の、各エリア２０１毎の測定ポイント２０３の実測高さの平均値。
Ｌ２ｄ＝基板１０１の設計上の厚さ。
ｔｄ＝設計上の残し代の長さ。
ｔＡＬ＝アルミ上板３０１の厚さ。

この場合、アルミ上板３０１として使用するアルミ板は、その厚さが既知であれば足りるが、その使用に際しての扱い易さと、発生するアルミ上板３０１自体の厚さの誤差の範囲等を勘案すれば、０．１５ｍｍ程度の厚さのものを使用するのが適切である。この場合、その厚さのバラツキとして±１０μｍ程度の誤差が発生するものの、アルミ上板３０１を使用しない場合には、バックドリル加工を行う穴部１０９の中心線と、バックドリル加工を行うドリル３の中心線とを厳密に一致させる必要があり、更に、バックドリル加工中においてもドリル３が斜行して芯ズレが発生しないように強固に保持する必要があることから、その手間、あるいは両中心線のズレあるいは芯ズレによって発生するバックドリル加工の加工深さの誤差を勘案すれば、アルミ上板３０１を使用することによって、当該中心線のズレによる誤差の発生を防止することは意味のあることである。

一方、メッキ部１１０を有する穴部１０９をドリル３によりバックドリル加工すると、当該メッキ部１１０がドリル３により切削されて、特異的な糸状の切り子が発生する。基板１０１上にアルミ上板３０１が載置されていると、この糸状の切り子がドリル３先端に付着した状態で、アルミ上板３０１と接触することから、下降距離情報検出機構Ｋによって次のスルーホールの穴部１０９の下降距離情報を検出する際に、その糸状の切り子が外乱要因となって、正確な下降距離情報の検知を阻害することとなる。そのため、こまめにドリル３先端に付着したその切り子を除去すればよいが、多数の基板に多数のバックドリル加工を連続して行う場合、その除去のために要する時間及び手間が基板加工のコストを増加させることとなる。そのため、そのドリル３先端に付着する糸状の切り子を簡易且つ迅速に除去する方法として、バックドリル加工を行うに際して、アルミ上板３０１の上に更にベークライト製のベーク上板３０２を載置・固定したものである。これにより、ドリル３先端に糸状の切り子が付着した状態で次のスルーホールの穴部１０９の下降距離情報を検出しようとすると、最初にドリル３先端がベーク上板３０２に接触してベーク上板３０２を穿孔して行くことから、絶縁物であるベーク上板３０２の切り子が、ドリル３先端に付着していたメッキ部１１０の糸状の切り子を押し出して除去することとなる。これにより、特別の除去手段を取ることなく連続的なスルーホールの穴部１０９に対する下降距離情報の検出を可能とするものである。

因みに、アルミ上板３０１（厚さ０．１５ｍｍ）及びベーク上板３０２（厚さ１ｍｍ）を使用した本実施例についても、実施例１の場合と同じ試験体及び条件で１００個のスルーホールの穴部に対してバックドリル加工を行った。そしてその試験体の各穴部をカットした上、実際の残し代の長さを顕微鏡下で測定して、基準残し代の長さと比較したところ、いずれも±２５μｍ以内の相違しかないことが確認できた。

ところで、基板加工装置における下降距離情報検出機構として、実施例１においては、検出器９における電流の変化を検知するに際して外乱要因を除去すべく、キャンセル回路１０やバイパス回路５等を設けたが、より簡略化した下降距離情報検出機構Ｋ１としては、高周波発振器６、変流器７ａ、検波回路８、検出器９及びバイパス回路で形成してもよい。すなわち、図８に記載するように、高周波電源である高周波発振器６からＧＤＮライン１１を基板加工装置Ｂの筐体２７に接続するとともに、出力ライン１２は変流器７ａの入力巻線３の一端に接続し、更に該入力巻線１３の他端とスピンドル本体１を接続する。そして、この変流器７ａの入力巻線３とスピンドル本体１との接続の中間に、バイパス回路５を設けるものである。言うならば、実施例１に示す下降距離情報検出機構Ｋにおいて、キャンセル回路１０部分を省略した構成であり、そのため変流器としてキャンセル巻線１４のない変流器７ａが使用されることとなるが、その点が異なるだけである。

この実施例における下降距離情報検出機構Ｋ１では、当該機構Ｋ１自体としては外乱要因を排除する手当がなされていない。そのため、スピンドル本体１とロータ２間に使用されるベアリングがエアベアリングの場合のように、スピンドル本体１とロータ２間の静電容量ＣＲが１０００ｐＦ以上と大きくなる等、ドリル先端が表面導体層と接触したか否かの判定精度の低下が十分に許容できるものとなる場合や、別途、変流器の入力巻線に流れる電流を、高周波発振器から流れる特定の周波数の電流だけに限定するフィルターを設けた場合には、下降距離情報検出機構Ｋ１を簡素な構成として、低コストで設けることができる。しかも、変流器７ａの入力巻線１３とスピンドル本体１とを接続する結線の中間において、筐体２７との間を結んだバイパス回路５が設けられていることで、スピンドルａがいわゆる浮き金属でなくなり、感電防止の保護機能を付ける必要がなくなる上、それによって、高調波電流等の電流がドリル３を介して筐体２７へ流れ、それら電流によるドリル３の金属面やドリル３表面のコーティングの破損が防止され、ドリル３の長期使用が可能となるものである。
そして、少なくとも当該実施例における下降距離情報検出機構Ｋ１は従来より使用されて来た下降距離情報検出機構Ｋ１であることから、この下降距離情報検出機構Ｋ１を使用して、それに実施例１において説明した記憶、抽出、算出機構を有するＣＮＣ制御回路Ｓを組み込むことで、従前の基板加工装置をバックドリル加工の加工深さを正確且つ精密に制御しうる基板加工装置とすることができるものである。
尚、感電防止のために別の機構を設け、またドリルの損傷等についても配慮する必要がない場合には、前記バイパス回路５すら省略した下降距離情報検出機構を使用することも考えられる。

図９に実施例４を示す。図１に示す実施例１は、スピンドル１をビーム２９（筐体２７と同電位）から絶縁されていることから、基板１０１は加工台２６に対して絶縁、非絶縁のどちらでも可能な方式となっているのに対して、本例は、スピンドル１は図示しないビーム（筐体２７と同電位）に絶縁しないで直接取り付けられているのに対し、基板１０１は加工台２６とは絶縁されて、加工台２６上に載置されているものである。本実施例においては、この絶縁のために下板１１１を使用していることから、アルミ製の下板１１１は使用できない。
本実施例における下降距離情報検出機構Ｋ２は図９に記載するように、直列に配されたコンデンサ５０とディップスイッチ５１を１組として、該コンデンサとスイッチを複数組並列に配してなる模擬基板回路５２を有するものである。すなわち、検出対象物たる基板１０１を基板加工装置Ｃの筐体２７から絶縁して、筐体２７内の加工台２６上に、下板上面銅箔層１１２を有するガラスエポキシ樹脂製の下板１１１により絶縁して固定した上、高周波発振器６の一方はＧＮＤライン１１から前記筐体２７に接続するとともに、前記模擬基板回路５２の一方端子に接続し、もう一方の出力ライン１２は、同方向に同巻数として巻き終わりと巻き初めとを接続した変流器７ｂの２個の入力巻線１３、１３ａの中間に接続することにより、各入力巻線１３、１３ａは逆巻の同巻数のコイルとなって、各入力巻線１３、１３ａに同量の電流が流れた場合、変流器７ｂの鉄芯１５に発生する磁束の方向は打ち消し合うこととなり、出力巻線１６側には電流は発生しないこととなる。また、前記変流器７ｂの２個の入力巻線１３、１３ａの各他端は、一方は検出対象物たる基板１０１の表面導体層１０７と、他方は前記模擬基板回路５２の他方端子に接続されている。そして、検出対象物たる基板１０１の表面導体層１０７と筐体２７間に生じる静電容量と略等しくなるよう模擬基板回路５２のディップスイッチ５１を調整することにより、各入力巻線１３、１３ａに同量の電流が流れた場合、前記変流器７ａに発生させる磁束の方向を互いに打ち消し合うようにして、スピンドルａのドリル３先端と検出対象物たる基板１０１の表面導体層１０７との接触によって生じる電流の変化を、変流器７ａから出力される電流の変化として検出器９により検出してなる下降距離情報検出機構Ｋ３である。

実施例４に示す下降距離情報検出機構Ｋ２は、下降距離情報検出に際しての外乱要因の排除を可能とするものであり、既に既知のものとして基板加工装置に組み込まれている場合にも、実施例３の場合と同様に、これらの下降距離情報検出機構Ｋ２を使用して、それに実施例１において説明した記憶、抽出、算出機構を有するＣＮＣ制御回路Ｓを組み込むことで、従前の基板加工装置をバックドリル加工の加工深さを正確且つ精密に制御しうる基板加工装置とすることができるものである。

本願発明における下降距離情報検出機構を組み込んだ基板加工装置並びに該基板加工装置の使用方法は、基板のスルーホールに対するバックドリル加工に際して、当該基板自体の有する厚さの誤差や撓み、あるいは下板の厚さの誤差、更には基板加工装置の加工台自体の傾斜や撓み等の多数の要因から生じる加工深さの誤差の発生を防止し、その加工深さを正確且つ精密に制御することを可能とするものであり、翻っては設計上の残し代の長さを短く設定することができることから、ノイズの発生等の不具合を防止できる基板の加工を低コストで実現しうるものであり、バックドリル加工に限らず、基板に対する一定深さまでの穴開け加工においても、その加工深さを正確且つ精密に制御することを可能とするものである。

Ａ、Ｂ、Ｃ 基板加工装置
Ｋ、Ｋ１、Ｋ２ 下降距離情報検出機構
ａ スピンドル
１ スピンドル本体
２ ロータ
３ ドリル
３−１ 先端角頂部
３−２ 傾斜部
４ 検出装置
５ バイパス回路
６ 高周波発振器
７、７ａ、７ｂ 変流器
８ 検波回路
９ 検出器
１０ キャンセル回路
１１ ＧＮＤライン
１２ 出力ライン
１３、１３ａ 入力巻線
１４ キャンセル巻線
１５ 鉄芯
１６ 出力巻線
１７−１ 模擬回路
１７−２ 模擬回路
１７−３ 模擬回路
１７−４ 模擬回路
１８ 逆バイパス回路
２０ コンデンサ
２１ ディップスイッチ
２２ ３相モータ
２３ Ｕ相の巻線
２４ Ｖ相の巻線
２５ Ｗ相の巻線
２６ 加工台
２７ 筐体
２８ インバータ
２９ ビーム
３０ 絶縁物
３１ Ｚ軸駆動装置
３２ アース
５０ コンデンサ
５１ ディップスイッチ
５２ 模擬基板回路
１０１ 基板
１０２ 第１の内層導体層
１０３ 第１の絶縁層
１０４ 第２の絶縁層
１０５ 第３の絶縁層
１０６ 第２の内装導体層
１０７ 表面導体層
１０８ 裏面導体層
１０９、１０９−１、１０９−２ 穴部
１１０ メッキ部
１１０−１ 残し代
１１１ 下板
１１２ 下板上面銅箔層
２０１ エリア
２０２ サブエリア
２０３ 測定ポイント
３０１ アルミ上板
３０２ ベーク上板
Ｖ 商用電源
Ｌ リアクタ
Ｌ´ リアクタ
Ｒ 抵抗
Ｒ´ 抵抗
Ｓ ＣＮＣ制御回路
Ｓ１ 記憶媒体
Ｓ２ 抽出機構
Ｓ３ 算出機構
ｑ メッキ部の層の所定厚さ
θ ドリルの先端角の角度

Claims (8)

1. 多層プリント配線基板に対してバックドリル加工を行うことができる基板加工装置における、バックドリル加工に際しての、スピンドルのドリルの下降距離を制御するコンピュータを使用した加工深さ制御機構であって、
   スピンドルのドリルが検出対象物に接触することによって下降距離情報を検出してなる下降距離情報検出機構を有するとともに、
   下記１乃至５各記載の位置情報等がそれぞれ記録される記憶媒体を有し、
   １．設計上の基板厚さ、基準余長及び設計上の残し代の長さ並びにスルーホールの穴部に施されたメッキ部の層の所定厚さ及びドリルの先端角の角度についての数値情報、
   ２．基板加工装置の加工台上に載置された、少なくとも上面が導体層となる下板 において、下記設定により定められた測定ポイント及び各エリア域の平面上の座標位置情報、
   記
   格子状に複数のエリアを区画し、その各エリア毎に同一の基準によって定められた１個の測定ポイント、あるいはその各エリア毎に更に同一の規格によって格子状に区切られたサブエリア毎に同一の基準によって定められた１個の測定ポイント。
   ３．前記各測定ポイントに対して、バックドリル加工を行うドリルの設置されたスピンドルを下降させることにより、前記下降距離情報検出機構によって測定されるその各測定ポイント毎の高さ位置情報、
   ４．基板加工装置の加工台上の前記下板の上に載置された多層プリント配線基板もしくは複数の多層プリント配線基板を切り出す前の母板（以下、単に「母板」と言う。）に存する各バックドリル加工位置の、平面上の座標位置情報、
   ５．前記基板もしくは母板の各バックドリル加工位置に前記スピンドルを下降させることにより、前記下降距離情報検出機構によって測定されるその各バックドリル加工位置毎の高さ位置情報、
   前記各エリア毎の座標位置情報と、多層プリント配線基板もしくはその母板に存するバックドリル加工位置の座標位置情報とから、バックドリル加工に際して下板上に多層プリント配線基板もしくはその母板を載置した状態で、前記下板の各エリアのそれぞれの座標値域内に存在するバックドリル加工位置を抽出する抽出機構と、
   下記式に基づき個別バックドリル加工深さＬ２ｃを算出する算出機構を有して、
   その算出された個別バックドリル加工深さＬ２ｃに基づき、基板加工装置におけるバックドリル加工の加工深さを自動制御してなる加工深さ制御機構。
   Ｌ２ｃ＝Ｌｎｄ×（Ｌ２ｍ−αａｖｅ）／Ｌ２ｄ−ｔｄ＋角ｔａｎ１
   Ｌｎｄ＝設計上の基準余長
   Ｌ２ｍ＝加工台上の下板上に載置された多層プリント配線基板あるいはその母板の、下板の各エリア毎の座標値域内に存在するものとして抽出された各バックドリル加工位置における実測高さ
   αａｖｅ＝加工台上の下板の、各エリア毎の測定ポイントの実測高さの平均値。
   Ｌ２ｄ＝設計上の多層プリント配線基板厚さ
   ｔｄ＝設計上の残し代の長さ
   角ｔａｎ１＝スルーホールのメッキ部の層の所定の厚さ×ｔａｎ｛（１８０度−ドリルの先端角の角度）÷２｝
2. 下降距離情報検出機構を、少なくとも高周波交流電源と、リアクタを含むバイパス回路と、高周波用の変流器を有し、高周波交流電源の出力の一方は筐体に接続し、他方は前記変流器を介して、筐体からは絶縁されたスピンドルに接続されるとともに、当該スピンドルとの接続の間に、リアクタを有するバイパス回路が筐体とを結んで設けられ、該スピンドルのロータのドリルが、導体である検出対象物と接触することによって、高周波交流電源からの高周波電流が変流器を介してスピンドルに、更に導体物及び導体層間の静電容量を介して前記高周波交流電源へ流入することで、変流器の出力側に電流が生じ、その電流の変化を検出器によって検出することにより、ドリルの下降距離情報を認識する下降距離情報検出機構としてなるものとした、請求項１記載の加工深さ制御機構。
3. 下降距離情報検出機構を、高周波交流電源と、リアクタを含むバイパス回路と、キャンセル回路と、巻数が同じで逆巻となって接続する入力巻線とキャンセル巻線と１個以上の出力巻線を持つ高周波用の変流器を有し、キャンセル回路は、バイパス回路と同一の静電容量を有するリアクタを有する逆バイパス回路と、直列に配されたコンデンサとスイッチを１組とした上、該コンデンサとスイッチを複数組並列に配して１個の模擬回路として、筐体からは絶縁されたスピンドルに通電された場合に、スピンドルのモータの各相の巻線とスピンドル本体間、並びにスピンドル本体と筐体間にそれぞれ生じる静電容量に対応して模擬回路を複数セット有して、前記逆バイパス回路と該複数の模擬回路を並列に配してなり、検出対象物を基板加工装置の筐体内の加工台上に固定した上、前記高周波交流電源の出力の一方は前記筐体に接続するとともに、他方は前記変流器の入力巻線とキャンセル巻線の中間に接続し、該入力巻線の他端はスピンドル本体に接続するとともに、バイパス回路を介して筐体に接続し、キャンセル巻線の他端は、逆バイパス回路の一端及び各模擬回路の一端と並列に接続し、逆バイパス回路の他端は筐体に接続し、スピンドル本体から絶縁された筐体とスピンドルとの間に生じる静電容量に対応する模擬回路の他端は筐体に、スピンドル本体とモータ巻線との間に生じる静電容量に対応する模擬回路の他端はスピンドルのモータの各相の巻線と接続し、各対応する静電容量と略等しくなるよう模擬回路のスイッチを調整することにより、入力巻線とキャンセル巻線に流れる電流によって前記変流器に発生する磁束の方向を互いに打ち消し合わせることで、スピンドルのドリル先端と検出対象物との接触によって生じる電流の変化を、変流器から出力される電流の変化として検出器により検出することにより、ドリルの下降距離情報を認識する下降距離情報検出機構としてなるものとした、請求項１記載の加工深さ制御機構。
4. 下降距離情報検出機構を、高周波交流電源と、巻数の同じ２個の入力巻線と１個以上の出力巻線を持つ高周波用の変流器並びに、直列に配されたコンデンサとスイッチを１組として、該コンデンサとスイッチを複数組並列に配してなる模擬基板回路を有し、前記高周波交流電源出力の一方は前記筐体に接続するとともに、前記模擬基板回路の一方端子に接続し、他方は前記変流器の２個の入力巻線を介してそれぞれ、検出対象物と前記模擬基板回路の他方端子に接続し、基板加工装置の筐体から絶縁して、筐体内の加工台上に固定した検出対象物と筐体間に生じる静電容量と略等しくなるよう模擬基板回路のスイッチを調整することにより、各入力巻線電流が前記変流器に発生させる磁束が互いに打ち消し合うようにして、スピンドルのドリル先端と検出対象物との接触によって生じる電流の変化を、変流器から出力される電流の変化として検出器により検出することにより、ドリルの下降距離情報を認識する下降距離情報検出機構としてなるものとした、請求項１記載の加工深さ制御機構。
5. 請求項１乃至４記載のいずれかの加工深さ制御機構を具備してなる基板加工装置。
6. 請求項５記載のいずれかの基板加工装置を使用して行うバックドリル加工方法であって、
   下記１乃至５各記載の位置情報等を記憶媒体に記録するとともに、
   １．設計上の基板厚さ、基準余長及び設計上の残し代の長さ並びにスルーホールの穴部に施されたメッキ部の層の所定厚さ及びドリルの先端角の角度についての数値情報、
   ２．基板加工装置の加工台上に載置された、少なくとも上面が導体層となる下板において、下記設定により定められた測定ポイント及び各エリア域の平面上の座標位置情報、
   記
   格子状に複数のエリアを区画し、その各エリア毎に同一の基準によって定められた１個の測定ポイント、あるいはその各エリア毎に更に同一の規格によって格子状に区切られたサブエリア毎に同一の基準によって定められた１個の測定ポイント。
   ３．前記各測定ポイントに対して、バックドリル加工を行うドリルの設置されたスピンドルを下降させることにより、下降距離情報検出機構によって測定されるその各測定ポイント毎の高さ位置情報、
   ４．基板加工装置の加工台上の前記下板の上に載置された多層プリント配線基板もしくは複数の多層プリント配線基板を切り出す前の母板（以下、単に「母板」と言う。）に存する各バックドリル加工位置の、平面上の座標位置情報、
   ５．前記基板もしくは母板の各バックドリル加工位置に前記スピンドルを下降させることにより、前記下降距離情報検出機構によって測定されるその各バックドリル加工位置毎の高さ位置情報、
   前記各エリア毎の座標位置情報と、多層プリント配線基板もしくはその母板に存するバックドリル加工位置の座標位置情報とから、バックドリル加工に際して下板上に多層プリント配線基板もしくはその母板を載置した状態で、前記下板の各エリアのそれぞれの座標値域内に存在するバックドリル加工位置を抽出した上で、
   下記式に基づき自動計算された個別バックドリル深さＬ２ｃに基づき、基板加工装置におけるバックドリル加工の加工深さを自動制御してなるバックドリル加工方法。
   Ｌ２ｃ＝Ｌｎｄ×（Ｌ２ｍ−αａｖｅ）／Ｌ２ｄ−ｔｄ＋角ｔａｎ１
   Ｌｎｄ＝設計上の基準余長
   Ｌ２ｍ＝加工台上の下板上に載置された多層ブリント配線基板あるいはその母板の、下板の各エリア毎の座標値域内に存在するものとして抽出された各バックドリル加工位置における実測高さ
   αａｖｅ＝加工台上の下板の、各エリア毎の測定ポイントの実測高さの平均値
   Ｌ２ｄ＝設計上の多層プリント配線基板厚さ
   ｔｄ＝設計上の残し代の長さ
   角ｔａｎ１＝スルーホールのメッキ部の層の所定の厚さ×ｔａｎ｛（１８０度−ドリルの先端角の角度）÷２｝
7. 請求項５記載のいずれかの基板加工装置を使用して行うバックドリル加工方法であって、
   下記１乃至５記載の位置情報等を記憶媒体に記録するとともに、
   １．設計上の基板厚さ、基準余長及び設計上の残し代の長さ並びにメッキ部を設ける前のバックドリル加工を行うスルーホールの穴部の半径及びドリルの先端角の角度についての数値情報、
   ２．基板加工装置の加工台上に載置された、少なくとも上面が導体層となる下板において、下記設定により定められた測定ポイント及び各エリア域の平面上の座標位置情報、
   記
   格子状に複数のエリアを区画し、その各エリア毎に同一の基準によって定められた１個の測定ポイント、あるいはその各エリア毎に更に同一の規格によって格子状に区切られたサブエリア毎に同一の基準によって定められた１個の測定ポイント。
   ３．前記各測定ポイントに対して、バックドリル加工を行うドリルの設置されたスピンドルを下降させることにより、下降距離情報検出機構によって測定されるその各測定ポイント毎の高さ位置情報、
   ４．基板加工装置の加工台上の前記下板の上に載置された多層プリント配線基板もしくは複数の多層プリント配線基板を切り出す前の母板（以下、単に「母板」と言う。）に存する各バックドリル加工位置の、平面上の座標位置情報、
   ５．前記基板もしくは母板上に厚さの既知であるアルミ上板を載置した状態で、その各バックドリル加工位置に前記スピンドルを下降させることにより、前記下降距離情報検出機構によって測定されるその各バックドリル加工位置毎の高さ位置情報、
   前記各エリア毎の座標位置情報と、多層プリント配線基板もしくはその母板に存するバックドリル加工位置の座標位置情報とから、バックドリル加工に際して下板上に多層プリント配線基板もしくはその母板を載置した状態で、前記下板の各エリアのそれぞれの座標値域内に存在するバックドリル加工位置を抽出した上で、
   下記式に基づき自動計算された個別バックドリル深さＬ２ｃに基づき、基板加工装置におけるバックドリル加工の加工深さを自動制御してなるバックドリル加工方法。
   Ｌ２ｃ＝Ｌｎｄ×（Ｌ２ｍ１−αａｖｅ−ｔＡＬ）／Ｌ２ｄ−ｔｄ＋ｔＡＬ＋角ｔａｎ２
   Ｌｎｄ＝設計上の基準余長
   Ｌ２ｍ１＝加工台上の下板上に載置された多層ブリント配線基板あるいはその母板に、更に既知の厚さを有するアルミ上板を載置・固定した状態での、下板の各エリア毎の座標値域内に存在するものとして抽出された各バックドリル加工位置における実測高さ
   αａｖｅ＝加工台上の下板の、各エリア毎の測定ポイントの実測高さの平均値
   Ｌ２ｄ＝設計上の多層プリント配線基板厚さ
   ｔｄ＝設計上の残し代の長さ
   ｔＡＬ＝アルミ上板の規定厚さ
   角ｔａｎ２＝メッキ部を設ける前のスルーホールの半径×ｔａｎ｛（１８０度−ドリルの先端角の角度）÷２｝
8. バックドリル加工に際して、基板加工装置の加工台上の下板の上に載置された多層プリント配線基板もしくは母板上に厚さの既知であるアルミ上板を載置した上、更にその上にスピンドルにより切削可能な絶縁性の上板を載置して行う、請求項７記載のバックドリル加工方法。

Images