JP3853124B2

JP3853124B2 - Multilayer printed wiring board and method for measuring interlayer misalignment

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Publication number: JP3853124B2
Application number: JP34459399A
Authority: JP
Inventors: 正俊荒木; 努斉藤
Original assignee: Seiko Precision Inc
Current assignee: Seiko Precision Inc
Priority date: 1999-12-03
Filing date: 1999-12-03
Publication date: 2006-12-06
Anticipated expiration: 2019-12-03
Also published as: KR100381673B1; TW484350B; JP2001168537A; KR20010060307A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は内層の各導体層の層間ズレを精度良く識別できるガイドマークを導体層に形成した多層プリント配線板と、これらのガイドマーク測定に好適な測定方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
最近、ＩＣチップ、抵抗、コンデンサ等の表面実装用の電子部品の小型化に伴い、これらを実装するプリント配線板も高密度化が要求されて、多層化されるものが多い。民生用でも導体層の数が４層、６層等の多層プリント配線板が使用され、産業用では更に層数の多い高多層プリント配線板が使用される趨勢にある。
多層プリント配線板は表裏２層の外部に露出した導体層と、数層の露出しない内層の導体層で構成され、各導体層の間に絶縁性の基板が挿入され、この基板によって導体層が接着された構造となっている。
【０００３】
多層プリント配線板の導体層としては、たとえば厚さ１８μｍ程度の銅箔が使用される。
基板材料としては、熱硬化性のガラス・エポキシ樹脂の使用が主流であり、高多層配線板ではガラス・ポリイミド樹脂、ガラス・ＢＴ樹脂等の耐熱樹脂も使用される。
【０００４】
多層プリント配線板で６層以上のものは単に内層の導体数が多いだけなので、多層プリント配線板の製造法として、以下、図１０および図１１を参照して、６層の多層プリント配線板の製造法を簡単に説明する。
図１０（ａ）は６層配線板の構成を模式的に示した斜視図であり、（ｂ）は内層となる両面配線板の導体部分に形成されたプリントパターンを模式的に示す平面図である。（ｃ）は後述するレイアップの際に使用される治具板の側面図を示す。図１１は６層配線板の断面の、（ａ）はホットプレス工程直前を、（ｂ）はホットプレスにより熱硬化され接着して１枚の多層基板となった状態を、それぞれ示している。
【０００５】
図１０（ａ）に示すように、６層の多層配線板６０は２層の露出した導体層６２、６２と、内層となる２枚の両面プリント配線板（内層板とも呼ばれる）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）単一の配線板パターン６１ａ、・・・６１ａ等が、通常エッチングによって形成されている。
【０００６】
予め、位置決め用の少なくとも２個のガイド穴６５、６５が上記の両面プリント配線板６１、６１に開けられ、このガイド穴６５、６５を基準にして表裏両面のパターン６１ａ、・・・６１ａ等が形成されるので、両面プリント配線板６１、６１の表裏のパターンは平面的には、相互にその位置が保たれている。このように２枚の両面プリント配線板６１、６１には同じ座標位置のガイド穴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（以下、単に両面基板、又は両面配線基板ともいう）に形成されたパターンには、単一配線板のパターン６１ａ、・・・６１ａの他に、後工程に使用する基準穴用のガイドマーク６６、６６（中央部２個所）またはガイドマーク６６ｂ、・・・６６ｂ（各隅に４個所等）および、表裏識別用の基準穴の位置を示すガイドマーク６６ａが複数個用意され、エッチング工程でこれらのガイドマークも形成される。
【０００７】
複数枚のエッチング済みの内層用両面プリント配線板を重ねて、それぞれの配線板の導体部に形成されたパターンの位置関係を正しく揃えることをレイアップ（Ｌａｙｕｐ）と言う。
２本のピン６８ａ、６８ａを設けた治具板６８が用意される。ピン６８ａ、６８ａの中心距離は、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ガイド穴６５、６５の中心距離と等しくされている。
１枚のエッチング済みの両面基板６１が、そのガイド穴６５、６５に治具板６８のピン６８ａ、６８ａを挿通して治具板６８上に置かれる。その上にガイド穴６５、６５を開けられた、加熱前の基板材料（プリプレグと呼ばれる）６４ａが載せられる。更に他の１枚の両面基板６１が、そのガイド穴６５、６５に治具板６８のピン６８ａ、６８ａを挿通して治具板６８上に重ねられる。この段階で２枚の両面基板６１、６１とその間のプリプレグ６４ａの外周を仮止めしてレイアップが完了する。
【０００８】
図１１（ａ）の断面図に示すように、レイアップされた２枚の両面プリント配線板６１、６１の両側にプリプレグ６４、６４と導体材料の銅箔（導体層）６２、６２をおいてホットプレスで加圧加熱すると、銅箔６２や両面基板６１の間に挿入されたプリプレグ６４、６４ａ、６４が熱硬化して（絶縁）基板６３に変化し、各導体間の接着も完了し、同図（ｂ）に示す１枚の多層プリント配線板６０となる。
この後、多層基板の内層パターンに対応した新たな基準穴が開けられ、この新基準穴を基準として最外層の導体配線パターンのエッチング、スルーホールの穴開け加工等が行われる。更に、めっき工程、防錆処理工程等を施し、機械加工で単一配線板に分割し、所要の外形形状に切り出して多層プリント配線板が完成する。
【０００９】
ここで混乱を避けるため、レイアップ用に使用する位置決め用の穴をガイド穴、ホットプレス以降の工程で使用される位置決め用の穴を基準穴と呼び分けることにする。
既に説明したように、内層板に形成されたパターンには、単一配線板のパターン６１ａ、・・・６１ａの他に、基準穴のためのガイドマーク６６、６６、６６ａ等が複数個用意され、エッチング工程でこのガイドマーク６６，６６、・・もエッチングされている。これらのガイドマークの座標は、単一配線板のパターン６１ａ、・・・６１ａとある位置関係を保つよう定められているので、これらのガイドマーク６６，６６、・・の位置を測定すれば、電気回路を構成するパターンの座標が判明する。
上記の多層基板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。
【００１０】
前述のように、ホットプレスで加圧加熱された多層基板の表裏両外面は無垢の導体層で覆われており、肉眼で可視光線を使って内層に形成されたガイドマークを明瞭に透視することは不可能である。
現在では微弱なＸ線で多層基板を透視して、内層板に形成されたガイドマーク位置を測定する方式が一般的であるが、超音波その他の測定法も種々研究されている。いずれにしても、可視光線以外を使用して内層板に形成されたガイドマーク位置を測定する方式として一括できる。
【００１１】
通常、ガイドマーク６６，６６、・・はレイアップされる１組の内層板のどれか１枚の導体層に形成される。内層板の変形具合を具体的な数値で記述できるように、ガイドマークはお互いに離れた位置に少なくとも２個が形成されている。
最近では、内層板の各所の変形を捉えるためにガイドマークの個数は増加する傾向にあり、図１０に符号を６６ｂ、・・・６６ｂとして示すように、一導体層の４隅等にガイドマークを形成して、変形具合を平面の直交する２方向で測定可能にされている。（例えば、図１０では４個のガイドマーク６６ｂの例が示されている）
【００１２】
多層基板の製造時にホットプレスで加圧加熱されるために、内層板の多少の変形は免れず、内層板のガイドマークも当初設定された座標と異なっている。ガイドマーク間の距離も設計値とは異なる場合が多い。
しかし、後工程で使用される基準穴は治具板に設けられたピンに挿通されて使用されることから、基準穴の中心距離、即ち、基準穴間隔を治具板のピンの間隔と等しくしておく方が実用上具合がよい。このように、基準穴の中心距離が所定の基準穴間隔となるように基準穴を開ける方式は振り分け式と呼ばれる。同時に使用される基準穴の数は２個以上任意に選んで良い。
また、後工程で使用する治具板の性格により、内層板に設けられたガイドマークと実際に穿孔される基準穴とは位置、個数とも違っていることが多い。なお、基準穴が２個のとき、表裏識別用に更に１個の基準穴が追加されることもあり、治具板のピンに挿入された基準穴の摩耗変形を恐れて、後の工程数によっては何組かの基準穴が予め開けられる場合もある。
【００１３】
今、多層プリント配線板の導体層のパターンを設計するとき使用した座標系を設計座標系と呼ぶことにする。導体層に形成されたガイドマークの座標値はこの設計座標系でそれぞれ現されている。
また、穴開け機の筺体等の不動部に固定され、主構成要素の運動方向に平行な座標軸を持つ機械座標系を想定する。
多層プリント配線板を穴開け機にセットし、例えばＸ線カメラでガイドマークを観測すれば、各ガイドマークの穴開け機上の位置として、機械座標系で現された座標値が得られる。この座標値を統計学的に処理して、設計座標系の座標原点の座標と座標軸の方向の最も確からしい数値を求めれば、設計座標系で記述されている基準穴の座標も機械座標系の座標に換算することができる。基準穴の位置が機械座標系で表示されれば、この位置に基準穴用ドリルの装着されたスピンドルを移動させ、基準穴の穴開けを行うことができる。
基準穴穴開け機はガイドマークの測定値から、上記の設計座標系の要素を推定する計算手段を内蔵しており、このための計算方式も各種提案されている。
【００１４】
次に、図１２を参照して、現在、一般に使用されている２穴振り分け式基準穴穴開け機の機能の概略を説明する。ガイドマークとしては例えば、図１０で６６、６６の符号を付けた２個が測定され、２個のガイドマークの中心を結んだ直線上で、２個のガイドマークから等距離にある中心点からそれぞれの基準穴までの距離が等しく、且つ、基準穴の中心間隔が所定の寸法となるよう基準穴が開けられる。
図１２（ａ）は筺体７１ａを透視した平面図、図１２（ｂ）は作業者側から見た正面図で、同様に、筺体７１ａを透視して描いている。なお、平面を示す図１２（ａ）では可動テーブル８０を破断したり、右側のＸ移動架台７３を省略して示している。また、機械座標系５０は前述のように、穴開け機の不動部分に原点Ｏｍが固定され、機械の主運動方向に平行に座標軸を定めた座標系で、作業者の左右方向に沿ってＸｍ軸、奥に向かってＹｍ軸、垂直方向にＺｍ軸を設定している。
【００１５】
筺体７１ａに固定された架台７２の上に直線ガイド７３ａ、７３ａとボールねじ７３ｂが設置され、２台のチャンネル状のＸ移動架台７３を移動可能に支承している。Ｘ移動架台７３の最上部にＸ線発生装置７４が固定され、下部には直線ガイド７８ａ、７８ａとボールねじ７８ｂが設置され、Ｙ移動架台７８を移動可能に支承している。
２台のＸ移動架台７３は互いに反対方向に機械座標系のＸｍ軸に平行に動き、穴開けする多層プリント配線板の大きさに従って、その間隔を可変とされている。
Ｙ移動架台７８は独立して機械座標系のＹｍ軸に平行に動くようにされ、その上にＸ線カメラ７６とドリル回転機構であるスピンドル７７が所定間隔を隔てて固定されている。
【００１６】
可動テーブル８０が２台のＸ移動架台７３の中間に配置され、機械座標系のＹｍ軸に平行に移動する。可動テーブル８０の中央近くに配置された直線ガイド８０ａ、８０ａとボールねじ８０ｂにより、８０Ａの位置で多層プリント配線板（図示せず）を可動テーブル８０上に載置し、図１２（ｂ）に可動テーブル８０として示した穴開け位置まで引き込む。
Ｘ線発生装置７４に内蔵されたＸ線発生管７４ａから放射されたＸ線は、Ｘ線防護管７５と、その先端に移動可能に配置されたクランパ７５ａに開けられた孔を通して、図示しない多層プリント配線板のガイドマークを透過して下のＸ線カメラ７６に入射する。
Ｘ線カメラ７６の位置（機械座標系による座標値）は既知なので、Ｘ線カメラ７６に写ったガイドマークの画面上の位置を測定すれば、ガイドマークの座標を知ることができる。左右のＸ線カメラ７６、７６の画像から２個のガイドマークの座標が知られる。
この２個のガイドマークの座標から、基準穴の座標、Ｈ１（Ｘ１、Ｙ１）、Ｈ２（Ｘ２、Ｙ２）を計算する。
【００１７】
スピンドル７７とＸ線カメラ７６を載置しているＹ移動架台７８がＹｍ軸方向に移動し、スピンドル７７がＸ線カメラの有った位置を占める。スピンドルを載置しているＹ移動架台７８はＹｍ軸方向に移動すると共に、Ｘ軸方向にも微動可能になされているので、Ｘｍ軸方向とＹｍ軸方向の微調整を行い、計算された基準穴の座標Ｈ１（Ｘ１、Ｙ１）、Ｈ２（Ｘ２、Ｙ２）の直下にドリル７７ｂを位置させて穴開けする。
このとき、Ｘ線防護管７５の下端に配置されたクランパ７５ａは降下して、多層プリント配線板の穴開け部の周辺を抑え込み、穴開け時の多層プリント配線板の移動を防止する。
【００１８】
このように、２個のガイドマーク６６、６６を観測して基準穴を開けると、図１０（ｂ）に斜線で示した範囲の多層配線板の変形具合は反映されるが、それと直角方向の変化は無視される。
既に述べたように、最近では内層板の４隅等に３個以上のガイドマーク６６ｂ、・・・６６ｂを形成し、これらの全測定値から内層板の平面の変形具合を加味した基準穴が求められており、多数個のガイドマークに対応する（多マーク）振り分け式穴開け機も実用化されつつある。
【００１９】
【発明が解決しようとする課題】
最近、品質保証の一貫として、多層プリント配線板のユーザから製造工程の品質情報を提供することよう求められることが多くなってきた。配線板メーカとしては、各工程の終了時点で製品の特性値の分布等を測定し、その結果を保存する必要が生じる。配線板の完成検査で、内層板のパターンの変形状況を従来より広範囲に把握し、且つ、データ化せねばならない。
従って、今までは最も細密なパターンを持つ導体層に着目して、そこにガイドマークを設ければ多層配線板製造には支障がなかったが、今後は他の導体層に関しても導体パターン変形移動の量的情報を測定し、その結果を保管し、要求があればユーザに提出することが義務となりつつある。この導体パターンの変形移動量は導体層相互のズレを表すので、一般に”層間ズレ”と呼ばれている。
完成検査以前に、例えば、ホットプレス工程後の基準穴穴開けの際に各導体層に形成されたパターン相互の層間ズレを測定すれば、中間工程で多層配線板の良否の選別もできるので最終検査での不良品が減り、配線板メーカとしても有用である。
【００２０】
ところが、各導体層の層間ズレを知るには全ての各導体層にガイドマークを形成する必要があり、従来の１層だけにガイドマークを形成する場合に比し、マークの総数は導体層の数量倍となる。各導体層に従来と同様な大きさのガイドマークを形成すると、ガイドマークの設置スペースが過大となり、配線板のパターンのレイアウトによっては、従来より大きな外形の材料が必要となり、原材料費増加の問題を生じる。
また、従来から、測定時の誤差を少なくするために、ガイドマークはカメラの視野内でなるべく大きく、しかも、マークの図形中心（重心）が視野の中心にあるようにして測定されてきた。従って測定できるガイドマークは１測定につき１個となる。そのために、これらガイドマークを観測するために、基準穴穴開け機に装備されたカメラが各ガイドマーク位置に移動する必要があり、観測時間の増加による加工時間の増加する問題も無視できない。
【００２１】
【課題を解決するための手段】
本発明は多層プリント配線基板は、上記のような問題点を解決するために、絶縁基板を介して複数枚の両面プリント配線板を積層した多層プリント配線板において、
両面プリント配線板の導体層に形成され、輪郭線の内側が明部とされる中空ガイドマークと、この中空ガイドマークに板厚方向に隣接する両面プリント配線板の導体層に形成され、輪郭線の内側に暗部を有する中実ガイドマークとを１組のガイドマークとして形成し、
前記１組のガイドマークを、Ｘ線を用いて前記多層プリント配線板の板厚方向に透視して観測する観測装置の受像範囲内に収まる大きさで互いに重ならないように前記両面プリン配線板の導体層の所定の位置に複数組配置する。
１組のガイドマークは、前記多層プリント配線板をＸ線を用いて板厚方向に透視したとき、前記中空ガイドマークの内側の輪郭線と、前記中実ガイドマークの外側の輪郭線が接触しない形状とすると共に、前記複数組のガイドマークには前記絶縁基板を介して前記中空ガイドマークと中実ガイドマークが対峙する少なくとも１組のガイドマークが含まれているようにしたものである。
また、この多層プリント配線板の内層の導体層は、配線板の板厚方向に透視したとき、中空ガイドマークの輪郭線の図形重心位置と中実ガイドマークの輪郭線の図形重心位置が一致するよう、多層プリント配線板の内層の導体パターン設計時に、配置されている。
【００２２】
この多層プリント配線板を構成する内層の導体層に、導体を削除した複数のガイドマーク枠を形成し、このガイドマーク枠は、各導体層の同位置に置かれ、前記多層プリント配線板の板厚方向に透視して前記ガイドマークを観測する観測装置の受像部の視野内に入る大きさに形成され、中空ガイドマークの内部に配置された中実ガイドマークと中空ガイドマークとからなる、複数個のガイドマークの組を、このガイドマーク枠内に配置した多層プリント配線板でもある。
【００２３】
また、本願発明は、絶縁基板を介して積層された両面プリント配線板の導体層の同一位置に、多層プリント配線板の板厚方向に透視したとき、観測装置の受像部の視野内に入る大きさの複数のガイドマーク枠を形成し、
前記ガイドマーク枠内には、両面プリント配線板の導体層に形成され、輪郭線の内側が明部とされる中空ガイドマークと、前記中空ガイドマークと板厚方向で隣接した両面プリント配線板の導体層に形成され、前記中空ガイドマークの輪郭線の内側に位置するように、輪郭線の内側に暗部を有する中実ガイドマークとを１組のガイドマークとして互いに重ならないように複数組形成すると共に、少なくとも前記複数組のガイドマークには、前記中空ガイドマークと中実ガイドマークが前記絶縁基板を介して対峙しているものが含まれるようにしている。
そして、前記ガイドマーク枠内に存在する前記複数組のガイドマークの画像を、撮像素子によって１回の観測で取り込むことにより、積層された前記両面プリント配線板の変形情報を検出することを特徴とする多層プリント配線板の層間ズレの測定方法が提供されている。
また、この視野の中央部に配置されたガイドマークの位置を基準として同一ガイドマーク枠内の全ガイドマークの座標を算出することも提案されている。
更に、ガイドマーク枠中に含まれるガイドマークの全ての座標値、またはその一部の座標値を使用して内層の座標位置を推定し、基準穴座標を定める層間ズレの測定方法も提案されている。
【００２４】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態の１例として多層プリント配線板の内層板の各導体層に形成されたガイドマークを図１と図２を参照して説明する。図１は内層を形成する導体層が１０層の場合を例として示しており、図１（ａ）は各導体層のガイドマーク部の断面の模式図、（ｂ）は測定用Ｘ線カメラの視野に現れたガイドマークの１例、図２（ａ）は内層２層目の導体層（図１で両面配線板６１−１の裏面）に形成されたガイドマーク（２３−１ｂ、２２−１ｂ）、図２（ｂ）は内層３層目の導体層（両面配線板６１−２の表面）に形成されたガイドマーク（２３−２ａ、２２−２ａ）をそれぞれ表示している。
【００２５】
図１の多層プリント配線板６０は内層が１０層（内層用の両面配線板６１が５枚）で構成されている。そして、図１（ａ）の上から１〜５の添え字を付けて区別し、更に便宜上、図の上側を表面、下側を裏面としａ、ｂを添え字として使用する。
図２（ｃ）は１枚の多層プリント配線板６０内のガイドマーク群２０（Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆ）の配置例を示す。
なお、その他の符号は、先に説明した図１０、図１１と共通に使用している。
ちなみに、６２は外層の導体層、６３は絶縁基板である。
【００２６】
図１（ａ）に示すように、たとえば、両面配線板６１−１の表面に形成された中実ガイドマーク２２−１ａに対し、中空ガイドマーク２３−１ｂが板厚方向（図の上下方向）で隣接した導体層に形成されている。中実ガイドマーク２２−１ａと中空ガイドマーク２３−１ｂとは設計上は同心であるように配置されている。
更に、中空ガイドマーク２３−１ｂの隣に、同一導体層に中実ガイドマーク２２−１ｂが形成され、絶縁基板６３を介して板厚方向で隣接した導体層に形成された中空ガイドマーク２３−２ａと同心に配されている。このように、板厚方向で隣接した導体層間で中実ガイドマーク２２と中空ガイドマーク２３が同心に形成され、両面配線板６１−１の表面の導体層から両面配線板（内層板ともいう）６１−５の裏面の導体層まで相互の位置が関連づけられている。
【００２７】
実際には、９組の中実ガイドマーク２２と中空ガイドマーク２３は図１（ｂ）に示すように、ほぼ正方形のＸ線カメラの視野内に納まるよう例えば３行３列に配列されている。
この多層プリント配線板６０には、それぞれの内層導体層に、銅箔が削除されたガイドマーク枠２１（２１−１ａ、２１−１ｂ、２１−２ａ、・・・・２１−５ｂ）が形成され、Ｘ線を遮らないようにされている。この１０個のガイドマーク枠２１は重なり合って不要の銅箔が削除された空隙部を構成し、内部に配置された中実ガイドマーク２２と中空ガイドマーク２３を観測し易くしている。
なお、このガイドマーク枠２１の外側での銅箔の有無は問わない。
【００２８】
Ｘ線カメラの像は図１（ｂ）のように各層に形成されたガイドマークが一括されて観察される。この像を構成する個々の導体層のパターンの例が図２（ａ）、（ｂ）に示されている。（ａ）は両面配線板６１−１の裏面を表面から透視して、ガイドマーク枠２１−１ｂの内部に配置された中空ガイドマーク２３−１ｂと中実ガイドマーク２２−１ｂを示し、（ｂ）は両面配線板６１−２の表面を描いて、ガイドマーク枠２１−２ａの内部に配置された中空ガイドマーク２３−２ａと中実ガイドマーク２２−２ａを示している。
このような形状が重なって図１（ｂ）に示すＸ線の像が形成される。
【００２９】
実際にガイドマークとして計算に使用される部分は中実ガイドマーク２２では中央部の銅箔の残存した円形部分（画像としては暗）であり、中空ガイドマーク２３の場合は中央部（内側）の銅箔のない円形部分（画像としては明）である。
すなわち、中実ガイドマーク２２は基本となる輪郭線の内部が暗部として表現され、中空ガイドマーク２３は基本となる輪郭線の内側が明部として表現される形状である。この輪郭線の形状は、原理的には、どんな平面図形であっても特に制約はないが、本例では輪郭線が同心円の場合として説明する。
【００３０】
実用化された大きさの１例として、図１（ｂ）の符号を参照して、ガイドマーク枠２１の１辺Ｆが約１０ｍｍ角、ガイドマークの間隔Ａがほぼ３ｍｍ、中実ガイドマーク２２の外径が１．４ｍｍ、中空ガイドマーク２３の内径が２．４ｍｍ程度とされている。
ガイドマーク枠２１の大きさＦはＸ線カメラの有効視野よりやや小さく定められ、ホットプレス工程が終了した多層プリント配線板が多少変形して、個々のガイドマーク位置が変化してもＸ線カメラの視野内に充分納まる大きさとされている。
【００３１】
内層板の両側の導体層に形成されたガイドマークの形状例が図２（ａ）、（ｂ）に示されている。図２（ａ）は上から１枚目の内層板６１−１の裏面の導体層に形成されたガイドマーク、同図（ｂ）は上記の内層板６１−１の裏面の導体層と隣接した内層板６１−２の表面の導体層に形成されたガイドマークを示し、中実ガイドマーク２２−１ｂの重心位置と中空ガイドマーク２３−２ａの重心位置が比較される。ここで重心とはガイドマークを形作る平面図形の重心、すなわち図形重心を言う。隣接したガイドマークの重心位置を順次比較することで全てのガイドマークの位量を知ることができる。
【００３２】
図２（ｃ）に示すように、多層プリント配線板６０に対してガイドマーク群は少なくとも２０Ａ、２０Ｂの２個所に設ける。２個所のガイドマーク群を観測すれば、内層の各導体層の重心位置の分布、重心周りの回転角が計算でき、ガイドマーク群２０Ａ、２０Ｂを通る直線の近辺の変形具合を確実に掴むことができる。
配線板６０の４隅にガイドマーク群２０Ｃ、２０Ｄ、２０Ｅ、２０Ｆを配置して、この４個のガイドマーク群を使用して、内層の各導体層のパターンの設計座標の原点の移動量、座標軸の向きを計算すれば、多層プリント配線板６０のそれぞれの導体層の平面的な変形量を推定できる。
なお、図２（ｃ）に記入された原点Ｏｄ、直交する座標軸Ｕｄ、Ｖｄを持つ座標系が全ての内層の導体層に共通な設計座標系であって、設計上のガイドマーク群の位置はこの設計座標系で記述されている。
【００３３】
なお、図１（ａ）では全ての両面配線板６１の表裏にガイドマークを形成しているが、全導体層全てにガイドマークを付けずに、いくつかの特定の導体層にガイドマークを形成しても良い。例えば、両面配線板６１の表裏のパターンの層間ズレは、レイアップ以前の両面配線板６１の単体検査で測定可能であり、その測定結果と照合すれば、ガイドマークを片面のみに形成しても差し支えない。
更に、ユーザとの了解事項として、あまり重要でない導体層の層間ズレを測定不要とすれば、その層のガイドマークは省略できる。
【００３４】
ここで、Ｘ線発生管とＸ線カメラの概要を図３を参照して説明する。図３（ａ）はＸ線カメラの概要を示す模式図、（ｂ）はマークの位置とＸ線カメラの出力像の形を説明する模式図、（ｃ）は被写体の厚さによる像の位置の変化を示す模式図である。
通常、Ｘ線カメラ６には、その受光部としてＸ線蛍光増倍管３０が内蔵されている。図３（ａ）に示すように、Ｘ線蛍光増倍管３０は、蛍光膜３１と光電面３２からなる入力ターゲット、収束電極Ｓ、陽極Ａ、出力蛍光膜３３等を内蔵している。
Ｘ線発生管４ａから放射されたＸ線は被写体である多層配線板６０のガイドマーク６６等の形成されている内層を透過して、蛍光膜３１に入射し、蛍光膜３１を発光させて光学像３６に変換される。その光により、蛍光膜３１の内面に密接して配置された光電面３２から光電子が放出される。加速電圧を上げなどして出力光束を増倍させ、出力蛍光膜３３に像を結ぶ。その像を光学レンズ系３４を介して電荷結合素子（Ｃharge Ｃoupled Ｄevice）であるＣＣＤ撮像素子３５に取り込む。
【００３５】
図３（ａ）中、Ｌ１はＸ線源と多層配線板６０までの距離、Ｌ２はＸ線源とＸ線増倍管の蛍光膜までの距離である。可視光線と違い、Ｘ線は光学レンズが使用できないので、蛍光膜３１の像３６と多層配線板に形成されたガイドマークとは、ほぼ相似形の影絵として写り、その大きさは〔（Ｌ２）／（Ｌ１）〕と拡大される。
最近、ＣＣＤ撮像素子３５の感度が向上したため、蛍光膜３１の後ろに密着してＣＣＤ撮像素子３５を配置し、蛍光膜３１の像を直接ＣＣＤ撮像素子に取り込んで、増倍管３０を省略したＸ線カメラも用いられるが、上記の関係は同様に成立する。
【００３６】
図３（ｂ）を参照して、蛍光膜上の像の位置と被写体と像の形との関係を説明する。カメラの視野の中央に図形重心があるマークＢ１に対しては、Ｘ線発生管から出射したＸ線により形成される直下の像Ｚ１は元のマークＢ１と相似形であり、その重心（図形中心）も元のマークＢ１と同位置の視野中央にある。この場合はＬ１、Ｌ２とは関係なく、重心位置の変化はない。
Ｘ線が角αの角度で入射したマークＢ２の像Ｚ２は前項末尾の式により大きさは変化し、角αの微少変化でマークＢ２と像Ｚ２の形状は厳密には相似ではなく、例えば、マークＢ２の輪郭形状が円とすると、像Ｚ２は楕円形となる。しかし、円の中心は楕円の中心に射影し、重心位置は角αの線上にある。ガイドマークの重心が視野の中心でない場合も上記の重心位置が角αの線上にあることを利用して単純な比例計算で補正することができる。このように、Ｘ線の入射角αによる像のゆがみの影響を避けることができる。
なお、Ｘ線蛍光増倍管３０の蛍光膜３１は球面の場合もあり、多少の狂いが加算されるが、その誤差の増加分はごく少ない。
【００３７】
図３（ｃ）に誇張して示すように、被写体である多層配線板６０の表裏にマークがあると、マーク間の距離（配線板の板厚）ｔ１、ｔ２により像の位置に差が現れる。実際には表裏のマークＢ１、Ｂ２は同心に配置されているが、Ｘ線がαの入射角を持つ場合は、その像Ｚ１、Ｚ２は同心とはならない。板厚ｔ１が小ならば、上半部に描いたように狂った量Ｑ１は少なく、板厚ｔ２が大ならば、下半部に示すように狂った量Ｑ２は非常に大きくなり、誇張して示すように両ガイドマークが重なれば解析不能となる。
１例として、Ｌ１が２００ｍｍ、Ｌ２が２２０ｍｍ、対角に計ったガイドマークの最大距離を４．２ｍｍ（図１（ｂ）の２２−１ａの位置）とすれば、角αは約１．２°となり、板厚ｔ１が０．２ｍｍ以下ならば狂った量Ｑ１は５μｍ未満であり、全く問題とならない。板厚ｔ１が０．５ｍｍ程度で狂いの量Ｑ１は０．０１ｍｍ前後で使用限界に近くなる。従って板厚ｔ１が最小となるよう、隣接した導体層に設けられたガイドマーク間で比較すれば、この影響を最小とできる。
更に、基本とするガイドマークの重心が視野中心となるように、図３（ｂ）のガイドマークＢ１のように配置して測定すれば、同図（ｂ）、（ｃ）の誤差を完全に排除できる。
【００３８】
ＣＣＤ撮像素子に取り込まれたガイドマークの像は、図４（ａ１）に模式図で示すようになる。図４（ａ１）は同図（ａ２）に示すガイドマーク群の内の１組のガイドマークを切りとり、拡大して示している。ＣＣＤ撮像素子３５に取り込まれたガイドマークの像は、その明るさを適当な敷居値で２値化すれば、全ての画素は明か暗の２種のいずれかに分類され、ＣＣＤ撮像素子の画素の大きさで区画されたモザイク状となる。
今、像の左下隅に座標原点Ｏを定め、直交するＸ、Ｙ座標軸を引く。例えば、Ｘ軸に沿って原点Ｏからｉ番目の画素の列に明の画素が何個あるかを数えれば、（切りとられた図形のＸ軸に沿った画素数は既知なので）暗の画素の数も自動的に得られる。同様にＹ軸に沿って原点Ｏからｊ番目の画素の行の明暗の画素数もそれぞれ知ることができる。
【００３９】
同図（ａ１）に示す１組のガイドマークの像は、先に図１で説明したように中空、中実２種類のガイドマークの像が重ね合わされている。この像をソフト的に分離し、それぞれの画素数から図形の重心座標を算出する。ソフト的に解析する手法には各種あるが、その１例を図４（ｂ）を参照して説明する。
重心を算出する上で基準となる図形は、同図（ａ１）または（ｂ）に示すように、中実ガイドマーク２２の外径である輪郭線２２Ａと中空ガイドマーク２３の内径である輪郭線２３Ａである。
【００４０】
中実ガイドマーク２２の輪郭線２２Ａより僅かに大きい径の区画円Ｃ１を定義し、この区画円Ｃ１の内部に存在する暗画素の数の集計と、やはり区画円Ｃ１内部の各座標軸に沿った原点Ｏに関するモーメント（距離×重量）を集計する。この場合は距離は原点Ｏからの画素数であらわされ、重量は暗画素数で代用される。例えば、図４（ａ１）でＸ軸に沿ってｉ番目の列のモーメントは〔ｉ×（その列の暗画素数）＝５×３〕となる。区画円Ｃ１内のモーメントの集計を区画円内の暗画素数で除すれば、画素数で表した中実ガイドマークの重心のＸ座標が得られる。Ｙ軸に沿っても例えばｊ行のモーメントは〔８×５〕となり、同様な計算で重心のＹ座標が得られる。
【００４１】
次に、中空ガイドマーク２３の輪郭線２３Ａより僅かに大きい径の区画円Ｃ２を定義する。更に先の区画円Ｃ１の内部を全て明画素とみなす処理を同時に施せば、中実ガイドマーク２２は見かけ上消失する。区画円Ｃ２の内部の明画素について、上記の重心を求める計算を行えば、中空ガイドマーク２３の重心座標が知られる。
このように、ソフト的に区画円Ｃ１、Ｃ２をつけ加えることで、中実ガイドマーク２２と中空ガイドマーク２３の重心を、それぞれ独立して計算できる。この重心計算をそれぞれの中実、中空ガイドマークの組に行えば１個のガイドマーク枠内の全てのガイドマークの重心位置が判明し、簡単な換算で穴開け機に設定された機械座標系に変換できる。
なお、実際には１個のガイドマークに割り当てられる画素数は図（ｂ１）よりはるかに多く、上記の重心計算での誤差は実用上問題にはならない。また、良品の多層プリント配線板では、ガイドマークの変位は僅かであり、区画円Ｃ１、Ｃ２から重心計算に使用する画素がはみ出す恐れは少ない。
【００４２】
このように、ガイドマークとして重心位置が等しい２個の図形を組み合わせ、更にこの２個のガイドマークを２層の隣接した導体層に設けておけば、１組毎に２個のガイドマークを比較することで両者の座標の違いが算出でき、ガイドマーク１個毎に重心を算出する場合と比較すれば、誤差を遥かに小さくすることができる。
また、前述のように、Ｘ線カメラの視野の中央部が最も誤差が小さいので、中央部のガイドマークで、このガイドマーク群の機械座標系での座標を求めれば、ガイドマーク群内の全てのガイドマークの機械座標系で表した座標値が簡単に計算できる。測定値の補正のために、図３（ａ）に示すＬ１、Ｌ２による像の拡大率等、初めから定まったＸ線カメラ回りの定数的数値をインプットして置けば良い。個々の配線板のデータのインプットはほとんど不要である。こうしてガイドマーク群観測によって、高い測定精度が保証される。
【００４３】
この手順を使わずに、個々のガイドマークの像の機械座標系の座標値を計算することもできるが、像の拡大比率、板厚の影響、カメラ視野内での像重心の位置等を個別に補正するのは、予め加工を行う多層配線板の個々の数値をインプットする必要があって煩雑でもあり、その精度もかなり低下する。
【００４４】
図１の説明中、同図（ａ）の１列に並べた原理図から同図（ｂ）の３行３列に折り返すが、上の導体層から順に左上から並べる必要はなく、隣接した導体層毎に同心の中実、中空ガイドマークの組を作る原則を守れば、例えば最重要な導体層に形成された中実ガイドマークを中央部に配置する等、任意に配列順を組み替えて良い。
【００４５】
また、ガイドマークの他の形態として、図５に示す円環状のガイドマークも考えられる。図５はいずれもガイドマーク枠２０の内部を模式的に描いたもので、図５（ａ１）〜（ａ３）は図１の中空ガイドマーク２３を円環ガイドマーク２４に置き換えたものを示し、同図（ｂ１）〜（ｂ３）は円環ガイドマーク２４を複数個同心に配置した場合である。
また、同図（ｃ）は上記の区画円Ｃ１、Ｃ２に加えて、ソフト的に更に区画円Ｃ３を定義した場合の説明図である。
【００４６】
図５（ｃ）に示すように、内側の中実ガイドマーク２２に対しては区画円Ｃ１の定義で重心が得られるのは図４と変わらない。
中空ガイドマーク２３の外側の輪郭線を正方形から円に置き換えた、円環ガイドマーク２４の場合は、区画円Ｃ２を定義して区画円Ｃ１と共に処理すれば、前例と同様に、円環ガイドマークの内部の明画素の重心を求め得る。すなわち、円環ガイドマーク２４はその内径を輪郭線２４Ｎとする中空ガイドマークと考えて良い。この場合は図１の中空ガイドマーク２３と等価である。
更に、円環ガイドマーク２４の外径より僅かに大きい区画円Ｃ３を定義し、同時に区画円Ｃ２の内部を暗画素と見なす処理を施して、区画円Ｃ３の内部の暗画素に対して、重心を計算すれば、円環ガイドマーク２４の外径を輪郭線２４Ｇとする中実ガイドマークと等価となる。
このように、ガイドマークを円環とすればソフト的な処理のみで中空、中実両ガイドマークと同等となすことができる。
【００４７】
特に図５（ｂ１）に示すように、ガイドマークを構成する輪郭線を全視野の中央に中心を持つ同心円とすれば、先に図３（ｂ）、で説明した誤差の影響を改善し得るので、観測時にガイドマークがＸ線カメラの視野の中央に位置するように注意するのみで、高い精度の観測が可能となるが、ガイドマークの外形が大きくなってしまう。また、Ｘ線カメラの視野が１０ｍｍ程度であれば、図１（ｂ）と同等の線幅と間隔を採用しても、内層の導体層６層をカバーでき、一般に使用される高級民生機器向けの多層プリント配線板の製造に充分な対応ができる。
これらの同心円の円環からなるガイドマークも、図５（ｂ２）、（ｂ３）に示すように、隣接する円環が隣接する導体層に形成されるよう配置すれば、図３（ｃ）に示した内層板の厚みの影響を減らすことができる。
【００４８】
次に、上記したようなガイドマークを４隅に形成した多層プリント配線板の観測が可能な（多点振り分け方式）基準穴穴開け機について説明する。
図６は上記の穴開け機１の外観の斜視図であり、筺体２を透視して表している。図７（ａ）は穴開け機１の正面図、図７（ｂ）は側面図である。図８（ａ）（ｂ）は穴開け機１の可動テーブル１２の位置を変えた平面図を示し、図７、図８とも筺体２を透視して内部を表している。
【００４９】
また、各図に記入した機械座標系（原点Ｏｍ、Ｘｍ、Ｙｍ、Ｚｍ）は穴開け機１の不動部分（例えば筺体１や架台３）に固定された座標系で、送り装置の各種機械部分の移動方向がこの座標軸に平行になされている。Ｘ線カメラで多層基板のガイドマークを観測して得られる座標値や、基準穴の穴開け座標も基本的にこの座標系を用いて算出される。
なお、図６の白抜きの矢印１７は作業者の定位置であって、作業者は矢の方向（Ｙｍ軸の正方向）に向かって立ち、ガイドマーク観測、基準穴穴開けを行う多層プリント配線板（図示せず）を投入し、工程が終われば穴開け機１から取り出す。
【００５０】
以下の説明でワークである多層プリント配線板は図２（ｃ）に示したように、四隅のガイドマーク群２０Ｃ、２０Ｄ、２０Ｅ、２０Ｆを観測して、これらのガイドマーク群とは別の座標（例えば２０Ａと２０Ｂの近辺）に基準穴を穴開けするものとする。
【００５１】
穴開け機１の筺体２の内部に、架台３が固定されている。左右１対のＸ移動架台１０、１０は、ほぼ、チャンネル状に形成され、左右で鏡像関係をなす形状とされている。このＸ移動架台１０、１０は架台３の上端に配置された直線ガイド１０ａ、１０ａによって支承されている。ボールねじ１０ｂとこれと係合するＸ移動架台１０の下面に取り付けられたボールナット（図示せず）により、基準穴を穴開けする配線板の大きさに従って、あらかじめ、Ｘｍ軸に平行に移動してガイドマークが観測可能の位置に待機している。
なお、Ｘ移動架台１０、１０を個別に駆動するために、ボールねじ１０ｂは各Ｘ移動架台１０毎に配置されている。
【００５２】
Ｘ移動架台１０、１０の上部にＸ線発生装置４、４が固定され、下部には直線ガイド１１ａ、１１ａが取り付けられている。そして、Ｙ移動架台１１、１１がこの直線ガイド１１ａで支承されている。ボールねじ１１ｂとこれと係合するＹ移動架台１１の下面に取り付けられたボールナット（図示せず）により、Ｙ移動架台１１、１１はＹｍ軸に平行に移動可能である。
Ｙ移動架台１１、１１はチャンネル状に形成され、上部にＸ線防護管５が配置され、図７に示すように、これと並んでクランパ９とクランパ９を上下動させるエアシリンダ９ａが設置されている。下部にはスピンドル７とＸ線カメラ６が固定されている。
【００５３】
Ｙｍ軸と平行に配置され筺体の中央部分に固定された直線ガイド１２ａとボールねじ１２ｂにより支承され、駆動されて、多層プリント配線板を搭載する可動テーブル１２はＹｍ軸に平行に運動する。
可動テーブル１２は１２Ａの位置で、ワークである基準穴を穴開けする多層プリント配線板を載置し、Ｙｍ軸に沿って移動してガイドマーク測定、基準穴開け位置に引き込まれる。
なお、ボールねじ１０ｂ、１１ｂ、１２ｂを駆動し、Ｘ移動架台１０、１０とＹ移動架台１１、１１、および可動テーブル１２の移動を制御する制御装置は図示されていない。
【００５４】
ここで、穴開け機の主要構成要素として、Ｘ線発生装置４とＸ線防護管５およびＸ線カメラ６でガイドマークの観測装置、スピンドル７とクランパ９で穴開け装置、Ｘ移動架台１０とＹ移動架台１１と可動テーブル１２およびこれらを支承し、駆動する直線ガイド１０ａ、１１ａ、１２ａ、ボールねじ１０ｂ、１１ｂ、１２ｂ等で駆動装置をそれぞれ形成している。
また、図示されていない制御装置は、一連の穴開け作業手順に従って、上記の各種装置の制御を行う。更に観測装置で観測したガイドマークのＸ線像から座標値を算出し、この座標値と予め入力された基準穴の設計座標から、基準穴穴開け位置を計算するのが最大の役割である。
【００５５】
４個のガイドマーク群２０Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆ、を４隅に形成した、図２（ｃ）に示す多層プリント配線板６０の観測方法を説明する。
まず、穴開けする配線板の外形寸法と（設計上の）ガイドマーク群２０Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆの座標値からＸ移動架台１０、１０のＸｍ軸に沿った位置が決まり、予め、Ｘ移動架台１０、１０は、そこに移動して待機している。
可動テーブル１２が（図６の）１２Ａの位置で、作業者は多層プリント配線板６０を可動テーブル１２上の所定位置に載置する。配線板６０は可動テーブル１２に仮固定される。可動テーブル１２はＸ線カメラ４に内蔵されたＸ線発生管４ａの下にガイドマーク２０Ｃ、２０Ｄが来る位置に移動する。
後述するように、ガイドマーク群２０Ｃ、２０ＤをＸ線で透視してＸ線カメラ６、６で観測し、各導体層のガイドマーク２２、２３の座標値を測定する。座標値は図示しない制御装置のメモリに記憶される。
ガイドマーク群２０Ｅ、２０ＦがＸ線発生管４ａの下に来る距離だけ、可動テーブル１２はＹｍ方向に移動する。次いでＸ線を照射して、Ｘ線カメラ６、６でガイドマーク群２０Ｅ、２０Ｆを観測して、各導体層のガイドマーク２２、２３の座標値を記憶する。
【００５６】
ここで、計算方法は後述するが、４組のガイドマーク群の座標から基準穴Ｈ１、Ｈ２の座標を計算し、可動テーブル１２が移動して基準穴Ｈ１、Ｈ２の位置に達し、スピンドル７、７が基準穴Ｈ１、Ｈ２の座標まで移動し、基準穴Ｈ１、Ｈ２を穴開けする。なお、基準穴Ｈ１、Ｈ２は図示していない。
可動テーブルが投入位置１２Ａまで動いて、穴開けの済んだ配線板６０を作業者が取り出すと基準穴加工工程が終了する。
【００５７】
図９を参照して上記の加工時にＸ、Ｙ移動架台に搭載された機器類がどう動作するかを説明する。
図９（ａ）は作業者位置から左側のＸ移動架台１０、Ｙ移動架台１１を見た正面図、（ｂ）はその平面図でＸ移動架台１０の上半部を取り去り、Ｙ移動架台１１の上面を示している。（ｃ）、（ｄ）はＸｍ軸のプラス方向から見たＸ移動架台１０を示し、（ｃ）はＸ線カメラ６によるガイドマークの観測時、（ｄ）はスピンドルによる穴開け時を模式的に示している。
【００５８】
ガイドマーク群２０Ｃ、・・・２０Ｆの観測は、同図（ｃ）に示すＸ線観測位置で行う。Ｘ線発生管４ａの直下にＸ線防護管５とＸ線カメラ６が来ている。
図示しない制御装置の指令によりＸ線発生装置が起動し、Ｘ線発生管４ａから放射されたＸ線はＸ線防護管の中心に開けられた穴５ａ内を通り、図示していないが可動テーブル１２上に載置された配線板６０の内層のガイドマーク群の１個、例えば２０Ｃを透視してＸ線カメラ６で画像として捉え、その画像は制御装置内の計算機に送られて各ガイドマーク（２２、２３、２４等）の座標が計算され、記憶される。通常２台のカメラで２回の観測で４個のガイドマーク群の観測がなされ、このデータから基準穴の座標が計算される。
【００５９】
基準穴の穴開けはスピンドル先端のドリル７ｂで行われる。穴開け時には、計算された基準穴の座標値に従って可動テーブル１２が移動し、Ｘ移動架台１０が基準穴Ｈ１のＸｍ軸座標まで移動し、Ｙ移動架台１１が基準穴Ｈ１のＹｍ軸座標まで移動する微調整を行う。Ｙ移動架台１１は常にＸ線カメラ６の中心を基準として動く設定なので、実際には図５（ｃ）に示すように、Ｙ軸移動架台１１はＸ線カメラ６の中心とスピンドル７の中心との距離Ｓだけ多く移動する。スピンドル７はエアタービンまたは高周波モータを回転源とする高速モータであって、回転軸に取り付けられたチャック７ａを介して、通常超硬合金製のドリル７ｂを装着して配線板に基準穴を穴開けする。なお、図示していないが、スピンドル７を上下するエアシリンダまたはサーボモータによってドリル７ｂの切り込み送りを行う。
スピンドル７の直上に配置されたクランパ９はエアシリンダ９ａのアクチュエータに取り付けられており、降下すれば可動テーブル１２に載置された配線板６０を押さえつけて、穴開け時の配線板６０の移動を防止する。
以上がガイドマーク群を観測し、その観測結果に基づいて基準穴を開ける穴開け機の機械的な手順である。
【００６０】
次にガイドマーク群の観測結果から多層プリント配線板６０の内層の導体層の位置の算出法を説明する。
多層プリント配線板６０の内層の導体層の導体パターンを設計する際、全ての内層の導体層に共通な、直交するＵｄ、Ｖｄを座標軸とする設計座標系を設定することは既に述べた。穴開け機に投入したときに例えばＵｄ軸は機械座標系のＸｍ軸と平行、Ｖｄ軸は同じくＹｍ軸と平行と定める。また、導体パターンと同時に４個所のガイドマーク群の構成要素としてのガイドマークを所定の座標位置に記入する。
なお、ガイドマーク群の形状は、図１（ｂ）に示すものとして、例えば、中実ガイドマーク２２をその層の代表ガイドマークとする。４個のガイドマーク２２の観測結果から中実ガイドマーク４個の機械座標系で記述した座標値が知られる。
【００６１】
１導体層内に形成された４個のガイドマーク２２の測定値からＵｄ、Ｖｄの設計座標系がどこに有るかを推定して、この導体層の配置とみなす。すなわち、設計座標系の原点を機械座標系で表した座標値、および、Ｕｄ軸のＸｍ軸に対する傾きが得られれば良い。
統計学上、測定値から確からしい値を推計する手法は各種有るが、観測点（中実ガイドマーク２２）を単位質点と仮定して、その重心を求め、重心は不動として、設計上のガイドマークの座標値と測定したガイドマークの座標値から、この距離の自乗和を最小とするＵｄ軸のＸｍ軸に対する傾きを求める方法等がよく使われる。
計算手順の具体例は、同一出願人より（特願平１１−２９３２７１）として出願されているので、ここではごく概略を説明する。
【００６２】
ここで、準備として、上記の中実ガイドマークの設計上の座標から、各ガイドマークを単位質点とみなして重心Ｇｄを計算し、この重心を原点とし、座標軸ＵがＵｄに平行、座標軸ＶがＶｄに平行な座標系に各ガイドマークの座標値を換算して置く。
測定された実際のガイドマークの座標値から重心座標を計算して、重心を原点とし、座標軸が機械座標系と平行な座標系で測定値を換算する。設計上の座標値、測定値から座標軸の傾きは一義的に求め得る。
このようにして、全ての内層の導体層の位置が、機械座標系で記述した原点の座標値（ＧＸｍ、ＧＹｍ）と座標軸の傾き（Ｘｍ軸とＵ軸のなす角α）として得られる。これが層間ズレのデータでもある。
【００６３】
設計座標系で記述された基準穴の座標を、上記の原点座標と座標軸の傾き（ＧＸｍ、ＧＹＭ、α）から機械座標系の座標値として換算し、その位置にスピンドル７が移動して穴開けされる。
１枚の多層プリント配線板の全ての内層の導体層のデータを使い、基準穴の位置を算出してもよく、特に重要な導体層のデータによって、基準穴の位置を定めても良い。通常、４層から１０層前後ある内層の導体層のそれぞれの変位が全て得られるので、これから基準穴の位置を決定するにも各種の考え方があり、実際に製造する配線板の特性から個々に決定すれば良い。
【００６４】
各導体層の層間ズレの数値は穴開け機のメモリに記憶され、客先の要求に応じて提出できる。また、メーカ側の品質管理用にも有用な資料となる。
ホットプレス加工後の基準穴穴開けは、表面の導体層のパターンエッチング、スルーホール等の穴開け、単一配線板に外形の切り出し等の後工程に、必要な工程であり、この基準穴穴開け工程中に、内層導体層の層間ズレが加工時間の増加無しに測定可能である。
【００６５】
以上基準穴穴開け機として説明したが、穴開け機から穴開け機能のみを取り外せば、ガイドマークを観測してデータを記憶する測定器となる。大容量の記憶装置、高速度測定を特徴とした測定器も、独立した製品分野であるが、Ｘ線カメラ等の測定手段はほとんど穴開け機と共通であり、上記の穴開け機の説明で、測定器の機能説明も包含するものとする。
【００６６】
【発明の効果】
以上、説明したように、多層プリント配線板の内層の導体層の絶縁基板層を含んで板厚方向で隣接する導体層に形成される複数組のガイドマークを同一カメラ視野内に配置し、１回のＸ線照射で１視野内の全てのガイドマーク像を同時に取り込むので、測定時間の増加無しに全ての内層の導体層の層間ズレを計測できる。加工時間増加無しに客先要求に沿った生産管理情報を提供できる効果は非常に大きい。製造側としても適切な中間管理の情報を先取できるので生産歩留り向上の経済的効果が期待できる。
【００６７】
また、中空ガイドマーク、及び忠実ガイドマーク等の図形重心等を一致させ、隣接する内層基板の板厚方向に同心状に配するようにすると、内層板および絶縁基板の厚さによる測定精度の低下を最小に押さえることができる。
さらに、複数の円環ガイドマークを中空ガイドマーク形式として採用すれば、比較的層数の少ない内層導体層の層間ズレの計測に有効である。
更に、多マーク用基準穴穴開け機としても、画像取り込み後の重心位置計算時の一部ソフトの追加程度で対応可能な点も高く評価できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態であるガイドマークを示す模式図である。
【図２】個々の内層板に設けられた、本発明の実施の形態であるガイドマークの形と内層板内に形成されたガイドマーク群の配置例を示す図である。
【図３】Ｘ線によるガイドマーク観測方法を示す模式図と、ガイドマーク像の狂いを説明する原理図である。
【図４】ＣＣＤ撮像素子が捉えたガイドマーク像を示す模式図と画像処理方法を説明する原理図である。
【図５】本発明の別の実施の形態であるガイドマーク２種の説明図である。
【図６】本発明のガイドマークを観測し、基準穴の穴開けを行う基準穴穴開け機の斜視図である。
【図７】基準穴穴開け機の正面および側面図である。
【図８】基準穴穴開け機の可動テーブル位置を示す平面図である。
【図９】基準穴穴開け機のＸ移動架台の各方向の投影図である。
【図１０】多層プリント配線板の構成を示す斜視図と平面図、およびホットプレス工程で使用する治具板の略図である。
【図１１】多層プリント配線板の構成を示す断面図である。
【図１２】振り分け式２穴基準穴穴開け機の正面および平面図である。
【符号の説明】
１穴開け機、２筺体、３架台、４Ｘ線発生装置、４ａＸ線発生管、
５Ｘ線防護管、５ａ穴、６Ｘ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、１０Ｘ移動架台、１１Ｙ移動架台、１２可動テーブル、１０ａ、１１ａ、１２ａ直線ガイド（ＬＭガイド）、１０ｂ、１１ｂ、１２ｂボールねじ、
１６穴開け位置（１、２穴）、１６ａ穴開け位置（３、４穴）、
１７作業者位置（白抜き矢印）、
２０ガイドマーク群、２１ガイドマーク枠、２２中実ガイドマーク、
２３中空ガイドマーク、２４円環ガイドマーク、
Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３区画円、
２２Ａ、２３Ａ輪郭線、２４Ｎ輪郭線（内）、２４Ｇ輪郭線（外）、
添え字内層板の上から１、２、〜５、
内層板の表面（上側）ａ、内層板の裏面（下側）ｂ、
３０Ｘ線蛍光増倍管、３１蛍光膜、３２光電面、３３出力蛍光膜、３４光学レンズ系、３５ＣＣＤ撮像素子（電荷結合デバイス）、３６像、
Ａ陽極、Ｓ収束電極、
５０機械座標系（Ｘｍ、Ｙｍ、Ｚｍ、機械原点Ｏｍ）
５１設計座標系（Ｕｄ、Ｖｄ、原点Ｏｄ）
Ｈ１、Ｈ２基準穴、
６０多層プリント配線板、６１両面プリント配線板（内層板）、６１ａ単一配線板のパターン、６２導体、６３（絶縁）基板、６４プリプレグ、６４ａプリプレグ（ガイド穴付き）、６５ガイド穴、６６、６６ａ、６６ｂＰガイドマーク、
６７、Ｈ基準穴、６８レイアップ治具板、６８ａ位置決めピン
６９最大配線板外形、６９ａ最小配線板外形、７０影響範囲、
Ｈａ表裏識別用ガイドマーク[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
  The present invention relates to a multilayer printed wiring board in which guide marks capable of accurately discriminating gaps between inner conductor layers are formed on a conductor layer, and a measurement method suitable for measuring these guide marks.
[0002]
[Prior art]
  Recently, along with the downsizing of electronic components for surface mounting such as IC chips, resistors, capacitors, etc., printed wiring boards on which these are mounted are often required to have a higher density and are often multilayered. Multilayer printed wiring boards having four or six conductor layers are used for consumer use, and high multilayer printed wiring boards having a larger number of layers are used for industrial use.
  The multilayer printed wiring board is composed of a conductor layer exposed to the outside of the front and back two layers and a plurality of inner conductor layers that are not exposed, and an insulating substrate is inserted between each conductor layer. It has a bonded structure.
[0003]
  As the conductor layer of the multilayer printed wiring board, for example, a copper foil having a thickness of about 18 μm is used.
  As the substrate material, thermosetting glass / epoxy resin is mainly used, and heat-resistant resins such as glass / polyimide resin and glass / BT resin are also used in high-layer wiring boards.
[0004]
  A multilayer printed wiring board having 6 or more layers is merely a large number of conductors in the inner layer. Therefore, as a method for manufacturing a multilayer printed wiring board, referring to FIGS. A manufacturing method will be briefly described.
  FIG. 10A is a perspective view schematically showing a configuration of a six-layer wiring board, and FIG. 10B is a plan view schematically showing a printed pattern formed on a conductor portion of a double-sided wiring board serving as an inner layer. is there. (C) shows the side view of the jig board used in the case of the layup mentioned later. 11A and 11B show a cross section of a six-layer wiring board, in which FIG. 11A shows a state immediately before the hot pressing step, and FIG. 11B shows a state in which a single multilayer substrate is formed by thermosetting and bonding by hot pressing.
[0005]
  As shown in FIG. 10A, the six-layer multilayer wiring board 60 includes two exposed conductor layers 62 and 62 and two double-sided printed wiring boards serving as inner layers.(Also called inner layer board)The prepregs 64, 64 a, 64 are sandwiched between 61, 61.
  The double-sided printed wiring boards 61 and 61 constituting the inner layer have a single product (six in the figure) that is the final product on the front and back copper foil surfaces.ofThe wiring board patterns 61a,... 61a, etc. are usually formed by etching.
[0006]
  In advance, at least two guide holes 65, 65 for positioning are provided on both sides.PrintThe front and back patterns 61a,... 61a, etc. are formed in the wiring boards 61 and 61 with reference to the guide holes 65 and 65, so that the front and back patterns of the double-sided printed wiring boards 61 and 61 are planar. The positions of each other are maintained. Two sides like thisPrintPatterns 61a,... 61a, etc. are formed in the wiring boards 61, 61 using guide holes 65, 65 at the same coordinate position.
  Double-sided printed wiring board 61 (inner layer board)Hereinafter, also simply referred to as double-sided board or double-sided wiring board)In addition to the single wiring board pattern 61a,... 61a, the reference mark guide marks 66, 66 (two central portions) or guide marks 66b used in the subsequent process are included in the pattern formed in ... 66b (four at each corner, etc.) and a plurality of guide marks 66a indicating the positions of the reference holes for front and back identification are prepared, and these guide marks are also formed in the etching process.
[0007]
  Laying up a plurality of etched inner-layer double-sided printed wiring boards and aligning the positional relationship of the patterns formed on the conductor portions of the respective wiring boards is called lay-up.
  A jig plate 68 provided with two pins 68a and 68a is prepared. The center distance between the pins 68a, 68a is equal to the center distance between the guide holes 65, 65 used when the patterns 61a,... 61a, etc. are formed on the double-sided printed wiring board 61.
  One etched double-sided substrate 61 is placed on the jig plate 68 by inserting the pins 68 a and 68 a of the jig plate 68 into the guide holes 65 and 65. A substrate material (called prepreg) 64a before heating, in which guide holes 65 are formed, is placed thereon. Further, another double-sided board 61 is placed on the jig plate 68 by inserting the pins 68 a and 68 a of the jig plate 68 into the guide holes 65 and 65. At this stage, the two double-sided boards 61 and 61 and the outer periphery of the prepreg 64a therebetween are temporarily fixed to complete the layup.
[0008]
  As shown in the sectional view of FIG. 11 (a), prepregs 64, 64 and copper foil of a conductor material are provided on both sides of two laid-up double-sided printed wiring boards 61, 61.(Conductor layer) When 62 and 62 are placed and heated under pressure with a hot press, the prepregs 64, 64a and 64 inserted between the copper foil 62 and the double-sided substrate 61 are thermally cured to change to an (insulating) substrate 63, and each conductor Adhesion between them is also completed, resulting in a single multilayer printed wiring board 60 shown in FIG.
  Thereafter, a new reference hole corresponding to the inner layer pattern of the multilayer substrate is formed, and etching of the outermost layer conductor wiring pattern, drilling of a through hole, and the like are performed based on the new reference hole. Furthermore, a plating process, a rust prevention process process, etc. are performed, it divides | segments into a single wiring board by machining, and it cuts out to a required external shape, and a multilayer printed wiring board is completed.
[0009]
  Here, in order to avoid confusion, the positioning hole used for layup is referred to as a guide hole, and the positioning hole used in the processes after hot pressing is referred to as a reference hole.
  As already described, the pattern formed on the inner layer board includes a plurality of guide marks 66, 66, 66a for the reference hole in addition to the single wiring board pattern 61a,... 61a. This guide mark in the etching process66, 66, ...Is also etched. The coordinates of these guide marks are determined so as to maintain a certain positional relationship with the patterns 61a,... 61a of the single wiring board.66, 66, ...Is measured, the coordinates of the pattern constituting the electric circuit can be determined.
  In order to open a new reference hole corresponding to the guide marks 66 and 66 formed in the inner layer of the multilayer substrate 60, an X-ray (reference hole) drilling machine is usually used.
[0010]
  As described above, both front and back outer surfaces of the multilayer substrate pressed and heated by hot press are covered with a solid conductor layer, and the guide marks formed on the inner layer can be clearly seen with the naked eye using visible light. Is impossible.
  At present, a method of measuring the position of a guide mark formed on an inner layer plate through a multilayer substrate with weak X-rays is generally used, but various measurement methods such as ultrasonic waves have been studied. In any case, it can be collectively performed as a system for measuring the position of the guide mark formed on the inner layer plate using light other than visible light.
[0011]
  Usually a guide mark66, 66, ...Are formed on any one conductor layer of a set of inner layers to be laid up. At least two guide marks are formed at positions separated from each other so that the deformation of the inner layer plate can be described with specific numerical values.
  Recently, the number of guide marks has been increasing in order to capture the deformation of various parts of the inner layer board.1066b,... 66b, guide marks are formed at four corners of one conductor layer so that the deformation can be measured in two directions perpendicular to the plane. (For example, four guide marks in FIG. 1066bExample is shown)
[0012]
  Since the multilayer substrate is pressurized and heated with a hot press during the production of the multilayer substrate, some deformation of the inner layer plate is inevitable, and the guide marks of the inner layer plate are also different from the initially set coordinates. The distance between guide marks is often different from the design value.
  However, since the reference hole used in the subsequent process is inserted into the pin provided on the jig plate and used, the center distance of the reference hole, that is, the reference hole interval is equal to the interval between the pins of the jig plate. It is better for practical use. In this way, the method of opening the reference holes so that the center distance of the reference holes becomes a predetermined reference hole interval is called a sorting method. Two or more reference holes used at the same time may be arbitrarily selected.
  In addition, the position and number of guide marks provided on the inner layer plate and the reference holes actually drilled are often different due to the nature of the jig plate used in the subsequent process. In addition, when there are two reference holes, one more reference hole may be added for front and back identification, and the number of subsequent steps may be increased due to fear of wear deformation of the reference holes inserted into the pins of the jig plate. Depending on the case, several sets of reference holes may be pre-drilled.
[0013]
  Now, the coordinate system used when designing the pattern of the conductor layer of the multilayer printed wiring board is called a design coordinate system. The coordinate values of the guide marks formed on the conductor layer are expressed in this design coordinate system.
  In addition, a machine coordinate system is assumed that is fixed to a stationary part such as a punching machine housing and has a coordinate axis parallel to the direction of motion of the main component.
  If a multilayer printed wiring board is set in a punching machine and a guide mark is observed with, for example, an X-ray camera, a coordinate value expressed in the machine coordinate system can be obtained as a position of each guide mark on the punching machine. If this coordinate value is statistically processed to obtain the most probable numerical value of the coordinate origin of the design coordinate system and the direction of the coordinate axis, the coordinates of the reference hole described in the design coordinate system are also in the machine coordinate system. Can be converted to coordinates. When the position of the reference hole is displayed in the machine coordinate system, the reference hole can be drilled by moving the spindle on which the reference hole drill is mounted to this position.
  The reference hole puncher has a built-in calculation means for estimating the elements of the design coordinate system from the measured value of the guide mark, and various calculation methods for this purpose have been proposed.
[0014]
  Next, with reference to FIG. 12, an outline of the function of a two-hole sorting type reference hole drilling machine that is currently generally used will be described. As the guide marks, for example, two marks 66 and 66 in FIG. 10 are measured, and from a center point equidistant from the two guide marks on a straight line connecting the centers of the two guide marks. The reference holes are opened so that the distances to the respective reference holes are equal and the center distance between the reference holes has a predetermined dimension.
  12A is a plan view seen through the casing 71a, and FIG. 12B is a front view seen from the operator side. Similarly, the casing 71a is seen through. Figure showing a plane12In (a), the movable table 80 is broken, and the right X moving stand 73 is omitted. In addition, as described above, the machine coordinate system 50 is a coordinate system in which the origin Om is fixed to the non-moving portion of the punching machine and the coordinate axes are set in parallel to the main motion direction of the machine. The Ym axis is set toward the back and the Zm axis in the vertical direction.
[0015]
  Linear guides 73a and 73a and a ball screw 73b are installed on a pedestal 72 fixed to the casing 71a, and two channel-shaped X moving pedestals 73 are supported in a movable manner. An X-ray generator 74 is fixed to the uppermost portion of the X moving gantry 73, and linear guides 78a and 78a and a ball screw 78b are installed at the lower portion, and the Y moving gantry 78 is supported so as to be movable.
  The two X moving platforms 73 move in opposite directions in parallel to the Xm axis of the machine coordinate system, and the distance between them is variable according to the size of the multilayer printed wiring board to be punched.
  The Y moving stand 78 is independently moved in parallel with the Ym axis of the machine coordinate system, and an X-ray camera 76 and a spindle 77 as a drill rotating mechanism are fixed on the Y moving stand 78 at a predetermined interval.
[0016]
  A movable table 80 is disposed in the middle of the two X moving platforms 73 and moves parallel to the Ym axis of the machine coordinate system. Movable table80A multilayer printed wiring board (not shown) is placed on the movable table 80 at a position 80A by linear guides 80a and 80a and a ball screw 80b arranged near the center of the movable table 80. FIG. Pull to the drilling position shown as.
  X-rays radiated from an X-ray generation tube 74a built in the X-ray generation device 74 pass through a hole formed in an X-ray protection tube 75 and a clamper 75a movably disposed at the tip of the X-ray protection tube 75a. The light passes through the guide mark of the printed wiring board and enters the lower X-ray camera 76.
  Since the position of the X-ray camera 76 (coordinate value by the machine coordinate system) is known, the coordinates of the guide mark can be known by measuring the position of the guide mark on the screen taken by the X-ray camera 76. The coordinates of the two guide marks are known from the images of the left and right X-ray cameras 76 and 76.
  From the coordinates of the two guide marks, the coordinates of the reference hole, H1 (X1, Y1), H2 (X2, Y2) are calculated.
[0017]
  The Y moving stand 78 on which the spindle 77 and the X-ray camera 76 are placed moves in the Ym axis direction, and the spindle 77 occupies the position where the X-ray camera is located. The Y moving stand 78 on which the spindle is mounted moves in the Ym-axis direction and can also be finely moved in the X-axis direction. Therefore, fine adjustment in the Xm-axis direction and the Ym-axis direction is performed, and the calculated reference A drill 77b is positioned immediately below the hole coordinates H1 (X1, Y1) and H2 (X2, Y2) to make a hole.
  At this time, the clamper 75a disposed at the lower end of the X-ray protective tube 75 is lowered to suppress the periphery of the perforated portion of the multilayer printed wiring board and prevent the multilayer printed wiring board from moving during the perforation.
[0018]
  As described above, when the reference holes are opened by observing the two guide marks 66, 66, the deformation state of the multilayer wiring board in the range shown by the oblique lines in FIG. 10B is reflected, but in a direction perpendicular to it. Changes are ignored.
  As described above, recently, three or more guide marks 66b,... 66b are formed at the four corners of the inner layer plate, and a reference hole which takes into account the deformation of the plane of the inner layer plate from all these measured values is provided. There has been a demand for (multi-mark) sorting type punches that can handle a large number of guide marks.
[0019]
[Problems to be solved by the invention]
  Recently, as part of quality assurance, users of multilayer printed wiring boards are increasingly required to provide manufacturing process quality information. As a wiring board manufacturer, it is necessary to measure the distribution of characteristic values of products at the end of each process and store the results. In the completion inspection of the wiring board, it is necessary to grasp the deformation state of the pattern of the inner layer board in a wider range than before and to convert it into data.
  Therefore, until now, focusing on the conductor layer with the finest pattern, and providing guide marks there, there was no hindrance to the production of multilayer wiring boards. It is becoming obligatory to measure quantitative information, store the results, and submit them to users when requested. Since the deformation movement amount of the conductor pattern represents a deviation between the conductor layers, it is generally called an “interlayer deviation”.
  Before completion inspection, for example, by measuring the misalignment between patterns formed in each conductor layer at the time of drilling a reference hole after the hot press process, it is possible to select the quality of the multilayer wiring board in the intermediate process, so the final The number of defective products in inspection is reduced, which is also useful as a wiring board manufacturer.
[0020]
  However, it is necessary to form guide marks in all the conductor layers in order to know the gap between the conductor layers. Compared to the case where guide marks are formed on only one conventional layer, the total number of marks is the same as that of the conductor layers. Double the quantity. If guide marks of the same size as conventional ones are formed on each conductor layer, the guide mark installation space will be excessive, and depending on the layout of the wiring board pattern, a material with a larger outer shape than before will be required. Produce.
  Conventionally, in order to reduce errors during measurement, the guide mark has been measured to be as large as possible in the field of view of the camera, and the graphic center (center of gravity) of the mark is at the center of the field of view. Therefore, one guide mark can be measured per measurement. Therefore, in order to observe these guide marks, it is necessary to move the camera equipped in the reference hole puncher to each guide mark position, and the problem that the processing time increases due to the increase in the observation time cannot be ignored.
[0021]
[Means for Solving the Problems]
  The present inventionIn order to solve the above problems, the multilayer printed wiring board is a multilayer printed wiring board in which a plurality of double-sided printed wiring boards are laminated via an insulating substrate.
A hollow guide mark formed on the conductor layer of the double-sided printed wiring board, the inside of the contour line being a bright portion, and a contour line formed on the conductor layer of the double-sided printed wiring board adjacent to the hollow guide mark in the thickness direction A solid guide mark having a dark portion inside is formed as a set of guide marks,
The double-sided printed wiring board has a size that fits within an image receiving range of an observation apparatus that observes the set of guide marks through X-rays in the thickness direction of the multilayer printed wiring board. A plurality of sets are arranged at predetermined positions on the conductor layer.
When the multilayer printed wiring board is seen through in the thickness direction using X-rays, a set of guide marks does not contact the inner contour line of the hollow guide mark and the outer contour line of the solid guide mark. In addition to the shape, the plurality of sets of guide marks include at least one set of guide marks that face the hollow guide mark and the solid guide mark through the insulating substrate..
  In addition, when the inner conductive layer of this multilayer printed wiring board is seen through in the thickness direction of the wiring board, the figure gravity center position of the outline of the hollow guide mark matches the figure gravity center position of the outline of the solid guide mark. As described above, they are arranged at the time of designing the conductor pattern of the inner layer of the multilayer printed wiring board.
[0022]
  This multilayer printed wiring boardConfigureA plurality of guide mark frames from which conductors have been removed are formed on the inner conductor layer, and the guide mark frames are placed at the same positions in the respective conductor layers and are seen through in the thickness direction of the multilayer printed wiring board. It is formed in a size that falls within the field of view of the image receiving unit of the observation device for observing the mark, and consists of a solid guide mark and a hollow guide mark arranged inside the hollow guide mark,MultipleIt is also a multilayer printed wiring board in which a set of guide marks is arranged in the guide mark frame.
[0023]
  The invention of the present application is a size that fits in the field of view of the image receiving unit of the observation device when seen through the thickness direction of the multilayer printed wiring board at the same position of the conductor layer of the double-sided printed wiring board laminated via the insulating substrate. A plurality of guide mark frames
A hollow guide mark formed in a conductor layer of a double-sided printed wiring board in the guide mark frame and having a bright portion inside the contour line, and a double-sided printed wiring board adjacent to the hollow guide mark in the thickness direction. A plurality of sets of solid guide marks, which are formed on the conductor layer and are located inside the outline of the hollow guide mark, having a dark portion inside the outline so as not to overlap each other as a set of guide marks. In addition, at least the plural sets of guide marks include those in which the hollow guide mark and the solid guide mark are opposed to each other through the insulating substrate.
And the deformation information of the laminated double-sided printed wiring board is detected by capturing the images of the plurality of sets of guide marks existing in the guide mark frame by one observation by an image sensor. A method for measuring the misalignment of multilayer printed wiring boards is provided..
  It has also been proposed to calculate the coordinates of all guide marks in the same guide mark frame with reference to the position of the guide mark arranged at the center of the field of view.
  In addition, a guide markframeThere has also been proposed a method for measuring an interlayer shift that determines the reference hole coordinates by estimating the coordinate position of the inner layer using all or some of the coordinate values of the guide marks included therein.
[0024]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
  As an example of an embodiment of the present invention, guide marks formed on each conductor layer of an inner layer board of a multilayer printed wiring board will be described with reference to FIG. 1 and FIG. FIG. 1 shows an example in which there are 10 conductor layers forming the inner layer. FIG. 1 (a) is a schematic diagram of a cross section of a guide mark portion of each conductor layer, and FIG. 1 (b) is an X-ray camera for measurement. An example of a guide mark appearing in the field of view, FIG. 2A is a guide mark (23-1b, 22-1b) formed on the second conductor layer (the back surface of the double-sided wiring board 61-1 in FIG. 1). FIG. 2B shows guide marks (23-2a, 22-2a) formed on the third inner conductor layer (the surface of the double-sided wiring board 61-2).
[0025]
  The multilayer printed wiring board 60 of FIG. 1 has 10 inner layers (5 double-sided wiring boards 61 for the inner layer). Then, 1 to 5 are added and distinguished from the top of FIG. 1A, and for the sake of convenience, the upper side of the figure is the front side, the lower side is the back side, and a and b are used as subscripts.
FIG. 2C shows an arrangement example of the guide mark group 20 (A, B, C, D, E, F) in one multilayer printed wiring board 60.
  Other reference numerals are used in common with FIGS. 10 and 11 described above.
By the way, 62 is the outer conductorlayer63 are insulating substrates.
[0026]
  As shown in FIG. 1A, for example, the hollow guide mark 23-1b is in the plate thickness direction (vertical direction in the figure) with respect to the solid guide mark 22-1a formed on the surface of the double-sided wiring board 61-1. Are formed in adjacent conductor layers. The solid guide mark 22-1a and the hollow guide mark 23-1b are arranged so as to be concentric in design.
  Further, a solid guide mark 22-1b is formed in the same conductor layer next to the hollow guide mark 23-1b.Through the insulating substrate 63It is arranged concentrically with the hollow guide mark 23-2a formed in the conductor layer adjacent in the plate thickness direction. Thus, the solid guide mark 22 and the hollow guide mark 23 are formed concentrically between the conductor layers adjacent in the plate thickness direction, and the double-sided wiring board (also referred to as the inner layer board) is formed from the conductive layer on the surface of the double-sided wiring board 61-1. The mutual position is related to the conductor layer on the back surface of 61-5.
[0027]
  Actually, as shown in FIG. 1B, the nine sets of solid guide marks 22 and hollow guide marks 23 are arranged in, for example, 3 rows and 3 columns so as to be within the field of view of a substantially square X-ray camera. .
  In this multilayer printed wiring board 60, guide mark frames 21 (21-1a, 21-1b, 21-2a,... 21-5b) from which the copper foil has been deleted are formed on the respective inner conductor layers. The X-rays are not blocked. The ten guide mark frames 21 are overlapped to form a void portion from which unnecessary copper foil is removed, so that the solid guide mark 22 and the hollow guide mark 23 arranged inside can be easily observed.
  In addition, the presence or absence of the copper foil on the outer side of the guide mark frame 21 does not matter.
[0028]
  In the image of the X-ray camera, guide marks formed on each layer are collectively observed as shown in FIG. Examples of the patterns of individual conductor layers constituting this image are shown in FIGS. 2 (a) and 2 (b). (A) sees the back surface of the double-sided wiring board 61-1 from the front surface, and guide mark frame 21-1b shows a hollow guide mark 23-1b and a solid guide mark 22-1b arranged inside b, (b) depicts the surface of the double-sided wiring board 61-2 and is arranged inside the guide mark frame 21-2a. The hollow guide mark 23-2a and the solid guide mark 22-2a are shown.
  These shapes overlap to form an X-ray image shown in FIG.
[0029]
  The part actually used for calculation as a guide mark is a circular part (dark as an image) in which the copper foil in the central part remains in the solid guide mark 22, and in the case of the hollow guide mark 23, the central part (inside). It is a circular part (bright as an image) without copper foil.
  That is, the solid guide mark 22 has a shape in which the inside of the basic contour line is expressed as a dark portion, and the hollow guide mark 23 has a shape in which the inside of the basic contour line is expressed as a bright portion. In principle, the shape of the contour line is not particularly limited as long as it is any plane figure, but in this example, the contour line will be described as a concentric circle.
[0030]
  As an example of the practical size, referring to the reference numeral in FIG. 1B, one side F of the guide mark frame 21 is about 10 mm square, the guide mark interval A is about 3 mm, and the solid guide mark 22 The outer diameter is 1.4 mm, and the hollow guide mark 23 has an inner diameter of about 2.4 mm.
  The size F of the guide mark frame 21 is set to be slightly smaller than the effective field of view of the X-ray camera. Even if the position of each guide mark is changed due to some deformation of the multilayer printed wiring board after the hot press process, the X-ray camera is changed. It is large enough to fit within the field of view.
[0031]
  An example of the shape of the guide mark formed in the conductor layer on both sides of the inner layer plate is shown in FIGS. 2A is a guide mark formed on the conductor layer on the back surface of the first inner layer plate 61-1 from the top, and FIG. 2B is adjacent to the conductor layer on the back surface of the inner layer plate 61-1. The guide mark formed in the conductor layer on the surface of the inner layer plate 61-2 is shown, and the gravity center position of the solid guide mark 22-1b and the gravity center position of the hollow guide mark 23-2a are compared. Here, the center of gravity refers to the center of gravity of the plane figure that forms the guide mark, that is, the center of gravity of the figure. By sequentially comparing the center of gravity positions of adjacent guide marks, the amount of all guide marks can be determined.
[0032]
  As shown in FIG.Multilayer printingWith respect to the wiring board 60, guide mark groups are provided at least at two locations 20A and 20B. By observing the two guide mark groups, the distribution of the center of gravity of each inner conductor layer and the rotation angle around the center of gravity can be calculated, and the deformation near the straight line passing through the guide mark groups 20A and 20B can be reliably grasped. Can do.
  Guide mark groups 20C, 20D, 20E, and 20F are arranged at the four corners of the wiring board 60, and using these four guide mark groups, the movement amount of the origin of the design coordinates of the pattern of each inner conductor layer, If the direction of the coordinate axis is calculated, the planar deformation amount of each conductor layer of the multilayer printed wiring board 60 can be estimated.
  The coordinate system having the origin Od and the orthogonal coordinate axes Ud and Vd entered in FIG. 2C is a design coordinate system common to all the inner conductor layers, and the position of the guide mark group in the design is It is described in this design coordinate system.
[0033]
  In FIG. 1A, guide marks are formed on the front and back surfaces of all the double-sided wiring boards 61. However, guide marks are formed on some specific conductor layers without attaching guide marks to all the conductor layers. You may do it. For example, the interlayer misalignment between the front and back patterns of the double-sided wiring board 61 can be measured by a single inspection of the double-sided wiring board 61 before the layup, and the guide mark can be formed only on one side if collated with the measurement result. There is no problem.
  Furthermore, as a matter of understanding with the user, if it is not necessary to measure an interlayer shift of a less important conductor layer, the guide mark of that layer can be omitted.
[0034]
  Here, an outline of the X-ray generation tube and the X-ray camera will be described with reference to FIG. 3A is a schematic diagram illustrating an outline of the X-ray camera, FIG. 3B is a schematic diagram illustrating the position of the mark and the shape of the output image of the X-ray camera, and FIG. 3C is the position of the image depending on the thickness of the subject. It is a schematic diagram which shows the change of.
  Usually, the X-ray camera 6 includes an X-ray fluorescence multiplier 30 as a light receiving portion thereof. As shown in FIG. 3A, the X-ray fluorescence intensifier tube 30 includes an input target composed of a fluorescent film 31 and a photocathode 32, a focusing electrode S, an anode A, an output fluorescent film 33, and the like.
  The X-rays radiated from the X-ray generation tube 4a pass through the inner layer where the guide marks 66 and the like of the multilayer wiring board 60, which is the subject, are formed, enter the fluorescent film 31, and cause the fluorescent film 31 to emit light so as to be optical. It is converted into an image 36. The light emits photoelectrons from the photocathode 32 disposed in close contact with the inner surface of the fluorescent film 31. The output luminous flux is multiplied by increasing the acceleration voltage, and an image is formed on the output fluorescent film 33. The image is taken into a CCD image pickup device 35 which is a charge coupled device (Charge Coupled Device) through an optical lens system 34.
[0035]
  In FIG. 3A, L1 is the distance between the X-ray source and the multilayer wiring board 60, and L2 is the distance between the X-ray source and the fluorescent film of the X-ray multiplier. Unlike visible light, an optical lens cannot be used for X-rays. Therefore, the image 36 of the fluorescent film 31 and the guide mark formed on the multilayer wiring board appear as a substantially similar shadow picture, the size of which is [(L2) / (L1)].
  Recently, the sensitivity of the CCD image pickup device 35 has been improved, so that the CCD image pickup device 35 is disposed in close contact behind the fluorescent film 31, the image of the fluorescent film 31 is directly taken into the CCD image pickup device, and the multiplier tube 30 is omitted. Although an X-ray camera is also used, the above relationship is similarly established.
[0036]
  With reference to FIG. 3B, the relationship between the position of the image on the fluorescent film, the subject, and the shape of the image will be described. For a mark B1 having a figure centroid in the center of the field of view of the camera, the image Z1 directly formed by the X-rays emitted from the X-ray generator tube is similar to the original mark B1, and its centroid (figure center) ) Is also in the center of the visual field at the same position as the original mark B1. In this case, the center of gravity position does not change regardless of L1 and L2.
  The image Z2 of the mark B2 in which the X-rays are incident at an angle α changes in size according to the expression at the end of the previous term, and the shape of the mark B2 and the image Z2 is not strictly similar due to a slight change in the angle α. When the contour shape of the mark B2 is a circle, the image Z2 is elliptical. However, the center of the circle projects onto the center of the ellipse, and the center of gravity is on the line of the angle α. Even when the center of gravity of the guide mark is not the center of the field of view, it can be corrected by simple proportional calculation using the fact that the position of the center of gravity is on the line of the angle α. In this way, the influence of image distortion due to the incident angle α of X-rays can be avoided.
  Note that the fluorescent film 31 of the X-ray fluorescence intensifier 30 may be a spherical surface, and some deviation is added, but the increase in the error is very small.
[0037]
  As shown exaggeratedly in FIG. 3 (c), if there are marks on the front and back of the multilayer wiring board 60 that is the subject, a difference appears in the image position depending on the distance between the marks (thickness of the wiring board) t1 and t2. . Actually, the marks B1 and B2 on the front and back sides are arranged concentrically, but when the X-ray has an incident angle of α, the images Z1 and Z2 are not concentric. If the plate thickness t1 is small, the amount of deviation Q1 as drawn in the upper half is small, and if the plate thickness t2 is large, the amount of deviation Q2 as shown in the lower half becomes very large and exaggerated. If both guide marks overlap, analysis becomes impossible.
  As an example, if L1 is 200 mm, L2 is 220 mm, and the maximum distance of the guide mark measured diagonally is 4.2 mm (position 22-1a in FIG. 1B), the angle α is about 1.2. If the plate thickness t1 is 0.2 mm or less, the distorted amount Q1 is less than 5 μm, and there is no problem at all. When the plate thickness t1 is about 0.5 mm, the deviation amount Q1 is about 0.01 mm, which is close to the use limit. Therefore, this effect can be minimized by comparing the guide marks provided in the adjacent conductor layers so that the plate thickness t1 is minimized.
  Furthermore, if the measurement is performed by arranging the guide mark B1 in FIG. 3B so that the center of gravity of the basic guide mark is the center of the visual field, the error in FIGS. Can be eliminated.
[0038]
  The image of the guide mark taken into the CCD image sensor is as shown in a schematic diagram in FIG. FIG. 4A1 shows an enlarged view of one set of guide marks in the guide mark group shown in FIG. If the brightness of the guide mark image taken into the CCD image sensor 35 is binarized with an appropriate threshold value, all the pixels are classified into two types, light and dark. It becomes a mosaic shape partitioned by the size of.
  Now, a coordinate origin O is set at the lower left corner of the image, and orthogonal X and Y coordinate axes are drawn. For example, if the number of bright pixels in the i-th pixel column from the origin O along the X axis is counted, a dark pixel (since the number of pixels along the X axis of the cut figure is known) Is also automatically obtained. Similarly, the number of bright and dark pixels in the row of the jth pixel from the origin O along the Y axis can also be known.
[0039]
  The image of a set of guide marks shown in FIG. 11A1 is a combination of two types of hollow and solid guide mark images as described above with reference to FIG. The image is separated by software, and the barycentric coordinates of the figure are calculated from the number of pixels. There are various methods for software analysis, and one example will be described with reference to FIG.
  The reference figure for calculating the center of gravity is an outline 22A that is the outer diameter of the solid guide mark 22 and an outline that is the inner diameter of the hollow guide mark 23, as shown in FIG. 23A.
[0040]
  A section circle C1 having a diameter slightly larger than the outline 22A of the solid guide mark 22 is defined, and the number of dark pixels existing inside the section circle C1 is counted, and also along each coordinate axis inside the section circle C1. The moments (distance × weight) with respect to the origin O are tabulated. In this case, the distance is represented by the number of pixels from the origin O, and the weight is substituted by the number of dark pixels. For example, in FIG. 4A1, the moment of the i-th column along the X axis is [i × (number of dark pixels in that column) = 5 × 3]. By dividing the sum of moments in the block circle C1 by the number of dark pixels in the block circle, the X coordinate of the center of gravity of the solid guide mark expressed in the number of pixels can be obtained. Along the Y axis, for example, the moment in the jth row is [8 × 5], and the Y coordinate of the center of gravity can be obtained by the same calculation.
[0041]
  Next, a section circle C2 having a diameter slightly larger than the outline 23A of the hollow guide mark 23 is defined. Further, if the processing of regarding all the inside of the previous section circle C1 as bright pixels is performed at the same time, the solid guide mark 22 disappears apparently. If the above-mentioned calculation for obtaining the center of gravity is performed for the bright pixels inside the comparting circle C2, the center of gravity coordinates of the hollow guide mark 23 are known.
  Thus, by adding the section circles C1 and C2 in software, the center of gravity of the solid guide mark 22 and the hollow guide mark 23 can be calculated independently. If this center of gravity calculation is performed for each solid and hollow guide mark pair, the center of gravity position of all guide marks within one guide mark frame can be determined, and the machine coordinate system set for the drilling machine by simple conversion Can be converted to
  Actually, the number of pixels assigned to one guide mark is much larger than that in FIG. (B1), and the error in the calculation of the center of gravity is not a problem in practice. In addition, the non-defective multilayer printed wiring board has a slight displacement of the guide mark, and there is little possibility that the pixels used for calculating the center of gravity protrude from the section circles C1 and C2.
[0042]
  In this way, if two figures with the same center of gravity are combined as guide marks and these two guide marks are provided on two adjacent conductor layers, two guide marks are compared for each set. By doing so, the difference between the two coordinates can be calculated, and the error can be made much smaller than when the center of gravity is calculated for each guide mark.
  In addition, as described above, the central portion of the field of view of the X-ray camera has the smallest error, so if the coordinates in the machine coordinate system of this guide mark group are obtained with the guide mark at the center portion, The coordinate value of the guide mark in the machine coordinate system can be easily calculated. In order to correct the measurement value, a constant numerical value around the X-ray camera determined from the beginning, such as an image enlargement ratio by L1 and L2 shown in FIG. There is almost no need to input data for individual circuit boards. Thus, high measurement accuracy is guaranteed by the observation of the guide mark group.
[0043]
  Without using this procedure, it is possible to calculate the machine coordinate system coordinate value of each guide mark image. However, the image enlargement ratio, the influence of the plate thickness, the position of the image center of gravity in the camera field of view, etc. This correction is complicated because it is necessary to input individual numerical values of the multilayer wiring board to be processed in advance, and the accuracy is considerably lowered.
[0044]
  In the description of FIG. 1, the principle diagram arranged in one column in FIG. 1 (a) is folded back into three rows and three columns in FIG. 1 (b), but it is not necessary to arrange them from the upper left in order from the upper conductor layer. If the principle of creating concentric solid and hollow guide marks for each layer is observed, the arrangement order may be arbitrarily changed, for example, the solid guide mark formed in the most important conductor layer is arranged in the center. .
[0045]
  As another form of the guide mark, an annular guide mark shown in FIG.Conceivable. FIG. 5 schematically shows the inside of the guide mark frame 20, and FIGS. 5A1 to 5A3 show the hollow guide mark 23 in FIG. FIGS. 5B to 5B show a case where a plurality of annular guide marks 24 are arranged concentrically.
  FIG. 6C is an explanatory diagram in the case where the section circle C3 is further defined in software in addition to the section circles C1 and C2.
[0046]
  As shown in FIG. 5C, the center of gravity is obtained by the definition of the segment circle C1 for the inner solid guide mark 22 as in FIG.
  In the case of an annular guide mark 24 in which the outer contour line of the hollow guide mark 23 is replaced from a square to a circle, if the sectional circle C2 is defined and processed together with the sectional circle C1, the annular guide mark is similar to the previous example. The center of gravity of the bright pixels inside can be obtained. That is, the annular guide mark 24 may be considered as a hollow guide mark whose inner diameter is the outline 24N. This case is equivalent to the hollow guide mark 23 of FIG.
  Further, a section circle C3 that is slightly larger than the outer diameter of the annular guide mark 24 is defined, and at the same time, a process is performed in which the inside of the section circle C2 is regarded as a dark pixel, and the center of gravity is obtained for the dark pixels inside the section circle C3. Is equivalent to a solid guide mark in which the outer diameter of the annular guide mark 24 is the contour line 24G.
  Thus, if the guide mark is a ring, it can be made equivalent to both hollow and solid guide marks by only a soft process.
[0047]
  In particular, as shown in FIG. 5 (b1), if the contour line constituting the guide mark is a concentric circle having the center at the center of the entire field of view, the influence of the error described in FIG. 3 (b) can be improved. Therefore, it is possible to observe with high accuracy just by taking care that the guide mark is located at the center of the field of view of the X-ray camera at the time of observation.The outline of the guide mark becomes large. Also, if the field of view of the X-ray camera is about 10 mm, the inner conductor layer 6 layers can be covered even if the line width and spacing equivalent to those in FIG.,This is sufficient for the manufacture of multilayer printed wiring boards for high-end consumer equipment that are generally used.
  As shown in FIGS. 5 (b2) and 5 (b3), guide marks made of these concentric rings are also arranged in FIG. 3 (c) if they are arranged so that adjacent rings are formed in adjacent conductor layers. The influence of the thickness of the shown inner layer board can be reduced.
[0048]
  Next, a reference hole punching machine capable of observing a multilayer printed wiring board in which the guide marks as described above are formed at four corners (multi-point sorting method) will be described.
  FIG. 6 is a perspective view of the outer appearance of the above-described punching machine 1, and shows the housing 2 in a transparent manner. FIG. 7A is a front view of the punch 1 and FIG. 7B is a side view. 8 (a) and 8 (b) are plan views in which the position of the movable table 12 of the punching machine 1 is changed, and FIGS. 7 and 8 both show the interior through the housing 2.
[0049]
  In addition, the machine coordinate system (origin Om, Xm, Ym, Zm) written in each figure is a coordinate system fixed to a stationary part (for example, the frame 1 or the gantry 3) of the drilling machine 1, and various machine parts of the feeding device. The moving direction of is parallel to this coordinate axis. The coordinate value obtained by observing the guide mark of the multilayer board with the X-ray camera and the drilling coordinates of the reference hole are basically calculated using this coordinate system.
  The white arrow 17 in FIG. 6 is a fixed position of the worker, and the worker stands in the direction of the arrow (the positive direction of the Ym axis) and performs multi-layer printing for guide mark observation and reference hole drilling. A wiring board (not shown) is put in and taken out from the punching machine 1 when the process is completed.
[0050]
  In the following description, as shown in FIG. 2C, the multilayer printed wiring board as a workpiece is observed at the four corners of the guide mark groups 20C, 20D, 20E, and 20F, and coordinates different from these guide mark groups. It is assumed that a reference hole is drilled (for example, in the vicinity of 20A and 20B).
[0051]
  A gantry 3 is fixed inside the housing 2 of the punch 1. The pair of left and right X moving bases 10 and 10 are formed substantially in a channel shape and have a mirror image relationship on the left and right. The X moving bases 10 and 10 are supported by linear guides 10 a and 10 a arranged at the upper end of the base 3. The ball screw 10b and a ball nut (not shown) attached to the lower surface of the X moving gantry 10 that engages with the ball screw 10b move in advance in parallel to the Xm axis in accordance with the size of the wiring board for drilling the reference hole. The guide mark is waiting at a position where it can be observed.
  In addition, in order to drive the X moving bases 10 and 10 individually, the ball screw 10 b is arranged for each X moving base 10.
[0052]
  The X-ray generators 4 and 4 are fixed to the upper part of the X moving bases 10 and 10, and the linear guides 11a and 11a are attached to the lower part. And the Y movement mount frame 11 and 11 is supported by this linear guide 11a. The Y moving bases 11 and 11 are movable in parallel with the Ym axis by a ball nut (not shown) attached to the lower surface of the Y moving base 11 engaged with the ball screw 11b.
  The Y movable bases 11 and 11 are formed in a channel shape, and an X-ray protective tube 5 is arranged on the upper part, and as shown in FIG. 7, a clamper 9 and an air cylinder 9a for moving the clamper 9 up and down are installed. ing. A spindle 7 and an X-ray camera 6 are fixed to the lower part.
[0053]
  The movable table 12 on which the multilayer printed wiring board is mounted moves in parallel with the Ym axis, supported and driven by a linear guide 12a and a ball screw 12b which are arranged in parallel to the Ym axis and fixed to the central portion of the housing.
  The movable table 12 is placed at a position 12A on which a multilayer printed wiring board for punching a reference hole, which is a workpiece, is placed, moved along the Ym axis, and pulled to the guide mark measurement and reference hole drilling position.
  Note that a controller that drives the ball screws 10b, 11b, and 12b to control the movement of the X moving platforms 10, 10 and the Y moving platforms 11, 11 and the movable table 12 is not shown.
[0054]
  Here, as main components of the punching machine, an X-ray generator 4 and an X-ray protective tube 5 and an X-ray camera 6 guide mark observation device, a spindle 7 and a clamper 9 make a drilling device, and an X moving base 10 The Y moving base 11 and the movable table 12 and the linear guides 10a, 11a, 12a, the ball screws 10b, 11b, 12b, etc., which support and drive them, respectively, form drive devices.
  A control device (not shown) controls the above various devices according to a series of drilling procedures. Further, the greatest role is to calculate a coordinate value from the X-ray image of the guide mark observed by the observation device, and to calculate the reference hole drilling position from the coordinate value and the design coordinates of the reference hole inputted in advance.
[0055]
  An observation method of the multilayer printed wiring board 60 shown in FIG. 2C in which four guide mark groups 20C, D, E, and F are formed at four corners will be described.
  First, the position along the Xm axis of the X moving bases 10 and 10 is determined from the outer dimensions of the wiring board to be drilled and the coordinate values of the guide mark groups 20C, D, E, and F (in design), and the X movement is performed in advance. The gantry 10 and 10 are moved there and stand by.
The operator places the multilayer printed wiring board 60 at a predetermined position on the movable table 12 when the movable table 12 is at a position 12A (in FIG. 6). The wiring board 60 is temporarily fixed to the movable table 12. The movable table 12 moves to a position where the guide marks 20C and 20D come under the X-ray generation tube 4a built in the X-ray camera 4.
  As will be described later, the guide mark groups 20C and 20D are seen through with X-rays and observed with X-ray cameras 6 and 6, and the coordinate values of the guide marks 22 and 23 of each conductor layer are measured. The coordinate value is stored in a memory of a control device (not shown).
  The movable table 12 moves in the Ym direction by the distance that the guide mark groups 20E and 20F come below the X-ray generation tube 4a. Next, X-rays are irradiated, the guide mark groups 20E and 20F are observed with the X-ray cameras 6 and 6, and the coordinate values of the guide marks 22 and 23 of each conductor layer are stored.
[0056]
  Here, although the calculation method will be described later, the coordinates of the reference holes H1 and H2 are calculated from the coordinates of the four sets of guide mark groups, and the movable table 12 moves to reach the positions of the reference holes H1 and H2. 7 moves to the coordinates of the reference holes H1 and H2, and opens the reference holes H1 and H2. The reference holes H1 and H2 are not shown.
  When the movable table moves to the input position 12A and the operator takes out the wiring board 60 in which the hole has been drilled, the reference hole machining step is completed.
[0057]
  With reference to FIG. 9, how the devices mounted on the X and Y movable mounts operate during the above processing will be described.
  FIG. 9A is a front view of the left X moving stand 10 and the Y moving stand 11 viewed from the operator position, and FIG. 9B is a plan view of the X moving stand 10 with the upper half part removed, and the Y moving stand 11 The upper surface of is shown. (C), (d) shows the X moving stand 10 viewed from the positive direction of the Xm axis, (c) is a schematic view when the guide mark is observed by the X-ray camera 6, and (d) is a schematic view when the hole is drilled by the spindle. It shows.
[0058]
  Observation of the guide mark group 20C,... 20F is performed at the X-ray observation position shown in FIG. An X-ray protective tube 5 and an X-ray camera 6 come directly below the X-ray generation tube 4a.
  The X-ray generator is activated by a command from a control device (not shown), and the X-ray emitted from the X-ray generator tube 4a passes through a hole 5a formed in the center of the X-ray protective tube and is not shown but is a movable table. 12, see through one of the guide mark groups on the inner layer of the wiring board 60 placed on 12, for example, 20 C, and capture it as an image with the X-ray camera 6, and the image is sent to a computer in the control device to receive each guide mark The coordinates (22, 23, 24, etc.) are calculated and stored. Usually, four guide mark groups are observed by two observations with two cameras, and the coordinates of the reference hole are calculated from this data.
[0059]
  The drilling of the reference hole is performed by the drill 7b at the tip of the spindle. At the time of drilling, the movable table 12 moves according to the calculated coordinate value of the reference hole, the X moving platform 10 moves to the Xm axis coordinate of the reference hole H1, and the Y moving platform 11 moves to the Ym axis coordinate of the reference hole H1. Make fine adjustments. Since the Y moving base 11 is set to always move with the center of the X-ray camera 6 as a reference, the Y-axis moving base 11 actually has the center of the X-ray camera 6 and the center of the spindle 7 as shown in FIG. By a distance S. The spindle 7 is a high-speed motor using an air turbine or a high-frequency motor as a rotation source, and a reference hole is formed in the wiring board by mounting a drill 7b usually made of cemented carbide through a chuck 7a attached to a rotating shaft. Open it. Although not shown, the drill 7b is cut and fed by an air cylinder or a servo motor that moves the spindle 7 up and down.
  The clamper 9 disposed immediately above the spindle 7 is attached to the actuator of the air cylinder 9a. When the clamper 9 is lowered, the circuit board 60 placed on the movable table 12 is pressed down to move the circuit board 60 at the time of drilling. To prevent.
  The above is the mechanical procedure of the drilling machine that observes the guide mark group and opens the reference hole based on the observation result.
[0060]
  Next, a method for calculating the position of the inner conductor layer of the multilayer printed wiring board 60 from the observation result of the guide mark group will be described.
  As described above, when designing the conductor pattern of the inner conductor layer of the multilayer printed wiring board 60, the design coordinate system having the coordinate axes Ud and Vd orthogonal to all the inner conductor layers is already described. For example, the Ud axis is parallel to the Xm axis of the machine coordinate system and the Vd axis is also parallel to the Ym axis when it is inserted into the punching machine. Further, guide marks as components of the four guide mark groups are entered at predetermined coordinate positions simultaneously with the conductor pattern.
  The shape of the guide mark group is as shown in FIG. 1B. For example, the solid guide mark 22 is the representative guide mark of the layer. From the observation results of the four guide marks 22, the coordinate values described in the machine coordinate system of the four solid guide marks are known.
[0061]
  The location of the design coordinate system of Ud and Vd is estimated from the measured values of the four guide marks 22 formed in one conductor layer, and is regarded as the arrangement of this conductor layer. That is, it is only necessary to obtain a coordinate value representing the origin of the design coordinate system in the machine coordinate system and the inclination of the Ud axis with respect to the Xm axis.
  There are various methods for estimating a probable value from the measured values, but assuming that the observation point (solid guide mark 22) is a unit mass point, the center of gravity is obtained, the center of gravity is fixed, and the design guide A method is often used in which the inclination of the Ud axis with respect to the Xm axis that minimizes the sum of squares of the distance is obtained from the coordinate value of the mark and the measured coordinate value of the guide mark.
  A specific example of the calculation procedure has been filed as (Japanese Patent Application No. 11-293271) by the same applicant, so only a brief description will be given here.
[0062]
  Here, as a preparation, from the design coordinates of the solid guide mark, the center of gravity Gd is calculated by regarding each guide mark as a unit mass point, the center of gravity is the origin, the coordinate axis U is parallel to Ud, and the coordinate axis V is The coordinate value of each guide mark is converted and placed in a coordinate system parallel to Vd.
  The center-of-gravity coordinates are calculated from the measured coordinate values of the actual guide marks, and the measured values are converted in a coordinate system in which the center of gravity is the origin and the coordinate axis is parallel to the machine coordinate system. The inclination of the coordinate axis can be uniquely determined from the design coordinate values and measurement values.
  In this way, the positions of all the inner conductor layers are obtained as the coordinate values (GXm, GYm) of the origin described in the machine coordinate system and the inclination of the coordinate axis (angle α formed by the Xm axis and the U axis). This is also the data of the gap between layers.
[0063]
  The coordinates of the reference hole described in the design coordinate system are converted as the coordinate values of the machine coordinate system from the origin coordinates and the inclinations of the coordinate axes (GXm, GYM, α), and the spindle 7 moves to that position to make a hole. Is done.
  The position of the reference hole may be calculated using data of all inner conductor layers of one multilayer printed wiring board, and the position of the reference hole may be determined based on particularly important data of the conductor layer. Usually, all the displacements of the inner conductor layer, which is around 4 to 10 layers, can be obtained, so there are various ways to determine the position of the reference hole from this. Just decide.
[0064]
  The numerical value of the gap between each conductor layer is stored in the memory of the drilling machine, and can be submitted according to customer requirements. It is also a useful document for quality control by manufacturers.
  Drilling a reference hole after hot pressing is a necessary process for subsequent processes such as pattern etching of the surface conductor layer, drilling through holes, etc., and cutting out the outer shape of a single wiring board. During the opening process, the interlayer deviation of the inner conductor layer can be measured without increasing the processing time.
[0065]
  The reference hole punching machine has been described above. However, if only the hole punching function is removed from the hole punching machine, it becomes a measuring instrument that observes the guide mark and stores data. Large-capacity storage devices and measuring instruments characterized by high-speed measurement are also independent product fields, but measuring means such as X-ray cameras are almost the same as punching machines. The functional description of the measuring instrument is also included.
[0066]
【The invention's effect】
  As described above, the inner conductor layer of the multilayer printed wiring boardAdjacent in the thickness direction including the insulating substrate layerFormed in the conductor layerMultiple setsThe guide marks are placed in the same camera field of view, and all guide mark images in one field of view are captured simultaneously with a single X-ray irradiation, so measurement of the interlayer displacement of all inner conductor layers without an increase in measurement time is possible. it can. The effect of providing production management information in accordance with customer requirements without increasing processing time is very large. Since the manufacturing side can preempt information on appropriate intermediate management, an economic effect of improving the production yield can be expected.
[0067]
  Also,If the center of gravity of the figure such as the hollow guide mark and the faithful guide mark are matched, and arranged concentrically in the thickness direction of the adjacent inner layer substrateFurther, it is possible to minimize a decrease in measurement accuracy due to the thickness of the inner layer plate and the insulating substrate.
  In addition, multiple circular guide marksAdopted as a hollow guide mark typeThis is effective for measuring the gap between the inner conductor layers having a relatively small number of layers.
  Furthermore, it can be highly evaluated that the multi-mark reference hole puncher can be handled with the addition of some software when calculating the center of gravity after image capture.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic diagram showing a guide mark according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram showing a guide mark shape according to an embodiment of the present invention provided on each inner layer plate and an arrangement example of guide mark groups formed in the inner layer plate.
FIG. 3 is a schematic diagram illustrating a guide mark observation method using X-rays and a principle diagram for explaining the deviation of a guide mark image.
FIG. 4 is a schematic diagram illustrating a guide mark image captured by a CCD image sensor and a principle diagram illustrating an image processing method.
FIG. 5 is an explanatory diagram of two types of guide marks according to another embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a perspective view of a reference hole drilling machine that observes a guide mark of the present invention and drills a reference hole.
FIG. 7 is a front view and a side view of a reference hole drilling machine.
FIG. 8 is a plan view showing a movable table position of the reference hole puncher.
FIG. 9 is a projection view of each direction of the X moving frame of the reference hole drilling machine.
FIG. 10 is a perspective view and a plan view showing a configuration of a multilayer printed wiring board, and a schematic view of a jig plate used in a hot press process.
FIG. 11 is a cross-sectional view showing a configuration of a multilayer printed wiring board.
FIG. 12 is a front view and a plan view of a sorting type 2-hole reference hole punching machine.
[Explanation of symbols]
1 drilling machine, 2 housing, 3 mounts, 4 X-ray generator, 4a X-ray generator tube,
5 X-ray protective tube, 5a hole, 6 X-ray camera,
7 spindle, 7a chuck, 7b drill, 7c air cylinder, 8 spindle mount, 9 clamper, 9a air cylinder, 10 X moving mount, 11 Y moving mount, 12 movable table, 10a, 11a, 12a linear guide (LM guide), 10b, 11b, 12b ball screw,
16 Drilling position (1, 2 holes), 16a Drilling position (3, 4 holes),
17 Worker position (open arrow),
20 guide mark group, 21 guide mark frame, 22 solid guide mark,
23 hollow guide mark, 24 ring guide mark,
C1, C2, C3 division circles,
22A, 23A contour line, 24N contour line (inside), 24G contour line (outside),
  Subscript 1, 2, 5 from the top of the inner layer board
          Inner layer plate surface (upper side) a, Inner layer plate back surface (lower side) b,
30 X-ray fluorescence intensifier tube, 31 fluorescent film, 32 photocathode, 33 output fluorescent film, 34 optical lens system, 35 CCD image pickup device (charge coupled device), 36 image,
A anode, S focusing electrode,
50 Machine coordinate system (Xm, Ym, Zm, machine origin Om)
51 Design coordinate system (Ud, Vd, origin Od)
H1, H2 reference hole,
60 multilayer printed wiring board, 61Double-sided printed wiring board (inner layer board)61a Single wiring board pattern, 62 conductors, 63 (insulating) substrate, 64 prepreg, 64a prepreg (with guide holes), 65 guide holes, 66, 66a, 66b P guide marks,
67, H Reference hole, 68 Layup jig plate, 68a Positioning pin
69 maximum wiring board outline, 69a minimum wiring board outline, 70 affected range,
Ha front / back identification guide mark

Claims

In a multilayer printed wiring board in which a plurality of double-sided printed wiring boards are laminated via an insulating substrate ,
A hollow guide mark that is formed in the conductor layer of the double-sided printed wiring board, and the inside of the contour line is a bright portion,
A solid guide mark formed on a conductor layer of a double-sided printed wiring board adjacent to the hollow guide mark in the thickness direction and having a dark portion inside the contour line as a set of guide marks,
The double-sided printed wiring board has a size that falls within an image receiving range of an observation apparatus that observes the set of guide marks through X-rays in the thickness direction of the multilayer printed wiring board. Form multiple sets at predetermined positions on the conductor layer ,
When the multilayer printed wiring board is seen through in the thickness direction using X-rays, the set of guide marks contact the inner contour line of the hollow guide mark and the outer contour line of the solid guide mark. And the plurality of sets of guide marks include at least one set of guide marks that face the hollow guide mark and the solid guide mark through the insulating substrate. Wiring board.

The set of guide marks is arranged so that the figure gravity center position of the outline of the hollow guide mark coincides with the figure gravity center position of the outline of the solid guide mark. Multilayer printed wiring board.

The plurality of sets of guide marks are arranged in a guide mark frame from which the conductor of the double-sided printed wiring board is removed, and the guide mark frame is observed through X-rays in the thickness direction of the multilayer printed wiring board. The multilayer printed wiring board according to claim 2, wherein the multilayer printed wiring board is formed in a size that falls within a field of view of an image receiving unit of the observation device.

4. The multilayer printed wiring board according to claim 3, wherein one set of the guide marks among the plurality of sets of guide marks is disposed at a center portion of the guide mark frame. 5.

A plurality of guide marks that are within the field of view of the image receiving unit of the observation device when viewed through the thickness of the multilayer printed wiring board at the same position on the conductor layer of the double-sided printed wiring board laminated via an insulating substrate Forming a frame,
In the guide mark frame,
A hollow guide mark formed on the conductor layer of the double-sided printed wiring board, the inside of the contour line being a bright part,
A solid guide mark formed on a conductor layer of a double-sided printed wiring board adjacent to the hollow guide mark in the thickness direction, and having a dark portion inside the contour line so as to be located inside the contour line of the hollow guide mark; Are formed as a set of guide marks so as not to overlap each other, and at least the plurality of sets of guide marks are such that the hollow guide mark and the solid guide mark face each other through the insulating substrate. To be included,
Multilayers characterized in that deformation information of the laminated double-sided printed wiring boards is detected by capturing images of the plurality of sets of guide marks present in the guide mark frame with a single observation by an image sensor. A method for measuring the gap between printed wiring boards.

6. The set of guide marks is arranged such that the figure gravity center position of the outline of the hollow guide mark coincides with the figure gravity center position of the outline of the solid guide mark. For measuring the misalignment of multilayer printed wiring boards.

7. The method of measuring an interlayer shift of a multilayer printed wiring board according to claim 6, wherein a set of guide marks among the plurality of guide marks is arranged at a center portion of the guide mark frame.