JP6485774B2 - Back drill processing method and substrate processing apparatus for multilayer printed wiring board - Google Patents
Back drill processing method and substrate processing apparatus for multilayer printed wiring board Download PDFInfo
- Publication number
- JP6485774B2 JP6485774B2 JP2015220845A JP2015220845A JP6485774B2 JP 6485774 B2 JP6485774 B2 JP 6485774B2 JP 2015220845 A JP2015220845 A JP 2015220845A JP 2015220845 A JP2015220845 A JP 2015220845A JP 6485774 B2 JP6485774 B2 JP 6485774B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- drill
- substrate
- spindle
- area
- lower plate
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Landscapes
- Perforating, Stamping-Out Or Severing By Means Other Than Cutting (AREA)
- Production Of Multi-Layered Print Wiring Board (AREA)
- Drilling And Boring (AREA)
Description
本発明は、多層プリント配線基板におけるバックドリル加工方法及び該加工方法を実施するに適した基板加工装置に関するものである。 The present invention relates to a back drill processing method for a multilayer printed wiring board and a substrate processing apparatus suitable for carrying out the processing method.
従来、電子機器における超高速制御が要求されるに伴い、プリント配線基板においてはその多層化及び高密度化が図られて来た。そのような多層プリント配線基板においては、例えば電子部品を実装するため、あるいは多層となったプリント配線間を接続するために、スルーホール(貫通孔)を設け、そこに所定厚さの導電メッキを施している。例えば図2に示すように、上下に銅箔部よりなる表面導体層107と裏面導体層108が設けられ、最終的にはその表面導体層107と裏面導体層108に配線パターンをエッチング処理して施す基板101において、第1の絶縁層103と第2の絶縁層104の間に第1の内装導体層102が、また、第2の絶縁層104と第3の絶縁層105の間に第2の内装導体層106が設けられ、第1の内装導体層102を所望の導体層として、裏面導体層108とを接続させる場合、基板101自体の上下を貫通するスルーホールを設け、そこに導電メッキを施して、基板101の垂直方向に貫通した穴部109に所定厚さのメッキ部110が形成される。このメッキ部110は、裏面導体層108と接続することが求められる第1の内装導体層102とを接続するものとなるが、そのままでは、余長スルーホール部(以下、「余長部」と言う)が表面導体層107に至まで残存することとなる。
2. Description of the Related Art Conventionally, with the demand for ultra-high speed control in electronic equipment, printed wiring boards have been made multilayered and densified. In such a multilayer printed wiring board, for example, in order to mount an electronic component or to connect between printed wirings that have become multilayered, a through hole (through hole) is provided, and a conductive plating having a predetermined thickness is provided there. Has been given. For example, as shown in FIG. 2, a
前記余長部が残存すると、例えば高速伝送の場合等にはその制御周波数が数GHz以上となり、余長部で反射や減衰が発生することから、当該基板101使用した電子機器においていずれもノイズ等の不具合の発生原因となり、当該基板101自体が不良品と評価されることとなる。そのため、その余長部を除去する加工に際しては、余分なメッキ部110を除去して余長部をできるだけ短縮化するバックドリル加工が必要となった。
When the surplus portion remains, for example, in the case of high-speed transmission, the control frequency becomes several GHz or more, and reflection or attenuation occurs in the surplus length portion. Therefore, the
前述のようにこのバックドリル加工においては、残存する余長部がノイズ等の不具合の原因となることから、最大限、すなわちその余長部がゼロとなるまでそのメッキ部110を除去することが望ましいものであるが、その一方で、絶縁層に挟み込まれた第1の内装導体層102の厚さが12乃至25μmであることから、裏面導体層108と第1の内装導体層102との確実な接続を維持するためにも、当該第1の内装導体層102の直前でバックドリル加工を停止する必要があった。そのため、バックドリル加工の深さの正確な制御が求められたが、現実には加工装置の加工台自体の傾斜や撓み、加工に際して使用される個々の下板の厚さの誤差、個々の基板自体、あるいは複数の基板を切り出す前の基板母板の厚さの誤差、測定装置によって生じる誤差等の複数の要因によって、バックドリル加工の深さの正確な制御は困難であった。そのため、基板メーカーが基板加工業者に基板の加工を依頼する際には、そのバックドリル加工に際して生じ得る誤差を勘案して、前記残存させる余長部の長さをあえてゼロとせず、設計上の残り代として若干の長さを指定して依頼していた。
As described above, in this back drilling process, the remaining surplus portion causes problems such as noise, and therefore, the
このように、基板加工に際して残存する余長部の長さとして若干の長さの許容範囲が存在しているとはいえ、その若干の許容範囲内においてもできるだけ正確にその数値に近接するよう加工することが必要となることから、バックドリル加工の深さの正確な制御においては、プローブを用いる方法が用いられていた。すなわち、プローブの先端を基準位置(Z軸座標位置として0となる点)として、スピンドルを組み込んだ基板加工装置における、該スピンドルのロータ先端に設置されたドリルの先端位置をプローブの先端位置と同一の高さ位置に設定した上、プローブで加工台上に載置された基板の高さ位置を測定することにより、プローブの基準位置からその基板までの距離(M)を算出する。そして、基板自体の厚さはもとより、所望の導体層から表面導体層107までのメッキ部の設計上の長さである基準余長(Lnd)、及びメッキ部における設計上の残し代の長さ(td)は、事前に基板メーカーにより設計値として決定されていることから、基準余長(Lnd)から残し代の長さ(td)を控除したものが基準バックドリル深さ(L2d)となり、前記プローブによって測定されたプローブの基準位置からその基板までの距離(M)と、前記基準バックドリル深さ(L2d)の和が、ドリルの移動距離ということになる。それ故、その算出された移動距離となるまでドリルを降下させることによって、バックドリル加工がなされていた。
In this way, although there is a slight allowable range as the length of the surplus portion remaining at the time of substrate processing, processing is performed as close to the numerical value as accurately as possible even within the slight allowable range. Therefore, a method using a probe has been used for accurate control of the depth of back drilling. That is, with the tip of the probe as a reference position (a point where the Z-axis coordinate position is 0), in the substrate processing apparatus incorporating the spindle, the tip position of the drill installed at the rotor tip of the spindle is the same as the tip position of the probe The height (M) from the reference position of the probe to the substrate is calculated by measuring the height position of the substrate placed on the processing table with the probe. In addition to the thickness of the substrate itself, the reference surplus length (Lnd), which is the design length of the plated portion from the desired conductor layer to the
しかし、この方法によってバックドリル加工の深さを制御した場合、以下のような理由によって、正確な制御が困難となっていた。すなわち、第1に、プローブの先端位置とスピンドルに設置されたドリル先端位置との位置ズレが生じることである。プローブはあくまでドリルとは別体であることから、その先端位置を完全に一致させることは至難であり、一般に±20μm程度の誤差はやむを得ないところであった。第2に、バックドリル加工に際して使用される基板加工装置の加工台において、加工位置毎の加工台高さ自体にバラツキがあることである。多数の基板加工装置において、それぞれ加工台の複数の位置において加工台の高さを測定したところ、概ね、加工台自体に加工位置毎に高さのバラツキが約±50μm存在していることが判明した。第3に、加工に際して用いられる下板の厚さにおいても、その設定された厚さに対してバラツキがあることである。多数の下板についてその厚さを測定したところ、概ね約±20μmのバラツキが存在していることが判明した。第4に、多層プリント配線基板自体において、その設定された厚さに対してバラツキが存在していることである。一般に、多層プリント配線基板は樹脂層と導体配線層とを交互に加熱圧縮して形成されていることから、基板の設計上は、各層の厚さや全体としての板厚自体についての設計寸法が存在しているにしても、実際の製品としての基板においては、当然、各層の厚さはもとよりその基板自体の板厚にもバラツキが生じている。実際に多数の基板において設計値との誤差を測定してみると、概ね基板の厚さのバラツキは約±30μm存在していることが判明した。特に、多層プリント配線基板においては、配線となる導体層が全ての樹脂層間に均等に配されているのではなく、例えば1枚の基板のある部分には20層の導体層が設けられているのに対して、他の部分には導体層が8層しか配されていないというように1枚の基板の中でも導体層が不均一に配されていることから、同じ1枚の基板の中であっても、20層の導体層が設けられている部分の方が8層の導体層しか設けられていない部分に比して、板厚が厚くなるという傾向があった。
以上のように、バックドリル加工に際して、これらのバラツキによって最大±120μmの誤差が生じることとなる。そのため、そのバラツキを解消すべく、前記各バラツキの中で大きな割合を占める加工台の高さのバラツキを解消しようとしても、そのためにはメンテナンス及び修復のために高度且つ精密な技術が必要とされ、時間及びコストとして過分のものが掛かるにかかわらず、せいぜい±20μm程度の誤差にしかバラツキを縮小できなかった。その結果、それだけの時間とコストを掛けても、やはり±90μm程度の誤差が存在し、設計値である基準残し代に対して、±50μm程度の誤差で正確にバックドリル加工の深さ制御をしたいという顧客(基板メーカー)の要求仕様に答えることが困難であった。
However, when the depth of back drilling is controlled by this method, accurate control has been difficult for the following reasons. That is, first, there is a positional deviation between the tip position of the probe and the drill tip position installed on the spindle. Since the probe is separate from the drill, it is extremely difficult to make the tip position completely coincide with each other, and generally an error of about ± 20 μm is unavoidable. Second, in the processing table of the substrate processing apparatus used for back drilling, the processing table height itself varies for each processing position. In many substrate processing apparatuses, when the height of the processing table was measured at a plurality of positions on the processing table, it was found that the processing table itself generally had a height variation of about ± 50 μm at each processing position. did. Third, the thickness of the lower plate used for processing also varies with respect to the set thickness. When the thickness of many lower plates was measured, it was found that there was a variation of about ± 20 μm. Fourth, the multilayer printed wiring board itself has variations with respect to the set thickness. In general, multilayer printed wiring boards are formed by alternately heating and compressing resin layers and conductor wiring layers, so there are design dimensions for the thickness of each layer and the overall plate thickness itself. However, in the substrate as an actual product, naturally, the thickness of each layer as well as the thickness of the substrate itself varies. Actually, when the error from the design value was measured in a large number of substrates, it was found that there was approximately ± 30 μm of variation in substrate thickness. In particular, in a multilayer printed wiring board, a conductor layer to be a wiring is not evenly arranged between all the resin layers, but, for example, 20 conductor layers are provided in a certain part of one board. On the other hand, in other parts, only eight conductor layers are arranged, and the conductor layers are unevenly arranged in one board, so that in the same one board, Even if it exists, there existed a tendency for the board | plate thickness to become thicker in the part in which the 20 conductor layers were provided compared with the part in which only the 8 conductor layers were provided.
As described above, at the time of back drilling, an error of maximum ± 120 μm is generated due to these variations. Therefore, in order to eliminate the variation, even if it is attempted to eliminate the variation in the height of the processing table, which occupies a large proportion of each variation, advanced and precise technology is required for maintenance and repair. In spite of excessive time and cost, the variation can be reduced only to an error of about ± 20 μm at most. As a result, even with that much time and cost, there is still an error of about ± 90 μm, and the depth control of back drilling can be accurately controlled with an error of about ± 50 μm with respect to the reference remaining amount that is the design value. It was difficult to answer the specifications required by customers (substrate manufacturers) who wanted to.
そのため、より正確にバックドリル加工深さを制御するために、特開2014−33006号に示すような、基板の配線領域外にテスト用とも言うべきクーポンを設け、そこをバックドリル加工して得られた深さ情報に基づいて所望の位置へのバックドリル加工の加工深さを制御する方法が提案された。 For this reason, in order to control the back drilling depth more accurately, a coupon that should be referred to as a test is provided outside the wiring area of the board as shown in JP 2014-33006 and is obtained by back drilling. Based on the obtained depth information, a method for controlling the processing depth of back drilling to a desired position has been proposed.
しかし、実際にバックドリル加工を施すスルーホールとは別にクーポンを設置しなければならないことから、バックドリル加工の加工深さを正確且つ精密に制御することがやはり困難な上、製品としての基板の製造コストを増大させるという欠点があった。 However, since a coupon must be installed separately from the through-hole that actually performs back drilling, it is still difficult to accurately and precisely control the processing depth of back drilling, and the substrate as a product There was a drawback of increasing the manufacturing cost.
一方、前記のように、ドリル自体とは別にプローブを設けて基板の高さ等を測定すると、プローブの先端位置とスピンドルに設置されたドリル先端位置との位置ズレが生じ、そのためスピンドルで実際に基板に対してバックドリル加工を施すと、その位置ズレだけで±20μm程度の誤差が生じてしまう。そのため、その誤差をなくすために、特開2014−187153号に示すような、直接ドリルで基板内の深さ位置を探知して、その位置を基準にバックドリル加工の加工深さを制御する方法が提案されている。 On the other hand, as described above, when a probe is provided separately from the drill itself and the height of the substrate is measured, a positional deviation occurs between the probe tip position and the drill tip position installed on the spindle. When back drilling is performed on the substrate, an error of about ± 20 μm occurs only by the positional deviation. Therefore, in order to eliminate the error, a method for detecting the depth position in the substrate with a direct drill as shown in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2014-187153 and controlling the processing depth of the back drilling process based on the position. Has been proposed.
しかし、この方法においても電圧検出層を所望の内部配線層とは別に設けておかなければならないことから、やはりバックドリル加工の加工深さを正確且つ精密に制御することができないだけでなく、製品としての基板の製造コストを増大させるという欠点があった。 However, in this method, since the voltage detection layer must be provided separately from the desired internal wiring layer, not only the processing depth of the back drilling process can be controlled accurately and precisely, but also the product As a result, the manufacturing cost of the substrate increases.
解決しようとする課題は、多層プリント配線基板におけるバックドリル加工において、当該加工深さを正確且つ精密に制御する必要があるところ、基板加工装置におけるスピンドルのドリルとは別体となるプローブによって、加工位置における当該基板の高さ位置を測定するとともに、設計値として決定されている基板自体の厚さ、基準余長(Lnd)及び基準残し代(td)に基づきバックドリル加工の深さ制御を行うと、加工を行うドリル自体の位置とプローブの位置との位置ズレ並びに、基板の設計値と実際の厚さとの相違によって、正確且つ精密な加工深さの制御が困難となり、また、それ以外の方法によっても、正確且つ精密な加工深さの制御が困難なだけでなく、製品としての基板の製造コストを増大させるという問題点であった。 The problem to be solved is that in the back drill processing of a multilayer printed wiring board, the processing depth needs to be controlled accurately and precisely, and the processing is performed by a probe separate from the spindle drill in the substrate processing apparatus. The height position of the substrate at the position is measured, and the back drilling depth control is performed based on the thickness of the substrate itself, the reference extra length (Lnd), and the reference remaining margin (td) determined as design values. And the positional deviation between the position of the drill itself and the position of the probe and the difference between the design value of the substrate and the actual thickness makes accurate and precise control of the processing depth difficult. Depending on the method, it is not only difficult to accurately and precisely control the processing depth, but also increases the production cost of the substrate as a product. .
本願発明は、第1に、基板加工装置の加工台自体の有する傾斜や撓み等、並びに加工に際して使用する下板自体の有する傾斜や撓み等によって生じる測定誤差を最小限に抑えるとともに、多層プリント配線基板において個々の基板毎に、また、1枚の基板においても、その部分部分において微妙な厚さの相違、並びに導体層の高さ位置の相違があることを前提に、バックドリル加工に際しての加工深さ制御の対象となる内装導体層における、設計値である基準余長に対する実際の高さ位置のズレと、当該導体層を含む基板自体の厚さにおける、設計値に対する実際の厚さのズレとの間に相関関係があることを発見し、その相関関係を利用して、ドリル自体による下降距離情報検出機構とともに、その検出された下降距離情報を集積及び演算して、バックドリル加工における正確且つ精密な加工深さ制御を可能にするものである。第2に、バックドリル加工における正確且つ精密な加工深さ制御を可能とする制御機構を有する加工装置を提供し、更にはその加工装置を使用したバックドリル加工の制御方法を提供するものである。 The invention of the present application firstly minimizes measurement errors caused by the inclination and deflection of the processing table itself of the substrate processing apparatus, and the inclination and deflection of the lower plate itself used for processing, and multi-layer printed wiring. Processing during back drilling on the premise that there is a subtle difference in thickness and a difference in the height position of the conductor layer for each individual substrate in the substrate and also in a single substrate. Deviation of the actual height position with respect to the reference surplus length, which is the design value, and deviation of the actual thickness with respect to the design value, in the thickness of the substrate itself including the conductor layer, in the interior conductor layer subject to depth control Using this correlation, the descent distance information detection mechanism by the drill itself and the detected descent distance information are accumulated and calculated. It is intended to enable accurate and precise machining depth control in the back drilling. Secondly, the present invention provides a machining apparatus having a control mechanism that enables accurate and precise machining depth control in back drilling, and further provides a back drill machining control method using the machining apparatus. .
本願発明は、多層プリント配線基板に対してバックドリル加工を行うことができる基板加工装置における、バックドリル加工に際しての、スピンドルのドリルの下降距離を制御するコンピュータを使用した加工深さ制御機構であって、
スピンドルのドリルが検出対象物に接触することによって下降距離情報を検出してなる下降距離情報検出機構を有するとともに、
下記1乃至5各記載の位置情報等がそれぞれ記録される記憶媒体を有し、
1.設計上の基板厚さ、基準余長及び設計上の残し代の長さ並びにスルーホールの穴部に施されたメッキ部の層の所定厚さ及びドリルの先端角の角度についての数値情報、
2.基板加工装置の加工台上に載置された、少なくとも上面が導体層となる下板 において、下記設定により定められた測定ポイント及び各エリア域の平面上の座標位置情報、
記
格子状に複数のエリアを区画し、その各エリア毎に同一の基準によって定められた1個の測定ポイント、あるいはその各エリア毎に更に同一の規格によって格子状に区切られたサブエリア毎に同一の基準によって定められた1個の測定ポイント。
3.前記各測定ポイントに対して、バックドリル加工を行うドリルの設置されたスピンドルを下降させることにより、前記下降距離情報検出機構によって測定されるその各測定ポイント毎の高さ位置情報、
4.基板加工装置の加工台上の前記下板の上に載置された多層プリント配線基板もしくは複数の多層プリント配線基板を切り出す前の母板(以下、単に「母板」と言う。)に存する各バックドリル加工位置の、平面上の座標位置情報、
5.前記基板もしくは母板の各バックドリル加工位置に前記スピンドルを下降させることにより、前記下降距離情報検出機構によって測定されるその各バックドリル加工位置毎の高さ位置情報、
前記各エリア毎の座標位置情報と、多層プリント配線基板もしくはその母板に存するバックドリル加工位置の座標位置情報とから、バックドリル加工に際して下板上に多層プリント配線基板もしくはその母板を載置した状態で、前記下板の各エリアのそれぞれの座標値域内に存在するバックドリル加工位置を抽出する抽出機構と、
下記式に基づき個別バックドリル加工深さL2cを算出する算出機構を有して、
その算出された個別バックドリル加工深さL2cに基づき、基板加工装置におけるバックドリル加工の加工深さを自動制御してなるものである。
L2c=Lnd×(L2m−αave)/L2d−td+角tan1
Lnd=設計上の基準余長
L2m=加工台上の下板上に載置された多層プリント配線基板あるいはその母板の、下板の各エリア毎の座標値域内に存在するものとして抽出された各バックドリル加工位置における実測高さ
αave=加工台上の下板の、各エリア毎の測定ポイントの実測高さの平均値。
L2d=設計上の多層プリント配線基板厚さ
td=設計上の残し代の長さ
角tan1=スルーホールのメッキ部の層の所定の厚さ×tan{(180度−ドリルの先端角の角度)÷2}
The present invention is a processing depth control mechanism using a computer for controlling a descending distance of a spindle drill during back drilling in a substrate processing apparatus capable of performing back drill processing on a multilayer printed wiring board. And
While having a descending distance information detection mechanism that detects descending distance information by the spindle drill coming into contact with the detection object,
It has a storage medium on which each of the following 1 to 5 position information is recorded,
1. Numerical information on the design substrate thickness, the reference surplus length and the design remaining allowance length, the predetermined thickness of the plated layer applied to the hole of the through hole, and the angle of the tip angle of the drill,
2. On the lower plate placed on the processing table of the substrate processing apparatus and having at least the upper surface as a conductor layer, the measurement points defined by the following settings and the coordinate position information on the plane of each area area,
A plurality of areas are divided in a grid pattern, and each measurement point defined by the same standard for each area, or each subarea divided into a grid pattern by the same standard for each area. One measurement point defined by the same standard.
3. Height position information for each measurement point measured by the descent distance information detection mechanism by lowering the spindle on which the drill for performing back drilling is lowered with respect to each measurement point,
4). Each of the multilayer printed wiring boards placed on the lower plate on the processing board of the substrate processing apparatus or each of the mother boards before cutting out the plurality of multilayer printed wiring boards (hereinafter simply referred to as “mother boards”). Coordinate position information on the plane of back drill processing position,
5. Height position information for each back drilling position measured by the descending distance information detection mechanism by lowering the spindle to each back drilling position of the substrate or mother board,
From the coordinate position information for each area and the coordinate position information of the back drilling position existing on the multilayer printed wiring board or its mother board, the multilayer printed wiring board or its mother board is placed on the lower board during back drilling. In this state, an extraction mechanism that extracts a back drilling position existing in each coordinate value range of each area of the lower plate,
Having a calculation mechanism for calculating the individual back drilling depth L2c based on the following formula,
Based on the calculated individual back drilling depth L2c, the processing depth of back drilling in the substrate processing apparatus is automatically controlled.
L2c = Lnd × (L2m−αave) / L2d−td + angle tan1
Lnd = design surplus length L2m = extracted as existing in the coordinate value area of each area of the lower board of the multilayer printed wiring board or its mother board placed on the lower board on the processing table Measured height at each back drilling position
αave = average value of measured heights of measurement points for each area of the lower plate on the processing table.
L2d = Designed multilayer printed wiring board thickness td = Left angle angle of design margin tan1 = Predetermined thickness of plated layer of through hole × tan {(180 degrees−angle of tip angle of drill) ÷ 2}
この加工深さ制御機構により、以下の利点が生じることとなる。
第1に、下板をエリア毎に区分して、そのエリア毎に測定ポイントを抽出した上、その測定ポイントの高さ位置情報からそのエリアの高さの平均値を算出し、また、その一方で当該エリアに対応する位置に存する、基板のバックドリル加工位置を抽出して、その測定された高さから前記下板の当該エリアにおける高さの平均値を控除することで(すなわち、L2m−αaveの計算式により)、そのバックドリル加工位置における基板自体の厚さを正確に検出することができる。そしてこの検出されたバックドリル加工位置における基板自体の厚さと、基板自体の設計上の厚さとの相違の関係は、所望の導体層の基板における実際の厚さ位置と、その設計上の厚さ位置との相違の関係と相関関係にあることから、基板自体を破壊することなくしては測定しえない所望の導体層の実際の厚さ位置を、当該相関関係に従って修正することによって認識することができ、各バックドリル加工位置毎に異なる誤差に合わせて、より精緻なバックドリル加工が可能となる。更に、バックドリル加工を行うドリルの有する先端角によって、基板のバックドリル加工位置の高さ情報は、ドリルの傾斜部が、スルーホールの穴部に施されたメッキ部の、穴部に対する内側に接触したことにより検出される。その一方で、残し代の上端部は、穴部に対して外側が長く、内側が短く傾斜して切削されることとなり、設計上の基準残し代の長さは、この外側の長い方で規定される。そのため、所望の導体層までの余長部となるメッキ部の長さが算出され、その長さから設計上の基準残し代の長さを控除した位置は、メッキ部の外側で規定されることとなる。しかし、その位置まで、バックドリル加工を行うには、ドリル先端に傾斜部が存在し、しかも前述のように基板の高さ位置の測定は、ドリルの傾斜部が、スルーホールの穴部に施されたメッキ部の、穴部に対する内側に接触したことにより検出されることから、メッキ部の内側においては、その外側の位置よりも深くまで加工される必要がある。すなわち、メッキ部の厚みに対するその内側と外側との高さ位置のズレが生じることとなり、その高さのズレは角tan1を算出することで修正される。これらの結果、バックドリル加工後のスルーホールに残存させる設計値としての残し代を短く設定しても、正確にその残し代の長さを実現できることとなる。そのため、大きな誤差を前提とした残し代を定める必要がなくなり、残し代自体を短く設定して、正確にその寸法を実現することで、残存する余長部から生じるノイズ等の不具合の発生を抑制することができる。しかも、この加工深さ制御機構は、既存のスピンドルのドリルを用いた下降距離情報検出機構に記憶媒体、抽出機構及び算出機構を付加することによって構成することができるものであって、下降距離情報検出機構を有する基板加工装置を低コストで改造することを可能にするものである。
第2に、プローブのようなドリルとは別体となるもので下降距離情報を検知せず、バックドリル加工に使用するドリル自体で下降距離情報を検知することから、検知に際しての高さ方向の原点となるゼロ点の位置のズレによる誤差の発生を防止することができる。
第3に、加工装置側においてコンピュータによる制御を行うものであることから、多層プリント配線基板側において、特別のクーポンや配線を行うという必要がなく、基板自体の製造コストを抑えることができる。
This machining depth control mechanism has the following advantages.
First, the lower plate is divided into areas, the measurement points are extracted for each area, and the average height of the area is calculated from the height position information of the measurement points. The back drilling position of the substrate existing at the position corresponding to the area is extracted, and the average value of the height of the lower plate in the area is subtracted from the measured height (that is, L2m− αave) can be used to accurately detect the thickness of the substrate itself at the backdrilling position. The relationship between the detected thickness of the substrate itself at the back drilling position and the design thickness of the substrate itself depends on the actual thickness position of the desired conductor layer on the substrate and the design thickness. Recognize by correcting the actual thickness position of the desired conductor layer, which cannot be measured without destroying the board itself, by correcting it according to the correlation because it is correlated with the relationship between the position and the difference. Therefore, more precise back drilling can be performed in accordance with different errors at each back drilling position. Furthermore, the height information of the back drilling position of the board is determined by the tip angle of the drill that performs back drilling, so that the inclined part of the drill is on the inside of the plated part applied to the hole part of the through hole with respect to the hole part. Detected by contact. On the other hand, the upper end of the remaining margin is cut with a long outer side and a shorter inner side with respect to the hole, and the length of the standard remaining margin for design is defined by the longer outer side. Is done. Therefore, the length of the plated portion that is the extra length to the desired conductor layer is calculated, and the position obtained by subtracting the length of the design reference remaining allowance from the length is defined outside the plated portion. It becomes. However, in order to perform back-drilling up to that position, there is an inclined part at the tip of the drill, and as described above, when measuring the height position of the substrate, the inclined part of the drill is applied to the hole of the through hole. Since it is detected that the plated portion is in contact with the inside of the hole portion, it is necessary to process the inside of the plated portion deeper than the position outside the plated portion. That is, a deviation of the height position between the inner side and the outer side with respect to the thickness of the plated portion occurs, and the deviation of the height is corrected by calculating the angle tan1. As a result, even if the remaining allowance as a design value that remains in the through hole after back drilling is set short, the length of the remaining allowance can be accurately realized. Therefore, it is no longer necessary to determine the remaining allowance based on a large error, and by setting the remaining allowance itself short and accurately realizing its dimensions, it is possible to suppress the occurrence of problems such as noise caused by the remaining excess length can do. In addition, this processing depth control mechanism can be configured by adding a storage medium, an extraction mechanism, and a calculation mechanism to a descent distance information detection mechanism using an existing spindle drill. A substrate processing apparatus having a detection mechanism can be modified at low cost.
Secondly, since it is a separate body from a drill such as a probe, it does not detect the descending distance information, but detects the descending distance information with the drill itself used for back drilling. It is possible to prevent the occurrence of an error due to the deviation of the position of the zero point that is the origin.
Third, since control is performed by a computer on the processing apparatus side, it is not necessary to perform a special coupon or wiring on the multilayer printed wiring board side, and the manufacturing cost of the board itself can be suppressed.
また、下降距離情報検出機構を具体的に、少なくとも高周波交流電源と、リアクタを含むバイパス回路と、高周波用の変流器を有し、高周波交流電源の出力の一方は筐体に接続し、他方は前記変流器の入力巻線を介して、筐体からは絶縁されたスピンドルに接続されるとともに、当該スピンドルとの接続の間に、リアクタを有するバイパス回路が筐体とを結んで設けられ、該スピンドルのロータのドリルが、導体である検出対象物と接触することによって、高周波交流電源からの高周波電流が変流器を介してスピンドルに、更に導体物及び導体層間の静電容量を介して前記高周波交流電源へ流入することで、変流器の出力側に電流が生じ、その電流の変化を検出器によって検出することにより、ドリルの下降距離情報を認識してなるものとするものである。 In addition, the descent distance information detection mechanism specifically includes at least a high-frequency AC power source, a bypass circuit including a reactor, and a high-frequency current transformer, and one of the outputs of the high-frequency AC power source is connected to the casing, and the other Is connected to a spindle that is insulated from the casing through the input winding of the current transformer, and a bypass circuit having a reactor is connected between the spindle and the casing. When the spindle rotor drill contacts the object to be detected, which is a conductor, a high-frequency current from a high-frequency AC power source passes through the current transformer to the spindle, and further through a capacitance between the conductor and the conductor layer. By flowing into the high-frequency AC power source, a current is generated on the output side of the current transformer, and the change in the current is detected by the detector to recognize the descent distance information of the drill. They are intended.
これにより、スピンドルのドリル先端の検出対象物への接触の有無の判定に際して、外乱要因が発生しにくい場合や、発生してもその外乱要因が判定精度に与える影響が少ない場合、あるいはフィルター等の当該外乱要因を排除する構成を別途設ける場合には、十分な判定精度を有する下降距離情報検出機構が構成されることになる上、変流器の入力巻線とスピンドルとを接続する結線の中間において、筐体との間を結んだバイパス回路を設けることにより、スピンドルがいわゆる浮き金属でなくなり、感電防止の保護機能を付ける必要がなくなる。そして更にそれによって、高調波電流等の電流がドリルを介して筐体へ流れ、それら電流によるドリルの金属面やドリル表面のコーティングの破損が防止され、ドリルの長期使用が可能とすることができる。 As a result, when determining whether the spindle tip of the spindle is in contact with the object to be detected, if a disturbance factor is unlikely to occur, or if the disturbance factor has little effect on the determination accuracy even if it occurs, such as a filter When a configuration for eliminating the disturbance factor is separately provided, a descent distance information detection mechanism having sufficient judgment accuracy is configured, and in addition to an intermediate connection between the current winding input winding and the spindle. In this case, by providing a bypass circuit connected to the housing, the spindle is no longer a so-called floating metal, and there is no need to provide a protective function for preventing electric shock. And further, current such as harmonic current flows to the housing through the drill, and damage to the metal surface of the drill and the coating on the drill surface due to the current can be prevented, and the drill can be used for a long time. .
また下降距離情報検出機構の異なる構成として、下降距離情報検出機構を、高周波交流電源と、リアクタを含むバイパス回路と、キャンセル回路と、巻数が同じで逆巻となって接続する入力巻線とキャンセル巻線と1個以上の出力巻線を持つ高周波用の変流器を有し、キャンセル回路は、バイパス回路と同一の静電容量を有するリアクタを有する逆バイパス回路と、直列に配されたコンデンサとスイッチを1組とした上、該コンデンサとスイッチを複数組並列に配して1個の模擬回路として、筐体からは絶縁されたスピンドルに通電された場合に、スピンドルのモータの各相の巻線とスピンドル本体間、並びにスピンドル本体と筐体間にそれぞれ生じる静電容量に対応して模擬回路を複数セット有して、前記逆バイパス回路と該複数の模擬回路を並列に配してなり、検出対象物を基板加工装置の筐体内の加工台上に固定した上、前記高周波交流電源の出力の一方は前記筐体に接続するとともに、他方は前記変流器の入力巻線とキャンセル巻線の中間に接続し、該入力巻線の他端はスピンドル本体に接続するとともに、バイパス回路を介して筐体に接続し、キャンセル巻線の他端は、逆バイパス回路の一端及び各模擬回路の一端と並列に接続し、逆バイパス回路の他端は筐体に接続し、スピンドル本体から絶縁された筐体とスピンドルとの間に生じる静電容量に対応する模擬回路の他端は筐体に、スピンドル本体とモータ巻線との間に生じる静電容量に対応する模擬回路の他端はスピンドルのモータの各相の巻線と接続し、各対応する静電容量と略等しくなるよう模擬回路のスイッチを調整することにより、入力巻線とキャンセル巻線に流れる電流によって前記変流器に発生する磁束の方向を互いに打ち消し合わせることで、スピンドルのドリル先端と検出対象物との接触によって生じる電流の変化を、変流器から出力される電流の変化として検出器により検出することにより、ドリルの下降距離情報を認識してなるものとするものである。 Moreover, as a different configuration of the descending distance information detecting mechanism, the descending distance information detecting mechanism includes a high-frequency AC power source, a bypass circuit including a reactor, a cancel circuit, and an input winding connected in reverse winding with the same number of turns. The cancel circuit has a reverse bypass circuit having a reactor having the same capacitance as the bypass circuit, and a capacitor arranged in series. In addition, a plurality of sets of capacitors and switches are arranged in parallel to form a single simulation circuit, and when a spindle insulated from the housing is energized, each phase of the spindle motor is There are a plurality of sets of simulation circuits corresponding to the capacitance generated between the winding and the spindle main body and between the spindle main body and the casing, respectively, and the reverse bypass circuit and the plurality of simulation circuits are provided. Are arranged in parallel, and the detection object is fixed on a processing table in the housing of the substrate processing apparatus, and one of the outputs of the high-frequency AC power supply is connected to the housing, and the other is the current transformer. The other end of the input winding is connected to the spindle body and connected to the housing via a bypass circuit, and the other end of the cancellation winding is connected to the reverse bypass. One end of the circuit and one end of each simulation circuit are connected in parallel, the other end of the reverse bypass circuit is connected to the case, and the simulation corresponding to the capacitance generated between the case and the spindle insulated from the spindle body The other end of the circuit is connected to the housing, and the other end of the simulation circuit corresponding to the capacitance generated between the spindle body and the motor winding is connected to the winding of each phase of the spindle motor. Simulated circuit switch to be approximately equal to capacitance By adjusting, the direction of the magnetic flux generated in the current transformer is canceled by the current flowing in the input winding and the cancellation winding, so that the change in current caused by the contact between the drill tip of the spindle and the object to be detected can be reduced. By detecting the change in the current output from the current transformer with the detector, the descent distance information of the drill is recognized.
また、下降距離情報検出機構の更に異なる構成として、下降距離情報検出機構を、高周波交流電源と、巻数の同じ2個の入力巻線と1個以上の出力巻線を持つ高周波用の変流器並びに、直列に配されたコンデンサとスイッチを1組として、該コンデンサとスイッチを複数組並列に配してなる模擬基板回路を有し、前記高周波交流電源出力の一方は前記筐体に接続するとともに、前記模擬基板回路の一方端子に接続し、他方は前記変流器の2個の入力巻線を介してそれぞれ、検出対象物と前記模擬基板回路の他方端子に接続し、基板加工装置の筐体から絶縁して、筐体内の加工台上に固定した検出対象物と筐体間に生じる静電容量と略等しくなるよう模擬基板回路のスイッチを調整することにより、各入力巻線電流が前記変流器に発生させる磁束が互いに打ち消し合うようにして、スピンドルのドリル先端と検出対象物との接触によって生じる電流の変化を、変流器から出力される電流の変化として検出器により検出することにより、ドリルの下降距離情報を認識してなるものである。 Further, as a further different configuration of the descending distance information detecting mechanism, the descending distance information detecting mechanism includes a high frequency AC power source, a high frequency current transformer having two input windings and one or more output windings having the same number of turns. And having a simulated substrate circuit in which a plurality of capacitors and switches arranged in series are arranged in parallel, and one of the high-frequency AC power supply outputs is connected to the housing Are connected to one terminal of the simulated board circuit, and the other is connected to the detection object and the other terminal of the simulated board circuit via two input windings of the current transformer, respectively. By adjusting the switch of the simulated circuit board circuit so that the capacitance generated between the object to be detected and the object to be fixed on the processing table in the case is substantially equal to the input winding current, Magnetic field generated in current transformer By detecting the change in current caused by the contact between the spindle tip of the spindle and the object to be detected by the detector as the change in current output from the current transformer, Recognize
これらの構成を有する下降距離情報検出機構を使用することにより、スピンドルのドリル自体による高さ位置の正確且つ精密な測定がより容易となり、それによりバックドリル加工の加工深さ制御をより精密に行うことができるようになる。ひいては、バックドリル加工後のスルーホールに残存する残し代の長さを最小限にすることができる。 By using the descending distance information detection mechanism having these configurations, it becomes easier to accurately and precisely measure the height position by the spindle drill itself, thereby controlling the back drilling depth more precisely. Will be able to. As a result, the length of the remaining margin remaining in the through hole after back drilling can be minimized.
また、前記記載のいずれかの加工深さ制御機構を具備してなる基板加工装置である。 A substrate processing apparatus comprising the processing depth control mechanism described above.
一方、前記いずれかの基板加工装置を使用して行うバックドリル加工方法として、
下記1乃至5各記載の位置情報等を記憶媒体に記録するとともに、
1.設計上の基板厚さ、基準余長及び設計上の残し代の長さ並びにスルーホールの穴部に施されたメッキ部の層の所定厚さ及びドリルの先端角の角度についての数値情報、
2.基板加工装置の加工台上に載置された、少なくとも上面が導体となる下板において、下記設定により定められた測定ポイント及び各エリア域の平面上の座標位置情報、
記
格子状に複数のエリアを区画し、その各エリア毎に同一の基準によって定められた1個の測定ポイント、あるいはその各エリア毎に更に同一の規格によって格子状に区切られたサブエリア毎に同一の基準によって定められた1個の測定ポイント。
3.前記各測定ポイントに対して、バックドリル加工を行うドリルの設置されたスピンドルを下降させることにより、下降距離情報検出機構によって測定されるその各測定ポイント毎の高さ位置情報、
4.基板加工装置の加工台上の前記下板の上に載置された多層プリント配線基板もしくは複数の多層プリント配線基板を切り出す前の母板(以下、単に「母板」と言う。)に存する各バックドリル加工位置の、平面上の座標位置情報、
5.前記基板もしくは母板の各バックドリル加工位置に前記スピンドルを下降させることにより、前記下降距離情報検出機構によって測定されるその各バックドリル加工位置毎の高さ位置情報、
前記各エリア毎の座標位置情報と、多層プリント配線基板もしくはその母板に存するバックドリル加工位置の座標位置情報とから、バックドリル加工に際して下板上に多層プリント配線基板もしくはその母板を載置した状態で、前記下板の各エリアのそれぞれの座標値域内に存在するバックドリル加工位置を抽出した上で、
下記式に基づき自動計算された個別バックドリル深さL2cに基づき、基板加工装置におけるバックドリル加工の加工深さを自動制御してなるものである。
L2c=Lnd×(L2m−αave)/L2d−td+角tan1
Lnd=設計上の基準余長
L2m=加工台上の下板上に載置された多層ブリント配線基板あるいはその母板の、下板の各エリア毎の座標値域内に存在するものとして抽出された各バックドリル加工位置における実測高さ
αave=加工台上の下板の、各エリア毎の測定ポイントの実測高さの平均値
L2d=設計上の多層プリント配線基板厚さ
td=設計上の残し代の長さ
角tan1=スルーホールのメッキ部の層の所定の厚さ×tan{(180度−ドリルの先端角の角度)÷2}
On the other hand, as a back drill processing method to be performed using any one of the substrate processing apparatuses,
In addition to recording the position information and the like described in 1 to 5 below on a storage medium,
1. Numerical information on the design substrate thickness, the reference surplus length and the design remaining allowance length, the predetermined thickness of the plated layer applied to the hole of the through hole, and the angle of the tip angle of the drill,
2. In the lower plate placed on the processing table of the substrate processing apparatus and having at least the upper surface as a conductor, the measurement point determined by the following settings and the coordinate position information on the plane of each area area,
A plurality of areas are divided in a grid pattern, and each measurement point defined by the same standard for each area, or each subarea divided into a grid pattern by the same standard for each area. One measurement point defined by the same standard.
3. Height position information for each measurement point measured by the descent distance information detection mechanism by lowering the spindle on which the drill for performing back drilling is lowered with respect to each measurement point,
4). Each of the multilayer printed wiring boards placed on the lower plate on the processing board of the substrate processing apparatus or each of the mother boards before cutting out the plurality of multilayer printed wiring boards (hereinafter simply referred to as “mother boards”). Coordinate position information on the plane of back drill processing position,
5. Height position information for each back drilling position measured by the descending distance information detection mechanism by lowering the spindle to each back drilling position of the substrate or mother board,
From the coordinate position information for each area and the coordinate position information of the back drilling position existing on the multilayer printed wiring board or its mother board, the multilayer printed wiring board or its mother board is placed on the lower board during back drilling. In the state, after extracting the back drill processing position existing in each coordinate value area of each area of the lower plate,
Based on the individual back drill depth L2c automatically calculated based on the following formula, the processing depth of the back drill processing in the substrate processing apparatus is automatically controlled.
L2c = Lnd × (L2m−αave) / L2d−td + angle tan1
Lnd = design surplus length L2m = extracted as existing in the coordinate value area of each area of the lower plate of the multilayer blind wiring board mounted on the lower plate on the processing table or its mother board Measured height at each back drilling position αave = average value of measured height of measurement points for each area of the lower plate on the processing table L2d = design multilayer printed wiring board thickness td = remaining design margin Length angle tan1 = predetermined thickness of the plated portion layer of the through hole × tan {(180 degrees−angle of the tip angle of the drill) ÷ 2}
この基板加工装置を前記のように使用することにより、余計な製造コストを掛けることなく、各基板のバックドリル加工位置に合わせたより正確且つ精密な加工が可能となり、バックドリル加工後のスルーホールに残存する設計値としての残し代を短く設定しても、正確にその残し代を実現できることとなる。そのため、大きな誤差を前提とした残し代を定める必要がなくなり、残し代自体を短く設定して、正確にその寸法を実現することで、余長部から生じるノイズ等の不具合の発生を抑制することができる。
尚、ドリルの先端がスルーホールの穴部を進行することによってメッキ部が切削されて行くものの、ドリルにおいてメッキ部を切削するのは傾斜部であって、その先端角頂部ではない。そのため、ドリルの先端角頂部の位置と、余長部の残し代を画するドリルの傾斜部の位置との間にズレが生じるだけでなく、残し代の上端部は、穴部に対して外側が長く、内側が短く傾斜して切削されることとなる。そのため、基準残し代の長さとしては、穴部に対して外側となる先端位置において規定されることとなるが、その残し代となるメッキ部の内側と外側の高さのズレは、メッキ部の所定の厚みに対する角tan1を算出することで修正される。すなわちスルーホールのメッキ部の層の所定の厚さ×tan{(180度−ドリルの先端角の角度)÷2}により算出された数値によって計算上で補正することで、バックドリル加工の加工深さの制御をより精密に行うことができるようにしたものである。
By using this substrate processing apparatus as described above, it becomes possible to perform more accurate and precise processing according to the back drill processing position of each substrate without incurring extra manufacturing cost, and in the through hole after back drill processing Even if the remaining allowance as the remaining design value is set short, the remaining allowance can be accurately realized. Therefore, it is no longer necessary to determine the remaining allowance based on large errors, and by setting the remaining allowance itself short and accurately realizing its dimensions, it is possible to suppress the occurrence of problems such as noise arising from the extra length. Can do.
Although the plated portion is cut as the tip of the drill advances through the hole of the through hole, it is the inclined portion that cuts the plated portion in the drill, not the top corner. Therefore, not only is there a gap between the position of the tip corner of the drill and the position of the inclined part of the drill that defines the remaining margin of the extra length, but the upper end of the remaining margin is outside the hole. Is longer and the inner side is shorter and cut. Therefore, the length of the reference remaining allowance is defined at the tip position on the outer side with respect to the hole portion. This is corrected by calculating the angle tan1 for a predetermined thickness. That is, the processing depth of back drilling is corrected by calculating the numerical value calculated by a predetermined thickness of the plated portion of the through hole × tan {(180 degrees−the angle of the tip angle of the drill) / 2}. This makes it possible to control the height more precisely.
また更に、前記いずれかの基板加工装置を使用して行うバックドリル加工方法として、
下記1乃至5記載の位置情報等を記憶媒体に記録するとともに、
1.設計上の基板厚さ、基準余長及び設計上の残し代の長さ並びにメッキ部を設ける前のバックドリル加工を行うスルーホールの穴部の半径及びドリルの先端角の角度についての数値情報、
2.基板加工装置の加工台上に載置された、少なくとも上面が導体となる下板において、下記設定により定められた測定ポイント及び各エリア域の平面上の座標位置情報、
記
格子状に複数のエリアを区画し、その各エリア毎に同一の基準によって定められた1個の測定ポイント、あるいはその各エリア毎に更に同一の規格によって格子状に区切られたサブエリア毎に同一の基準によって定められた1個の測定ポイント。
3.前記各測定ポイントに対して、バックドリル加工を行うドリルの設置されたスピンドルを下降させることにより、下降距離情報検出機構によって測定されるその各測定ポイント毎の高さ位置情報、
4.基板加工装置の加工台上の前記下板の上に載置された多層プリント配線基板もしくは複数の多層プリント配線基板を切り出す前の母板(以下、単に「母板」と言う。)に存する各バックドリル加工位置の、平面上の座標位置情報、
5.前記基板もしくは母板上に厚さの既知であるアルミ上板を載置した状態で、その各バックドリル加工位置に前記スピンドルを下降させることにより、前記下降距離情報検出機構によって測定されるその各バックドリル加工位置毎の高さ位置情報、
前記各エリア毎の座標位置情報と、多層プリント配線基板もしくはその母板に存するバックドリル加工位置の座標位置情報とから、バックドリル加工に際して下板上に多層プリント配線基板もしくはその母板を載置した状態で、前記下板の各エリアのそれぞれの座標値域内に存在するバックドリル加工位置を抽出した上で、
下記式に基づき自動計算された個別バックドリル深さL2cに基づき、基板加工装置におけるバックドリル加工の加工深さを自動制御してなるものである。
L2c=Lnd×(L2m1−αave−tAL)/L2d−td+tAL+角tan2
Lnd=設計上の基準余長
L2m1=加工台上の下板上に載置された多層ブリント配線基板あるいはその母板に、更に既知の厚さを有するアルミ上板を載置・固定した状態での、下板の各エリア毎の座標値域内に存在するものとして抽出された各バックドリル加工位置における実測高さ
αave=加工台上の下板の、各エリア毎の測定ポイントの実測高さの平均値
L2d=設計上の多層プリント配線基板厚さ
td=設計上の残し代の長さ
tAL=アルミ上板の規定厚さ
角tan2=メッキ部を設ける前のスルーホールの半径×tan{(180度−ドリルの先端角の角度)÷2}
Furthermore, as a back drill processing method to be performed using any one of the substrate processing apparatuses,
In addition to recording the location information described in 1 to 5 below on a storage medium,
1. Numerical information on the design substrate thickness, reference surplus length and design remaining allowance length, and the radius of the hole of the through hole and the tip angle of the drill hole for back drilling before the plating portion is provided,
2. In the lower plate placed on the processing table of the substrate processing apparatus and having at least the upper surface as a conductor, the measurement point determined by the following settings and the coordinate position information on the plane of each area area,
A plurality of areas are divided in a grid pattern, and each measurement point defined by the same standard for each area, or each subarea divided into a grid pattern by the same standard for each area. One measurement point defined by the same standard.
3. Height position information for each measurement point measured by the descent distance information detection mechanism by lowering the spindle on which the drill for performing back drilling is lowered with respect to each measurement point,
4). Each of the multilayer printed wiring boards placed on the lower plate on the processing board of the substrate processing apparatus or each of the mother boards before cutting out the plurality of multilayer printed wiring boards (hereinafter simply referred to as “mother boards”). Coordinate position information on the plane of back drill processing position,
5. With the aluminum upper plate having a known thickness being placed on the substrate or the mother plate, each spindle measured by the descending distance information detection mechanism is lowered by lowering the spindle to its back drilling position. Height position information for each back drilling position,
From the coordinate position information for each area and the coordinate position information of the back drilling position existing on the multilayer printed wiring board or its mother board, the multilayer printed wiring board or its mother board is placed on the lower board during back drilling. In the state, after extracting the back drill processing position existing in each coordinate value area of each area of the lower plate,
Based on the individual back drill depth L2c automatically calculated based on the following formula, the processing depth of the back drill processing in the substrate processing apparatus is automatically controlled.
L2c = Lnd × (L2m1-αave-tAL) / L2d-td + tAL + angle tan2
Lnd = design surplus length L2m1 = a state in which an aluminum upper plate having a known thickness is placed and fixed on the multilayer printed wiring board placed on the lower plate on the processing table or its mother plate. , Measured height at each back drilling position extracted as existing in the coordinate value range for each area of the lower plate αave = the measured height of the measurement point for each area of the lower plate on the processing table Average value L2d = Designed multilayer printed wiring board thickness td = Left length of design tAL = Specified thickness angle of aluminum upper plate tan2 = Radius of through hole before plating portion × tan {(180 Degree-angle of drill tip angle) ÷ 2}
これにより、以下のような誤差の発生を防止して、精緻なバックドリル加工を可能とするものである。すなわち、第1に、バックドリル加工位置にはスルーホールの穴部が存在して開口していることから、既に基板の表面の穴部の部分には導体層が存在しなくなっている上、ドリル先端は先端角を有する先端角頂部となっていることから、バックドリル加工を始めるに当たって、スルーホールの穴部の中心とバックドリル加工を行うドリルの中心との芯ズレが生じる可能性がある。そしてその芯ズレが生じた場合には、バックドリル加工位置の基板高さが正確に測定されないこととなることから、その数値自体に実際の高さ位置と誤差が生じ、その数値を前提として算出される個別のバックドリルの加工深さにも誤差を生じさせることとなる。そのため、万一その芯ズレが発生した場合でも、それらの誤差を発生させないために、基板の上に載置されたアルミ上板を含めた高さ位置を測定し、最終的にそのアルミ上板の厚さを計算上で補正するものである。第2に、前述のようにバックドリル加工位置にはスルーホールの穴部が存在して開口していることから、バックドリル加工中においても、ドリルが斜行して芯ズレの生じる可能性がある。そしてその芯ズレが生じた場合、バックドリル加工の加工深さの制御に際して、メッキ部の残し代の長さがその制御通りとならず、誤差を生じさせることとなる。そのため、バックドリル加工中のドリルの斜行を防止するためにも、基板の上にアルミ上板を載置した状態でバックドリル加工を行うものである。第3に、ドリルの先端角頂部がアルミ上板に接触することによって、基板の上に載置されたアルミ上板を含めた高さ位置が測定されるのに対し、ドリルの先端がスルーホールの穴部を進行することによってメッキ部が切削されて行くものの、ドリルにおいてメッキ部を切削するのは傾斜部であって、その先端角頂部ではない。そのため、ドリルの先端角頂部の位置と、余長部の残し代(残し代の上端部は、穴部に対して外側が長く、内側が短く傾斜して切削されることとなり、残し代の長さとしては、穴部に対して外側となる先端位置において規定される。)を画する傾斜部の位置との間にズレが生じる。このズレはまさに角tan2、すなわちメッキ部を設ける前のスルーホールの半径×tan{(180度−ドリルの先端角の角度)÷2}に該当し、前記方法においては、そのズレを計算上で補正して、バックドリル加工の加工深さの制御を正確且つ精密に行うことができるようにしたものである。 This prevents the following errors from occurring and enables precise back drilling. That is, first, since the hole portion of the through hole exists and is opened at the back drilling position, the conductor layer no longer exists in the hole portion portion of the surface of the substrate. Since the tip is a tip corner apex having a tip angle, there is a possibility that a misalignment between the center of the hole of the through hole and the center of the drill that performs the back drilling may occur when starting back drilling. And if the misalignment occurs, the substrate height at the back drilling position will not be measured accurately, so the actual height position and error will occur in the numerical value itself, and the calculation is based on that numerical value. An error is caused in the processing depth of each individual back drill. Therefore, even if the misalignment occurs, in order not to generate such errors, the height position including the aluminum upper plate placed on the substrate is measured, and finally the aluminum upper plate The thickness is corrected by calculation. Secondly, as described above, since the through-hole hole portion exists and opens at the back drilling position, the drill may skew and cause misalignment even during back drilling. is there. If the misalignment occurs, when the back drilling depth is controlled, the length of the remaining portion of the plated portion does not conform to the control and an error occurs. Therefore, in order to prevent the skew of the drill during the back drilling process, the back drilling process is performed with the aluminum upper plate placed on the substrate. Thirdly, the height of the drill including the aluminum top plate placed on the substrate is measured by contacting the top corner of the drill with the aluminum top plate, whereas the tip of the drill is a through hole. Although the plated portion is cut by advancing the hole portion, the plated portion is cut in the drill by the inclined portion, not the tip corner apex. Therefore, the position of the tip corner of the drill and the remaining allowance of the extra length (the upper end of the remaining allowance is cut with the outer side being longer and the inner side being inclined at a shorter angle. This is defined at the tip position on the outer side with respect to the hole portion). This deviation corresponds to the angle tan2, that is, the radius of the through hole before providing the plated portion × tan {(180 degrees−the angle of the tip angle of the drill) ÷ 2}. In the above method, the deviation is calculated. By correcting, the processing depth of back drilling can be controlled accurately and precisely.
また更に、前記バックドリル加工方法に付加して、基板加工装置の加工台上の下板の上に載置された多層プリント配線基板もしくは母板上に厚さの既知であるアルミ上板を載置した上、更にその上にスピンドルにより切削可能な絶縁性の上板を載置するものである。 Furthermore, in addition to the back drilling method, an aluminum upper plate having a known thickness is mounted on the multilayer printed wiring board or the mother board placed on the lower board on the processing table of the board processing apparatus. In addition, an insulating upper plate that can be cut by a spindle is placed thereon.
これにより、以下のように誤差の発生を防止して、連続してより正確且つ精密なバックドリル加工を可能とするものである。すなわち、バックドリル加工を行うスルーホールの穴内面がメッキ加工されてメッキ部を形成していることから、バックドリル加工を行うとその導電性のメッキ部から糸状の切子が発生して、ドリルに付着することとなる。そのため、その切子が付着したドリルを使用して、バックドリル加工の事前準備としての下板や基板等の高さ測定を行うと、その付着した導電性の切子が測定誤差を招来する原因となる。絶縁性の上板がアルミ上板に載置されることにより、次のバックドリル加工において、その絶縁性の上板から切子が発生して、このドリルに付着した導電性の切子を押し上げドリルから自動的に離脱させることとなる。これにより、このドリルによって引き続き下板や基板の高さ測定を行っても、メッキ部の切子による誤差の発生を防止することができることとなる。 This prevents the occurrence of errors as described below, and enables continuous and more accurate back drilling. In other words, the inner surface of the through-hole for back drilling is plated to form a plated portion, so when back drilling is performed, thread-like facets are generated from the conductive plated portion and It will adhere. Therefore, when the height of the lower plate or the substrate is measured as a pre-preparation for back drilling using the drill to which the face is attached, the attached conductive face causes a measurement error. . When the insulating upper plate is placed on the aluminum upper plate, in the next back drilling process, a face is generated from the insulating upper board, and the conductive face attached to the drill is pushed up from the drill. It will automatically leave. Thereby, even if the height of the lower plate or the substrate is continuously measured with this drill, it is possible to prevent the occurrence of an error due to the facets of the plated portion.
請求項1記載の発明にかかるバックドリル加工の加工深さ制御機構は、基板に対するバックドリル加工の加工深さを低コストで、正確且つ精密に制御できることから、加工後の基板によって生ずるノイズ等の不具合をなくすとともに、基板自体を低コストで製造できるという優れた効果を有するものである。また、当該加工深さ制御機構は、既存の下降距離情報検出機構を有する基板加工装置に付加することができるものであり、低コストで正確且つ精密なバックドリル加工を可能とする基板加工装置を提供することができるという効果をも有するものである。 The processing depth control mechanism for back drilling according to the first aspect of the invention can accurately and precisely control the back drilling processing depth for the substrate at a low cost. In addition to eliminating the problems, the substrate itself can be manufactured at a low cost. In addition, the processing depth control mechanism can be added to a substrate processing apparatus having an existing descent distance information detection mechanism, and a substrate processing apparatus that enables accurate and precise back drill processing at low cost. It also has the effect that it can be provided.
請求項2記載の発明にかかるバックドリル加工の加工深さ制御機構は、簡単な構成の下降距離情報検出機構により精緻な加工深さ制御を可能とするとともに、同時に感電に対する安全性を確保しつつ、ドリルの寿命を損なうことのないものである。 The machining depth control mechanism for back drilling according to the invention described in claim 2 enables precise machining depth control by a descent distance information detection mechanism with a simple configuration and at the same time ensuring safety against electric shock. The drill will not lose its life.
請求項3乃び4記載の発明にかかるバックドリル加工の加工深さ制御機構は、いずれも下降距離情報検出機構における外乱要因を排除して、より容易に精緻な加工深さ制御を可能とするという、優れた効果を有するものである。
The machining depth control mechanism for back drilling according to the invention described in
請求項5記載の発明にかかる基板加工装置並びに請求項6記載の発明にかかるバックドリル加工方法は、いずれも基板に対するバックドリル加工の加工深さを低コストで、正確且つ精密に制御して、加工後の基板によって生ずるノイズ等の不具合をなくすとともに、基板自体を低コストで製造できるという優れた効果を有するものである。
The substrate drilling apparatus according to the invention of claim 5 and the back drilling method according to the invention of
請求項7記載の発明にかかるバックドリル加工方法は、芯ズレによって生じる測定誤差を低コストでなくし、より容易に精緻な加工深さ制御を可能とするという、優れた効果を有するものである。 The back drilling method according to the seventh aspect of the invention has an excellent effect of reducing the measurement error caused by the misalignment at low cost and enabling more precise processing depth control more easily.
請求項8記載の発明にかかるバックドリル加工方法は、精緻なバックドリル加工を連続的に行うことを低コストで可能とするという、優れた効果を有するものである。 The back drilling method according to the invention described in claim 8 has an excellent effect that enables precise back drilling to be continuously performed at low cost.
バックドリル加工を低コストで且つ加工深さの制御精度を向上させて、ノイズ等の不具合発生の原因となるスルーホールの残り代を最小限にするという目的を、ドリル自体で下降距離情報を検出する下降距離情報検出機構を使用した上、加工台自体や下板の傾きや撓み等から生じる誤差、更には個々の基板自体に存する設計値との誤差の影響を排するよう測定箇所を定め、その測定数値を一定の算式に当てはめることによって、所望の導体層の位置をより正確に把握して、その算出された加工深さまでバックドリル加工の距離を正確且つ精密に制御することで実現したものである。そしてこの算式は、基板内部の所望の導体層の設計上の厚さ位置と実際の厚さ位置との関係が、基板自体の設計上の厚さと実際の厚さとの関係と相関関係にあるという知見に基づいている。この場合、加工深さ制御においてより正確性を高めるのであれば、基板のバックドリル加工を行う位置と、当該バックドリル加工を行う位置の鉛直下における下板位置のそれぞれの高さ位置を測定して、当該バックドリル加工位置における基板の厚さを算出すればよいが、それは不必要に時間とコストを掛けることとなるため、下板を一定のエリア毎に区切り、その中での平均値を求めることにより、基板の厚さを算出することとしたものである。これは、時間及びコストと正確性との両立を図ったものである。
また、芯ズレによる誤差の発生を防止するという目的を、アルミ上板を基板の上に載置してバックドリル加工を行うことで実現するものであり、更に、アルミ上板を基板に載置して連続してバックドリル加工を行った際に生じる不具合を、当該アルミ上板の上に絶縁性の上板を載置することによって解消するものである。
The drill itself detects descent distance information for the purpose of back drilling at low cost and improving the control accuracy of the processing depth to minimize the remaining allowance of the through hole that causes problems such as noise. In addition to using the descent distance information detection mechanism, the measurement location is determined so as to eliminate the effects of errors caused by tilting and bending of the work table itself and the lower plate, and further errors with design values existing on the individual substrates themselves, Realized by more accurately grasping the position of the desired conductor layer by applying the measured numerical value to a certain formula and controlling the back drilling distance accurately and precisely to the calculated processing depth It is. And this formula says that the relationship between the design thickness position of the desired conductor layer inside the substrate and the actual thickness position correlates with the relationship between the design thickness of the substrate itself and the actual thickness. Based on knowledge. In this case, if the accuracy in processing depth control is to be increased, the height position of the position where the back drilling of the substrate is performed and the position of the lower plate vertically below the position where the back drilling is performed are measured. Therefore, it is sufficient to calculate the thickness of the substrate at the back-drilling position, but it takes time and cost unnecessarily. Therefore, the lower plate is divided into certain areas, and the average value is calculated. By determining the thickness of the substrate, the thickness of the substrate is calculated. This is intended to balance time and cost with accuracy.
Also, the purpose of preventing errors due to misalignment is achieved by back drilling the aluminum upper plate placed on the substrate, and the aluminum upper plate placed on the substrate. Thus, the problem that occurs when the back drilling is continuously performed is eliminated by placing an insulating upper plate on the aluminum upper plate.
図1は、本願発明にかかる実施例である下降距離情報検出機構Kを具備した基板加工装置Aを示す模式図である。aはスピンドルであって、検出対象物となる基板101の上側に設けられ、スピンドル本体1と該スピンドル本体1に対してセラミックベアリングによって支持されるロータ2、及び該ロータ2に支持されたバックドリル加工に使用するドリル3からなる。尚、当該スピンドルにおいては、セラミックベアリングに代えてエアーベアリングを使用してもよい。Aは当該スピンドルaによってバックドリル加工を行う基板加工装置である。そして、スピンドルaの下降距離情報検出機構K(以下、検出機構Kという)は、検出対象物たる基板101に対するスピンドルaの高さ位置情報を検出するものであって、スピンドルaに電気回路で接続された検出装置4として具体化されている。尚、本実施例ではスピンドルaが1本の場合を示しているが、基板加工装置としては、同様の基板を複数同時加工できるよう、一般に複数のスピンドルが装備されている。そのため、その複数のスピンドルの本数に対応して、検出装置4も同数装備する構成になる。ところで、スピンドルaはビーム29に絶縁物30を介して固定され、当該ビーム29は駆動装置(図示せず)により筐体27に対して移動自在となっていることから、スピンドルa自体が基板加工装置Aの筐体27に対してX軸方向(紙面横方向)には移動自在に固定される。また、Z軸方向(紙面上下方向)には、Z軸駆動装置31により個別に駆動できるように構成されている。他方、Y軸方向(紙面奥行き方向)には、加工台26が駆動装置(図示せず)により移動自在となることにより、そこに固定された基板101が連動して移動する構成となっている。更に、ビーム29は筐体27と導通し、加工台26も筐体27と導通している(その導通関係を図1では点線の接続で示している。)。
FIG. 1 is a schematic view showing a substrate processing apparatus A provided with a descending distance information detection mechanism K which is an embodiment according to the present invention. a is a spindle, provided on the upper side of the
また、スピンドルaは3相モータ22を内蔵し、該3相モータ22は、3相200Vの商用電源Vとインバータ28を介して、その各相に接続されている。
スピンドルaは下降距離情報検出機構K内のバイパス回路5を介して筐体に接続しており、商用周波数やインバータ28の出力電圧が有する高調波に対しては電気的には筐体27と低インピーダンスとなっているのに対し、高周波発振器6からの電流の周波数に対しては高インピーダンスとなっている。スピンドルaのロータ2はスピンドル本体1に対してセラミックベアリングによって支持されていることから、各スピンドル本体1とロータ2間は絶縁されている。しかし、各スピンドル本体1とロータ2間には静電容量CRが存在することから、高周波的には導通していると言えることとなる(尚、図1において静電容量CRの存在を示すために、スピンドル本体1とロータ2間がコンデンサを介して接続されているように点線で記載されているが、この記載は単にスピンドル本体1とロータ2間に静電容量CRが存在していることを模式的に表すために記載したに過ぎないものであって、実際に何らかの接続や部品が存在している訳ではない。)。同様に、スピンドル本体1とビーム29間には静電容量CSが存在し(尚、ビーム29は筐体27に導通されていることとから、筐体27と同じ電位となるため、作図の都合上、静電容量CSはスピンドル本体1と筐体27間に記載している。)、また、スピンドル本体1と各モータ巻線23、24、25間には静電容量CU、CV、CWがそれぞれ存在し、更に、後述する下板111の下板上面銅箔層112と加工台26間には静電容量CPが存在している。
一方、スピンドルaにおいて、ロータ2とドリル3間は導通している。また、筐体27自体はアース32されている。
The spindle a incorporates a three-
The spindle a is connected to the housing via the bypass circuit 5 in the descending distance information detection mechanism K, and is electrically low with respect to the housing 27 with respect to the harmonics of the commercial frequency and the output voltage of the
On the other hand, in the spindle a, the rotor 2 and the
ところで、下板111自体は絶縁物であることから、加工台26の表面に対して電気的に絶縁されているが、下板111の上面側は銅箔が貼られて下板上面銅箔層112が形成され、一般的に該下板上面銅箔層112の面積は大きく、且つ、下板111は薄いものであることから、下板111の下板上面銅箔層112と加工台26間の静電容量CPは非常に大きく、高周波的には導通状態となる。
因みに、本実施例においては、下板111自体は後述するようにガラスエポキシ樹脂製の板であって絶縁物であるが、下板111自体をアルミ板製としてもよい。その場合、ドリルの下降距離情報検出に当たって、スピンドルaのドリル3先端が導体である検出対象物、例えば基板101の表面導体層107に接触すれば、変流器7の出力巻線16側に生じる電流が増加するだけで、検出器9が電流の変化を検出することは、下板111自体が絶縁物である場合と変わりない。
基板101の内部構造詳細は図2に 示すように多層構造となっている。ただし、本実施例においては説明の簡略化のために内装導体層及び絶縁層を2層及び3層としているが、実際にバックドリル加工が必要な基板は10層以上である。そしてこの基板101は、3層となった絶縁層103、104、105と表面及び裏面導体層107、108、並びに第1の絶縁層103と第2の絶縁層104との間の一部分において挟み込まれている第1の内層導体層102、及び第2の絶縁層104と第3の絶縁層105との間の一部分において挟み込まれている第2の内層導体層106からなっている。導体層102、106、107、108はいずれも銅箔であり、その厚さは12乃至25μmである。また、各絶縁層103、104、105は熱可塑性樹脂製であって、それぞれその厚さは50乃至100μmである。表面導体層107から裏面導体層108までを貫くスルーホールの穴部109が設けられており、その内周面は銅メッキされたメッキ部110となっている。そして、第1の内層導体層102を所望の内層導体層として、第1の内層導体層102の直近までスルーホールの穴部109に対してバックドリル加工、すなわち、表面導体層107側から第1の内層導体層102の直近まで、スルーホールの穴部109の径より若干大径のドリルによって、その穴部109に設けられたメッキ部110の銅メッキを削り取る加工をするものであり、その際の加工深さを正確且つ精密に制御することを目的としている。
また、バックドリル加工に際しては、加工台26上に下板111を載置して固定した上、その上に前記基板101を載置・固定して行うこととなる。その下板111は1500μmの厚さのガラスエポキシ樹脂製の板に、上面に下板上面銅箔層112を設けたものである。尚、下板111の上下面に銅箔層を設けても、あるいは下板111自体をアルミ板製としてもよいが、少なくとも下板111の上面が導体層であることが必要となる。
By the way, since the
Incidentally, in this embodiment, the
Details of the internal structure of the
In back drilling, the
一方、4は検出装置であって、高周波発振器6、変流器7、検波回路8及び検出器9、更にはバイパス回路5とキャンセル回路10とからなり、高周波発振器6は0.3Wで略0.5乃至2MHzの高周波の交流を発振するのが適切であるが、ここでは、1MHzの高周波を発振する。その出力された高周波の交流はGNDライン11を経て筐体27に接続し、もう一方の出力ライン12は変流器7の入力巻線13とキャンセル巻線14の中間に接続されている。変流器7は、前記両巻線13,14がmと指示された側から右回りに同数回巻かれ、入力巻線13の巻き終わりと、キャンセル巻線14の巻始めが接続している。そして、鉄芯15を挟んで設けられる出力巻線16の両端は、4個のダイオードからなる検波回路8に接続し、該検波回路8は検出器9に接続している。
On the other hand, reference numeral 4 denotes a detection device, which includes a high-
一方、バイパス回路5は、リアクタLと抵抗Rとを並列に接続して構成され、その回路5の一端は入力巻線13の巻始めの端部とスピンドル本体1との中間に、また他端は筐体27に接続されている。バイパス回路5においては、下降距離情報の検出用に使用される高周波発振器6からの高周波電流に対しては高いインピーダンスを有するとともに、商用電源Vと繋がりスピンドルaを作動させるインバータ28において付加される高調波電流に対しては低いインピーダンスを有するように設定するため、リアクタLのインダクタンスは50乃至100μHの範囲に設定されている。リアクタLのインダクタンスが50μH未満であれば検出用に使用される高周波電流がバイパス回路5に流れてしまい、ドリル3と所望の導体層との接触を的確に検知することが困難となり、逆に100μHを超えるとインバータ28からの高調波電流等も流さなくなり、スピンドルaに対するアースとしての効果が低減して安全性を保持することが困難となるからである。本実施例においては、リアクタLのインダクタンスは75μHで抵抗成分は略0Ωに、また、抵抗Rの抵抗値は200Ωで、インダクタンス成分は略0μHに設定されている。
On the other hand, the bypass circuit 5 is configured by connecting a reactor L and a resistor R in parallel, and one end of the circuit 5 is intermediate between the winding start end of the input winding 13 and the
また、キャンセル回路10は、4個の模擬回路17−1、17−2、17−3、17−4と1個の逆バイパス回路18とからなっている。各模擬回路17−1、17−2、17−3、17−4はそれぞれ、8個のコンデンサ20と8個のディップスイッチ21がそれぞれ直列に配され、その直列に配されたコンデンサ20とディップスイッチ21を1組として、それら8組を並列に配してなるものである。これらのコンデンサ20は、それぞれ異なる容量のものであり、ここではそれぞれ10pF、20pF、40pF、80pF、160pF、320pF、640pF、1280pFの 容量の物を使用している(尚、図1においては、各模擬回路のコンデンサ20及びディップスイッチ21を省略して、それぞれ2組のみ記載している。)。そして、17−1の模擬回路の一端は変流器7のキャンセル巻線14の巻き終わりと接続され、他端は筐体27に接続されている。また、17−2から17−4の各模擬回路の一端は、スピンドル本体1に内蔵された3相モータ22のU相、V相、W相に各々接続し、他端は変流器7のキャンセル巻線14の巻き終わりと接続されている。そして、17−1の模擬回路の静電容量はスピンドル本体1と筐体27間の静電容量CSに、17−2から17−4の各模擬回路の静電容量は、スピンドル本体1に内蔵された3相モータ22の各巻線23,25,24とスピンドル本体1間の静電容量CU、CW,CVに、それぞれ略同じとなるようディップスイッチ21で設定可能なように設置されている。そして事前に、検出対象物を基板加工装置Aの加工台26上に固定して、スピンドル本体1と筐体27間の静電容量CSを、また、スピンドル本体1に内蔵された3相モータ22の各相の巻線23、24、25とスピンドル本体1間の静電容量CU、CV、CWをそれぞれ測定しておき、それと略同一の静電容量となるよう、各模擬回路17−1、17−2、17−3、17−4の各8個のディップスイッチ21を適宜通電状態とする。尚、前記各静電容量CS、CU、CV、CWは、略200乃至500pFである。また、本実施例ではスピンドル本体1とロータ2間にセラミックベアリングを使用していることから、その間の静電容量CRは略200pFであり、下板111の下板上面銅箔層112と加工台間の静電容量CPは、基板101の大きさに左右されるものの、概ね500乃至1000pFであることから、本実施例では1000pFとなるものを使用した。
一方、逆バイパス回路18は、バイパス回路5と同一のリアクタL´と抵抗R´を同様に並列に接続してなり、その回路18の一端は変流器7のキャンセル巻線14の巻き終わりに接続し、他端は筐体27に接続している。
The cancel circuit 10 includes four simulation circuits 17-1, 17-2, 17-3, 17-4 and one reverse bypass circuit 18. In each of the simulation circuits 17-1, 17-2, 17-3, 17-4, eight capacitors 20 and eight dip switches 21 are respectively arranged in series, and the capacitors 20 and dip arranged in series are connected. The switch 21 is one set, and these eight sets are arranged in parallel. These capacitors 20 have different capacities, and here, capacitors having capacities of 10 pF, 20 pF, 40 pF, 80 pF, 160 pF, 320 pF, 640 pF, and 1280 pF are used (in FIG. (The simulated circuit capacitor 20 and dip switch 21 are omitted, and only two sets are shown). One end of the simulation circuit 17-1 is connected to the winding end of the cancel winding 14 of the current transformer 7, and the other end is connected to the casing 27. One end of each of the simulation circuits 17-2 to 17-4 is connected to the U phase, V phase, and W phase of the three-
On the other hand, the reverse bypass circuit 18 is formed by connecting the same reactor L ′ and resistor R ′ in the same manner as the bypass circuit 5 in parallel, and one end of the circuit 18 is at the end of the cancel winding 14 of the current transformer 7. The other end is connected to the housing 27.
本構成においては、非検出中はドリル3と基板101の表面導体層107、あるいは下板111の下板上面銅箔層112が接触していないため、スピンドルのモータ巻線23,24,25にインバータ28からの前記高調波電圧が印加されても、その電流はバイパス回路5を通して筐体27に流れ込むため、スピンドル本体1は接地と同様になり、感電に対する安全対策を設ける必要がない。従って、下降距離情報の検出に際して、ドリル3と基板101の表面導体層107あるいは下板111の下板上面銅箔層112が接触しても、ドリル3に高調波電流が流れてドリル3表面のコーティングを損傷する等の、ドリル3の寿命を損なうことがない。
In this configuration, since the
また、下降距離情報の検出精度についても、以下のように正確性の高いものとなる。すなわち、非検出中は検出装置4の高周波発振器6からの高周波電圧による電流が変流器7の入力巻線13に流れ、同時に、各静電容量CS、CU、CV、CW並びにバイパス回路5のリアクタLを介して前記入力巻線13に電流が流れ込むことになるが、キャンセル回路10の各模擬基板17−1、17−2、17−3,17−4において生じる静電容量がそれら各静電容量CS、CU、CV、CWと略等しくなるよう、事前に各スイッチ21が操作されていることから、各模擬基板17−1、17−2、17−3,17−4には各静電容量に略等しい静電容量が発生し、更に、バイパス回路5におけるリアクタLと同一のリアクタL´の設けられた逆バイパス回路18が設けられているため、それら各模擬基板17−1、17−2、17−3,17−4並びに逆バイパス回路18のリアクタL´を介して、前記入力巻線13に流れ込む電流と略同一の電流がキャンセル巻線14に流れ込むことになる。そのため、入力巻線13とキャンセル巻線14にそれぞれ発生する磁束が打ち消し合うこととなり、変流器の鉄芯15は励磁されず、出力巻線16には出力電流は流れず、検出器9が電流の変化を誤検出することが無い。
一方、下降距離情報の検出開始にあたり、Z軸駆動装置31によりスピンドルaが押し下げられ、例えば そのドリル3が基板101の表面導体層107に接触した場合、ドリル3には新たに、検出装置4の高周波発振器6を電源として、スピンドル本体1とロータ2間に生じる静電容量CRと、基板101の表面導体層107からスルーホールの穴部109のメッキ部110を通って導通する下板111の下板上面銅箔層112と加工台26間に生じる静電容量CPを介して略1MHzの高周波電流が流れるが、その電流は入力巻線13にしか流れず、キャンセル巻線14には流れないため、変流器7の鉄芯15はその新たな電流で励磁され、出力巻線16側に出力電流が発生することから、その電流の変化を、4個のダイオードからなる検波回路8を通して検出器9で検出することにより、スピンドルaのドリル3が基板101の所望の導体層である表面導体層107に接触したことが判明することとなる。尚、当然のことながら、下降距離情報の検出に際して、ドリル3と基板101の表面導体層107とが接触しても、ドリル3に高調波電流が流れることはなく、ドリル3表面のコーティングを損傷する等のドリルの寿命を損なうことがない。
加工台26上に載置・固定された下板111の上に載置・固定された基板101の高さ位置についての検出の場合と、下板111の下板上面銅箔層112に対するドリル3の接触によりその高さ位置を検出する場合は、その検出する対象物が異なるだけで、その正確な検出を可能とするメカニズムは上記と同様である。
Also, the detection accuracy of the descending distance information is highly accurate as follows. That is, during non-detection, current due to the high-frequency voltage from the high-
On the other hand, when the detection of the descending distance information is started, the spindle a is pushed down by the Z-axis drive device 31. For example, when the
In the case of detection of the height position of the
このように、キャンセル回路10を設けることにより、3相モータ22の各相の巻線23、24、25とスピンドル本体1間に生じる静電容量CU、CV、CW並びに、スピンドル本体1と筐体27間に生じる静電容量CSを介して変流器7の入力巻線1に流入する電流と略同量の電流を、各模擬回路17−1、17−2,17−3,17−4の設置によってキャンセル巻線14に流入させ、更に、高調波電流がスピンドルaのドリル3に流入することを防止するために設けられたバイパス回路5のリアクタLによって入力巻線13に流入する電流についても、略同量の電流を逆バイパス回路18によってキャンセル巻線14に流入させることで、入力巻線13とキャンセル巻線14を有する変流器7に発生する磁束の方向を打ち消し合わせ、変流器7の鉄芯15は励磁されず、出力巻線16には出力電流は流れない。このように、変流器7の入力巻線13に流入する電流によって生じる磁束を打ち消すことで、下降距離情報の検出前に生じている、変流器7の出力巻線16側に対する外乱要因をキャンセルすることができる。これにより、スピンドルaのドリル3と所望の導体物との接触の有無を電流の変化ではなく、ロータ2とスピンドル本体1間の静電容量CR及び、下板111の下板上面銅箔層112と加工台26間の静電容量CPの直列回路に電流が流れたか否かの“1”あるいは“0”の信号によって検出できることとなり、判定が容易になる。
Thus, by providing the cancel circuit 10, the capacitances CU, CV, CW generated between the windings 23, 24, 25 of each phase of the three-
そして、その検出された下降距離情報等を基板加工装置AのCNC制御回路Sにおいて、以下の通り記録し、また、抽出し、更に計算する各ステップを経ることによって、バックドリル加工の深さを正確且つ精密に制御することとなる。
すなわち、第1に、基板101は一定の設計上の厚さをもって製造されていることから、その設計上の基板厚さL2dが存在している。また、第一の内装導体層102を所望の導体層として、表面導体層107と裏面導体層108とを貫通するスルーホールにおいて、裏面導体層108と第一の内装導体層102とを結ぶメッキ部110を残して、その余のメッキ部110を削り取るバックドリル加工を行う場合、表面導体層107から所望の導体層である第一の内装導体層102までの長さを基準余長L2dと言う。そして、基板101の製造に際してどのように絶縁層と導体層とを構成するかは予め決定されていることから、その所望の導体層が特定されれば、この基準余長Lndは基板101の中における設計上の数値として特定されることとなる(図4参照)。
バックドリル加工によってメッキ部110を削り取ることとなるが、その際、メッキ部110の残し代110−1となるべき長さはゼロとなることが、理論上は一番望ましいことである。
一方、前述したように、裏面導体層108と所望の導体層である第一の内装導体層102とを結ぶメッキ部110を残して、その余のメッキ部110を削り取るバックドリル加工を行うに際しては、どうしても加工誤差が生じることから、予め設計上の残し代としての所定の寸法tdが定められている(図4参照)。
これらの基準余長L2d及び設計上の残り代の長さtdの数値をCNC制御回路Sの記憶媒体S1に記録させる。
また、スルーホールの穴部109に施されたメッキ部110の層の所定の厚さqとドリル3の先端角の角度θの数値をCNC制御回路Sの記憶媒体S1に記録させる。
Then, the detected descent distance information and the like are recorded and extracted in the CNC control circuit S of the substrate processing apparatus A as follows, and the depth of the back drilling process is determined through the steps of further calculation. It will be controlled accurately and precisely.
That is, first, since the
The plated
On the other hand, as described above, when the back drilling process is performed to remove the remaining plated
The numerical values of the reference surplus length L2d and the remaining design length td are recorded in the storage medium S1 of the CNC control circuit S.
Further, the numerical value of the predetermined thickness q of the layer of the plated
第2に、基板101にバックドリル加工を施す際に使用する下板111は四角形であることから、これを加工台26に載置・固定した状態で、縦横4等分、合計16個のエリア201に分割する仮想線を引き、それらに各エリアを縦横2等分、合計4個のサブエリア202に分割する仮想線を引く(図3参照)。そして、このサブエリア202毎にその対角線の交点、すなわち各サブエリア202の中心を下板111の測定ポイント203とする。すなわち、下板111には64個の測定ポイント203を設定したこととなる。尚、この測定ポイント203は、基板101の実際の厚さを測定し、また所望の導体層の実際の位置を算定する際の基礎となる数値を測定する位置であり、また、前記算定に際しては下板111についての測定値の平均値を使用することから、下板111に偏在しないように、しかも、一定の規則性をもって定められる必要がある。一般に下板111は縦横33.5cm×50cmの四角形であることから、エリア201はその16等分、サブエリア202は更にその4等分したもので平均値を採れば、殆ど誤差が生じないことが判明したが、その下板111の大きさによっては、その分割数を増やす等、エリア201及びサブエリア202の大きさを適宜調整することが考えられる。
また、例えば、一枚の基板101に100個のスルーホールを設けて、その100個のスルーホールそれぞれに対してバックドリル加工を施す場合、ここではエリア201毎の測定ポイント203(本実施例においては1個のエリア201に4個の測定ポイント203が存在する。)の平均値を使用することになるが、もしも迅速性あるいは経済性よりも正確性を期すならば、前記設例で言うならば、基板101を加工台26上の下板111に載置・固定した際に、そのバックドリル加工位置となる100個の穴部109それぞれに対応する下板111の位置を特定し、その各位置を測定ポイント203とすることになる。しかしこの方法では、基板101の100個の穴部109それぞれに対応する位置を下板111上で特定しなければならないことから、かなりの手間を要することとなり、時間とコストの増加を招来することとなる。ここではエリア201毎の下板111の高さ位置の平均値を求めることとして、迅速性及び経済性と正確性との両立を図ったものである。そのため、基板101あるいはその基板101を切り出す前の母板の大きさや、バックドリル加工を必要とする穴部110の数等とも、また、その必要とする正確性とも関連させて、下板111に設けるエリア201及びサブエリア202数を適宜に決定すればよい。
そして、下板111内の特定の位置を原点(すなわち縦横のXY座標として(0、0)となる位置)として定め、各エリア201毎にそれを識別する番号を付した上で、それぞれのエリア201の範囲を座標によって特定するとともに、各測定ポイント203の座標位置も特定する。前述のように本実施例には1個のエリア201に4個のサブエリア202が設けられ、その各サブエリア202の中心が測定ポイント203となることから、1個のエリア201に4個の測定ポイント203が存在することとなる。例えば、1番との識別番号を付したエリア201には1番から4番の測定ポイント203が、また、2番との識別番号を付したエリア201には5番から8番の測定ポイント203が存在することとなる。そのため、前記各エリア201毎に、そのエリア201内に存在する測定ポイント203を分類して、CNC制御回路Sの記憶媒体S1に記録させる。
Secondly, since the
Further, for example, when 100 through holes are provided in one
Then, a specific position in the
第3に、下板111を加工台26に載置・固定した状態で、前記各測定ポイント203の高さ位置を前述の基板加工装置Aの下降距離情報検出機構Kを使用して測定する。下板111の上面は下板上面銅箔層112となっていることから、この下板上面銅箔層112にスピンドルaのロータ2のドリル3先端が接触すれば、検出器9において電流の変化が検出されて接触したことが判明する。そして、その電流の変化が検出された時点の高さ位置が測定される。この測定作業を全ての測定ポイント203で行うとともに、その各測定ポイント203での測定結果、すなわち高さ位置情報がCNC制御回路Sの記憶媒体S1に自動的に記録される。そして、CNC制御回路S内の算出機構S3において、前記各エリア201毎に分類された測定ポイント203の高さ位置情報の平均値αaveを算出して、その平均値αaveが当該エリア201の高さ位置情報として記憶媒体S1に記録される。例えば前記1番との識別番号を付したエリア201には1番から4番の測定ポイント203が存在することから、その1番から4番の測定ポイント203の高さ位置情報の平均値αaveを算出して、それが1番のエリア201の高さ位置情報として記憶媒体S1に記録されることとなる。その結果、本実施例においては16個のエリア201に分割されていることから、識別番号として1番から16番のエリア201が存在することとなり、そのそれぞれに平均値αave が算出されることとなる。尚、この各エリア201毎に行う、測定ポイント203の高さ位置情報の平均値αaveの算出は、後述するバックドリル加工深さL2cの算出に際して行ってもよい。
Thirdly, with the
第4に、基板101の各穴部109のXY座標位置をCNC制御回路Sの記憶媒体S1に記録させる。例えば100個のスルーホールの穴部109が設けられた1枚の基板101において、その100個の穴部109に対して、基板101の特定の位置を原点(すなわち縦横のXY座標として(0、0)となる位置)として定め、その100個の穴部109のそれぞれの座標位置を特定する。例えば第1の穴部109−1の座標位置は(1、1)、第2の穴部109−2の座標位置は(1、2)というようになる。そして、その100個の穴部109それぞれについて識別する番号を付した上で、その座標位置をCNC制御回路Sの記憶媒体S1に記録させる。
Fourth, the XY coordinate position of each
第5に、加工台26上に載置・固定した下板111上に、バックドル加工を行う基板101を載置・固定した上、CNC制御回路S内の抽出機構S2において、その状態での、バックドリル加工を施す各穴部109のXY座標上の位置と下板に設けた各エリア201のXY座標位置とを照合して、各エリア201毎に対応する穴部109を抽出する。その際、下板111の原点とした位置と、基板101の原点とした位置とが、下板111上に基板101を載置・固定した際に鉛直方向に重なり合うならば、その穴部109の座標位置とエリア201の座標位置とを比較するだけで照合及び抽出可能となるが、その両者の原点の位置がズレでいるならば、そのズレ量を計算して、一方の座標数値を補正して対応関係を照合して抽出することとなる。例えば、下板111の原点(0,0)の位置と、基板101の原点(0,0)の位置とが鉛直方向に重なり合っていた場合には、第1のエリア201が(0,0)(4,0)(4,4)(0,4)で区切られた正方形の範囲内であった場合に、基板101の第1の穴部109−1の座標位置が(2,2)であれば、当該穴部109−1が第1のエリア201内に存在していることは明らかであるが、下板111の原点(0,0)の位置が、基板101に対してX軸方向に10だけズレていた場合、すなわち下板111の原点(0,0)の位置が基板101の(10,0)の位置と鉛直方向に重なり合っていた場合には、前記第1のエリア201が下板111での原点の位置を基準とする座標位置として(0,0)(4,0)(4,4)(0,4)であるということは、これを基板101の原点の位置を基準とする座標位置に換算すると、(10,0)(14,0)(14,4)(10,4)ということになる。そうすると、前記第1の穴部109−1の座標位置は基板101の原点の位置を基準とする座標位置で(2,2)であることから、第1の穴部109−1は、下板111の第1のエリア201には存在していないこととなる。このような下板111と基板101との各原点の位置にズレが存在する場合には、このズレを測定してそのズレ量に応じて座標数値を修正する機能が必要となることは言うまでもない。
Fifth, the
第6に、加工台26上に載置・固定した下板111上に載置・固定した基板101の各穴部109の高さ位置を、前述の基板加工装置Aの下降距離情報検出機構Kを使用して測定する。各穴部109は、基板101の表面側から裏面側までその内周面を含めメッキ部110となっている上、表面側のメッキ部110の周囲には表面導体層107が存在することから、このメッキ部110及び表面導体層107にスピンドルaのロータ2のドリル3先端が接触すれば、検出器9において電流の変化が検出されて接触したことが判明する。そして、その電流の変化が検出された時点の高さ位置が測定される。この測定作業を全ての穴部109で行うとともに、各穴部109毎にその各穴部109での測定結果、すなわち高さ位置情報がCNC制御回路Sの記憶媒体S1に自動的に記録させる。
Sixth, the height position of each
第7に、前記第5に記載した下板111の各エリア201と、基板101の穴部109との対応関係に基づき、CNC制御回路Sの算出機構S3において、前記第6で測定された各穴部109の高さから、前記第3で算出された当該穴部109に対応する下板111のエリア201の平均高さαaveを控除し、その控除後の数値が当該穴部109における基板101の実際の厚さとして、CNC制御回路Sの記憶媒体S1に自動的に記録させる。例えば前述したように、下板111の原点(0,0)の位置と、基板101の原点(0,0)の位置とが鉛直方向に重なり合っていた場合には、第1のエリア201が(0,0)(4,0)(4,4)(0,4)で区切られた正方形の範囲内であった場合に、基板101の第1の穴部109−1の座標位置が(2,2)であれば、当該穴部109−1が第1のエリア201内に存在していることとなるため、この第1の穴部109−1で測定された高さ位置の数値から第1のエリア201の高さの平均値αaveを控除し、その控除後の数値を、当該第1の穴部109−1の位置での基板101の厚さとして、CNC制御回路Sの記憶媒体S1に記録させる。そして、この計算を全ての穴部109において同様に行う。尚、この計算は、前記第3で述べたエリア201の高さの平均値αaveを算出する場合と同様に、後述するバックドリル加工深さL2cの算出に際して行ってもよい。
この、各穴部109の位置における高さ位置の数値から、下板111の各エリア201毎の高さ位置の平均値を控除するというこの算式によって、加工台26自体に存在する傾斜や撓み、更に下板111自体に存在する傾斜や撓み等の、下板の高さ位置のズレを生じさせる諸要因は排除されることとなり、加工台26の水平や撓みを解消させるためのメンテナンスや精密な微調整手続を省略でき、また、下板111自体の厚さの精密さも要求されないこととなる。特に、加工台26の傾斜や撓みは、基板101の加工範囲において一般に約±50μmの誤差として現れ、更に、その上に載置される下板111にも傾斜や撓み更には下板111自体の製造に由来する誤差が存在することから、その加工台26自体が有する誤差と下板111自体の有する誤差が相まって、従来はバックドリル加工の深さ制御において、大きな誤差を発生させる要因となっていた。しかし、本実施例においては、前述のように各穴部109の位置における高さ位置の数値から、下板111の各エリア201毎の高さ位置の平均値を控除するという算式を適用することにより、ドリル3を使用した下降距離情報検出機構Kによる測定誤差として、下板111及び基板101(実際には、基板101の各穴部109)それぞれの高さ位置につき、±5μm程度の誤差が生じうることは避けがたいものの、両者の誤差を合計しても±10μm程度の誤差に収めることができるようになった。
その結果、バックドリル加工に際しての加工深さ制御の誤差が小さくなるだけでなく、加工台26の表面の傾斜や撓み等を厳密に補正するというメンテナンスや微調整手続も不要となるものである。
Seventh, based on the correspondence relationship between each area 201 of the
By this formula that the average value of the height position for each area 201 of the
As a result, not only the processing depth control error during back drilling is reduced, but also maintenance and fine adjustment procedures for strictly correcting the inclination and deflection of the surface of the processing table 26 become unnecessary.
第8に、CNC制御回路Sの算出機構S3において、各穴部109毎に以下の計算を行い、個別のバックドリル加工深さL2cを算出する。
L2c=Lnd×(L2m−αave)/L2d−td+角tan1
Lnd=設計上の基準余長。
L2m−αaveの数値は、前記第7の工程で計算され記録されている。
L2d=設計上の基板101の厚さ。
td=設計上の残し代の長さ。
角tan1=スルーホールの穴部109に施されたメッキ部110の層の厚さq×tan{(180度−ドリル3の先端角の角度θ)÷2}
この算式において、(L2m−αave)/L2dによって、設計上の基板101厚さと、バックドリル加工を施す各穴部109の位置における実際の基板101厚さとの比が算出される。一方、所望の導体層である第一の内装導体層102の基板101内における高さ位置は設計上定まっていることから、この基板101の表面から当該第一の内装導体層102までの距離も当然設計上定まっている。この設計上の距離が基準余長Lndである。そして、基板101自体の設計上の厚さL2dと各穴部109における基板101の実際の厚さL2m−αaveとの比が、所望の導体層である第一の内装導体層102の基板101内における設計上の高さ位置すなわち基準余長Lndと、当該穴部109における基板101の実際の高さ位置から第一の内装導体層102の実際の高さ位置を控除した、基板101の表面から第一の内装導体層102までの実際の距離との比に等しい関係にあることが判った。そのため、基準余長Lndに、前記(L2m−αave)/L2dの算式によって算出される、設計上の基板101厚さL2dと、バックドリル加工を施す各穴部109の位置における実際の基板101厚さとの比を乗じることにより、所望の導体層である第一の内装導体層102の基板101内における実際の高さ位置、すなわち余長部の実際の長さが算出されることとなる。
前述したようにαaveは、その各穴部109が存在する下板111のエリア201毎の平均の高さを示す数値であることから、完全に厳密ではないかもしれないものの、経済性や迅速性との兼ね合いから個々の穴部109に対応する位置での下板111の高さ位置を測定して算出するよりも、合理性を有しているとはいえ、エリア201という概念を用いて平均値での算出を行っていること、また、そもそも測定精度の問題もあり、前記算出された当該穴部109における基板101の表面から所望の導体層までの実際の距離に誤差が存在しないということはできない。そのため、いわゆる安全係数として一定の残し代は必要となるが、本実施例のように当該穴部109における基板101の表面から所望の導体層までの客観的な実際の距離と、その算出された距離との間に誤差が少なければ、安全係数を低く見積もる、すなわちその残り代の長さも短く設定することができる。そのような意味で予め設定された残り代を基準残り代tdと言い、その基準残り代tdを、その算出された穴部109における基板101の表面から所望の導体層までの実際の距離から控除することとなる。
Eighth, in the calculation mechanism S3 of the CNC control circuit S, the following calculation is performed for each
L2c = Lnd × (L2m−αave) / L2d−td + angle tan1
Lnd = standard length for design.
The numerical value of L2m-αave is calculated and recorded in the seventh step.
L2d = designed thickness of the
td = the length of the design margin.
Angle tan1 = Thickness of the layer of the plated
In this formula, the ratio between the designed
As described above, αave is a numerical value indicating the average height of each area 201 of the
ところで、バックドリル加工を行うドリル3は先端角θを有して、その先端は先端角頂部3−1を形成している。そのため、スルーホールの設けられた位置での基板101の高さ位置を測定するためにドリル3が下降して来た際、ドリル3の先端角頂部3−1が穴部109内にまで進行し、基板101の表面側にまで延びているメッキ部110の内側に傾斜部3−2が接触することにより、ドリル3先端と基板101との接触が下降距離情報検出機構Kにより測定されることとなる。すなわち、その時点ではドリル3の先端角頂部3−1は実際の基板101高さ位置よりも低い位置に到達していることとなる。そして、バックドリル加工に際しては、ドリル3の先端がスルーホールの穴部109を進行することによってメッキ部110が切削されて行くものの、ドリル3においてメッキ部110を切削するのは傾斜部3−2であって、その先端角頂部3−1ではないことから、ドリル3の先端角頂部3−1の位置と、余長部の残し代110−1の長さを画するドリル3の傾斜部3−2の位置との間にズレが生じるだけでなく、残し代110−1の上端部は、穴部109に対して外側が長く、内側が短く傾斜して切削されることとなる(図5参照)。一方、設計上の残し代の長さtdは、残し代110−1の穴部109に対して外側が長くなっている先端部分で規定されることから、その残し代110−1となるメッキ部110の内側と外側の高さのズレは、メッキ部110の厚みに対する角tan1を算出することで修正される。すなわちスルーホールのメッキ部110の層の厚さ×tan{(180度−ドリルの先端角θの角度)÷2}により算出された数値によって計算上で補正することで、バックドリル加工の加工深さの制御を正確且つ精密に行うことができるようにしたものである。
By the way, the
その結果、スピンドルaのロータ2のドリル3が基板101に接触していない一定点を高さ方向の原点として、そこから当該穴部109における基板101表面の高さ位置が測定されていることから、その基板101表面までの距離と、更にバックドリル加工の加工深さL2cを合計した距離だけドリル3が移動したことが検知された時点で、バックドリル加工を停止すれば、正確な深さでバックドリル加工を行うことができることとなる。
As a result, the height position of the surface of the
このように、記録、抽出、算出の各ステップをCNC制御回路Sにおいて自動的に行い、短時間で各穴部109へのバックドリル加工の加工深さを正確且つ精密に制御しつつ行うことができる。
尚、前記各ステップの順序は一例であり、当然のことながら論理的に先後関係を有するステップ、すなわち例えば第8ステップにおける算出は、その算出に際して使用される各数値が事前に記録あるいは抽出あるいは算出されていなければならないという意味で、その先後関係に拘束されるものの、逆に第1ステップと第2ステップのように、論理的に先後関係を有さないものについては、本実施例として記載したステップの先後関係に拘束されるものではなく、先後関係を入れ替えることが可能である。
In this way, the recording, extraction, and calculation steps are automatically performed by the CNC control circuit S, and the back drilling depth of each
It should be noted that the order of the steps is merely an example, and of course, a step having a logical prior relationship, that is, for example, calculation in the eighth step, each numerical value used for the calculation is recorded, extracted or calculated in advance. In the sense that it must be done, it is constrained by its predecessor relationship, but conversely, those that do not have a logical predecessor relationship, such as the first step and the second step, are described in this embodiment. It is not restricted by the pre- and post-step relationships, and the pre- and post-relationships can be interchanged.
以上のように本実施例における基板加工装置Aは、ドリル3自体で下降距離情報を検出しうる下降距離情報検出機構Kを有する上、当該ドリル3によって測定された下板111や基板101の高さ位置情報に基づき、前記算式に従ってバックドリル加工の加工深さを算出する、記憶媒体S1、抽出機構S2、及び算出機構S3を有するCNC制御回路Sを有するものである。そして更に、本実施例におけるバックドリル加工方法を使用することにより、その算出された加工深さに基づきスピンドルaのドリル3の加工距離を正確且つ精密に制御してバックドリル加工を行うことができることから、迅速且つ経済的に、しかもバックドリル加工を施す各穴部109における基板101の実際の厚さ及び基板101表面からその所望の導体層までの実際の距離に応じて精密にバックドリル加工をすることが可能となる。また、その結果、設計上の残し代の長さtdも最小限にすることが可能となって、低コストでノイズ等の不具合発生の少ない加工済み基板101を提供することができる。
As described above, the substrate processing apparatus A according to the present embodiment has the descending distance information detection mechanism K that can detect the descending distance information by the
因みに、第7のステップにおいて述べたように、測定誤差として±10μm程度の誤差は避けがたいところ、それに加えてエリア201毎のバラツキや基板101加工中の熱変位等も誤差を発生させる要因となることから、それらを加味しても、本実施例においてはバッグリル加工の加工深さによる残し代の長さの誤差を±40μm程度の範囲に収めることができると考えられた。そのため、以下の試験用基板に100個のスルーホールを設けた上、本実施例の基板加工装置Aを本実施例に示す方法によりそれら100個のスルーホールの穴部に対してバックドリル加工を行った。そしてその試験体の各穴部をカットした上、実際の残し代の長さを顕微鏡下で測定して、基準残し代の長さと比較したところ、いずれも±25μm以内の相違しかないことが確認できた。
試験体及び設定の内容
縦横 33.5cm×50cm
絶縁層 熱可塑性樹脂であるガラスエポキシ樹脂による3層構造(裏面側から第1乃至第3の絶縁層とする)とし、それぞれ75μmの厚さとする。
導体層 銅箔により、試験体表面及び裏面並びに、第1絶縁層と第2絶縁層の間に第1内装導体層を、第2絶縁層と第3絶縁層の間に第2内装導体層を設け、それぞれの厚さを20μmとする。
Lnd 170μm
L2d 265μm
td 50μm
スルーホールのメッキ部の層の厚さ 40μm
ドリルの先端角角度 130度
下板の内容
縦横厚さ 33.5cm×50cm×1.5mm
素材 ガラスエポキシ樹脂
下板上面銅箔層の厚さ 20μm
Incidentally, as described in the seventh step, an error of about ± 10 μm is unavoidable as a measurement error, and in addition, variations in each area 201, thermal displacement during processing of the
Specimen and setting contents Vertical and horizontal 33.5cm x 50cm
Insulating layer A three-layer structure (first to third insulating layers from the back side) made of a glass epoxy resin, which is a thermoplastic resin, has a thickness of 75 μm.
Conductor layer With copper foil, the first interior conductor layer is provided between the first and second insulation layers, and the second interior conductor layer is provided between the second insulation layer and the third insulation layer. And each thickness is 20 μm.
Lnd 170μm
L2d 265 μm
td 50μm
Thickness of the plated part of the through hole 40μm
Drill tip angle 130 degrees Contents of lower plate Vertical and horizontal thickness 33.5cm x 50cm x 1.5mm
Material Glass epoxy resin Lower plate top copper foil layer thickness 20μm
図6は、バックドリル加工に際しての加工台26上への下板111を介しての基板101の載置・固定に際して、基板101の上に、厚みの既知なるアルミ上板301を載置して固定し、更にその上にベークライト製のベーク上板302を載置・固定した状態を示すものである。
このように上板301,302を使用する場合の実施例では、バックドリル加工の加工深さの制御のための測定や算式において、以下の点が異なるだけである。
すなわち、第1に、アルミ上板301は導電性であるものの、ベーク上板302は絶縁性であることから、加工台26上に下板111を載置・固定し、その上に基板101を載置・固定した上、更にアルミ上板301及びベーク上板302を載置・固定した状態で、基板101の各穴部109に該当するXY座標の位置における当該アルミ上板301の高さ位置L2m1を、ドリル3を使用した下降距離情報検出機構Kにより検出する。すなわち、実施例1において、下板111に載置・固定された基板101の各穴部109の高さ位置を下降距離情報検出機構Kにより検出していたのに代えて、当該各穴部109のXY座標位置に基づき、基板101上にアルミ上板301を載置・固定した状態で、各穴部109に該当するXY座標位置の高さ位置を測定する。この時、ベーク上板302は非導電性であることから、ドリル3が接触してもその位置情報が下降距離情報検出機構Kにより検出されることがなく、アルミ上板301にドリル3の先端角頂部3−1が接触して初めてその位置情報が下降距離情報検出機構Kにより検出されることとなる。そしてこの高さ位置を、実施例1における、加工台26上の下板111上に載置・固定された基板101の各穴部109の高さ位置に代えて、算式に使用する。当該アルミ上板301上の測定位置と、下板111のエリア201との対応関係を把握すること、また、その対応関係にあるエリア201の下板111の平均高さを控除すること等は、実施例1と同じである。
FIG. 6 shows that an aluminum
As described above, in the embodiment in which the
That is, first, the aluminum
第2に、本実施例においては、基板101の各穴部109の高さ位置ではなく、基板101の各穴部109に該当するXY座標の位置における当該アルミ上板301の高さ位置L2m1を測定していることから、基板101の厚さを算出するに際しては、アルミ上板301の厚さを控除する必要があり、
L2m1−αave−tAL
の算式によって、基板101の厚さを算出することとなる。尚、tALはアルミ上板301の厚さであって、後述するようにこの厚さは設計上設定されている。
Second, in this embodiment, the height position L2m1 of the aluminum
L2m1-αave-tAL
Thus, the thickness of the
第3に、基板101の測定による厚さと設計上の厚さとの比から、所望の導体層に存する設計上の基準余長に基づき、その実際の余長部の長さを算出した後、設計上の残し代の長さtdを控除して、バックドリル加工の加工深さL2cを算出するに当たっては、アルミ上板301の厚さだけでなく、ドリル3の先端角θによって生じるドリル3の先端角頂部3−1の位置と、穴部109に施されたメッキ部110と接触するドリル3の傾斜部3−2との高さ位置の相違距離(以下、この距離を「角tan2」と言う。)を加える必要がある。
すなわち、バックドリル加工を開始する前の、スピンドルaのドリル3の原点となるべき位置(高さを示すZ座標において0となる位置)からそのアルミ上板301までの下降距離をPとすると、この距離Pは加工台26上に下板111を載置・固定し、その上に基板101を載置・固定した上、更にその上にアルミ上板301を載置・固定した状態で、そのアルミ上板301にドリル3の先端角頂部3−1が接触することによって下降距離情報検出機構Kにより検知されることとなる。その時点では、ドリル3の先端角頂部3−1は実際のアルミ上板301の高さ位置と同じ高さ位置にあることとなる。そして、バックドリル加工に際しては、ドリル3の先端がスルーホールの穴部109を進行することによってメッキ部110が切削されて行くものの、ドリル3においてメッキ部110を切削するのは傾斜部3−2であって、その先端角頂部3−1ではないことから、ドリル3の先端角頂部3−1の位置と、余長部の残し代110−1を画するドリル3の傾斜部3−2の位置との間にズレが生じるだけでなく、残し代110−1の上端部は、穴部109に対して外側が長く、内側が短く傾斜して切削されることとなる。一方、設計上の残し代の長さtdは、穴部109に対して外側が長くなっている残し代110−1の先端部分で規定されることから、ドリル3の先端角頂部3−1の位置と、残し代110−1となるメッキ部110の外側の高さとのズレは、スルーホールの加工を行った際のスルーホール穴の半径(穴部109の半径とメッキ部110の厚さを加えたもの)に対する角tan2を算出することで修正される(図7参照)。
言い換えると、実施例1においても述べたように、メッキ部110の残し代110−1の上端部は、穴部109に対して外側が長く、内側が短く傾斜して切削されることとなることから、設計上の残し代の長さtdとしては、穴部109に対して外側となる先端位置において測定することとなる。そうすると、測定値に基づき、Lnd×(L2m1−αave−tAL)/L2dの算式により算出された実際の余長部の長さから、設計上の残し代の長さtdを控除した数値は、メッキ部110におけるバックドリル加工がなされる距離を示しているものの、ドリル3の先端角頂部3−1がアルミ上板301に接触してから、バックドリル加工の終了時点までの実際に必要となるドリル3の移動距離を示しているものではないこととなる。この実際に必要となるドリル3の移動距離を算出するためには、ドリル3の先端角頂部3−1の位置と、ドリル3の傾斜部3−2がメッキ部110に接触している位置(前述したように、残し代110−1の長さは穴部109に対する外側の位置で測定することから、残し代110−1となるメッキ部110の外側の位置)とのズレを修正する必要があり、以下の算式で導かれる数値(この数値が角tan2となる。)を加える必要がある。
角tan2=β×tan{(180度−ドリル先端角の角度θ)÷2}
β=スルーホールの加工を行った際のスルーホール穴の半径(穴部109の半径とメッキ部110の厚さを加えたもの)
その結果、各穴部109におけるバックドリル加工の各加工深さL2cは、以下の計算式により算出されることとなる。
L2c=Lnd×(L2m1−αave−tAL)/L2d−td+tAL+角tan2
Lnd=設計上の基準余長。
L2m1=加工台26上の下板111上に載置された基板101に、更に既知の厚さを有するアルミ上板301を載置・固定した状態での、下板111の各エリア201毎の座標値域内に存在するものとして抽出された各バックドリル加工位置における実測高さ。
αave=加工台26上の下板111の、各エリア201毎の測定ポイント203の実測高さの平均値。
L2d=基板101の設計上の厚さ。
td=設計上の残し代の長さ。
tAL=アルミ上板301の厚さ。
Thirdly, after calculating the length of the actual surplus portion based on the design surplus length in the desired conductor layer from the ratio of the measured thickness of the
That is, when the descending distance from the position (position that becomes 0 in the Z coordinate indicating the height) to the origin of the
In other words, as described in the first embodiment, the upper end portion of the remaining margin 110-1 of the
Angle tan2 = β × tan {(180 degrees−angle θ of drill tip angle) / 2}
β = radius of through hole when processing through hole (added radius of
As a result, each processing depth L2c of back drill processing in each
L2c = Lnd × (L2m1-αave-tAL) / L2d-td + tAL + angle tan2
Lnd = standard length for design.
L2m1 = Each area 201 of the
αave = average value of the actually measured heights of the measurement points 203 for each area 201 of the
L2d = design thickness of the
td = the length of the design margin.
tAL = the thickness of the aluminum
この場合、アルミ上板301として使用するアルミ板は、その厚さが既知であれば足りるが、その使用に際しての扱い易さと、発生するアルミ上板301自体の厚さの誤差の範囲等を勘案すれば、0.15mm程度の厚さのものを使用するのが適切である。この場合、その厚さのバラツキとして±10μm程度の誤差が発生するものの、アルミ上板301を使用しない場合には、バックドリル加工を行う穴部109の中心線と、バックドリル加工を行うドリル3の中心線とを厳密に一致させる必要があり、更に、バックドリル加工中においてもドリル3が斜行して芯ズレが発生しないように強固に保持する必要があることから、その手間、あるいは両中心線のズレあるいは芯ズレによって発生するバックドリル加工の加工深さの誤差を勘案すれば、アルミ上板301を使用することによって、当該中心線のズレによる誤差の発生を防止することは意味のあることである。
In this case, it is sufficient that the thickness of the aluminum plate used as the aluminum
一方、メッキ部110を有する穴部109をドリル3によりバックドリル加工すると、当該メッキ部110がドリル3により切削されて、特異的な糸状の切り子が発生する。基板101上にアルミ上板301が載置されていると、この糸状の切り子がドリル3先端に付着した状態で、アルミ上板301と接触することから、下降距離情報検出機構Kによって次のスルーホールの穴部109の下降距離情報を検出する際に、その糸状の切り子が外乱要因となって、正確な下降距離情報の検知を阻害することとなる。そのため、こまめにドリル3先端に付着したその切り子を除去すればよいが、多数の基板に多数のバックドリル加工を連続して行う場合、その除去のために要する時間及び手間が基板加工のコストを増加させることとなる。そのため、そのドリル3先端に付着する糸状の切り子を簡易且つ迅速に除去する方法として、バックドリル加工を行うに際して、アルミ上板301の上に更にベークライト製のベーク上板302を載置・固定したものである。これにより、ドリル3先端に糸状の切り子が付着した状態で次のスルーホールの穴部109の下降距離情報を検出しようとすると、最初にドリル3先端がベーク上板302に接触してベーク上板302を穿孔して行くことから、絶縁物であるベーク上板302の切り子が、ドリル3先端に付着していたメッキ部110の糸状の切り子を押し出して除去することとなる。これにより、特別の除去手段を取ることなく連続的なスルーホールの穴部109に対する下降距離情報の検出を可能とするものである。
On the other hand, when the
因みに、アルミ上板301(厚さ0.15mm)及びベーク上板302(厚さ1mm)を使用した本実施例についても、実施例1の場合と同じ試験体及び条件で100個のスルーホールの穴部に対してバックドリル加工を行った。そしてその試験体の各穴部をカットした上、実際の残し代の長さを顕微鏡下で測定して、基準残し代の長さと比較したところ、いずれも±25μm以内の相違しかないことが確認できた。
Incidentally, in this example using the aluminum upper plate 301 (thickness 0.15 mm) and the bake upper plate 302 (
ところで、基板加工装置における下降距離情報検出機構として、実施例1においては、検出器9における電流の変化を検知するに際して外乱要因を除去すべく、キャンセル回路10やバイパス回路5等を設けたが、より簡略化した下降距離情報検出機構K1としては、高周波発振器6、変流器7a、検波回路8、検出器9及びバイパス回路で形成してもよい。すなわち、図8に記載するように、高周波電源である高周波発振器6からGDNライン11を基板加工装置Bの筐体27に接続するとともに、出力ライン12は変流器7aの入力巻線3の一端に接続し、更に該入力巻線13の他端とスピンドル本体1を接続する。そして、この変流器7aの入力巻線3とスピンドル本体1との接続の中間に、バイパス回路5を設けるものである。言うならば、実施例1に示す下降距離情報検出機構Kにおいて、キャンセル回路10部分を省略した構成であり、そのため変流器としてキャンセル巻線14のない変流器7aが使用されることとなるが、その点が異なるだけである。
By the way, as a descending distance information detection mechanism in the substrate processing apparatus, in the first embodiment, the cancel circuit 10 and the bypass circuit 5 are provided in order to remove the disturbance factor when detecting the change of the current in the detector 9. As a more simplified descent distance information detection mechanism K1, it may be formed of a
この実施例における下降距離情報検出機構K1では、当該機構K1自体としては外乱要因を排除する手当がなされていない。そのため、スピンドル本体1とロータ2間に使用されるベアリングがエアベアリングの場合のように、スピンドル本体1とロータ2間の静電容量CRが1000pF以上と大きくなる等、ドリル先端が表面導体層と接触したか否かの判定精度の低下が十分に許容できるものとなる場合や、別途、変流器の入力巻線に流れる電流を、高周波発振器から流れる特定の周波数の電流だけに限定するフィルターを設けた場合には、下降距離情報検出機構K1を簡素な構成として、低コストで設けることができる。しかも、変流器7aの入力巻線13とスピンドル本体1とを接続する結線の中間において、筐体27との間を結んだバイパス回路5が設けられていることで、スピンドルaがいわゆる浮き金属でなくなり、感電防止の保護機能を付ける必要がなくなる上、それによって、高調波電流等の電流がドリル3を介して筐体27へ流れ、それら電流によるドリル3の金属面やドリル3表面のコーティングの破損が防止され、ドリル3の長期使用が可能となるものである。
そして、少なくとも当該実施例における下降距離情報検出機構K1は従来より使用されて来た下降距離情報検出機構K1であることから、この下降距離情報検出機構K1を使用して、それに実施例1において説明した記憶、抽出、算出機構を有するCNC制御回路Sを組み込むことで、従前の基板加工装置をバックドリル加工の加工深さを正確且つ精密に制御しうる基板加工装置とすることができるものである。
尚、感電防止のために別の機構を設け、またドリルの損傷等についても配慮する必要がない場合には、前記バイパス回路5すら省略した下降距離情報検出機構を使用することも考えられる。
In the descending distance information detection mechanism K1 in this embodiment, the mechanism K1 itself is not provided with an allowance for eliminating a disturbance factor. Therefore, as in the case where the bearing used between the
Since at least the descending distance information detection mechanism K1 in the present embodiment is the conventionally used descending distance information detection mechanism K1, this descending distance information detection mechanism K1 is used to explain it in the first embodiment. By incorporating the CNC control circuit S having the storage, extraction, and calculation mechanism, the conventional substrate processing apparatus can be made into a substrate processing apparatus that can accurately and precisely control the processing depth of back drilling. .
In addition, when another mechanism is provided for preventing an electric shock and it is not necessary to consider the damage of the drill or the like, it is conceivable to use a descending distance information detecting mechanism in which even the bypass circuit 5 is omitted.
図9に実施例4を示す。図1に示す実施例1は、スピンドル1をビーム29(筐体27と同電位)から絶縁されていることから、基板101は加工台26に対して絶縁、非絶縁のどちらでも可能な方式となっているのに対して、本例は、スピンドル1は図示しないビーム(筐体27と同電位)に絶縁しないで直接取り付けられているのに対し、基板101は加工台26とは絶縁されて、加工台26上に載置されているものである。本実施例においては、この絶縁のために下板111を使用していることから、アルミ製の下板111は使用できない。
本実施例における下降距離情報検出機構K2は図9に記載するように、直列に配されたコンデンサ50とディップスイッチ51を1組として、該コンデンサとスイッチを複数組並列に配してなる模擬基板回路52を有するものである。すなわち、検出対象物たる基板101を基板加工装置Cの筐体27から絶縁して、筐体27内の加工台26上に、下板上面銅箔層112を有するガラスエポキシ樹脂製の下板111により絶縁して固定した上、高周波発振器6の一方はGNDライン11から前記筐体27に接続するとともに、前記模擬基板回路52の一方端子に接続し、もう一方の出力ライン12は、同方向に同巻数として巻き終わりと巻き初めとを接続した変流器7bの2個の入力巻線13、13aの中間に接続することにより、各入力巻線13、13aは逆巻の同巻数のコイルとなって、各入力巻線13、13aに同量の電流が流れた場合、変流器7bの鉄芯15に発生する磁束の方向は打ち消し合うこととなり、出力巻線16側には電流は発生しないこととなる。また、前記変流器7bの2個の入力巻線13、13aの各他端は、一方は検出対象物たる基板101の表面導体層107と、他方は前記模擬基板回路52の他方端子に接続されている。そして、検出対象物たる基板101の表面導体層107と筐体27間に生じる静電容量と略等しくなるよう模擬基板回路52のディップスイッチ51を調整することにより、各入力巻線13、13aに同量の電流が流れた場合、前記変流器7aに発生させる磁束の方向を互いに打ち消し合うようにして、スピンドルaのドリル3先端と検出対象物たる基板101の表面導体層107との接触によって生じる電流の変化を、変流器7aから出力される電流の変化として検出器9により検出してなる下降距離情報検出機構K3である。
A fourth embodiment is shown in FIG. In the first embodiment shown in FIG. 1, since the
As shown in FIG. 9, the descending distance information detection mechanism K2 in the present embodiment is a simulated substrate formed by arranging a capacitor 50 and a dip switch 51 arranged in series as one set, and a plurality of capacitors and switches arranged in parallel. A circuit 52 is provided. That is, the
実施例4に示す下降距離情報検出機構K2は、下降距離情報検出に際しての外乱要因の排除を可能とするものであり、既に既知のものとして基板加工装置に組み込まれている場合にも、実施例3の場合と同様に、これらの下降距離情報検出機構K2を使用して、それに実施例1において説明した記憶、抽出、算出機構を有するCNC制御回路Sを組み込むことで、従前の基板加工装置をバックドリル加工の加工深さを正確且つ精密に制御しうる基板加工装置とすることができるものである。 The descending distance information detection mechanism K2 shown in the fourth embodiment is capable of eliminating disturbance factors when detecting the descending distance information. As in the case of No. 3, by using the descending distance information detection mechanism K2, and incorporating the CNC control circuit S having the storage, extraction and calculation mechanisms described in the first embodiment, the conventional substrate processing apparatus can be obtained. It is possible to provide a substrate processing apparatus that can accurately and precisely control the processing depth of back drilling.
本願発明における下降距離情報検出機構を組み込んだ基板加工装置並びに該基板加工装置の使用方法は、基板のスルーホールに対するバックドリル加工に際して、当該基板自体の有する厚さの誤差や撓み、あるいは下板の厚さの誤差、更には基板加工装置の加工台自体の傾斜や撓み等の多数の要因から生じる加工深さの誤差の発生を防止し、その加工深さを正確且つ精密に制御することを可能とするものであり、翻っては設計上の残し代の長さを短く設定することができることから、ノイズの発生等の不具合を防止できる基板の加工を低コストで実現しうるものであり、バックドリル加工に限らず、基板に対する一定深さまでの穴開け加工においても、その加工深さを正確且つ精密に制御することを可能とするものである。 The substrate processing apparatus incorporating the descending distance information detection mechanism and the method of using the substrate processing apparatus according to the present invention include a thickness error or deflection of the substrate itself or back plate processing when back drilling the substrate through hole. It is possible to prevent the occurrence of errors in the processing depth caused by a number of factors such as the thickness error and the inclination and bending of the processing table itself of the substrate processing apparatus, and the processing depth can be controlled accurately and precisely. In other words, since the length of the design allowance can be set short, it is possible to realize substrate processing that can prevent problems such as noise generation at low cost. In addition to drilling, it is possible to accurately and precisely control the processing depth even in drilling to a certain depth with respect to the substrate.
A、B、C 基板加工装置
K、K1、K2 下降距離情報検出機構
a スピンドル
1 スピンドル本体
2 ロータ
3 ドリル
3−1 先端角頂部
3−2 傾斜部
4 検出装置
5 バイパス回路
6 高周波発振器
7、7a、7b 変流器
8 検波回路
9 検出器
10 キャンセル回路
11 GNDライン
12 出力ライン
13、13a 入力巻線
14 キャンセル巻線
15 鉄芯
16 出力巻線
17−1 模擬回路
17−2 模擬回路
17−3 模擬回路
17−4 模擬回路
18 逆バイパス回路
20 コンデンサ
21 ディップスイッチ
22 3相モータ
23 U相の巻線
24 V相の巻線
25 W相の巻線
26 加工台
27 筐体
28 インバータ
29 ビーム
30 絶縁物
31 Z軸駆動装置
32 アース
50 コンデンサ
51 ディップスイッチ
52 模擬基板回路
101 基板
102 第1の内層導体層
103 第1の絶縁層
104 第2の絶縁層
105 第3の絶縁層
106 第2の内装導体層
107 表面導体層
108 裏面導体層
109、109−1、109−2 穴部
110 メッキ部
110−1 残し代
111 下板
112 下板上面銅箔層
201 エリア
202 サブエリア
203 測定ポイント
301 アルミ上板
302 ベーク上板
V 商用電源
L リアクタ
L´ リアクタ
R 抵抗
R´ 抵抗
S CNC制御回路
S1 記憶媒体
S2 抽出機構
S3 算出機構
q メッキ部の層の所定厚さ
θ ドリルの先端角の角度
A, B, C Substrate processing device K, K1, K2 Descent distance information detection mechanism a
29 Beam 30 Insulator 31 Z-
50 Capacitor 51 Dip Switch 52
Claims (8)
スピンドルのドリルが検出対象物に接触することによって下降距離情報を検出してなる下降距離情報検出機構を有するとともに、
下記1乃至5各記載の位置情報等がそれぞれ記録される記憶媒体を有し、
1.設計上の基板厚さ、基準余長及び設計上の残し代の長さ並びにスルーホールの穴部に施されたメッキ部の層の所定厚さ及びドリルの先端角の角度についての数値情報、
2.基板加工装置の加工台上に載置された、少なくとも上面が導体層となる下板 において、下記設定により定められた測定ポイント及び各エリア域の平面上の座標位置情報、
記
格子状に複数のエリアを区画し、その各エリア毎に同一の基準によって定められた1個の測定ポイント、あるいはその各エリア毎に更に同一の規格によって格子状に区切られたサブエリア毎に同一の基準によって定められた1個の測定ポイント。
3.前記各測定ポイントに対して、バックドリル加工を行うドリルの設置されたスピンドルを下降させることにより、前記下降距離情報検出機構によって測定されるその各測定ポイント毎の高さ位置情報、
4.基板加工装置の加工台上の前記下板の上に載置された多層プリント配線基板もしくは複数の多層プリント配線基板を切り出す前の母板(以下、単に「母板」と言う。)に存する各バックドリル加工位置の、平面上の座標位置情報、
5.前記基板もしくは母板の各バックドリル加工位置に前記スピンドルを下降させることにより、前記下降距離情報検出機構によって測定されるその各バックドリル加工位置毎の高さ位置情報、
前記各エリア毎の座標位置情報と、多層プリント配線基板もしくはその母板に存するバックドリル加工位置の座標位置情報とから、バックドリル加工に際して下板上に多層プリント配線基板もしくはその母板を載置した状態で、前記下板の各エリアのそれぞれの座標値域内に存在するバックドリル加工位置を抽出する抽出機構と、
下記式に基づき個別バックドリル加工深さL2cを算出する算出機構を有して、
その算出された個別バックドリル加工深さL2cに基づき、基板加工装置におけるバックドリル加工の加工深さを自動制御してなる加工深さ制御機構。
L2c=Lnd×(L2m−αave)/L2d−td+角tan1
Lnd=設計上の基準余長
L2m=加工台上の下板上に載置された多層プリント配線基板あるいはその母板の、下板の各エリア毎の座標値域内に存在するものとして抽出された各バックドリル加工位置における実測高さ
αave=加工台上の下板の、各エリア毎の測定ポイントの実測高さの平均値。
L2d=設計上の多層プリント配線基板厚さ
td=設計上の残し代の長さ
角tan1=スルーホールのメッキ部の層の所定の厚さ×tan{(180度−ドリルの先端角の角度)÷2} A processing depth control mechanism using a computer for controlling a descending distance of a spindle drill in back drill processing in a substrate processing apparatus capable of performing back drill processing on a multilayer printed wiring board,
While having a descending distance information detection mechanism that detects descending distance information by the spindle drill coming into contact with the detection object,
It has a storage medium on which each of the following 1 to 5 position information is recorded,
1. Numerical information on the design substrate thickness, the reference surplus length and the design remaining allowance length, the predetermined thickness of the plated layer applied to the hole of the through hole, and the angle of the tip angle of the drill,
2. On the lower plate placed on the processing table of the substrate processing apparatus and having at least the upper surface as a conductor layer, the measurement points defined by the following settings and the coordinate position information on the plane of each area area,
A plurality of areas are divided in a grid pattern, and each measurement point defined by the same standard for each area, or each subarea divided into a grid pattern by the same standard for each area. One measurement point defined by the same standard.
3. Height position information for each measurement point measured by the descent distance information detection mechanism by lowering the spindle on which the drill for performing back drilling is lowered with respect to each measurement point,
4). Each of the multilayer printed wiring boards placed on the lower plate on the processing board of the substrate processing apparatus or each of the mother boards before cutting out the plurality of multilayer printed wiring boards (hereinafter simply referred to as “mother boards”). Coordinate position information on the plane of back drill processing position,
5. Height position information for each back drilling position measured by the descending distance information detection mechanism by lowering the spindle to each back drilling position of the substrate or mother board,
From the coordinate position information for each area and the coordinate position information of the back drilling position existing on the multilayer printed wiring board or its mother board, the multilayer printed wiring board or its mother board is placed on the lower board during back drilling. In this state, an extraction mechanism that extracts a back drilling position existing in each coordinate value range of each area of the lower plate,
Having a calculation mechanism for calculating the individual back drilling depth L2c based on the following formula,
A processing depth control mechanism that automatically controls the processing depth of back drill processing in the substrate processing apparatus based on the calculated individual back drill processing depth L2c.
L2c = Lnd × (L2m−αave) / L2d−td + angle tan1
Lnd = design surplus length L2m = extracted as existing in the coordinate value area of each area of the lower board of the multilayer printed wiring board or its mother board placed on the lower board on the processing table Measured height at each back drilling position
αave = average value of measured heights of measurement points for each area of the lower plate on the processing table.
L2d = Designed multilayer printed wiring board thickness td = Left angle angle of design margin tan1 = Predetermined thickness of plated layer of through hole × tan {(180 degrees−angle of tip angle of drill) ÷ 2}
下記1乃至5各記載の位置情報等を記憶媒体に記録するとともに、
1.設計上の基板厚さ、基準余長及び設計上の残し代の長さ並びにスルーホールの穴部に施されたメッキ部の層の所定厚さ及びドリルの先端角の角度についての数値情報、
2.基板加工装置の加工台上に載置された、少なくとも上面が導体層となる下板において、下記設定により定められた測定ポイント及び各エリア域の平面上の座標位置情報、
記
格子状に複数のエリアを区画し、その各エリア毎に同一の基準によって定められた1個の測定ポイント、あるいはその各エリア毎に更に同一の規格によって格子状に区切られたサブエリア毎に同一の基準によって定められた1個の測定ポイント。
3.前記各測定ポイントに対して、バックドリル加工を行うドリルの設置されたスピンドルを下降させることにより、下降距離情報検出機構によって測定されるその各測定ポイント毎の高さ位置情報、
4.基板加工装置の加工台上の前記下板の上に載置された多層プリント配線基板もしくは複数の多層プリント配線基板を切り出す前の母板(以下、単に「母板」と言う。)に存する各バックドリル加工位置の、平面上の座標位置情報、
5.前記基板もしくは母板の各バックドリル加工位置に前記スピンドルを下降させることにより、前記下降距離情報検出機構によって測定されるその各バックドリル加工位置毎の高さ位置情報、
前記各エリア毎の座標位置情報と、多層プリント配線基板もしくはその母板に存するバックドリル加工位置の座標位置情報とから、バックドリル加工に際して下板上に多層プリント配線基板もしくはその母板を載置した状態で、前記下板の各エリアのそれぞれの座標値域内に存在するバックドリル加工位置を抽出した上で、
下記式に基づき自動計算された個別バックドリル深さL2cに基づき、基板加工装置におけるバックドリル加工の加工深さを自動制御してなるバックドリル加工方法。
L2c=Lnd×(L2m−αave)/L2d−td+角tan1
Lnd=設計上の基準余長
L2m=加工台上の下板上に載置された多層ブリント配線基板あるいはその母板の、下板の各エリア毎の座標値域内に存在するものとして抽出された各バックドリル加工位置における実測高さ
αave=加工台上の下板の、各エリア毎の測定ポイントの実測高さの平均値
L2d=設計上の多層プリント配線基板厚さ
td=設計上の残し代の長さ
角tan1=スルーホールのメッキ部の層の所定の厚さ×tan{(180度−ドリルの先端角の角度)÷2} A back drilling method performed using the substrate processing apparatus according to claim 5,
In addition to recording the position information and the like described in 1 to 5 below on a storage medium,
1. Numerical information on the design substrate thickness, the reference surplus length and the design remaining allowance length, the predetermined thickness of the plated layer applied to the hole of the through hole, and the angle of the tip angle of the drill,
2. In the lower plate placed on the processing table of the substrate processing apparatus and having at least the upper surface as a conductor layer, the measurement point determined by the following settings and the coordinate position information on the plane of each area area,
A plurality of areas are divided in a grid pattern, and each measurement point defined by the same standard for each area, or each subarea divided into a grid pattern by the same standard for each area. One measurement point defined by the same standard.
3. Height position information for each measurement point measured by the descent distance information detection mechanism by lowering the spindle on which the drill for performing back drilling is lowered with respect to each measurement point,
4). Each of the multilayer printed wiring boards placed on the lower plate on the processing board of the substrate processing apparatus or each of the mother boards before cutting out the plurality of multilayer printed wiring boards (hereinafter simply referred to as “mother boards”). Coordinate position information on the plane of back drill processing position,
5. Height position information for each back drilling position measured by the descending distance information detection mechanism by lowering the spindle to each back drilling position of the substrate or mother board,
From the coordinate position information for each area and the coordinate position information of the back drilling position existing on the multilayer printed wiring board or its mother board, the multilayer printed wiring board or its mother board is placed on the lower board during back drilling. In the state, after extracting the back drill processing position existing in each coordinate value area of each area of the lower plate,
A back-drilling method that automatically controls the back-drilling depth in the substrate processing apparatus based on the individual back-drill depth L2c automatically calculated based on the following formula.
L2c = Lnd × (L2m−αave) / L2d−td + angle tan1
Lnd = design surplus length L2m = extracted as existing in the coordinate value area of each area of the lower plate of the multilayer blind wiring board mounted on the lower plate on the processing table or its mother board Measured height at each back drilling position αave = average value of measured height of measurement points for each area of the lower plate on the processing table L2d = design multilayer printed wiring board thickness td = remaining design margin Length angle tan1 = predetermined thickness of the plated portion layer of the through hole × tan {(180 degrees−angle of the tip angle of the drill) ÷ 2}
下記1乃至5記載の位置情報等を記憶媒体に記録するとともに、
1.設計上の基板厚さ、基準余長及び設計上の残し代の長さ並びにメッキ部を設ける前のバックドリル加工を行うスルーホールの穴部の半径及びドリルの先端角の角度についての数値情報、
2.基板加工装置の加工台上に載置された、少なくとも上面が導体層となる下板において、下記設定により定められた測定ポイント及び各エリア域の平面上の座標位置情報、
記
格子状に複数のエリアを区画し、その各エリア毎に同一の基準によって定められた1個の測定ポイント、あるいはその各エリア毎に更に同一の規格によって格子状に区切られたサブエリア毎に同一の基準によって定められた1個の測定ポイント。
3.前記各測定ポイントに対して、バックドリル加工を行うドリルの設置されたスピンドルを下降させることにより、下降距離情報検出機構によって測定されるその各測定ポイント毎の高さ位置情報、
4.基板加工装置の加工台上の前記下板の上に載置された多層プリント配線基板もしくは複数の多層プリント配線基板を切り出す前の母板(以下、単に「母板」と言う。)に存する各バックドリル加工位置の、平面上の座標位置情報、
5.前記基板もしくは母板上に厚さの既知であるアルミ上板を載置した状態で、その各バックドリル加工位置に前記スピンドルを下降させることにより、前記下降距離情報検出機構によって測定されるその各バックドリル加工位置毎の高さ位置情報、
前記各エリア毎の座標位置情報と、多層プリント配線基板もしくはその母板に存するバックドリル加工位置の座標位置情報とから、バックドリル加工に際して下板上に多層プリント配線基板もしくはその母板を載置した状態で、前記下板の各エリアのそれぞれの座標値域内に存在するバックドリル加工位置を抽出した上で、
下記式に基づき自動計算された個別バックドリル深さL2cに基づき、基板加工装置におけるバックドリル加工の加工深さを自動制御してなるバックドリル加工方法。
L2c=Lnd×(L2m1−αave−tAL)/L2d−td+tAL+角tan2
Lnd=設計上の基準余長
L2m1=加工台上の下板上に載置された多層ブリント配線基板あるいはその母板に、更に既知の厚さを有するアルミ上板を載置・固定した状態での、下板の各エリア毎の座標値域内に存在するものとして抽出された各バックドリル加工位置における実測高さ
αave=加工台上の下板の、各エリア毎の測定ポイントの実測高さの平均値
L2d=設計上の多層プリント配線基板厚さ
td=設計上の残し代の長さ
tAL=アルミ上板の規定厚さ
角tan2=メッキ部を設ける前のスルーホールの半径×tan{(180度−ドリルの先端角の角度)÷2} A back drilling method performed using the substrate processing apparatus according to claim 5,
In addition to recording the location information described in 1 to 5 below on a storage medium,
1. Numerical information on the design substrate thickness, reference surplus length and design remaining allowance length, and the radius of the hole of the through hole and the tip angle of the drill hole for back drilling before the plating portion is provided,
2. In the lower plate placed on the processing table of the substrate processing apparatus and having at least the upper surface as a conductor layer, the measurement point determined by the following settings and the coordinate position information on the plane of each area area,
A plurality of areas are divided in a grid pattern, and each measurement point defined by the same standard for each area, or each subarea divided into a grid pattern by the same standard for each area. One measurement point defined by the same standard.
3. Height position information for each measurement point measured by the descent distance information detection mechanism by lowering the spindle on which the drill for performing back drilling is lowered with respect to each measurement point,
4). Each of the multilayer printed wiring boards placed on the lower plate on the processing board of the substrate processing apparatus or each of the mother boards before cutting out the plurality of multilayer printed wiring boards (hereinafter simply referred to as “mother boards”). Coordinate position information on the plane of back drill processing position,
5. With the aluminum upper plate having a known thickness being placed on the substrate or the mother plate, each spindle measured by the descending distance information detection mechanism is lowered by lowering the spindle to its back drilling position. Height position information for each back drilling position,
From the coordinate position information for each area and the coordinate position information of the back drilling position existing on the multilayer printed wiring board or its mother board, the multilayer printed wiring board or its mother board is placed on the lower board during back drilling. In the state, after extracting the back drill processing position existing in each coordinate value area of each area of the lower plate,
A back-drilling method that automatically controls the back-drilling depth in the substrate processing apparatus based on the individual back-drill depth L2c automatically calculated based on the following formula.
L2c = Lnd × (L2m1-αave-tAL) / L2d-td + tAL + angle tan2
Lnd = design surplus length L2m1 = a state in which an aluminum upper plate having a known thickness is placed and fixed on the multilayer printed wiring board placed on the lower plate on the processing table or its mother plate. , Measured height at each back drilling position extracted as existing in the coordinate value range for each area of the lower plate αave = the measured height of the measurement point for each area of the lower plate on the processing table Average value L2d = Designed multilayer printed wiring board thickness td = Left length of design tAL = Specified thickness angle of aluminum upper plate tan2 = Radius of through hole before plating portion × tan {(180 Degree-angle of drill tip angle) ÷ 2}
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2015220845A JP6485774B2 (en) | 2015-11-11 | 2015-11-11 | Back drill processing method and substrate processing apparatus for multilayer printed wiring board |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2015220845A JP6485774B2 (en) | 2015-11-11 | 2015-11-11 | Back drill processing method and substrate processing apparatus for multilayer printed wiring board |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2017092259A JP2017092259A (en) | 2017-05-25 |
JP6485774B2 true JP6485774B2 (en) | 2019-03-20 |
Family
ID=58768975
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2015220845A Active JP6485774B2 (en) | 2015-11-11 | 2015-11-11 | Back drill processing method and substrate processing apparatus for multilayer printed wiring board |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP6485774B2 (en) |
Families Citing this family (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN110839321B (en) * | 2018-08-17 | 2021-11-16 | 深南电路股份有限公司 | PCB back drilling processing equipment and processing method thereof |
DE102020113134A1 (en) * | 2020-05-14 | 2021-11-18 | Skybrain Vermögensverwaltungs Gmbh | Processing station and method for processing workpieces |
CN115474338A (en) * | 2021-06-11 | 2022-12-13 | 深南电路股份有限公司 | Circuit board and back drilling processing method |
CN117279224B (en) * | 2023-11-17 | 2024-01-26 | 深圳市大族数控科技股份有限公司 | Circuit board back drilling method and circuit board back drilling device |
Family Cites Families (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP3375113B2 (en) * | 1996-04-16 | 2003-02-10 | 日立ビアメカニクス株式会社 | Drilling method for printed circuit boards |
IT1285334B1 (en) * | 1996-05-17 | 1998-06-03 | Pluritec Italia | EQUIPMENT AND RELATED PROCESSING DEPTH CONTROL METHOD FOR A CIRCUIT PLATE OPERATING MACHINE |
JP4201462B2 (en) * | 2000-06-05 | 2008-12-24 | 利昌工業株式会社 | Entry board for drilling |
JP5807863B2 (en) * | 2013-05-25 | 2015-11-10 | 大船企業日本株式会社 | A substrate processing apparatus incorporating a spindle lowering distance information detection mechanism and a spindle lowering distance information detection mechanism |
-
2015
- 2015-11-11 JP JP2015220845A patent/JP6485774B2/en active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2017092259A (en) | 2017-05-25 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6485774B2 (en) | Back drill processing method and substrate processing apparatus for multilayer printed wiring board | |
TWI632007B (en) | Back-drilling processing method for multilayer printed wiring substrate and processing depth Substrate processing device of control mechanism | |
US9827616B2 (en) | Method for implementing high-precision backdrilling stub length control | |
US20030035275A1 (en) | Device and method for interstitial components in a printed circuit board | |
JP5756958B2 (en) | Multilayer circuit board | |
TW202132021A (en) | Rotating shaft descending distance data detection mechanism and substrate processing apparatus equipped with rotating shaft descending distance data detection mechanism with which the accuracy of current detection can be increased and the device can be made small in size and low in cost | |
JP6425138B2 (en) | Substrate processing apparatus incorporating a spindle descent distance information detection mechanism and a spindle descent distance information detection mechanism | |
US7355392B2 (en) | Printed circuit card-based proximity sensor and associated method of detecting a proximity of an object | |
JP2008277732A (en) | Printed-circuit board, and manufacturing method thereof | |
CN112203426B (en) | Back drilling method, device and equipment for printed circuit board and storage medium | |
CN110545616A (en) | PCB facilitating layer deviation monitoring and manufacturing method thereof | |
JP5807863B2 (en) | A substrate processing apparatus incorporating a spindle lowering distance information detection mechanism and a spindle lowering distance information detection mechanism | |
CN105101619B (en) | A kind of pcb board and its depth milling fishing method | |
JP2016072386A (en) | Printed board with wiring pattern for deterioration detection and manufacturing method thereof | |
JP4602479B2 (en) | Multilayer printed wiring board, multilayer printed wiring board inspection method, multilayer printed wiring board inspection system, and multilayer printed wiring board manufacturing method | |
CN114938570A (en) | High-precision PCB processing method | |
CN111031674B (en) | Method for removing selective electroplating edge at specific position on PCB | |
WO2011151992A1 (en) | Method of supporting arrangement of capacitor and capacitor arrangement supporting device | |
JP2003008238A (en) | Drilling machine for multilayer printed wiring board, and manufacturing method using the same | |
WO2022257204A1 (en) | Circuit board and back drilling processing method | |
WO2023119417A1 (en) | Electrical characteristic acquiring device | |
JP2010250909A (en) | Method of detecting amount of machining and machining device | |
TWM541179U (en) | Drilling system | |
CN112004306B (en) | Detection method for high-multilayer board circuit and electric milling precision | |
KR102040494B1 (en) | Detection Coupon for Bonding Core Misapplication of Printed Circuit Board |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20180501 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20190125 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20190205 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20190208 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6485774 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |