JPH0256190B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、電子装置の基板の穴あけ等におい
て、多数の高密度に配置された穴を、高速に穴あ
け加工する電子ビーム加工装置に関するものであ
る。

従来の穴あけ方法には、一点一点機械的に位置
決めするNC的な方法、プレス型を作成し、一括
穴あけする方法、走行方向への一軸の偏向によ
り、穴あけ中のずれを補正しながら走行状態で電
子ビーム加工を行なう方法がある。しかし一点毎
に機械的位置決めを行ないながらの穴あけでは、
機械系速度および加減速時間が問題となり、あま
り高速化することはできない。またプレス型によ
る一括穴あけでは、一種類当りの作成枚数の少な
い基板では、型作成に費用がかかり、コスト高に
なる。電子ビーム加工でも、走行方向の一軸偏向
のみでは、加工の上限は、機械系の速度で規定さ
れることになつて、十分高い加工速度を得る事は
できない。

本発明の目的は、上述したような従来技術によ
る穴あけの欠点をなくし、多種類の穴あけを高速
に行なう電子ビーム加工装置を提供するにある。

ところで、高速度穴あけのためには、高速度の
位置決めができ、穴あけそのものが高速である方
式を使用すればよい。この方法としては、高エネ
ルギーの電子ビームを偏向制御することが考えら
れ、それにより機械式の穴あけに比べ２桁以上の
速度向上が期待できるが、高エネルギーの電子ビ
ームの偏向制御を広範囲にわたつて、高精度で実
現することは困難であるという問題があり、本装
置の目的とする電子装置基板の穴あけ加工のよう
に、比較的広い面積を持つ対象に対しては、適用
困難であつた。

本発明は、上記のような欠点を持つ電子ビーム
加工装置に機械的走行機構を組み合わせ、機械系
を高速に走行させながら、電子ビームを高精度で
制御できる範囲で走行方向に直交して走査させ、
広範囲の穴あけを高速に行なおうとするものであ
る。なお、本方法により、機械系は細かい加減速
を行なう必要がなくなり、又、電子ビームの偏向
できる巾単位で走査すればよいものとなるため、
電子ビームそのものの偏向の高速性とあいまつ
て、非常に高速な穴あけを実現できる。

以下本発明を図に示す実施例にもとづいて具体
的に説明する。

本装置の主要な構成要素としては、第１図に示
すように、電子ビーム発生器１、走査のためのｘ
軸偏向用コイル２、走行による位置ずれ補正のた
めのＹ軸偏向用コイル３、XYテーブル４および
その駆動系６，７、テーブル位置検出用エンコー
ダ８，９、制御用計算機１３、およびそのインタ
フエースおよびコントローラ１０，１１，１２が
ある。

本装置の全体的制御を行なうのは、制御用計算
機１３であり、基板の多数の穴位置データを、走
行方向による穴あけ順に並べて、インタフエース
１０，１１，１２を経由して設備をコントロール
して穴あけする。

本装置では、XYテーブル４は、第２図に示す
ように、電子ビームが基板の全面を走査できるよ
う、走査可能な巾間隔で往復に走行制御される。
この走行の一瞬をとつてみると、電子ビームは、
第３図の３３の電子ビームの走査可能範囲、すな
わち電子ビームが偏向を用いて、十分高精度に位
置決め可能な範囲を走査することができる。

なお、３２はXYテーブルの走行を示し、３４
は電子ビームの走査を示し、３５はXYテーブル
の走行と組合せたビームの走査可能巾を示す。

そこで第１図の制御用計算機１３は、第３図の
３３で示す範囲内を、３４に示す順に走査、穴あ
けを行なうことにより、高速穴あけが可能にな
る。

上記のような制御方法をとるとき、XYテーブ
ル４は、第２図の２３で示す走行経路の曲り点の
みで加減速を行なうことになるため、穴あけのほ
とんどの区間で、最高速度で走行する事が可能と
なる。

なお、ここで第１図のエンコーダ８，９は、コ
ンピユータが偏向系２，３を使用し、偏向による
位置決め及び穴あけ動作の処理タイミングを決
め、走行による位置ずれを補正するために取り付
けられるものである。インタフエース１０は、穴
あけのビームパルス巾等を制御するものであり、
計算機１３は、位置決め終了後、インタフエース
１０を使つてビーム発生信号を発生器１に出力
し、基板５の穴あけを行なう。

次にXYテーブル４を移動させながら真円の穴
をあける方法及び制御方法について説明する。

第４図は偏向系（２、及び１１ａ〜１１ｅ）
（サーボモータ系）６，８，１２ａ，１２ｂにつ
いては、XY軸２系統ありますが、図中では１系
統のみ示します。

XYテーブル４の駆動については、基本的に
は、一般の数値制御と同じ方法をとります。すな
わち、計算機１３から移動制御回路１２ｂに対し
移動量を設定し、移動指示を出すと、移動制御回
路１２ｂは、加減速を考慮しながら、サーボ系に
対し制御信号を出力し、サーボ駆動回路１２ａ
が、モータ６およびモータ６に付けられたタコジ
エネレーシヨン等によりXYテーブル４を駆動し
て移動を行ないます。

なお、計算機１３からの移動指令は、穴あけを
行なう一点一点に対するものではなく、第２図の
走行方向２３に示すような基板を横切る長経路に
対するものとなりますので、この間XYテーブル
４は高速運転を行ないます。

本制御方式の特徴は、XYテーブル４はフリー
に動かしておいて、その移動位置を、サーボ系と
は別に取付けたエンコーダ８から取り出しその移
動位置を見ながら、ビームを発生することによ
り、穴あけを行なう事にあります。すなわち、計
算機１３は、第２図に示すXYテーブル４の移動
経路にしたがつて、穴あけすべき位置を記憶して
おり、エンコーダ８の出力をもとに決定される現
在位置を位置検出回路１１ｃの出力を読みとるこ
とにより、次の穴あけタイミングを決定します。
そして、穴あけ位置までXYテーブル４が移動す
ると、目標値設定回路１１ｅに穴あけ位置を指示
します。

ただし、目標位置設定回路１１ｅに指示は、必
ずしも位置検出回路１１ｃの出力である現在位置
とは一致しません。これは、計算機での処理が
少々時間がかかると共にXYテーブルが高速に移
動しているため位置検出回路１１ｃの値が急速に
変わる等の理由によります。このため、XYテー
ブルの移動方向に対する偏向コイル２に対して、
現在位置と目標値の差を比較回路１１ｄで算出
し、誤差量にしたがつた修正を加えることによ
り、目標位置への正確な位置決めを行ないます。
なお、本回路は一旦位置決めが終了した後でも、
エンコーダ８からのパルスによりダイナミツクに
動作しますので、ビーム発生中の位置ずれも発生
せず、穴あけを真円に行なうことができます。

なお、計算機１３では、穴あけ目標値の設定回
路１１ｅへの出力後、ビームが安定するまで一定
時間まつて、ビーム発生回路１１ａにビーム出力
を指示します。

本位置ずれ修正回路は、XYテーブルの移動方
向ではダイナミツクな修正動作となりますが移動
方向に対して直交方向については、それほどダイ
ナミツクな修正動作は必要ではありません。しか
し、XYテーブル駆動系によらない精密な位置決
めを行なうため、両軸とも同一の回路構成をと
り、ビーム発生時期の検知のみ、移動方向の位置
検出回路を使用しています。なお１１ａは偏向コ
イル駆動回路、１１ｂはＤ／Ａ変換器である。

以上説明したように本発明によれば電子装置基
板の穴あけの加工速度を著しく向上させることが
できる効果を奏する。

近年、電子基板の実装密度は非常に増大してき
ており、本発明の対象とする特殊基板では、数万
点の穴あけを要するものもある。

従来方式として述べた各方法と、本発明の方法
の各場合の加工時間を、ある想定パターンのもと
に一万点の穴あけを行なう場合について比較して
みると、次のようである。

(1) 一点毎位置決め、穴あけ……2000秒 (2) 走行方向のみの電子ビーム偏向穴あけ……
100秒 (3) 本発明方式での穴あけ……12秒 以上のように、本発明によると、従来方式の10
倍〜200倍近い高速穴あけが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明による電子ビーム加工機の一
実施例を示す構成図、第２図は第１図の例での、
XYテーブルの走行方法の説明図、第３図は、第
１図の例での電子ビームの走査方法の説明図、第
４図は第１図に示す電子ビーム加工機の一実施例
を更に具体的に示した構成図である。 １……電子ビーム発生器、２……Ｘ軸偏向用コ
イル、３……Ｙ軸偏向用コイル、４……XYテー
ブル、５……対象基板、６……Ｘ軸サーボモー
タ、７……Ｙ軸サーボモータ、８……Ｘ軸エンコ
ーダ、９……Ｙ軸エンコーダ、１０……ビーム発
生器インタフエース、１１……ビーム偏向系イン
タフエース、１２……サーボ系及びエンコーダイ
ンタフエース。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 電子ビームの偏向機構と、対象基板をＸ若し
   くはＹ方向に移動するXYテーブルと、該対象基
   板へ加工をするための電子ビームを発生する手段
   と、該XYテーブルの位置を検出する手段と、該
   検出した位置に基づいて電子ビームによる加工処
   理のタイミングを決め、該XYテーブルの移動に
   よる位置ずれを補正しながら、該移動方向とは直
   交する電子ビーム偏向を行うように該偏向機構を
   制御する手段とからなることを特徴とする電子ビ
   ーム加工装置。