JPH07121505B2 - 自動研削機 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 発明の分野 本発明は露出されるべき領域を有する物体を自動研削す
る機械に関するものであり、さらに詳しくいえば、一つ
以上の印刷配線回路板の切取り試片のための研削案内を
介して電気回路を構成して自動的かつ正確に切取り試片
を研削す研削機械に関するものである。

発明の背景 現在、研削操作は、主に被研削物体に研摩装置を当てる
たびにタイミング期間を設定すること及び研摩装置が研
削している物体をすり減らす速度を人が観察することに
よつて制御される。もう一つの制御方法においては、研
削作業者が各削操作ごとに所望の研削深さに対応するレ
ベルに機械的止め具を設定することを考えている。

研削されるべき一つのそのような物体は、印刷配線回路
板のための切取り試片である。印刷配線回路板は、ダイ
オード、抵抗及びコンデンサなどの構成部品のための取
付表面と電気的相互接続システムを備えている。元来配
線回路板は、片面にだけ印刷されたに過ぎなかつたが、
今日殆どの回路板は両面または多層になつている。多層
印刷配線回路板、すなわち数層の板に印刷されている回
路を有する回路板は、層間に均一で信頼できる電気的接
続を必要とする。これらの重要な接続は、普通積重ねた
何層かの板を通して孔をあけることによつて用意された
通しメツキ孔（孔の上から下までメツキされた孔のこと
をいう）によつて与えられる。ドリルで孔あけされた孔
は、電気的相互接続を確立するために、まず銅でメツキ
され、次にハンダを付けられる。どの通しメツキ孔もす
べてあらかじめ定めた一様な厚さを保たなければなら
ず、気孔、われ目、こぶ及びメツキ中のその他のきず
は、回路板全体を不良品にする。

多数の回路板は普通単一のパネル材料の上に作られる。
検査は都合のよいことには、メツキのきずは、普通何ら
かのきずがあつたとしても、印刷配線回路板の通しめつ
き孔の殆どに現れる。従つて、一つ以上の切取り試片が
各回路板を印刷すべきパネルに作られる。各切取り試片
は、通しメッキ孔とメッキの欠陥を調べるために同時に
メッキされる一つ以上の通しメッキ試験孔（以下試験孔
と略称する）をもっている。切取り試片は、個々の板の
ための特定の識別符号を付けられており、あとで行う試
験のために引離される。

切取り試片にある試験孔は、普通、研摩の方向に直角な
平面内で孔の中心線を一線に揃えられている。試験孔
は、メツキしたあとで切取り試片の一方のふちを正確に
研摩して、試験孔の断面を露出させることによつて試験
される。しかし、その断面の中心線からの距離が大きれ
ば大きいほど実際のメツキ厚さの測定の誤差は大きくな
る。

検査のために都合の悪いことには、研削は、非常に精度
を高くすることを要求されているので、現在単調で退屈
で時間のかかる処置である。人間が研削機を監視するこ
とによつて、手動またに半自動的に達成される少なくと
も３または４の段階が含まれている。普通は、一つのふ
ちが飛出している状態で一つ以上の切削り試片がホルダ
の中に取付けられる。このホルダは、切取り試片を注意
深く型の中に配置したのちに鋳造される。切取り試片
は、切取り試片内のツーリング孔を貫通する位置合せピ
ンを用いて型の中に一線に並べられる。次にホルダを形
成するように硬化するポツテイング材料を型の中に注
ぐ。研削機はダイヤモンドのような硬い材料を含む多数
の調節可能な機械的止め具を備えた一つ以上のホルダを
一つの円板の中に受ける。

各切取り試片の突き出たふちは、数100rpmで回転する粗
砥に押付けて数分間研摩される。粗砥は、中砥と置換え
られ、その中砥は切取り試片に押付けてさらに１〜２分
間回される。半自動化機械を用いるとき、作業者はすべ
てのダイヤモンド止め具が砥石に接触したのちに切取り
試片を中砥から取外し、次に作業者はダイヤモンド止め
具をリセツトする。次に細粒砥が切取り試片に押付けて
30秒乃至50秒の間またはダイヤモンド止め具が再び研摩
材と接触するまで当てられる。研削機の場合、ダイヤモ
ンド止め具は、ホルダと同じ高さにリセットされる。最
後に、断面内に露出された試験孔をもつた切取り試片
は、一つ以上のみがき段階で処理される。

各回路板ごとに一つ以上の切取り試片を研削する全コス
トと労力は、年間に生産される印刷配線回路板が常に増
加し続ける何百万という数であることから、厳しい問題
を提出する。現在は、殆どの切取り試片は、１切取り試
片当り15〜20ドルのコストで手動で研削される。手動研
削は、作業者の絶えざる注意と顕微鏡を用いる頻繁な検
査を必要とする。目視検査をする度に研削操作が中断さ
れる。作業者の信頼度は、非常に変動があり、研削し過
ぎや研削不足が頻繁に起る。切取り試片は、破壊的に露
出されるので、研削し過ぎの誤りは、取返しのつかない
ものであり、第２の切取り試片が再研削するのに利用で
きなければ、そろつた印刷配線板を完全に無駄にするこ
とになる。研削不足は、検出されると、切取り試片を作
業者に戻すことによつて直され、作業者はそれを再び取
付けて、追加の予定外に研削を始めなければならない。

半自動研削または機械援用研削もまた作業者の細心の注
意を必要とする。機械は、手によつて研削するより信頼
できるが、いろいろな誤差の原因が慎重なることによつ
て小さな試験孔を露出するのに信頼できない。切取り試
片の一つにあるツーリング孔は、被試験通しメツキ孔に
対して間違つた場所に取付けられて切取り試片の研削不
足またはし過ぎをもたらす可能性がある。さらに、ホル
ダは、最初に機械的止め具の設定点に対して円板内で取
付け誤差の生ずる可能性があり、止め具それ自体が長時
間にわたつて摩損する可能性がある。また、若干のホル
ダを互いに対して円板内で置き違える可能性がある。

発明の要約 従って本発明の主たる目的は、複数の研削段階を介して
露出されるべき領域を有し、前記領域の順次のあらかじ
め定めた研削深さを電気的に検出する手段を有する物体
を完全に自動的に研削する研削装置を提供することであ
る 本発明のそのほかの目的は、非常に精度の良い上記のよ
うな研削機を提供することである。

本発明のさらにそのほかの目的は印刷配線回路板の切取
り試験片を研削する改良した機械を提供することであ
る。

本発明のさらにそのほかの目的は、試験孔のメツキ厚さ
を精密に測定することを容易にするように切取り試片を
常に同じに作成する上記のような研削機を提供すること
である。

本発明のなおそのほかの目的は、研削し過ぎのために切
取り試片を無効にしない上記のような研削機を提供する
ことである。

本発明のなおもう一つの目的は、人間が介入しないで多
数の研削操作を自動的に行う上記のような研削機を提供
することである。

本発明は、印刷配線回路板の切取り試片などの物体を研
削する真に有効な自動機械を、切取り試片の上に精密に
取付けられた研削深さを制御するのに用いる導電路（以
下単に制御トラックと略称する）と電気的に相互接続し
て切取り試片を研摩材と係合させる装置によつて、達成
できることは実現することに基づいている。この装置
は、研削によつて制御トラックに破断が生じたとき、切
取り試片を研摩材を引離す。

本発明は、露出されるべき領域を有し、かつその領域に
対してあらかじめ定めた研削深さに関して少なくとも後
縁の一部分が精密に位置決めされている制御トラツクを
有する物体を研削する機械を特徴とする。物体を研摩装
置と係合させる手段と、物体上の制御トラツクと相互接
続されて、研削によつてトラツクに破断が生じたとき、
物体と研摩装置を切離す手段がある。

一つの実施例においては、物体を研摩装置と係合させる
前記手段は、物体を研摩装置に引伸ばした位置において
接触させ、物体を研摩装置から引込めた位置において引
離す手段を備えている。物体を研摩装置と係合させる前
記手段は、さらに、接触させる前記手段を引伸ばした位
置に駆動する第１の駆動手段を備え、前記物体を引離す
手段は、制御トラツクにおける破断を検出する検出手段
に応じて接触させる前記手段を引込めた位置に駆動する
第２の駆動手段を備えている。前記物体を引離す手段が
前記制御トラツクに応ずる少なくとも２本の導電性導線
と相互接続する手段を備えている。接触させる前記手段
は、物体を回転させる手段を含むことができ、物体を研
摩装置から引離す前記手段は、スリツプリング手段など
を前記相互接続する手段と回転自在に接続する手段とを
含んでいてもよい。前記物体は、露出されるべき試験孔
を有する印刷配線回路板の切取り試片であつてもよい。

好ましい実施例において、前記接触させる手段は、復動
ピストンを備え、前記係合させる手段は、伸ばした位置
と引込めた位置との間で回転させる手段を案内するレー
ル手段を備えている。前記係合させる手段は、さらに、
復動ピストンを摺動自在に担持するシリンダを備え、前
記シリンダは、前記シリンダの端に近接して引込めた位
置にピストンを受ける第１の入口を備えている。第１の
駆動手段は、第１の入口に対する流体の送出を制御して
トラツクにおける破断が検出されるまで、物体研摩装置
と係合させるのに十分な流体圧力を与える係合調整手段
を備えていてもよい。第２の駆動手段は物体を研摩装置
から離すようにバイアスをかけるばね手段を備えていて
もよい。

もう一つの実施例においては、前記シリンダは、さらに
前記シリンダの端に近接して、第１の入口に向かい合つ
た第２の入口を備え、前記第２の駆動手段は、第２の入
口への流体の送出を制御して物体を研摩装置から離すの
に十分な流体圧力を与える揚程調整手段を備えている。
物体を研摩装置から引離す前記手段は、さらに、第１の
入口に近接して前記シリンダを接続された排気弁手段を
備えている。前記係合調整手段は、前記検知手段が前記
排気弁手段を作動するまで前記揚程調整手段の流体圧力
に打勝つ。係合調整手段は、第１の入口への空気の送出
を止めて、排気弁手段を起動するように検知手段によつ
て作動可能なソレノイド弁手段を備えている。物体を研
摩装置から引離す前記手段は、複数の制御トラツクを次
々に監視する選択手段を備えている。

本発明はまた、露出されるべき領域を有し、かつその領
域の次々のあらかじめ定めた研削深さに関して精密に位
置決めされた後縁の少なくとも一部分を有する複数の制
御トラツクを有する物体を研摩する機械の特徴とする。
この研削機は研摩装置と、物体を研摩装置と係合させる
手段と、制御トラツクを次々に監視する選択手段と物体
上で監視されている制御トラツクと相互接続されて監視
されている制御トラックに破断が生ずるまで研削し終つ
たとき、物体と研摩装置とを引離す手段を備えている。
研削装置は、研摩装置を物体に回転可能に当てる手段を
備えていてもよく、係合させる手段は、物体を前記回転
可能に当てる手段と反対方向に回転する手段を含む。研
摩装置は、複数の研摩車を備えていてもよい。

本発明はまた複数の研摩車と複数の研削ヘッドを有する
研摩装置を備えた複数の印刷配線回路板の切取り試片を
研削する機械ということができる。各研削ヘツドは、切
取り試片を研摩車と一つと係合させる手段と、一つの切
取り試片の制御トラツクを次々に監視する選択手段と、
監視されている制御トラックに破断が生ずるまで研削し
終つたとき、切取り試片と研摩装置とを引離す手段を備
えている。

好ましい実施例の説明 その他の目的、特徴及び利点は、好ましい実施例の以下
の説明及び添付図面から分る。図面において、 第１図は従来の多層印刷配線回路板の分解軸測投影図で
ある。

第２図はメツキ操作において起る可能性のある欠陥を例
示する第１図の仮想回路板内の露出された通しメツキ孔
の断面図、 第3A図はパネル内に配置された通常の切取り試片と回路
板の略平面図、 第3B図は第3A図の切取り試片の一つの拡大図、 第４図は断面の試験孔の直径からの距離に対するメツキ
厚さの測定中に生ずる誤差の図、 第5A図は切取り試片に印刷されている新規な研削案内の
平面図、 第5B図は第5A図の制御トラツクの一部分の拡大詳細図で
あり、ドリルであけた孔によつて位置を揃えられた制御
トラツクの後縁を示す図、 第６図は切取り試片取付台に埋められた第5A図の切取り
試片の軸測投影図、 第7A図は第６図の切取り試片取付台を受ける本発明に従
う研削機の軸測投影図、 第7B図は電気回路と空気圧通路を示す第7A図の研削機の
略ブロツク図、 第7C図は第7B図の電気回路の略図、 第8A〜8C図はそれぞれ粗研削、中研削及び細研削後の第
5A図の案内と同様な研削案内を含む多層切削り試片の略
断面図、 第９図は代りの構成によつて精密に位置決めされた後ふ
ちを有する制御トラツクの平面図、 第10図はなおもう一つの研削案内の平面図、 第11図は本発明による別のマルチステーシヨン研削機の
略軸測投影図、 第12図は第11図のマルチステーシヨン研削機の各研削ヘ
ツドのための研削操作選択器及び関連の制御装置の略図
である。

本発明による研削機は、片面または両面回路板のための
切取り試片などの物体を研削するのに用いることができ
るが、この研削機は、第１図に示すような多層回路板の
ための切取り試片の研削に特に有用であり、それは各多
層板において非常に多くの時間と金が投資されているか
らである。多層印刷配線回路板10は、層12、14、16、18
及び20を備えている。回路板の層12、16及び20は、両面
に印刷され、回路を形成するためにそれらの層に銅のク
ラツドを付けている。各回路は、互いにそれぞれ絶縁層
14及び18によつて絶縁されている。回路板の層12、16及
び20の上側面に印刷された回路は、実線で示され、これ
らの層の下側に印刷された回路は中白線で示されてい
る。

回路板の層と絶縁層を組立てて、互いに対して位置を揃
えたのちに、回路板は、回路を完成するように通しメツ
キ孔を作るように選択的にメツキされ、仮想線で示され
た孔26、28は、通しメツキ孔によつて作られる電気的相
互接続を表している。例えば、取付部30に付けた構成部
品は、それぞれの層にある孔40、41、42、43及び44が孔
26によつて示されているように単一の通しメツキ孔とし
てメツキされるとき、線32、34、36及び38によつて他の
構成部品に相互接続される。

第１図の組立てられた多層回路板10の通しメツチ孔26
は、第２図に断面で示されており、製造の最終通しメツ
キ段階の間に生ずる可能な欠陥を示しており、これらの
欠陥は添付の切取り試片にある試験孔を調べることによ
つて発見されると期待されている。印刷配線回路板12、
16及び20は、それぞれ上側及び下側銅クラツド30と32、
34と36及び38と39をもつたものとして示されている。こ
の回路は、孔26のような通しメツキ孔が電気的にこれら
の回路を接続しなければ、絶縁層14、18によつて内部で
分離されている。各層は一つに組立てたのちに、追加の
メツキ段階によつて銅クラツド36を孔26全体を通してメ
ツキする。人工物91は、適当に取除かれなかつた樹脂う
わ塗り剤を表し、それはクラツド36とメツキ90との間の
電気的接続を少なくする。薄板内の空隙92は、構造が弱
められることと、銅クラツドをした回路間に短絡回路が
生ずる可能性を示している。溝93は銅メツキ90にあるヘ
アライン割れ目である。

次に、銅メツキ90の上にハンダメツキ94がメツキされ
る。きず96は、不連続なメツキを示し、一方、空隙98
は、銅メツキ90とハンダメツキ94の両方を通つて抜けて
いるメツキ内の空隙を示している。溝99は、銅メツキ90
を貫いている大きな割れ目を表している。

こぶ100のような幾つかの欠陥は、許容できるが、銅メ
ツキ90は、許容できないこぶ102を生ずることがある。
またメツキポケツト104及び周囲の割れ目106、108も許
容できない。

最後に、メツキそのものは、指定された厚さをもつてい
る。寸法矢印110は、ハンダメツキ92に対する所望のメ
ツキ厚さの範囲、普通は0.0025乃至0.005cmを示してい
る。寸法矢印112は、銅メツキ90に対する許容巾の範囲
が0.0025乃至0.005cmであることを表している。

通しメツキの質を決めるのが必要なことは容易に明らか
である。また通しメツキの孔は、どれもこれも個々の電
気的試験が極端に費用がかかり、時間を消費することも
明らかである。さらに、欠陥を最もよくあばく破壊的試
験を印刷配線回路板そのものについて行うことは、それ
でもできない。従つて多数の犠牲の試験孔を有する別個
の切取り試片がメツキ品質を確める実際的な手順を与え
る。

普通は、多数の回路板が第3A図のパネル46のような単一
のパネルに印刷される。印刷配線板48、50、52及び54の
上でそれぞれの印刷配線板に非常に接近して置かれた切
り取り試片対56、58、60及び62をもつている。メツキの
品質を試験するために、切取り試片69の上の線68が適当
なメツキであることを保証するために応力を加えられ
る。印刷配線板48にある孔64のような通しメツキ孔の品
質を試験するためには、切取り試片対56の切取り試片66
にある試験孔が次に断面で検査される。

切取り試片66が第3B図に非常に詳細に示されている。普
通は、試験孔70及び72は、孔64をあける前にあけられ、
試験片74及び76は、あとであけられて、ドリルのほ先が
始動時と最後に配線板48に行なつた作業の品質を監視す
る。試験孔70、72、74及び76は孔64の同時に通しメツキ
をされる。

ポツテイング材料を加えて切取り試片を担持するホルダ
を形成する前に、切取り試片を型の中で従来のやり方で
位置決めするのに用いられる位置決め孔80、82も示され
ている。切取り試片66は、せん断機またはパンチを用い
てパネル46から取除かれる。

切取り試片内の試験孔が断面を露出させるとき、露出の
深さは、メツキ厚さの測定に影響を与える。第４図は、
銅メツキ113の厚さを第3B図の断面の通しメツキ孔72の
直径からの距離に対して測定する間に生ずる誤差のチヤ
ートである。線114は、直径に対応する断面を表し、線1
16、118、120及び122は、直径114から段々大きくなるよ
うに変位させられる露出の断面を表している。mmで表し
た直径114からの変位に関する測定誤差が、孔72が0.406
4mmで、メツキ113が0.0254mmであるとき、表１に示され
ている。

断面116は、線114に対して0.0254mm（１ミル）変位させ
られている。銅メツキ90内の半径線124と断面116との間
の長さの差は0.0064mm（0.025ミル）である。断面122
は、線126によつて表わされた真の厚さを0.00445mm（0.
1750ミル）だけ過大評価しており、それは17.5％の測定
誤差である。

研削し過ぎ及び研削不足から生ずるこのような誤差を新
規な研削案内、例えば第5A図に示した研削案内130を用
いる本発明による研削機によつて防止できる。研削案内
130は、切取り試片132に取付けられている。仮想線で示
されたツーリング孔134、136は、研削案内130の一部分
ではなく、切取り試片132の通常の取扱い及び位置合わ
せの間利用される。研削案内132には銅電性導線138、14
0、142及び144がある。導電性導線138及び140は、導電
性制御トラツク146によつて相互接続され、導線142及び
144は、制御トラツク148によつて接続され、導線140及
び142は、制御トラツク150によつて接続されている。制
御トラックの研削方向に対して後方の縁にあって研削深
さを制御するのに用いられる制御孔152、154及び156
は、粗い研削、中間研削及び細かい研削などの三つの研
削段階の間に順次に切断される制御トラックとして制御
トラック146、148及び150を画定している。制御孔は、
ドリルであけた孔として示されているが、例えば孔152
の中の制御トラックの材料をレーザエツチングまたは他
の除去方法によつて取除くことができる。

通しメツキ試験孔160、162、164及び166と関連した導電
性導線136、140、142及び144が示されている。切取り試
片132の表面168がそれらの試験孔の断面を露出するよう
に研削されてゆくにつれて、研削によつて材料を制御孔
152まで削りとると、切断がまず制御トラック146に起
る。電力を銅線140または制御トラック150に応答するも
う一つの導線に与えて、導線138における電流または電
圧を検知する回路が形成されている。表面168が制御ト
ラック146を通つて制御孔152まで研削されるとき、回路
は切断される。それによつてあらかじめ定めた研削深さ
がその制御トラツクによつて確立される。

制御トラック146が破断されたあとで、制御トラック148
が切断されるまで、より小さい研摩材が研削表面163に
当てられる。最後に、制御トラック150が切断されるま
で、細かい研摩材での研削が続く。順次の制御トラック
を監視しながら、電力を順次の導線に伝送するのではな
く、単一の導線に正の電力を維持することが望ましいと
き、制御トラック140または142を１本のパワリードとし
て役立たせることができ、残つている三つの制御トラッ
クについて制御トラックが切断されたことを示すパワの
急激な降下を監視できる。

導電性導線140、142及び制御トラツク150は、第5B図に
拡大図で示されている。制御孔156は、試験孔162、164
の中心を通過する直径170に開して示されている。寸法1
72は、制御孔156が直径170より少しだけ先行しており、
研削操作を行う研削機が切取り試片132を研摩材から引
込めて、表面168の幾分かを研磨の間にさらに削り取り
できるようにするのに十分な時間のあることを確実にす
ることを例示している。代表的な切取り試片研削操作の
場合に、172のところに表わされた先行距離は、0.0254
乃至0.0508mm（１乃至２ミル）である。第5A図の制御ト
ラツク154は、試験孔の直径より0.0762mm（３ミル）だ
け先行し、粗い制御トラツク152は、0.1524mm（６ミ
ル）だけ先行する。

切取り試片132を研削に備えるためには、それはビユー
ラー（Buehler）から入手できるエポ・クイツク（Epo−
Kwik:商品名）エポキシなどのポツテイング材料に「ポ
ツト」され、この材料が第６図の切取り試片取付台174
を形成するように硬化する。切取り試片132は、線176ま
でポツテイング材料によつて囲まれている。研削の間、
切取り試片132の表面168は、仮想線で示された表面168a
まで削り落とされる。

導電性導線138、140、142及び144は、それらが切取り試
片132の表面から幾分突出るように厚さがわずかに高く
なつた形で示されている。この突出は、以下に説明する
本発明による研削機のエツジ・コネクタとのかみ合せを
容易にする。

切取り試片ごとの個々の研削制御は、一度に一つだけの
切取り試片を研削することによつて最も正確に得られる
が、二つ以上の切取り試片を仮想線で示された切取り試
片178によつて示されるのと同じ取付品に取付けること
ができる。追加の切取り試片をポツテイングの間の例え
ば、切取り試片132に対して位置を合わされる。各監視
されない切取り試片178の上側部分が上側のポツテイン
グ材料の限界176より遥か上に伸びないようにすること
が望ましい。すなわち監視される切取り試片132と本発
明による研削機との相互接続を物理的に妨害することが
それによつて避けられる。次に、切取り試片132は、取
付台174の中のすべての切取り試片の研削を制御するよ
うに研削の間監視される。

研削案内を備えた物体を研削する本発明による機械の１
例が第7A図に示されている。作業台181の上面に取付け
られた研削機180は、シリンダ182の中の複動ピストンを
空気圧で作動して、すべり組立体184を伸ばしたり引込
めたりする。引込めた位置に示されているすべり組立体
184は、切取り試片取付台174を固着するホルダ186をも
つている。

伸ばされた位置において、取付台174の中の切取り試片
は、といし車190に接触させられる。といし車190は、研
摩電動機192により研摩速度制御装置193によつて制御さ
れた速度で一方向に回転される。研削されている表面の
よごれは、切取り試片をといし車の回転と同一方向また
は反対方向に回転することによつて最小にされる。研削
の有効速度を大きくするためには、切取り試片取付台17
4にある切取り試片を電動機194によつて反対方向に回転
する。電動機194は、歯車箱196及びベルト駆動軸188を
介してホルダ186にトルクを加える。

伸ばした位置に達するためには、すべり組立体184は、
係合調整装置200及び揚程調整装置208（見えない）によ
つて制御された圧力の釣合によつて定められるように、
レール198に沿つて駆動される。少なくとも3.51Mgf/cm²
（50psi）の圧力にある空気がホース202を通して研削機
182に送られ、フイルタ204、206によつてろ過される。
第7A及び7B図に示すように、空気は、シリンダ182の下
側部分に入る空気の圧力を制御する揚程調整装置208を
通過する。潤滑装置210は、シリンダ182に入る空気に潤
滑剤の霧を与える。空気が係合調製装置200から潤滑装
置212（第7A図では見えない）を通過して、次にシリン
ダ182の上側部分に接続されている急速排気弁216に電磁
弁214を通して導かれる。係合調整装置200は、揚程調整
装置208によつて調節された持上げ圧力に打勝つに十分
な圧力の空気を通すように調節されている。それによつ
てすべり組立体184は、引込んだ位置から伸び出した位
置に駆動されて切取り試片をといし車190に接触させ
る。

動作中は、すべり組立体184は、取付台174の中の切取り
試片をすり減らすために第7A図のといし車190の方向へ
押付けられる。湿式研削の場合、水を蛇口218を通して
供給する。軸188は、第7A図Ｂ及び第7B図の電動機194に
よつてといし車190の方向と反対の方向に回転計220によ
つて測定された電動機トルク制御装置222によつて制御
された速度で回転される。取付台174の中にある一つ以
上の切取り試片に付いている研削案内は、案内電源225
によつて供給される電圧または電流を監視する研削機18
0の中のセンサと相互接続されている。監視されている
制御トラツク内のとぎれがリレー224を始動させ、次に
リレー224が電磁弁214を閉じる。排気弁216の取入れ口
部分にかかる圧力が止まるとき、排気弁216は、シリン
ダ182の上側部分にある圧力を迅速に吐き出す。これ
は、揚程調整装置208によつて与えられる空気圧力がす
べり組立体184を引込んだ位置に迅速に駆動できるよう
にして、切取り試片をといし車190から離す。切取り試
片の研削し過ぎまたは研削不足はそれによつて避けられ
る。

電動機トルク制御装置222を含む外箱は、第7A図に示さ
れ、速度制御装置226、すべりリフト228、研削選択器23
0及び主電力線232を備えている。研削機180の電気回路
及び空気圧通路は、さらに第7B図及び第7C図に関して説
明する。第7B図に示したように、切取り試片132につい
ている研削案内130は、普通のエツジ・コネクタなどの
コネクタ240で電気的に相互接続し、そのコネクタは、
次にスリツプリング242に回転可能に相互接続されてい
る。研削案内130の適当な制御トラツクを研削選択器230
によつて選択したのちに、案内電源225からの電力がス
リツプリング242を経てコネクタ240及び切取り試片132
にゆく。切取り試片132に付いている制御トラツクが無
傷のままである限り、付勢回路がリレー224を介して保
持される。制御トラツクがすつかり研削されると、付勢
回路が切れて、リレー224を起動させ、電磁弁224を閉じ
る。排気弁216が開いてピストン234がその上端の圧力を
急激に減らされる。ピストンは、急速に上昇してピスト
ン軸236にリンク仕掛け238によつて取付けられているす
べり組立体184を一緒に持上げる。

付勢回路はまた、すべりリフトスイツチ228によつて手
動で切ることができる。代りの方法として、付勢回路を
所望の時間の間磨き線244を介して維持できる。

第7B図の電気回路は第7C図にさらに詳細に示されてい
る。速度制御装置226にはポテンシヨメータ246がある。
研削操作選択器230aが研削案内130にある三つの別個の
制御トラツクを次々に監視する。スイツチ247は、最初
の研削操作の間「粗」に設定される。すばりリフト・ス
イツチ228が「自動」に設定されるが、電磁弁214は、
「粗」制御トラツクが全部研削されるまで、リレー224
によつて起動されない。次に粗研摩材を中研摩材で置換
えて、スイツチ246を中間設定用「中」に設定する。中
制御トラックが切られたのち、スイツチ246を「細」に
設定して切取り試片132aにある試験孔を所望の研削深さ
まで研削する。「細」制御トラツクが全部研削される
と、細研削材をバフ研磨装置と取換えて、スイツチ247
を「磨き」線244に押付けて30乃至60秒の間保持する。

多層化切取り試片内で達成される異なる研削深さの例が
第8A図乃至第8C図に示されている。多層化切取り試片13
2aは、その外側表面の一つに導電性導線138a、140a、14
2a、及び144aをもつている。一つ以上の研削段階から成
る研削操作が制御トラツク140aを全部研削し終るまで、
すなわち、制御孔152aに達するまで進む。その結果、導
電性導線138aと140aとの間に前にトラツク146a及び通し
メツキ試験孔160a、162aを介して作られた回路が切られ
る。このあらかじめ定めた研削深さにおいて、試験孔16
0aの巾は、寸法250によつて示され、それは試験孔160a
の真の直径より小さい。同様に、試験孔162a、164c及び
166aも断面をそれらの完全な直径より小さいところまで
研削される。

研削深さについてだけでなく、試験孔の軸に関する研削
角度についても制御を望む場合は、追加の１組以上の制
御トラツクを設けることができる。例えば、仮想線で示
したように、制御トラツク146a、148a及び150aが配置さ
れている層と異なる層に制御トラツク146b、148b及び15
0bを設ける。制御トラツク146b、148b、及び150bは、通
しメツキ試験孔160a、162a、164a及び166aによつて導電
性導線138a、140a、142a、及び144aに電気的に接続され
る。

研削操作選択器が第8B図の導電性導線140aと144aとの間
に回路を構成するようにリセツトされたのちに、切取り
試片132aを制御トラツク148aの後縁が制御孔154aに達す
るまで、中研摩材に当てられる。試験孔160aの寸法252
は、第8A図の寸法250より大きい。次に、第8C図に示す
よりに切取り試片132aの断面表面は、制御トラック150a
を完全に研削したとき、導電性導線140aと142aの間に構
成された回路が切れるまで、研削される。こんどは、制
御孔156aの一部分が断面に露出される。制御孔160aの寸
法254は、その真の直径とほぼ同じ大きさである。次
に、試験孔の真の直径に達して試験孔の顕微鏡検査を容
易にするために時間を決めたバフ研摩が行われる。

上述の研削案内の制御トラツクの後縁は、精密に位置決
めされた制御孔によつて設定されたが、これは研削案内
を制限するものではない。試験孔256、258、260及び262
を含む第９図の研削案内130bは、制御トラツク264、266
及び268の後縁を異なる技術を用いて精密に位置決めす
る。制御トラツク264の後縁は、矩形の切り込み270によ
つて定められ、制御トラック266の後縁は、角張つか切
り込み272によつて決められる。従つて、任意のくぼみ
を用いて制御トラツクの後縁を確立できる。別の方法と
して、制御トラツク全体を研削の所望の深さに垂直に精
密に置くことができる。例えば、制御トラツク268の後
縁274を試験孔256、258の巾に対して精密に位置決めす
る。

研削案内の導電性導線が直接に各制御トラックと相互接
続しているとき、試験孔は、導電性導線または研削案内
の制御トラツクと直接に関連する必要はない。第10図の
研削案内130cは、試験孔256a、258a、260a及び262から
離れて、切取り試片132cに取付けられている。研削の
間、最初の研削操作は、制御トラツク268aを介して回路
を構成することによつて制御される。これは導電性導線
278に制御トラツク264a、266a及び268aを介して連結さ
れている導電性導線276に電力を与えることによつて達
成できる。代りの方法として、仮想線で示した独立の導
電性導線284を制御トラツク268aが電力導電性導線284と
監視される導電性導線278を相互接続するために設ける
ことができる。次の研削操作は、導電性導線280と276を
相互接続する制御トラック266aの後縁によつて制御さ
れ、代りの方法として、制御トラック266aが仮想線で示
した制御トラック286と導電性導線280とを相互接続でき
る最後の研削操作は、電力伝導導線276と監視される導
線282を相互接続する制御トラック264aによつて制御さ
れる。

導電性導線278、280、282及び276の許容できる長さは、
これらの導電性導線の一部分がポツテイングののちに外
部に露出したままになるようなものであることを破線28
8が示しており、線288は、試験孔を覆うポツテイング材
料の許容できる上限を表している。別の方法として、導
電性導線を本発明による研削機がある位置で各導電性導
線と相互接続できる限り、多層切取り試片の層間におく
ことができる。

この研削機は、露出されるべき試験孔を有する印刷配線
回路板の切取り試片の研削のための研削案内を用いるも
のとして上に説明されているが、これは本発明の制限で
はない。この研削案内を用いて研削されるべき物体を本
発明による機械によつて研削するのを制御するのに用い
ることができる。物体のための研削案内の制御トラツク
を物体を製作する間に精密に位置決めできるかまたは製
作したあとで適用できる。集積回路またはハイブリツド
回路の場合、研削案内をホトリトグラフイーの方法を用
いて担体材料に同時に付けることができる。担体材料
は、金属またはセラミツクであつてもよく、露出される
べき領域は、集積回路のチツプ・コンデンサまたは抵抗
であつてもよい。代りの方法として、制御トラツクを箔
テープとして製作したのちに適用してもよい。

さらに、この研削案内を用いて電気回路を含まない物体
の研削を制御することができる。例えば、箔テープ制御
トラツクをセラミツクに取付けて、そのトラツクが破れ
るまで研削することによつてセラミツクの有孔率を求め
ることができる。そのとき露出された表面は孔の大きさ
と密度を試験される。

もう一つの用途においては、無傷の鋳物が調べられるべ
き空隙またはその他の欠陥の位置決めのためにＸ線また
は超音波で調べられる。Ｘ線によつて与えられた情報を
用いて制御トラツクに対する精密な場所を求める。次
に、研削案内を直接鋳物に適用するか、または鋳造と同
時に研削される別の物体によつて担持された研削案内と
位置を揃えて、その鋳物をポツトする。

本発明による代りのマルチステーション研削機が第11図
に示されている。研削機290には、このあと研削ヘッド2
92と呼ぶ物体保持手段であるすべり組立体292があり、
それは引込めた位置と伸ばした位置との間を軌道294に
沿って動く。レールの形式の軌道294は、すべり組立体
を回転可能に支持するタレット298の溝296に取付けられ
ている。タレット298には、溝296のほかに溝302や304の
ような五つの他の溝が取付けられている中央アルミニウ
ム管状部材300がある。以下に説明するように、タレッ
ト298は各溝に一つずつ合計６研削ヘッドまで取扱いで
きる。

研削機290はまたそれぞれに粗研摩材、中研摩材及び細
研摩材を含むといし車308、310、及び312を備えた台306
がある。台306の一部分を切取つてといし車308のための
研摩電動機314を見えるようにしている。同様に、各と
いし車には独立の電動機がある。台306にはまたバフ研
摩車316及びふるい鉢318がある。

支持具322に取付けたシリンダ320は空気圧で作動されて
研削ヘツド292を伸びた位置に駆動する。ゴム管のよう
な柔軟な導管324が研削ヘツド292に至るケーブルを運
ぶ。シリンダ320は、伸びた位置で切取り試片を研摩材
から離すようにバイアスをかける戻しばねを含んでい
る。

動作中、研削ヘツド292は、粗といし車308に取付けられ
た切取り試片のような物体に粗制御トラツクが完全に研
削されるまで係合する。その時点で、研削ヘツド292
は、戻しばねによつて駆動されて引込む。シリンダ320
の中のばねが研削ヘツド292を引込んだ位置に駆動した
のちに、タレツト298は、タレツト電動機制御装置328に
よつて指令されるようにタレツト割出し電動機326によ
つて回転される。次に、研削ヘツド292によつて保持さ
れた切取り試片は、タレツト298が回転するにつれてス
プレイ樋330を通過させられる。スプレイ樋330は、水を
切取り試片取付台に向けて出して研削くずを洗い落とす
ノズルを含んでいる。

次に切取り試片は中間制御トラツクが完全に研削される
まで中といし車310に押付けて研削される。中間トラツ
クが切れると、研削ヘツド292は、直ちに引込んで、次
に割出し電動機326によつてスプレイ樋332を通過させら
れる。一つの回路が細制御トラツクを介して作られ、研
削ヘツド292は、細といし車312に係合するように伸ばさ
れる。細制御トラツクが切れて、研削ヘツド292が引込
んだのちに、切換り試片がスプレイ樋334を通過させら
れて切取り試片が40〜50秒の間バフ研削車316と接触さ
せられる。最後のスプレイ樋336を通過したのちに、そ
れらの切取り試片取付台の中の切取り試片はあとで取除
くためにふるい318の中に放出される。

研削機械290の処理量を増やすために、仮想線で示され
た研削ヘツド338のような追加の研削ヘツドがタレツト2
98に追加される。多重駆動ヘツドを用いるとき、追加の
粗といし車340とスプレイ樋342を追加することが望まし
い。研削操作は、最も長い時間を必要とするので、一つ
以上の追加の粗といし車を追加することによつて、それ
らの車に係合する研削ヘツドを他の研削ヘツドが引込め
られるのとほぼ同時に引込めることができ、各回転可能
な研削ヘツドには、ソレノイド、急速排気弁、シリンダ
及びすべき組立体がある。連続回路ができるようにする
ためには、空気ホースとこれらの構成要素に給電する電
気接続が台306の中に回転可能なコネクタを含んでい
る。

マルチステーシヨン研削機290の各研削ヘツドのための
制御装置が第12図に示されている。研削操作選択器230b
には次々の研削操作を制御するようにスイツチ246aを割
出すスイツチ割出器344がある。動作中、切取り試片取
付台を装荷するとスリツプリング348を通つてタレツト
電動機制御装置328に至るローダ合図信号346を発生す
る。六つの研削ヘツドすべてが引込んだ位置になつて研
削されるべき次の切取り試片取付台が装荷されたのち、
タレツト電動機制御装置328が各研削ヘツドの選択器ス
イツチ割出器に進むように命令する。例えば、研削ヘツ
ド292の場合、スイツチ246aが切取り試片放出350からOR
ゲート352へ動かされる。すべりリフトスイツチ228aが
図示のようにセツトされる。第11図及び第12図を参照す
ると、次に研削ヘツド292は、粗制御トラツクがそのと
きまでに完全に研削されていなかつた場合、１乃至２分
後に相タイマ354が付勢回路を切るまで切取り試片をと
いし車340に接触させる。六つの研削ヘツドのすべてが
それらの個々の制御回路によつて指令されたように引込
められて、研削ヘツド292に対して左回りにある研削ヘ
ツドが切取り試片取付台に載せられたのちに、タレツト
電動機制御装置328が割出し電動機326を作動してタレツ
ト298を右回りに回転する。電動機制御装置328はスイツ
チ割出し器344にスイツチ246aを「粗」の方へ動かすよ
うに命じ、「粗」が上述のように監視されている切取り
試片にある粗制御トラツクと検知回路をスリツプリング
242aを介して構成する。次に制御トラツクは研削ヘツド
292が第11図の粗といし車308から引込むときを決定する
のに用いられる。

同様に、「中」及び「細」は第12図の中及び細制御トラ
ツクと付勢回路を構成する。研削ヘツド292が第11図の
バブ研摩車316に達すると、切取り試片は、第12図のバ
ブ研摩タイマ356によつて決められたある長さの時間の
間バフ研摩車316と接触させられる。

本発明の特定の特徴をあるものは図面で示し、他のもの
は示してないが、各特徴は本発明に従つて他の特徴のす
べてと結合できるので、これは便宜上だけのものであ
る。

他の実施例は、当業者に思いつくであろうし、それらは
以下の請求の範囲にある。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ダフノウルリス．クリストス・ブイ アメリカ合衆国マサチユセツツ州02178. ベルモント．アイビイ・ロード17 (72)発明者 マーチン．ジヤコブ・エツチ アメリカ合衆国マサチユセツツ州02181. ウエルスリイ．フラー・ブロツク・ロード ６ (56)参考文献 特表 昭62−502527（ＪＰ，Ａ)

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】複数の研削段階を介して露出されるべき領
   域を有し、前記領域の順次のあらかじめ定めた研削深さ
   を電気的に検出する手段を有する物体を自動的に研削す
   る装置であって、 各々が異なる粒度の研摩材を備え、前記自動的に研削す
   る装置の諸構成要素を担持する台上の一つの円に沿って
   円周方向に互いに間隔をあけて配置され、前記研削段階
   に対応した複数のといし車を備えた研摩装置と、 前記物体を保持して前記研摩装置と引き離し可能に係合
   させる物体保持手段と、 前記自動的に研削する装置の台における前記といし車の
   配置された円と同心に配置されており、前記物体保持手
   段を回転可能に支持して選択されたといし車に位置決め
   する物体保持手段支持手段と、 前記電気的に検出する手段と電気的に相互接続されて、
   前記あらかじめ定めた研削深さに達したことを示す電気
   信号を検出する検知手段と、 前記電気信号に応じて前記複数のといし車の各々を順次
   に選択する研削操作選択手段と、 前記電気信号に応じて前記といし車及び前記物体保持手
   段の動作並びに前記物体保持手段の前記選択されたとい
   し車に対する位置決めを制御する制御手段と、を備える
   自動研削装置。
2. 【請求項２】前記物体が露出されるべき試験孔を有する
   印刷配線回路板の切取り試片である請求の範囲第１項に
   記載の研削装置。
3. 【請求項３】前記領域の順次のあらかじめ定めた研削深
   さを電気的に検出する手段が前記領域に対するあらかじ
   め定めた研削深さ対して少なくとも一部分が精密に位置
   決めされた後方縁を各々が有する複数の制御トラックを
   備えている請求の範囲第１項または第２項に記載の研削
   装置。
4. 【請求項４】前記物体保持手段が伸びた位置において物
   体を研摩装置に接触させる手段と、引っ込んだ位置にお
   いて前記物体を前記研摩装置から分離させる手段とを備
   えた請求の範囲第１項に記載の研削装置。
5. 【請求項５】前記接触させる手段が複動ピストンを備え
   ている請求の範囲第４項に記載の研削装置。
6. 【請求項６】前記物体保持手段が前記ピストンを摺動可
   能に担持するシリンダを備え、前記シリンダは前記ピス
   トンをそれぞれ前記引っ込んだ位置と前記伸びた位置で
   受ける前記シリンダの端に近接した第１の入口と第２の
   入口を備えている請求の範囲第４項に記載の研削装置。