JPS63200906A - 穴あけ装置において穴を自動的にあけるための多層印刷回路板を準備する方法および装置 - Google Patents

穴あけ装置において穴を自動的にあけるための多層印刷回路板を準備する方法および装置

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JPS63200906A
JPS63200906A JP62253944A JP25394487A JPS63200906A JP S63200906 A JPS63200906 A JP S63200906A JP 62253944 A JP62253944 A JP 62253944A JP 25394487 A JP25394487 A JP 25394487A JP S63200906 A JPS63200906 A JP S63200906A
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ロバート・エフ・ベンソン
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は多層印刷回路板準備の分野に関するものであシ
、更に詳しくいえば、積層の後で、穴あけの前に多層印
刷回路板を処理するととに関するものである。
〔従来の技術〕
多層印刷回路板は電子製品の製作Kますます用いられる
よりになってきている。典型的な多層印刷回路板は一緒
に積層された個々の回路板を複数枚布する。各印刷回路
板は、一方の面または両方の闇に導電性パターンが形成
されている非導電性基板を含む。それらの導電性パター
ンは、多層印刷回路板の上に最終的に取付けられる能動
電子部品と受動電子部品を相互に接続する導電路を構成
するために用いられる。適切に接続するために1異なる
個々の印刷回路板の導電路上の所定の点を相互に接続せ
ねばならず、それらの相互接続は、印刷回路板の正確な
場所に貫通穴をあけ、その後でその貫通穴の内壁面をは
んだのよう表導電材料でめっきすることにより行われる
のが普通である。
典型的な多層印刷回路板においては何百個という貫通穴
があけられるから、穴あけはコンピュータにより制御さ
れる自動穴あけ装置で行われるのが普通である。この目
的のために用いられる典型的な穴あけ装置は、1枚の印
刷回路板に多数の穴をあけるために要する時間を短くす
るために1主プログラムにより独立に作動させられる多
数の穴あけスピンドルを有する。多層印刷回路板を穴あ
け装置内に正しく位置させるために、印刷回路板の緑部
に形成されて、穴あけ装置の台に設けられているピンが
挿入される位置合わせ穴のような何らかの固定基準手段
が通常用いられる。
〔問題点〕
多層印刷回路板の製作において遭遇する大きな問題は、
多層印刷回路板を構成する個々の印刷回路板の間で位置
が合わないことである。個々の印刷回路板の導電性パタ
ーンは通常のフォトリソグラフィを用いて非常に精密に
形成できるが、積層処理中にひき起される歪のために、
何枚かの印刷回路板上の多数のパターンの間の正確な位
置合わせは不可能である。有用な印刷回路板の生々基準
は、多層印刷回路板にあけられた各穴を有用な穴とする
ために、各穴を各層において導電性材料で囲まなければ
ならない、と簡単に述べることができる。しかし、積層
処理中にひき起される位置の狂いのために、その基準は
全ての多層印刷回路板で満すことはできない。実際に、
多層印刷回路板の不合格率は、最小線幅、最大許容穴径
、パターンの複雑さに応じて、現在では5〜20qbの
範囲である。
従来は、多層印刷回路板の品質管理においては検査に重
点が置かれていた。その検査は、製作中の多層印刷回路
板を製作の予め選択した工程にシいて、X線源とX@感
知フィルムを用いて写真撮影することにより行われてい
た。フィルムを現像した後で、連続する写真を比較して
それらの予め選択された工程の間の諸工程において生じ
た位置合わせの狂い、すなわち歪を見つける。多層印刷
回路板が完成したら、その多層印刷回路板にプログラム
に従って穴あけする前に最後の比較を行い、その比較の
結果を基にして穴あけを行うか否かを判定する。この検
査法は有用であるが遅くて、面倒であシ、多層積層を行
っている理論的に同一のパターンを有する代表的な多層
印刷回路板を標本化するために有効に採用できるだけで
ある。この技術は生産の環境においてスポット標本化に
受は容れることができるだけであるから、位置の狂いす
々わち歪のために除去すべきである多くの多層印刷回路
板が検査に合格して自動穴あけ装置へ送られ、無駄に穴
あけされて、最終的にはスクラップされるととになる。
最少位置合わせ要求を満さない多層印刷回路板に自動的
に穴あけしても、使用できない製品が製作される結果と
なるだけであるから、そのような多層印刷回路板に自動
的に穴あけすることは極めて無駄なことである。比較的
高密度の多層印刷回路板では何千個という穴があけられ
るが、その場合にはかなり長い穴あけ時間を要する。た
とえば、約45.72mX61c11(18インチ×2
4インチ)の大きさの多層印刷回路板においては、穴の
数は12000〜14000個が普通であシ、それらの
穴を完全にあけるためには90分もの時間を要する。そ
の結果として、X線フィルム検査法は、前に多層印刷回
路板を効果的に品質管理するという問題を満足に解決し
ないことが見出されている。
X@写真法における諸欠点を解消するために、多層印刷
回路板の個々の層の隅近くにあけられた試験穴を調べ、
与えられた隅領域における対応する全ての穴の間の位置
合わせの百分率を表示するX線映像装置を用いて多層印
刷回路板のオンライン検査を行えるようKした装置が開
発された。この装置は有用であるが非常に大型かつ高価
であり、各試験大群の百分率位置合わせ指数を順次与え
るだけである。与えられた多層印刷回路板の位置の狂い
が許容百分率以内であれば、その多層印刷回路板は検査
に合格して穴あけ装置へ送られる。位置の狂いの最高許
容百分率の近くで合格し九多層印刷回踏板の場合には、
穴あけ装置に固有の許容誤差が累積して、許容できない
貫通穴があけられた多層印刷回路板が製作される結果と
なることがある。
〔発明の概要〕
本発明は、個々の印刷回路板層の位置の狂いの程度を自
動的に判定し、その印刷回路板が許容限度内にあるか否
かを計算し、穴あけグログ2ムを実行するためにその印
刷回路板の最適位置を次段の自動穴あけ装置に指定する
基準標識をその印刷回路板に記す、自動穴あけの前に多
層印刷回路板の合否を判定するための処理を行う方法お
よび装置を提供するものである。
本発明の1つの面においては、穴あけ装置において穴を
自動的にあけるための多層印刷回路板であって、個々の
印刷回路板の積層されたスタックを備え、各個々の印刷
回路板は、異なる個々の印刷回路板上の対応するターゲ
ット領域が重なり合うように、印刷回路板上の所定の場
所に配置される複数のターゲット領域を備える前記多層
印刷回路板を準備する方法において、前記多層印刷回路
板を検査器具内に位置させる過程と、放射源および検出
器により前記ターゲット領域を検査する過程と、前記タ
ーゲット領域の場所を所定の場所座標と比較する過程と
、前記多層印刷回路板を穴あけ装置内に最適に位置させ
る基準標識を前記多層印刷回路板に記す過程とを備える
、穴を自動的にあけるための多層印刷回路板を準備する
方法を提供するものである。場所を比較する過程は、タ
ーゲット領域を有する主型板を検査器具内の中央部に置
き、その主型板のターゲット領域の場所座標を格納する
ことにより実行することが好ましい。
記す過程は多層印刷回路板の予め選択した領域に穴をあ
ける過程を含むことが好ましboそれらの予め選択され
た領域は多層印刷回路板の1つの縁部KGうものである
ことが好ましい。
多層印刷回路板に記す過程は、重っているターゲット領
域により最小穴あけ面積を囲む結果をもたらす、多層印
刷回路板の直交位置座標を計算する過程を含むことが好
ましい。
本発明の別の百に従って、穴あけ装置において穴を自動
的にあけるための多層印刷回路板であって、個々の印刷
回路板の積層されたスタックを備え、各個々の印刷回路
板は、異なる個々の印刷回路板上の対応するターゲット
領域が重な夛合うように、印刷回路板上の所定の場所に
配置される複数のターゲット領域を備える多層印刷回路
板の準備を可能くする装置において、多層印刷回路板を
動かすことができるようにして支持する位置決め手段と
、この位置決め手段上に配置された時に多層印刷回路板
のターゲット領域を検査する手段と、所定の場所座標を
格納する記憶手段と、ターゲット領域の場所を所定の場
所座標と比較する手段と、重なり合うターゲット領域が
所定の場所座標を最小穴あけ面積で囲むような最適位置
く位置決め手段が多層印刷回路板を配置することを可能
にする手段と、最適位置を示す基準標識を多層印刷回路
板に記す手段と、を備える印刷回路板上の所定の場所に
配置される複数のターゲット領域を備える多層印刷回路
板の準備を可能にする装置を提供するものである。
記す手段は多層印刷回路板の予め選択された領域に穴を
形成する手段を含むことが好ましく、かつその予め選択
された領域は印刷回路板の1つの縁部に沿うことが好ま
しい。
可能にする手段は、最適位置を得るために求められる多
層印刷回路板の移動距離を計算するための手段を含むこ
とが好ましい。
検査手段は少くとも1つの放射源と複数の放射検出器を
含むことが好ましい。好適な実施例は複数の放射源と、
対応する複数の放射検出器とを含むことが好ましく、放
射源はX線源とし、前記放射検出器はX線検出器とする
ことが好ましい。
この装置は与えられた多層印刷回路板を最適位置に配置
できないことを判定する手段も含む。
本発明の重要な面は、検査および個々の各多層印刷回路
板の合否を判定するために必要な所定の場所座標を得る
ために型板を使用することである。
型板を穴あけ装置内に位置させ、印刷回路板上のターゲ
ット領域の位置に対応する型板の予め選択された位置に
穴をあけ、型板に器具基準標識を形成するととkよシ主
型板を準備するととが好ましい。器具基準標識は型板の
1つの縁部に沿って形成することが好ましい。本発明は
、個々の多層印刷回路板を比較的短い時間で合否判定す
るために、個々の多層印刷回路板の検査を可能にするも
のでおる。穴あけ前に各多層印刷回路板を個々に検査す
ることにより、位置合わせ基準を満さない印刷回路板を
穴あけ前に除去できるから、無用な穴あけ時間を大幅に
節約できる。また、視覚検査されたならばすれすれに合
格であると考えられることがある印刷回路板を本発明の
方法および装置を用いて合格することができ、そのため
にスクラップとなる割合が低くなり、したがって印刷回
路板の全体の製作効率が高くなる。更に、多層印刷回路
板に実際に穴あけするために用いられるのと同じ穴あけ
機械で型板が製作されるから、穴あけ機械に固有の位置
決めの不確実さが型板にも移される。
そのために印刷回路板位置決め方における可能な誤差源
としての穴あけ機械の位置決めの不確実さが除去される
〔実施例〕
以下、図面を参照して本発明の詳細な説明する。
第1図は本発明を用いている装置を示す。第1図かられ
かるように、キャビネット11にこの装置のX線部と、
主型板および多層印刷回路板を後述するようにして位置
させるために用いられる機械要素とが納められる。ディ
スクドライブ13と、キーボード14と、CRTモニタ
15を有するコンピュータ12が、キャビネット11内
の電気的部品へ多心ケーブル1Bにより接続される。主
型板と印刷回路板の挿入と取出しを可能にする前面ドア
18と、キャビネット11内のユニットの設置と保守を
容易にするための前頁サービスパネル19および裏面パ
ネル(図示せず)とが11に設けられる。
第2図は、キャビネット11の内部に納められている装
置の主なX線部品と、装置の電気−機械的な部品の一部
とを示す略図である。この図かられかるように、多層印
刷回路板25の四隅に近い上方に4個のX線源21〜2
4が設けられる。それらのX線源21〜24からのX線
が対応するX線検出器26〜29のX線感知部に入射す
るように、対応する数のX線検出器26〜29が多層印
刷回路板25の下側に配置される。電気的に操作できる
一対の保持クランプ31,32が、多層印刷回路板25
の中間点の両側を強くつかむために位置させられる。制
御器35がコンピュータ12からの指令をケーブル16
を介して受け、X線源21〜24と、XM検出器28〜
2 gオヨびクランプ31.32の動作を制御する。
多層印刷回路板25を次段の穴あけ装置内に位置させる
目的でその多層印刷回路板の基準標識を記す丸めに、下
記のよりにして多層印刷回路板25を位置させた後でそ
の多層印刷回路板に貫通穴をあける機械的な穴あけ組立
体3Gが設けられる。
その穴あけ組立体36は空気によ多動作させる種類のも
のであることが好ましく、複数個(13)の互換できる
穴あけ位置を有し、かつ下記のようにして穴をあけられ
たパネルを正しい向きKするために中心外れ穴あけ位置
31を有する。
第2図に示されている装置の穴あけ端部から見た詳しい
補充図である第3図に最もよく示されているように、各
X線源/X線検出器対は、X線源とX線検出器の相対的
な位置が固定されるように、X線源21/X線検出器2
Bのための支持器41およびX線源24/X線検出器2
9のための支持器42のような独立した支持器の上に支
持される。
多層印刷回路板25が装置に挿入された後で個々のXI
I源/X、II検出器対を基準座標に対して独立して位
置させることができるように1各支持器は直交する2つ
の方向に独立して動くために装置される。したがって、
支持器41は一対の駆動モータへ作動的に連結され、支
持器42は一対の駆動モータ46,47へ作動的に連結
される。モータ45.47はX方向に双方向での移動の
ためであシ、モータ44.46はそのX方向に直交する
Y方向に涜って双方向での移動のためである。たとえば
、モータ44は、一対の軸受ブロック50と51にジャ
ーナル連結されているねじ軸48を駆動し、モータ46
は、軸受ブロック51と別の軸受ブロック53にジャー
ナル連結されているねじ軸52を駆動する。Xモータ4
5は、ねじ軸48にねじ合わされている内部ねじ追従器
55に装着され、Xモータ4Tはねじ軸521C受けら
れている内部ねじ追従器56に装着される。Yモータ4
4が第1の回転方向に回転すると、追従器55は第3図
で右へ移動させられ、Yモータ44がそれとは逆の回転
方向に回転すると、追従器55は第3図で見て左へ移動
する。追従器5GもYモータ46の動作に対する応答と
同じ応答をする。
Xモータ45,47の回転に応じて支持器4L42を双
方向に移動させるために用いられる機械要素は、機械要
素44,46,48.52,55,5B  につbて説
明したものと同じであるから詳しい説明は省略する。簡
単にいえば、支持器41.42は追従器58゜59に装
着される。各追従器の内部ねじ穴にねじ軸(図示せず)
が受けられ、そのねじ軸の一端は駆動モータ45,4γ
へ連結され、他端部は軸受ブロック81.62にジャー
ナル連結される。
またjg3図に示されているように、穴あけ組立体36
は、軸受ブロック51へ固定されているリンク63のよ
うな適当な基準部材により固定位置に支持される。
第2図を参照して、コンピュータ12からの指令に応じ
てクランプ31,32が独立に移動できるように、支持
器41と42に対して行われたのと同じやシ方で、クラ
ンプ31.32は適尚なモータと、軸受ブロックおよび
ねじ軸により直交軸Kaつて移動するために同様に装着
される。たとえば、クランプ31は、モータ3Bと、軸
受ブロック(図示せず)Kジャーナル連結されているね
じ軸39によりY方向に駆動され、モータ40とねじ軸
43によりX方向に駆動される。それはねじ付き追従器
(図示せず)を駆動する。クランプ32にはYモータ4
9と、Xモータ54と、関連するねじ軸と、ねじ部材(
図示せず)とが設けられる。
第4図は本発明の好適な実施例の映像装置部の主な部分
を示す。この図に最もよく示されているように、カメラ
ヘッドとして記されている4個のX線検出器26〜29
はカメラ選択器・65へ結合される。そのカメラ選択器
は、各X1s検出器26〜29から、組合わされたアナ
マグ−デジタル変換器およびフレーム格納器67へ与え
られる信号出力を切換えるように機能する。アナログ−
デジタル変換器およびフレーム格納器67は、X線検出
器26〜29から供給されたアナログ映像信号をデジタ
ル形式に変換し、それらのデジタル映像信号を格納する
ように機能する。映像を処理し、アナログ−デジタル変
換器およびフレーム格納器67に格納されている映像を
モニタ15に表示するために、アナログ−デジタル変換
器およびフレーム格納器67のフレーム格納器部から映
像信号を読出すことができる中央処理装置68によって
アナログ−デジタル変換器およびフレーム格納器67は
制御される。
中央処理装置68は穴あけ組立体3Gをボ/チ/型制御
器70と、フロッピィディスクドライブ13と、X!I
A制御器T2と、印字装置T3とをも制御する。印字装
置73は希望に応じて設けることができる。中央処理装
置68は入力データと、状態指令および制御指令もキー
ボード14から受ける。中央処理装置6Bのための動作
プログラムがROM74に格納されている。中央処理装
置6Bは、X線源/X線検出器対を位置させるために用
いられるX駆動モータおよびY駆動モータ(支持器41
.42の位置を制御するために用いられるモータ44,
45.46.47のような)と、クランプ31.32の
ためのX駆動モータとY駆動モータのためのモータ制御
指令を出力線75〜T8に出力する。
第5図は、本発明の好適な実施例で用いられるX線装置
を構成する主な部分を示す。交流110v電源からの電
力が交流インターロック81を介して、図KX線管と記
されている4個のX線源21〜24へ電力を供給するた
めに用いられる高電圧電源82へ結合される各X線源に
は独立したヒーター電源83,84.85,86が設け
られる。それらのヒーター電源はX線管選択器87によ
り制御される。
X線管選択器8Tは中央処理装置68からケーブル88
を介して供給される信号により制御され、かつインター
ロックセンサユニット89により発生された可能化信号
により制御される。インターロックセンサ89は、3個
のサービスパネルスイッチ91〜93へ直列接続されて
いる第1の質問線90に質問信号を出力する。それらの
サービスパネルスイッチは(パネル19のような)全て
のサービスパネルの位置を検出し、全てのサービスパネ
ルが閉じられていることを全てのスイッチが指示した時
のみ、可能化信号を線94に介して送シ返えす。同様に
1インターロツクセンナ89は、第1の一対のドアスイ
ッチ96t、97へ直列接続されている線95に質問信
号を出力する。それらのドアスイッチは前部ドアおよび
後部ドアの第1の一対のスイッチが閉じられていること
をスイッチが指示した時のみ、可能化信号を線9Bに沿
って送シ返えす。また、第3の質問信号がインターロッ
クセンナ89によυ線10に出力される。それら第3の
質問信号は前部ドア18および後部ドアに設けられてい
る別のスイッチ対を質関し、それらのスイッチが閉じら
れた時に可能化信号を線103を介して戻す。また、イ
ンターロックセンサ89はX線装置が起動されたことを
オペレータへ知らせる警告灯105の起動信号も発生す
る。
本発明の装置の上記諸要素は、多層印刷回路板の穴あけ
についての許容誤差要求にどの印刷回路板が適とうかを
判定し、受は容れることができる各多層印刷回路板を穴
あけ装置の台の最適な穴あけ場所に置くことができるよ
うにする基準標識を、穴あけ組立体を用いて各多層印刷
回路板に記すために、自動穴あけ工程にとシかかる前に
生産ラインにおいて多層印刷回路板の合否を判定するた
めの処理を行うように構成される。この処理を容易にす
るために、各多層印刷回路板には4個のターゲット領域
A、B、C,D(第2図)が設けられる。
それらのターゲット領域は外側の隅近くに設けられ、X
線源21〜24とX線検出器26〜29によ)自動的に
X線検査される。全てのターゲット領域の寸法と形は同
じでなければならず、各印刷回路板の層の同じ位置に配
置せねばならない。ターゲット領域は専用の別々の領域
とすることもできれば、回路構成の部分を形成する1組
の既存のパッドを含むこともできる。
第6図は、個々の印刷回路板層が理想に完全に整列され
ている多層印刷回路板25の断面を示す。
第6図の上側部分は、ターゲット領域Aを囲んで含んで
いる領域の部分断面図であシ、下側部分は同じ領域の平
面図である。この図かられかるように、X線源21とX
線検出器26によジターゲット領域AをX線検査するこ
とによって、多層印刷回路板25の各層(図の上側部分
に陰をつけた領域として示されている)が完全に整列さ
せられていることを反映する映像データを発生する。第
7図は、多層印刷回路板25の、個々の層251〜25
n中のターゲット領域が整列していない同じ領域を示す
ものである。これは、積層工程が終った後の多層印刷回
路板の通常の状態である。この図かられかるように、タ
ーゲット領域穴を検査すると、多層印刷回路板25中の
いくつかのターゲット領域の間の不整列の実際の量を表
わす映像データが発生される。第6図と第7図に示され
ているターゲット領域映像はADC/7レーム格納器6
格納第6T)によりデジタルデータに変換され、そこに
格納される。また、各ターゲット領域A−Dは、装置の
オペレータにより視覚的に検査するために表示すること
が好ましい。
映像データが得られたら、そのデータをROM 74の
制御の下にCPU68で検査および処理して、中央の検
査領域Rで閉じられている境界を発生できるかどうかを
最初に判定する。その領域Rは、最小過剰許容誤差に適
合するために形成すべき穴を囲む十分なターゲット金属
を残して、各層のターゲット領域をドリルが通れるより
Kするために十分大きい穴あけ領域を設ける。第7図に
おいて、ドリルが必要とする穴寸法を記号Hで示す円で
示し、第7図に示されている位置狂い状態に対して閉じ
た境界は記号でで示されている。したがって、第7図に
示す不整列の例に対しては、ターゲット領域の不整列が
許容限度内に入ることが明らかである。その理由は、金
pAカ適切な量だけ過剰となって、境界Tが穴領域Hを
囲むからである(領域HとTの間の3JR)。4つの各
ターゲット領域A〜DK対して境界TO計算が行われる
と、各境界領域TO座標中心が、第8図に示されている
型板から得た理想的なターゲット領域の基準座標と比較
される。その後で、もし可能であれば、CPU88はタ
ーゲット領域A−DK対する4組の場所座標を計算する
。そうすると、4個の各ターゲット領域A−Dの相対的
な場所が得られるから、各境界領域Tを通るドリルが、
許容誤差規格内のターゲット領域金属により囲まれた穴
をあけることができる。そのような1組の座標を見つけ
ることができれば、バネルク2ンプ31と32を位置さ
せるために用いられるモータが起動されて、多層印刷回
路板25をその最適位置へ移動させる。その後で、穴あ
け組立体36がCPU68によ)起動されて3個の基準
穴110 、111 、112 (第9図)をあける。
それらの穴はその多層印刷回路板のための位置ぎめ標識
すなわち基準標識として機能する。
穴あけ装置は対応する1mの固定場所ビンを有し、それ
らのビンの上に基準標識110〜112を穴あけの直前
に移動させることができる。1組の座標を見出すことが
できなければ、多層印刷回路板25を除去し、または下
記のようKしてオペレータが更に調べる。
第8図は、装置の最初の設定中に基準座標情報を得るた
めに用いられる主型板を示す。この図かられかるように
、処理すべき多層印刷回路板と同じ寸法で、ステンレス
鋼、銅被覆エポキシ−ガラス繊維、または寸法が安定で
、X線を吸収するその他の任意の材料で作られた型板1
15に一対の設定穴118と119がそれの後縁部に沿
って設けられ、かつ4個のターゲット穴AI 、 B/
 、 CI 、 p/が設けられる。設定穴118と1
19は関連する穴あけ装置において型板115の正確な
場所に正確な寸法であけられる。好適な実施例において
は、設定穴118゜119の直径は約0.476cIn
(0,1875インチ)で、中心間寸法は穴あけ組立体
3日の穴あけ位置の中心間寸法に一致する。同様に、タ
ーゲット穴A’rB/ 、 (/ 、 p/が関連する
穴あけ装置によ〕型板115にあけられる。それらの穴
A/ 、 B/ 、 CI 、 p/の正確な寸法は、
多層印刷回路板25のターゲット領域の寸法に等しい。
設定穴118 、119に挿入されて、型板を穴あけ組
立体36の穴あけ位置に対して最初に位置させる基準ビ
ンを用いて、型板は第2図と第3図に示されている装置
に挿入される。
設定手順は下記のように進行する。
オペレータはキーボード14を用いてデータ、部品番号
、改訂レベル情報を入力し、それに続いて、与えられた
多層印刷回路板25にあける穴の直径、ターゲット領域
の直径、大Hの外縁部と周囲の金属の間の最小間隙を入
力する。次に、型板115が装置に挿入され、設定ビン
が穴あけ組立体の穴3γと設定穴118 、119に挿
入される。次に、クランプ31.32が起動されて型板
をつかむ。
型板が正しい基準位置く固定されると(設定穴118と
119に挿入されたビンにより)、オペレータは、4組
のX線源/X線検出器対をそれぞれのターゲット穴A/
 、 B/ 、 cl 、 D/のほぼ上方を手動で移
動でき石ようにする適切な指令を与える。この実施例に
おいては、これは、Mキーを押し、続いて数字1キーを
押すことにより行われる。そうすると、X線源21/X
線検出器26の対を手動で制御できるようKされる。そ
の後でキーボード14上の矢印キーを押してX線源21
/X線検出器26をターゲット穴A′の真上の位置へ移
動させ、それに続いてオペレータは入カキ−を押してお
よその座標位置を記録させる。この後で数字2のキーを
押す。そうするとX線源21/X線検出器2Tの対を手
動制御できることになり、かつ矢印キーを押すとそのX
線源/X線検出器対を基準穴B′の上へ移動でき、入カ
キ−を押すとX線源22/X線検出器2Tの座標位置を
記録できる。この操作を第3と第4のX線源/X線検出
器24.29および23.28について繰返えす。
口封のX線源/X線検出器が全てそれぞれのターゲット
穴A/〜D/の中心上にほぼ位置させられた後で、適切
な指令をキーボードから入力することによりバネルクラ
ンプ31.32が型板1150両緑部に対して位置させ
られる。この実施例においては、オペレータはまずCキ
ーを押してパネルクランプ31.32の手動制御を可能
にし、それからLキーを押して左側パネルクランプ31
の手動制御を可能にする。その後で、左側パネルクラン
プ31を型板115に対して手動で位置させ、それから
入カキ−を押してこのパネルクランプのX −Y位置を
記録する。これに続いてRキーを押して右側パネルクラ
ンプ32の手動制御を可能にし、その後でクランプ32
を手動で位置させ、次に入カキ−を押してこのパネルク
ランプのX−Y位置を記録する。
両方のパネルクランプが正しく位置させられた後で、P
キーを押すと、両方のクランプ3L32は型板115を
つかむことができるようにされ、CPU68はクランプ
モータに鳳板115をX方向とY方向に所定の増分量だ
け穴あけ組立体36から離れる向きに動かすことを指令
する。次に正面ドア1Bを閉じる。そうするとX線検査
を装置が行える条件が整ったことになる。
X線オンボタンを押してX線検査器が起動されると、高
電圧電源82したがって4個のX線源21〜24へ電力
が供給される。また、全てのサービスパネルとドアが閉
じられてX線管選択器87を起動できるようにしたとイ
ンターロックセンサユニット89が判定しておれば、C
PTJ88はX線管選択器87がヒーター電源83〜8
6を起動できるようにする。次に、オペレータは高電圧
および電力制御器をモニタ15上の映倫を見ながらv/
4整し、映像の質を調節してターゲット穴A′〜D′の
最も鮮明な映像を得る。満足できる映像がひとたび得ら
れると、オペレータは制御器を起動し、Xキーを押して
電圧と電流の設定値を自動的に記録し、それから入カキ
−を押す。そうするとこの装置は4組のX線源/X線検
出器対のターゲット穴の上に正確に位置させることを自
動的に行えるようになる。
オペレータはAキーを押すととにより自動位置合わせを
開始させる。Aキーを押すと自動映像装置の位置合わせ
ルーチンが起動される0それから数字1のキーを押すと
装置はX線源21/X線検出器26対がターゲット穴A
′の上に自動的に位置合わせされる。自動位置合わせ動
作が終ると、その間にモニタ15に表示されるターゲッ
ト穴A′のX座標とY座標が+o、oooを示す。これ
が行われるとオペレータが入カキ−を押すとターゲット
穴A′の場所座標がCI’088によりメモリに格納さ
せられる。残シの三対のX線源/X線検出器に対しても
、数字2キー、入力キー1数字3キー、入力キー1数字
4キー、入カキ−を厘次押すことにより上記動作が繰返
えされる。最後のXls源/X線検出器対がターゲット
穴の上に位置を合わせられ、それの場所座標がメモリに
格納された後で、最初の設定手続きは終る。
型板115を装置から取外し、それからその型板を穴あ
け組立体38に再び取付け、全てのサービスパネルと接
近ドアを閉じ、X線検査器を起動させ、モニタ15上で
X−Y座標の可視表示を調べることにより、最初の設定
の確度を調べることが好ましい。七のx−y座標は全て
+o、o o oと読めなければならない。4個の試験
穴座標に対して全部Oの表示がされなかった。とすると
、最初の設定手続きを繰返えす。
試験穴A′〜D/の基準座標が、型板115を用いる設
定手続きを用いて装置に入力されると、装置は個々の多
層印刷回路板25の検査と最適化を行えるととKなる。
この手続きは下記のようにして進められる。多層印刷回
路板25は、それの後縁部が穴あけ組立体36内に設け
られているX、Y基準ストップに整列させられるまで、
キャビネット11の中に挿入される。とぐに、第2図を
参照して、X基準ストップは穴あけ組立体36の内縁部
により形成され、Y基準ストップは、穴あけ組立体36
のトップガイド124に形成されている複数のパネルス
トップ穴123のうちの適切な1つに、抜くことができ
るように挿入されているビン122により形成される。
次に、クランプ31.32が起動され、その後で全ての
サービスパネルと接近ドアが閉じられ、X線映像装置が
起動される。
そうすると、4個のターゲット領域A〜Dが調べられ、
各ターゲット領域についての映像データがADC/格納
器6Tによりデジタル化されて、それに格納され、CP
U68により調べられ、処理されて4個のターゲット領
域A−Dの位置の狂い度が判定され、多層印刷回路板の
穴あけ位置を最適にするために必要とされる4個の各タ
ーゲット領域についての新しい座標が計算される。
それらの新しい座標が決定されると、CPU68はパネ
ルクランプ31.32のためのX−Y駆動モータを起動
させて、多層印刷回路板25をそれらの新しい座標に位
置させる。そうすると、穴あけ組立体36はCPU68
により制御器70を介して起動されて、多層印刷回路板
25の後縁部に沿って3個の基準標識穴110〜112
(第9図)をあける。第9図に示されているように、そ
れらの基準標識穴は円形(穴110)または長円形(穴
111゜112)とすることができ、中心の穴111は
ずらされて、以後の穴あけ作業のために正しいパネルの
向きを与える。基準標識穴がそのようにしてあけられた
後で、X線映像装置の動作を停止させ、穴あけのために
多層印刷回路板25を外すことができる。
型板115から基準座標位置を発生するために用いられ
るアルゴリズムは次のとおシである。整板115が装置
に挿入されて、固定され、高電圧と電流の設定が調整さ
れ、ターゲット穴A/〜p/の内側の領域と外側の領域
の間に高いコントラストを持たせた後で、いくつかのフ
レーム時間にわたって時間積分することにより映像が捕
えられる。この映像はADC/格納器格納器上7デジタ
ル化され、それの512 X 512フレーム・バッフ
ァに格納される。各ビクセルに対して、0(黒)から2
55(白)までの灰色値がそのバッファに格納される。
格納された値は次のようにして処理される。
ターゲット穴を含んでいる各象限に対して、対応するタ
ーゲット大映像のほぼ中心へカーソルが手動で動かされ
る。それから、プログラムは、灰色値があ石予め設定さ
れている輪郭レベルよりiんの少し小さいようなビクセ
ルが見つかるまで、カーソルを左(負のX方向)へ動か
すことによりビクセルを調べる。それから、予め設定さ
れている輪郭レベルのちょうど外側にあるビクセルのリ
ストをプラグラムは発生する。その結果として輪郭は円
形となるはずである。リスト中のビクセルのX値の平均
とY値の平均を求めることにより、その円の中心が計算
される。
次に1クラング31.32は、次のようKして、初めの
位置から所定距離(約0.051CIIL(0,02イ
ンチ))だけ引き続き動かされる。
1、正のX方向に両方のX段。
2)負のX方向に両方のX段。
3、正のY方向に左Y段。
4、負のY方向に左Y段。
5、正のY方向に右Y段。
6、負のY方向に右Y段。
6つの各上記設定の穴中心は、最初の設定に対して見出
されたのと同様にして見出される。
プログラムはこの情報を用いて3×8の変換マトリック
スを発生する。そのマトリックスは、与えられたpc多
層印刷回路板25の4つの象限についての希望のX、Y
ターゲットの動きを、3つの可能表クランプ台運動(左
Yクランプ台、右Yクランプ台、−緒に動く両方のXク
ラング台)へ変換できる。これにより型板のアルゴリズ
ムは終る。
印刷回路板アルゴリズムは次のようにして進む。
多層印刷回路板25の後縁部がXとYの基準ストップ1
21 、122に当るまで、その印刷回路板はクランプ
組立体中に挿入される。それからクランプ31.32を
締めて、左と右のX、Yクランプ台を所定量(約0.6
35clL(0,25インチ))だけストップから離す
ように動かすことによ)、多層印刷回路板25は移動さ
せられる。それから、穴あけ組立体36のストリッパ神
都を作動させることにより、多層印刷回路板25はクラ
ンプされた組立体中に固定される。次に1高電圧と高電
流の設定を調節して、ターゲット領域A−Dの内部領域
と外部領域の間の映像コントラストを高くする。それか
ら、いくつかのフレーム時間にわたって時間積分するこ
とにより映像が捕えられる。その映像はデジタル化され
てからフレームバッファに格納される。各ビクセルに対
して0(黒)から255(白)までの灰色値がバッファ
に格納される。格納された映像は次のようにして処理さ
れる。
第10図は2層印刷回路板の簡単な場合についてのもの
で、その回路板の4つの各象限に位置の狂っているター
ゲット領域を有する場合を示すものである。各象限に対
して、図に実線内の領域として示されている2つの層か
ら、連合しているターゲット領域のほぼ中心へカーソル
が動かされる。
与えられたターゲット領域と、そのターゲット領域を直
接囲んでいる領域(第10図に示されている左上のター
ゲットのような)とに対応する映像ビクセルが、予め設
定されている輪郭レベルよシちょうど大きい灰色値を持
つビクセルがみつかるまで、カーソルを第10図で左(
負のX方向)へ動かすことにより、調べられる。予め設
定されている輪郭レベルのちょうど外側のビクセルのリ
ストが発生される。その結果得られた輪郭は、与えられ
た象限内でターゲット領域の連合したものを囲む閉じら
れた図を含む。穴をあけるために最上の位置は、穴の中
心からターゲット領域の最も近い縁部への距離を最大に
する位置である。これは、穴の中心と、ターゲット領域
の連合の縁部との間の最大距離を最小にすることに等し
いことに注目ナベきである(第10図の線BC)。最良
の最小自乗位置が次に計算されて、4つの象限の全てK
おける全ての輪郭点の対応する穴中心からの距離の自乗
の和を最小にするようにする。
あるビクセル−穴中心距離(たとえば、第10図の線A
B)は、全ての他のビクセル−大中心距離よシ長い。こ
のベクトルに沿ってどれ位の距離を    ゛動かせば
、他のあるベクトルの長さく第10図の線CD)が等し
くなるのかを決定するために、計算が行われる(それの
長さが短くなる)。それから、第3のベクトルの長さく
gl 0図の線FG)が初め02つのベクトルの長さに
等しくなるまで、それら2つのベクトルの二等分線に沿
ってどれ位の長さを動かすかを決定するために計算が行
われる(それら2つのベクトルの長さは等しく短くなる
)。
第11図は、点BとDが一致するように引かれたベクト
ルABとCDを示す。
第12図は、点B、D、Gが一致するように引かれたベ
クトルAB 、CD、FCを示す。この場合には、CD
とFGの二等分線(線BH) Ic沿う動きがベクトル
CDとFGを等しく減少し、ベクトルムBをもつと大き
く減少する。別のベクトル(第10図の線KG)がベク
トルCD、PGに等しくなるまでには、BHに沿ってど
れだけ動かすかを決定するために計算が行われる。第1
3図に示されている条件が得られるまでこの操作は反復
される。この場合には、印刷回路板がどれだけ動いても
、それら3個のベクトルのうちの少くとも1つのベクト
ルが長くなる。第13図に示されている3つの角度のい
ずれもが180度よシ大きくない時にその条件が満され
る。
ある点を中心とする回転が、結果としての3つの臨界ベ
クトルの長さを短くし得るような点が存在するかどうか
についての決定をいま決定する。
第10図において、L点を中心とする回転が、ベクトル
MNがベクトルCD 、FG、KGに等しくなるまで、
それらのベクトルCD 、 FG 、 KOの長さを等
しく短くする。
この点で、最大輪郭ビクセルを対応する穴距離まで最小
にするために求められる必要な移動と回転が計算されて
いる。一般に1この解には、長さが等しく、および他の
全てのベクトルよ〕長い3つまたは4つのベクトルが存
在する。希望した移動訃よび回転の計算値から、前記3
×8の変換マトリックスを用すてクランプ台の求められ
ている動きを計算し、その後で穴あけ組立体36のスト
リッパー棒部分がゆるめられ、クランプ台は対応する値
だけ動くことを指示される。
それから、ストリッパー棒はリセットされ、2回目の解
析が行われる。印刷回路板が所要の仕様(すなわち、最
大輪郭ビクセル−大中心がある予め設定されている最大
値より小さい)とすると、その印刷回路板に穴があけら
れる。もし仕様に適合しないと、第2の計算を基にして
第2の動きを行わせることができる。あるいは、どのよ
うに動かしでも印刷回路板が仕様に適合しなければその
印刷回路板は除去される。上記のように、除去または穴
あけを行うために1オペレータはコンピュータの判定を
無視できる。また、コンピュータは、全ての重要なベク
トルの記録と、印刷回路板が除去されたか否かKついて
の記録とを保持する。その記録は、処理した全ての印刷
回路板についての報告として定期的にプリントアウトさ
れる。
以上の説明から明らかなように、本発明は、多層印刷回
路板の個々の層の位置の狂いの程度を判定し、多層印刷
回路板が許容限度内かどうかを計算し、穴あけプログラ
ムを実行するためKその多層印刷回路板の最適位置を以
後の自動穴あけ装置に指定する基準標識を印刷回路板に
与える、自動穴あけ作業の前に合否を判定するために多
層印刷回路板を処理する非常に効果的な方法と装置を提
供するものである。この方法の重要な特徴は、ターゲッ
ト領域A−Dについての基準座標を与えるために用いら
れる型板115が、合格であるとされ九多層印刷回路板
に後で穴をあけるのと同じ自動穴あけ装置で処置される
ことにある。型板の準備にこの同じ穴あけ装置を用いる
ととにより、穴あけ装置の許穴誤差が型板115にあけ
られた基準穴に自動的に入夛こみ、それらの許穴誤差が
多層印刷回路板25の検査プロセスに自動的に含壕れる
したがって、ある外部標準を基準とする座標位置を用い
るよ)も、実際の座標基準位置が、穴あけ装置自体によ
り与えられる位置を基準とする。したがって、絶対基準
から穴あけ装置の位置合わせ手段がどれだけずれても、
そのずれは検査プロセスを通じて伝えられるから、誤差
源としては解消される。また、特定の各多層印刷回路板
25を4つのターゲット領域A−Dに関して再び位置さ
せることにより、多層印刷回路板25は最適に位置合わ
せされ、それにより印刷回路板の中央領域において通常
遭遇するよシ小さいずれを補償できる。
更に、受けいれることができない位置の狂いを持つ多層
印刷回路板を穴あけ装置へ送る前にその印刷回路板を分
離できるようにすることにより、本発明はかなりの長さ
の無用な穴あけ時間を節約できる。更に1本発明は、広
い範囲のドリル穴寸法、ターゲット領域寸法および許容
限度に適応できる。
それらの寸法や許容限度は最初の設定手続き中にオペレ
ータにより個々に入力できる。
本発明の別の重要な面は、完全な穴あけのためには(許
容限度をとえ九位置の狂いのためK)受けいれることが
できない多層印刷回路板でも、繰返えし回路パターン(
たとえば、回路板を横切って所定の間隔で反復される多
数の同一のパターン)を有する場合には、その回路板の
ある部分を使用できるものとしてオペレータが選択でき
る(たと  −えば、4つのターゲット領域の全部が最
も良く適合しないとしても、オペレータが目視によりキ
ーボード操作を介して手動でその回路板を動かし、ター
ゲット領域AとCを受けいれることができる構成にでき
る)。また、個々の回路板にデータを集めることができ
るようにすることにより、品質管理のために付加情報(
たとえば、与えられた作業中における除去された回路板
の数、個々の回路板の位置合わせの狂いの程度または量
など)を得ることかできる。
以上、本発明を実施例について説明したが、その実施例
は変更し、別の構造または均等物を希望に応じて用いる
ことができる。たとえば、X線源/X線検出器およびパ
ネルクランプの代シに他の機械的および電気−機械的位
置合わせ機構を用いることができる。同様に、穴あけ組
立体36とは異なる基準標識を設ける装置、たとえば縁
部にノツチを設ける装置、色素付着装置等を用いること
ができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明を実施している装置の斜視図、第2図は
第1図の装置の一部を示す略図、第3図は第1図の装置
のxysw素と移動要素の部分を示す略図、第4図は本
発明の装置の電子制御素子のブロック図、第5図は本発
明の装置のX!!部のブロック図、第6図は層が完全に
整列している多層印刷回路板の複合図、第7図は層の間
に典型的な位置の狂いがある多層印刷回路板の一部を示
す第6図に類似の図、第8図は第1図の装置を初期設定
するために用いられる型板の平面図、g9図は多層印刷
回路板を穴あけのために最適に位置させた後のその印刷
回路板の部分平面図、g10図はターゲット領域の位置
が合ってい表い2層回踏板の略図、第11〜13図は第
10図の回路板の位置を最適にする方法を示すベクトル
図である。 12・e・・コンピュータ、21〜24−・・・X線源
、26〜29・ψ・・X線検出器、35゜70・・−・
制御器、36・・・・穴あけ組立体、44〜47・・・
−駆動モータ、68−・・−cpU、115  @ ・
 ・ 拳 型板。

Claims (15)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)穴あけ装置において穴を自動的にあけるための多
    層印刷回路板を準備する方法であつて、その多層印刷回
    路板は個々の印刷回路板の積層されたスタツクを備え、
    各個々の印刷回路板は、異なる個々の印刷回路板上の対
    応するターゲット領域が重なり合うように、印刷回路板
    上の所定の場所に配置される複数のターゲット領域を備
    えている、多層印刷回路板を準備する方法において、 (a)前記多層印刷回路板を検査器具内に位置させる過
    程と、 (b)放射源および検出器により前記ターゲット領域を
    検査する過程と、 (c)前記ターゲット領域の場所を所定の場所座標と比
    較する過程と、 (d)前記多層印刷回路板を穴あけ装置内に最適に位置
    させる基準標識を前記多層印刷回路板に記す過程と、 を備えることを特徴とする穴あけ装置において穴を自動
    的にあけるための多層印刷回路板を準備する方法。
  2. (2)特許請求の範囲第1項記載の方法であって、前記
    比較過程(c)は、前記ターゲット領域を有する主型板
    を前記検査器具内の中央部に置き、その主型板のターゲ
    ット領域の場所座標を格納することにより実行すること
    を特徴とする方法。
  3. (3)特許請求の範囲第1項記載の方法であって、前記
    記す過程(d)は前記多層印刷回路板の予め選択した領
    域に穴を形成する過程を含むことを特徴とする方法。
  4. (4)特許請求の範囲第3項記載の方法であつて、前記
    穴を前記多層印刷回路板の1つの縁部に沿つて形成する
    ことを特徴とする方法。
  5. (5)特許請求の範囲第1項記載の方法であつて、前記
    過程(d)は、前記重なり合うターゲット領域による最
    小穴あけ面積の範囲を限る結果をもたらす前記多層印刷
    回路板の直交位置座標を計算する過程を含むことを特徴
    とする方法。
  6. (6)(a)多層印刷回路板に予め穴をあける位置を定
    める装置に用いる主型板を回路板穴あけ装置内に位置さ
    せる工程と、 (b)前記多層印刷回路板上のターゲット領域の位置に
    対応する前記型板内の予め選択された位置にターゲット
    穴をあける工程と、 (c)前記主型板に器具基準標識を形成する工程と、を
    備えることを特徴とする多層印刷回路板に予め穴をあけ
    る位置を定める装置に用いる主型板を準備する方法。
  7. (7)特許請求の範囲第6項記載の方法であつて、工程
    (c)において形成した前記器具基準標識は前記主型板
    の一方の縁部に沿って配置されることを特徴とする方法
  8. (8)穴あけ装置において穴を自動的にあけるための多
    層印刷回路板であつて、個々の印刷回路板の積層された
    スタックを備え、各個々の印刷回路板は、異なる個々の
    印刷回路板上の対応するターゲット領域が重なり合うよ
    うに、印刷回路板上の所定の場所に配置される複数のタ
    ーゲット領域を備える前記多層印刷回路板の準備を可能
    にする装置において、 多層印刷回路板を動かすことができるようにして支持す
    る位置決め手段と、 この位置決め手段上に配置された時に多層印刷回路板の
    ターゲット領域を検査する手段と、所定の場所座標を格
    納する記憶手段と、 前記ターゲット領域の場所を前記所定の場所座標と比較
    する手段と、 重なり合うターゲット領域が前記所定の場所座標を最小
    穴あけ面積で囲むような最適位置に前記位置決め手段が
    前記多層印刷回路板を配置することを可能にする手段と
    、 前記最適位置を示す基準標識を多層印刷回路板に記す手
    段と、 を備えることを特徴とする印刷回路板上の所定の場所に
    配置される複数のターゲット領域を備える前記多層印刷
    回路板の準備を可能にする装置。
  9. (9)特許請求の範囲第8項記載の装置であつて、前記
    記す手段は多層印刷回路板の予め選択された領域に穴を
    形成する手段を含むことを特徴とする装置。
  10. (10)特許請求の範囲第9項記載の装置であつて、前
    記穴は前記多層印刷回路板の1つの縁部に沿つて形成さ
    れることを特徴とする装置。
  11. (11)特許請求の範囲第8項記載の装置であつて、前
    記可能にする手段は、前記最適位置を得るために求めら
    れる多層印刷回路板の移動距離を計算するための手段を
    含むことを特徴とする装置。
  12. (12)特許請求の範囲第8項記載の装置であつて、与
    えられた多層印刷回路板を前記最適位置に配置できない
    ことを判定する手段を含むことを特徴とする装置。
  13. (13)特許請求の範囲第8項記載の装置であつて、前
    記検査手段は放射源と複数の放射検出器を含むことを特
    徴とする装置。
  14. (14)特許請求の範囲第8項記載の装置であつて、前
    記検査手段は複数の放射源と、対応する複数の放射検出
    器とを含むことを特徴とする装置。
  15. (15)特許請求の範囲第14項記載の装置であつて、
    前記放射源はX線源であり、前記放射検出器はX線検出
    器であることを特徴とする装置。
JP62253944A 1986-10-09 1987-10-09 穴あけ装置において穴を自動的にあけるための多層印刷回路板を準備する方法および装置 Pending JPS63200906A (ja)

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