KR100561282B1 - 기준구멍 천공기 및 다층 프린트 배선판의 가이드 마크좌표치의 추정법 - Google Patents

Abstract

과제

다층 프린트 배선판의 도체층에 형성된 가이드 마크의 X선 상으로부터, 높이의 영향을 제거한 가이드 마크의 실제 좌표를 추정한다.

해결 수단

1점이라고 간주할 수 있는 X선원(A)으로부터 방사 형상, 직선적으로 출사되는 X선으로 다층 프린트 배선판(60)의 내층의 도체층에 형성된 가이드 마크(M)를 조사하고, 바로 아래의 X선 카메라의 형광면에 상(Z)을 형성하고, 상(Z)의 x좌표(c1), y좌표(d1)를 측정한다. 배선판을 X선 카메라에 대해 x방향으로 L1 및 y방향으로 L2 이동하여 가이드 마크(M)를 M2까지 이동하고, 가이드 마크(M2)의 상(Z2)의 x좌표(c2), y좌표(d2)를 측정한다. 도 1의 (c), (d)를 참조하여, [Lx = L1×c1/(c2-c1), Ly = L2×d1/(d2-d1)]인 가이드 마크 좌표치 추정식으로부터 계산된 가이드 마크(M)의 추정 좌표치(Lx, Ly)는 가이드 마크와 X선 카메라의 형광면과의 거리에 영향을 주지 않는다.

천공기, 배선 패턴

Description

기준구멍 천공기 및 다층 프린트 배선판의 가이드 마크 좌표치의 추정법{Location-Hole Perforating Machine And A Calculation Method For The Coordinate Value Of A Guide Mark On A Multi Layer Printed Circuit Board}

도 1은 본 발명의 실시의 형태인 가이드 마크의 실제 좌표를 추정하는 계측법을 설명하는 가이드 마크와 그 형광면의 상을 도시한 사시도, 및 일각법에 의한 정투영도.

도 2는 본 발명의 실시의 형태인 기준구멍 천공기에 설정된 기계 좌표계 등의 각종의 좌표계, 및 다층 프린트 배선판의 설계 좌표계와의 관계를 도시한 설명도.

도 3은 X선에 의한 가이드 마크 관측 방법을 도시한 모식도와, 가이드 마크 상의 착오를 설명하는 원리도.

도 4는 가이드 마크 테두리 내에 형성된 가이드 마크의 배치의 한 예를 도시한 사시도.

도 5는 가이드 마크 테두리 내에 형성된 가이드 마크의 형상을 도시한 모식도.

도 6은 기준구멍의 천공을 행하는 기준구멍 천공기의 사시도.

도 7은 기준구멍 천공기의 정면 및 측면도.

도 8은 기준구멍 천공기의 가동 테이블 위치를 도시한 평면도.

도 9는 기준구멍 천공기의 X이동 가대의 각 방향의 투영도.

도 10은 다층 프린트 배선판의 구성을 도시한 사시도와 평면도, 및 핫 프레스 공정에서 사용하는 치구판의 약도.

도 11은 다층 프린트 배선판의 구성을 도시한 단면도.

도 12는 가이드 마크의 높이에 의한 오차를 적게 한 가이드 마크군의 종래의 배치예를 도시한 사시도.

도 13은 도 12에 도시한 가이드 마크의 형상을 도시한 모식도.

♠도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명♠

1 : 천공기 2 : 몸체

3 : 가대 4 : X선 발생 장치

4a : X선 발생관 5 : X선 방호관

5a : 구멍 6 : X선 카메라

7 : 스핀들 7a : 척

7b : 드릴 7c : 에어 실린더

8 : 스핀들 가대 9 : 클램퍼

9a : 에어 실린더 10 : X이동 가대

11 : Y이동 가대 12 : 가동 테이블

10a, 11a, 12a : 직선 가이드(LM 가이드)

10b, 11b, 12b : 볼 나사 16 : 천공 위치(1, 2구멍)

16a : 천공 위치(3, 4구멍) 17 : 작업자 위치(속이 빈 화살표)

20 : 가이드 마크군 21 : 가이드 마크 테두리

nM : 가운데가 찬 가이드 마크 nE : 가운데가 빈 가이드 마크

30 : X선 형광 증배관 31 : 형광막

32 : 광전면 33 : 출력 형광막

34 : 광학 렌즈계 35 : CCD 촬상 소자(전하 결합 디바이스)

36 : 상 A : 양극

S : 수속 전극 60 : 다층 프린트 배선판

61 : 양면 배선판 61a : 단일 배선판의 패턴

62 : 도체 63 : (절연) 기판

64 : 프리프레그 64a : 프리프레그(가이드 구멍이 있는)

65 : 가이드 구멍 66,66a, 66b : 가이드 마크

68 : 레이업 치구판 68a : 위치 결정 핀

기술분야

본 발명은, 다층 프린트 배선판의 내층을 구성하는 각 도체층에 형성된 가이드 마크를 X선 조사에 의해 형성되는 상의 관측치로부터 다층 프린트 배선판의 배 선 패턴의 배치를 추정하고, 기준구멍을 형성하는 기준구멍 천공기에 관한 것이다.

종래의 기술

최근, IC 칩, 저항, 콘덴서 등의 표면 실장용의 전자 부품의 소형화에 수반하여, 이들을 실장하는 프린트 배선판도 고밀도화가 요구되고, 다층화되는 것이 많다. 민생용이라도 도체층의 수가 4층, 6층 등의 다층 프린트 배선판이 사용되고, 산업용으로는 더욱 층수가 많은 고다층 프린트 배선판이 사용되는 추세에 있다.

다층 프린트 배선판은 표리 2층의 외부에 노출된 도체층과, 여러 층의 노출하지 않는 내층의 도체층으로 구성되고, 각 도체층의 사이에 절연성의 기판이 삽입되고, 이 기판에 의해 도체층이 접착된 구조로 되어 있다.

다층 프린트 배선판의 도체층으로서는, 예를 들면 두께 18㎛ 정도의 구리박이 사용된다.

기판 재료로서는, 열경화성의 유리·에폭시 수지의 사용이 주류이고, 고다층 배선판에서는 유리·폴리이미드 수지, 유리·BT 수지 등의 내열 수지도 사용된다.

다층 프린트 배선판에서 6층 이상의 것은 단지 내층의 도체 수가 많을 뿐이기 때문에, 다층 프린트 배선판의 제조법으로서, 이하, 도 10 및 도 11을 참조하여, 6층의 다층 프린트 배선판의 제조법을 간단히 설명한다.

도 10의 (a)는 6층 배선판의 구성을 모식적으로 도시한 사시도이고, (b)는 내층이 되는 양면 배선판의 도체부분에 형성된 프린트 패턴을 모식적으로 도시한 평면도이다. (c)는 후술하는 레이업할 때에 사용되는 치구판의 측면도를 도시한다. 도 11의 (a)는 6층 배선판의 단면의 핫 프레스 공정 직전을, (b)는 핫 프레스에 의 해 열경화되어 접착하여 1장의 다층 배선판이 되는 상태를 각각 도시하고 있다.

도 10의 (a)에 도시한 바와 같이, 6층의 다층 배선판(60)은 2층이 노출된 도체층(62, 62)과, 내층이 되는 2장의 양면 프린트 배선판(61, 61)의 사이에 프리프레그(64, 64a, 64)를 끼워서 형성된다.

내층을 구성하는 양면 프린트 배선판(61, 61)에는, 표리의 구리박면에 최종 제품으로 되는(도면에서는 6개의) 단일 배선판 패턴(61a, … 61a) 등이, 보통 에칭에 의해 형성되어 있다.

미리, 위치 결정용의 적어도 2개의 가이드 구멍(65, 65)이 상기한 양면 배선판(61, 61)에 뚫리고, 이 가이드 구멍(65, 65)을 기준으로 하여 표리 양면의 패턴(61a, … 61a) 등이 형성되기 때문에, 양면 프린트 배선판(61, 61)의 표리의 패턴은, 평면적으로는 상호간에 그 위치가 유지되어 있다. 이와 같이 2장의 양면 배선판(61, 61)에는 동일한 좌표 위치의 가이드 구멍(65, 65)을 사용하여 패턴(61a, … 61a) 등이 형성된다.

내층판이 되는 양면 프린트 배선판(61)에 형성된 패턴에는, 단일 배선판의 패턴(61a, … 61a) 외에, 후 공정에 사용하는 기준구멍용의 가이드 마크(66, 66)(중앙부 2개소) 또는 가이드 마크(66b, … 66b)(각 구석에 4개소 등) 및, 표리 식별용의 기준구멍의 위치를 나타내는 가이드 마크(66a)가 복수개 준비되고, 에칭 공정에서 이들의 가이드 마크도 형성된다.

복수장의 에칭이 끝난 내층용 양면 프린트 배선판을 겹쳐서, 각각의 배선판의 도체부에 형성된 패턴의 위치 관계를 올바르게 정돈하는 것을 레이업(Lay up)이 라고 한다.

2개의 핀(68a, 68a)을 마련한 치구판(68)이 준비된다. 핀(68a, 68a)의 중심 거리는, 양면 프린트 배선판(61)에 패턴(61a, … 61a) 등을 형성한 때 사용한 가이드 구멍(65, 65)의 중심 거리와 동등하게 되어 있다.

1장의 에칭이 끝난 양면 기판(61)이, 그 가이드 구멍(65, 65)에 치구판(68)의 핀(68a, 68a)을 삽통하여 치구판(68)상에 놓여진다. 그 위에 가이드 구멍(65, 65)이 뚫린, 가열 전의 기판 재료(프리프레그라고 불린다)(64a)가 실린다. 또 다른 1장의 양면 기판(61)이, 그 가이드 구멍(65, 65)에 치구판(68)의 핀(68a, 68a)을 삽통하여 치구판(68)상에 겹처진다. 이 단계에서 2장의 양면 기판(61, 61)과 그 사이의 프리프레그(64a)의 외주를 가고정하여 레이업이 완료된다.

도 11의 (a)의 단면도로 도시한 바와 같이, 레이업된 2장의 양면 프린트 배선판(61, 61)의 양측에 프리프레그(64, 64)와 도체 재료인 구리박(62, 62)을 놓고 핫 프레스로 가압 가열하면, 구리박(62)이나 양면 기판(61)의 사이에 삽입된 프리프레그(64, 64a, 64)가 열경화하여 (절연)기판(63)으로 변화하고, 각 도체간의 접착도 완료하고, 동 도면 (b)에 도시한 1장의 다층 프린트 배선판(60)으로 된다.

이 후, 다층 프린트 배선판(60)의 내층 패턴에 대응하는 새로운 기준구멍이 뚫리고, 이 새로운 기준구멍을 기준으로 하여 최외층의 도체 배선 패턴의 에칭, 스루홀의 천공 가공 등이 행하여진다. 또한, 도금 공정, 녹방지 처리 공정 등을 시행하고, 기계 가공으로 단일 배선판으로 분할하고, 필요한 외형 형상으로 절단하여 다층 프린트 배선판이 완성된다.

여기서 혼란을 피하기 위해, 레이업용으로 사용하는 위치 결정용의 구멍을 가이드 구멍, 핫 프레스 이후의 공정에서 사용되는 위치 결정용의 구멍을 기준구멍이라고 나누어 부르기로 한다.

이미 설명한 바와 같이, 내층판에 형성된 패턴에는, 단일 배선판의 패턴(61a, … 61a) 외에, 기준구멍을 위한 가이드 마크(66, 66, 66a) 등이 복수개 준비되고, 에칭 공정에서 이 가이드 마크도 에칭되어 있다. 이들의 가이드 마크의 좌표는, 단일 배선판의 패턴(61a, … 61a)과 어떤 위치 관계를 유지하도록 정하여져 있기 때문에, 이들의 가이드 마크의 위치를 측정하면, 전기 회로를 구성하는 패턴의 좌표가 판명된다.

상기한 다층 기판(60)의 내층에 형성된 가이드 마크(66, 66)에 대응한 새로운 기준구멍을 뚫는데, 보통은, X선 기준구멍 천공기가 사용된다.

전술한 바와 같이, 핫 프레스로 가압 가열된 다층 기판의 표리 양 외면은 흠이 없는 도체층으로 덮혀 있고, 육안으로 가시 광선을 사용하여 내층에 형성된 가이드 마크를 명료하게 투시하는 것은 불가능하다.

현재는 미약한 X선으로 다층 기판을 투시하여, 내층판에 형성된 가이드 마크 위치를 측정하는 방식이 일반적이다.

보통, 가이드 마크는 최소라도 레이업된 1세트의 내층판의 어느 1장의 도체층에 형성된다. 내층판의 변형 상태를 구체적인 수치로 표시되도록, 가이드 마크는 서로 떨어진 위치에 적어도 2개가 형성되어 있다.

최근에는, 내층판의 각 곳의 변형을 파악하기 위해 가이드 마크의 개수는 증 가하는 경향에 있고, 도 10에 66b, … 66b의 부호로 나타낸 바와 같이, 한 도체층의 4구석 등에 가이드 마크를 형성하고, 변형 상태를 평면의 직교하는 2방향에서 측정 가능하게 되어 있다. (예를 들면, 도 10에서는 4개의 가이드 마크의 예가 도시되어 있다)

다층 기판의 제조시에 핫 프레스로 가압 가열되기 때문에, 내층판의 다소의 변형은 피할 수 없고, 내층판의 가이드 마크도 당초 설정된 좌표와 다르게 되어 있다. 가이드 마크 사이의 거리도 설계치와는 다른 경우가 많다.

그러나, 후처리 공정에서 사용되는 기준구멍은 치구판에 마련된 핀에 삽통되어 사용되기 때문에, 기준구멍의 중심 거리, 즉, 기준구멍 간격을 치구판의 핀의 간격과 동등하게 하여 두는 편이 실용상 형편이 좋다. 이와 같이, 기준구멍의 중심 거리가 소정의 기준구멍 간격으로 되도록 기준구멍을 뚫는 방식은 배분식이라고 불린다. 동시에 사용되는 기준구멍의 수는 2개 이상 임의로 선택하여도 좋다.

또한, 후처리 공정에서 사용하는 치구판의 특성에 의해, 내층판에 마련된 가이드 마크와 실제로 천공되는 기준구멍은 위치, 개수 등 다른 것이 많다. 또한, 기준구멍이 2개인 때, 표리 식별용으로 다시 1개의 기준구멍이 추가되는 일도 있고, 치구판의 핀에 삽입된 기준구멍의 마모 변형을 우려하여, 후의 공정 수에 따라서는 몇 세트의 기준구멍이 미리 뚫리는 경우도 있다.

지금, 다층 프린트 배선판의 도체층의 패턴을 설계하는 때 사용하는 좌표계를 설계 좌표계라고 부르기로 한다. 도체층에 형성된 가이드 마크의 좌표치는 이 설계 좌표계로 각각 표시되어 있다.

또한, 천공기의 몸체 등의 부동부에 고정되고, 주 구성 요소의 운동 방향에 평행한 좌표축을 갖는 기계 좌표계를 상정한다. 도 2의 (d)는 좌표축이 Vd와 Ud, 좌표 원점이 Od인 설계 좌표계와, 천공기에 설정된 기계 좌표계(좌표축 Xm·Ym, 원점 Om)의 관계를 도시한 한 예이다. 여기서는, 관측 장치의 시야에 (로컬) 좌표계(x, y, O)가 다시 설정되어 있다.

도 2의 (d)에서는, 기준구멍을 형성하는 다층 프린트 배선판(60)이 천공기에 세트되어 있다. 내층판에 형성된 복수개의 가이드 마크는 배선판(60)의 구석에 형성된 가이드 마크 테두리(21) 내에 수습되어 있다. 내부의 도체층의 배선 패턴은 배선판(60)의 외형과는 관계가 없고, 이 상태에서는, 설계 좌표계의 원점(Od)의 위치와 좌표축의 기울기(θ)는 미지(未知)이다.

예를 들면, X선으로 가이드 마크를 투시하고 X선 카메라로 가이드 마크의 상을 관측하면, 각 가이드 마크의 천공기상의 위치로서, 기계 좌표계로 표시된 좌표치가 얻어진다. 이 좌표치를 통계학적으로 처리하여, 설계 좌표계의 좌표 원점의 좌표와 좌표축의 방향의 가장 확실한 수치를 구하면, 설계 좌표계로 표시되어 있는 기준구멍의 좌표도 기계 좌표계의 좌표로 환산할 수 있다. 기준구멍의 위치가 기계 좌표계로 표시되면, 이 위치에 기준구멍용 드릴이 장착된 스핀들을 이동시키고, 기준구멍의 천공을 행할 수가 있다.

기준구멍 천공기는 가이드 마크의 상의 좌표의 측정치로부터, 상기한 설계 좌표계의 요소(원점(Od)과 좌표축의 기울기(θ)를 추정하는 계산 수단을 내장하고 있고, 이를 위한 계산 방식도 각종 제안되어 있다.

최근의 다층 프린트 배선판은 각 층의 상태를 기록하여 둘 수 있도록, 각 내층의 도체층 전부에 가이드 마크를 각각 배치하고, 그 가이드 마크가 하나의 테두리 내에 집합한 가이드 마크군이 형성되고, 관측 장치의 1회의 관측으로, 각 층의 정보를 받아들이도록 되어 있는 경우가 많다.

보통, 이와 같은 가이드 마크군이 내층판의 4구석 등에 합계 4개소 이상(적어도 3개소) 마련된다. 천공기는 이들의 가이드 마크군을 관측하고, 모든 내층판의 패턴 전체로서 가장 착오가 적은 상태가 되도록 안분(按分)하여, 내층판의 좌표(설계 좌표계의 원점 위치와 좌표축이 기울기)를 결정한다.

도 10, 도 11에서 예시한 다층 프린트 배선판은, 6층 정도의 층수밖에 갖지 않는다. 현실에서 사용되는 다층 배선판의 층수는 증가 경향에 있고, 주류의 층수도 십 수 층 이상에도 달하는 상황이다.

층수가 늘어나면 다층 프린트 배선판의 판두께가 증가하고, 각 층에 형성된 가이드 마크의 판두께 방향의 위치의 차도 커진다.

가이드 마크 관측에 사용되는 X선은 보통 점광원이라고 간주할 수 있는 광원으로부터 출사되고, 방사 형상으로 확산하면서 다층 배선판을 투과하고, 가이드 마크의 그림자 그림인 상을 X선 카메라의 형광면에 형성한다.

카메라의 바로 아래 이외는 X선이 기울어져 가이드 마크에 닿아서, 가이드 마크의 상은 크기와 위치가 확대된다.

형광면과 가이드 마크의 거리는 내층의 판두께 방향의 위치에서 다르고, 이 위치의 차가 크면, 관측된 가이드 마크의 좌표 오차가 커진다.

한 예로서, 도 3의 (a)는 X선원인 X선 발생관(4a)과 X선 카메라(6)와 다층 프린트 배선판(60)의 관계를 모식적으로 도시하고, X선 형광 증배관(30)의 형광막(31)에 형성된 가이드 마크의 상이 CCD 촬상 소자(35)에 받아들여진다.

상은 L2/L1로 확대되고, 좌표치도 동일한 비율로 확대된다. 이 경향은 동 도 3의 (b)에 도시한 각도(α)가 클수록, (c)에 도시한 가이드 마크(B1 … B4) 사이의 판두께 방향의 거리(t1 및 t2)가 클수록 오차가 증가하는 것을 나타내고 있다.

본 발명자는, 도 12, 13에 도시한 바와 같은 가이드 마크 테두리 내의 가이드 마크의 배치에 관해 특개2001-168537호에서 제안하고 있다.

도 12는 가이드 마크 테두리 내의 가이드 마크의 배치를 나타내기 위해, 가이드 마크 테두리 부근의 일부를 파단하여 기판, 프리프레그 등을 제거한 사시도, 도 13은 가이드 마크 테두리 부근의 모식적인 단면도, 및 가이드 마크의 평면도 등이다.

가이드 마크의 형상은 도 13의 (c)에 도시한 바와 같이, 정사각형의 중앙을 원형으로 도체를 제거한 가운데가 빈 가이드 마크(nE)와 원형으로 도체를 남긴 가운데가 찬 가이드 마크(nM)의 2종류를 이용한다. 여기서 n은 소속된 도체층의 순번을 나타내는 첨자이다.

도체층의 패턴 설계시에, 서로 이웃한 도체층에 가운데가 찬 가이드 마크(nM)와 가운데가 빈 가이드 마크((n+1)E)의 중심이 일치하도록 배치한다.

또한, 가운데가 빈 가이드 마크(nE)의 실체는, 도체층을 형성하는 구리박을 삭제하여 형성된 가운데가 빈 원형부분이고, 가운데가 빈 가이드 마크(nE)의 중심 은 가운데가 빈 원형 부분의 중심이다. 외주의 정사각형은 가이드 마크로서의 기능은 갖지 않는다.

도 13의 (a)는 5장의 양면 배선판(61-1, 61-2, … 61-5)의 표리에 프리프레그(63)를 사이에 두고 구리박의 도체(62)를 싣고 레이업한 12층의 다층 프린트 배선판(60)을 판두께 방향에서 본 단면도로서, 가이드 마크의 배치를 나타내고 있다.

예를 들면, 위로부터 2장째의 도체층에 형성된 가운데가 찬 가이드 마크(2M)와, 3장째의 도체층에 형성된 가운데가 빈 가이드 마크(3E)가, 양 가이드 마크의 중심 위치가 일치하도록 배치된다.

다음에, 3장째의 도체층에 형성된 가운데가 찬 가이드 마크(3M)와, 4장째의 도체층에 형성된 가운데가 빈 가이드 마크(4E)가, 역시 중심 위치가 일치하도록 배치된다.

이와 같이 서로 이웃한 층에 중심이 일치하는 가운데가 찬 가이드 마크(nM)와 가운데가 빈 가이드 마크((n+1)E)가 형성되고, 10층째와 11층째에 형성된 가운데가 찬 가이드 마크(10M)와 가운데가 빈 가이드 마크(11E)까지 연속하여 형성된다.

이들의 가이드 마크는 보통 다층 프린트 배선판의 4구석에 형성된 가이드 마크 테두리 속에, 한 예로서, 도 13의 (b)에 도시한 바와 같이 배치되어 있다.

가이드 마크 테두리는 내부를 9개의 정사각형으로 분할하고, 그 정사각형의 각각에 중심을 일치시킨 가운데가 찬 가이드 마크(nM)와 가운데가 빈 가이드 마크((n+1)E)의 각 1개를 배치하고 있다. 실용화된 크기로서는, 가이드 마크 테두 리(21)의 1변(F)이 약 10㎜각 정도이다.

분할된 각 정사각형 내에는 각 1개의 가운데가 찬 가이드 마크(nM)와 가운데가 빈 가이드 마크((n+1)E)가 형성되고, 그 밖의 구리박은 전부 제거되어 있다.

따라서 X선으로 가이드 마크 테두리(21) 내의 가이드 마크군(20)을 조사하면, 암부의 속에, 도 13(b)에서는 3행 3열로 배치된, 외경(D2), 내경(D1)의 원형의(도면에서는 9개의) 링이 밝은 부분으로서 관측된다.

링의 외경이 가운데가 빈 가이드 마크(E)에 상당하고, 링의 내경이 가운데가 찬 가이드 마크(M)에 상당한다.

가운데가 찬 가이드 마크(nM)의 중심의 좌표와 가운데가 빈 가이드 마크((n+1)E)의 원(밝은 부분)의 중심의 좌표를 구한다.

중심 위치를 공통으로 하여 배치된 1세트의 가운데가 찬 가이드 마크와 가운데가 빈 가이드 마크는, 서로 이웃한 도체층에 형성되어 있기 때문에, 도 3의 (c)에 도시한 바와 같이, 가이드 마크의 높이의 차이는 양면 배선판의 절연 기판의 두께, 또는 프리프레그의 두께 정도이고, 그 위치의 X선의 조사 각도(도 3(b)의 α)도 거의 동등하다. 따라서, 가운데가 찬 가이드 마크(nM)와 가운데가 빈 가이드 마크((n+1)E) 사이의 오차는 극히 적다.

이 조작을 서로 이웃한 층마다 차례차례로 연속하여 행하면, 전체의 도체층에 형성된 각 가이드 마크의 좌표치를 요구 정밀도 내로 얻을 수 있다.

이 가이드 마크의 좌표치로부터 도체 패턴의 설계 좌표계가 정밀도 좋게 구하여진다. 본 발명자에 의한 최소 2승법에 의한 설계 좌표계의 추정 방법은 특허2002-185863호 등에서 설명되어 있다.

그러나, 상술한 가이드 마크의 구성에서는 X선 카메라의 형광화의 크기의 제약 때문에, 1개의 가이드 마크 테두리에 형성할 수 있는 가이드 마크의 세트는 가이드 마크 테두리의 각 변을 3분할한 9세트가 한도이고 이 이상 증가하는 것은 곤란하다.

따라서 도 13의 (a)에 도시한 바와 같이, 내층이 10층, 표리의 도체층을 가산한 다층 프린트 배선판의 층수는 12층이 한도로 된다.

이와 같이, 서로 이웃한 층에 형성된 가이드 마크를 차례차례로 비교하는 방법은 정밀도적으로는, 거의 만족할 수 있는 것이지만, 각 도체층에 2개의 가이드 마크를 마련할 필요가 있기 때문에, 다층 프린트 배선판의 층수가 증가하고 가이드 마크의 층수가 증가하면, 가이드 마크 테두리 1개로는 모든 가이드 마크가 수습되지 않아서, 다층 프린트 배선판의 4구석의 각각에 가이드 마크 테두리가 2개 이상 필요해진다.

내층판의 배선 패턴의 외주부에는 내층판의 명칭, 각종의 식별 번호, 각종의 마크나 기준구멍 등이 기재되고, 특히 그 4구석은 과밀하여, 새롭게 가이드 마크 테두리를 신설할 스페이스를 취하기 어렵다는 문제가 있다.

또한, 가이드 마크를 다수 형성하는 작업도 설계 공수의 증가로 되고 코스트업으로 되기 쉬운 것도 문제이다.

또한, 이 방법은 가이드 마크의 다층 프린트 배선판의 판두께 방향의 높이에 기인하는 오차를 최소로 억제하고는 있지만, 다층 프린트 배선판을 구성하는 기판 이나 프리프레그의 두께의 변동 등이 가이드 마크 위치의 측정치의 변동에 영향을 주는 정도를 수치적으로 취급하는 것은 곤란하다. 본 방법을 유저에게 어필할 때의 설득력이 부족하다는 판매상의 문제도 생기고 있다.

본 발명은, 가이드 마크와 형광면와의 거리의 변화나 평면적인 배치의 차이에 의한 가이드 마크의 상의 불규칙한 이동을 배제하여, 동일 개수의 가이드 마크 테두리로 보다 층수가 많은 다층 프린트 배선판에 대응하고, 각 도체층의 설계 좌표를 추정하는 것을 목적으로 하고 있다.

본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해, 기준구멍 천공기의 몸체에 고정된 가대와,

다층 프린트 배선판의 구성 요소인 양면 프린트 배선판의 도체층에 형성된 가이드 마크를 조사하는 X선을 출사하는 X선원 및 가이드 마크를 조사하는 X선의 투과로 형성된 가이드 마크의 상을 관측하는 X선 카메라를 구비하고, 가대에서 지지되는 관측 장치와,

다층 프린트 배선판에 기준구멍을 천공하는 천공 장치와,

다층 프린트 배선판과 관측 장치 및 천공 장치의 위치를 상대적으로 변환하는 이송 장치와,

관측 장치에 의해 관측된 가이드 마크의 상의 관측 좌표치로부터 가이드 마크의 실제 좌표치, 및 상기 다층 프린트 배선판의 설계 좌표계의 배치를 추정하고, 또한, 상기 이송 장치를 제어하는 제어 장치를 구비한 기준구멍 천공기에 있어서,

제어 장치는, 상기 관측 장치에 고정된 좌표계로 표시된, 제 1회의 상기 가이드 마크의 상의 관측 좌표치와, 상기 다층 프린트 배선판을 상대적으로 소정량 이동시킨 후에 관측한 제 2회의 상기 가이드 마크의 상의 관측 좌표치와, 상기 다층 프린트 배선판의 이동의 상기 소정량으로부터, 상기 가이드 마크의 실제 좌표치를 추정하는 가이드 마크 좌표치 추정 기능을 갖는 기준구멍 천공기를 제공한다.

또한, 본 발명의 기준구멍 천공기의 가이드 마크 좌표치 추정 기능은, 관측 장치에 고정된 좌표계의 좌표치로 표시된, 제 1회의 가이드 마크 상의 관측 좌표치의 x좌표를 c1, y좌표를 d1로 하고, 제 2회의 가이드 마크 상의 관측 좌표치의 x좌표를 c2, y좌표를 d2로 하고, 이송 장치의 이동의 소정량의 X축 성분을 L1, y축 성분을 L2라고 한 때,

제 1회의 관측시의 가이드 마크의 실제 좌표치의 x좌표를 Lx, 및 y좌표를 Ly라고 하면, Lx = L1×c1/(c2-c1), 및 Ly = L2×d1/(d2-d1)로서 추정하는 가이드 마크의 실제 좌표치 산출 연산 수단을 구비하고 있다.

또한, 본 발명은, X선원과 X선 카메라를 구비한 관측 장치의, X선원으로부터 출사되는 X선에 의해 다층 프린트 배선판의 구성 요소인 프린트 배선판의 도체층에 형성된 가이드 마크를 조사하고, 가이드 마크의 상을 X선 카메라로 관측하고, 관측 장치에 설정된 좌표계의 좌표치로서 상기 가이드 마크의 상의 좌표치를 얻는 제 1의 공정과,

이송 장치상에 재치한 상기 다층 프린트 배선판을, 상대적으로, 소정량의 이동을 행하는 제 2의 공정과,

제 2 공정의 이동 후의 가이드 마크의 상을 관측 장치에 의해 관측하고, 제 2회의 가이드 마크의 상의 좌표치를 얻는 제 3의 공정과,

관측 장치에 고정된 좌표계로 표시된, 제 1회의 가이드 마크의 상의 관측 좌표치와, 다층 프린트 배선판을 상대적으로 소정량 이동시킨 후에 관측한 제 2회의 가이드 마크의 상의 관측 좌표치와, 다층 프린트 배선판의 이동의 소정량으로부터, 제 1회의 가이드 마크 관측시의 가이드 마크의 좌표치를 추정하는 제 4의 공정으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 다층 프린트 배선판의 가이드 마크 좌표치의 추정법을 제공한다.

또한, 본 발명의 다층 프린트 배선판의 가이드 마크 좌표치의 추정법의 제 4의 공정은, 관측 장치에 고정된 좌표계의 좌표치로 표시된, 제 1회의 가이드 마크 관측치의 x좌표를 c1, y좌표를 d1로 하고, 제 2회의 가이드 마크 관측치의 x좌표를 c2, y좌표를 d2로 하고, 다층 프린트 배선판의 소정량의 이동의 X축 성분을 L1, y축 성분을 L2라고 한 때,

제 1회의 가이드 마크 관측시의 가이드 마크의 실제 값의 x좌표를 Lx, 및 y좌표를 Ly라고 하면, Lx = L1×c1/(c2-c1), 및 Ly = L2 ×d1/(d2-d1)로서 추정하는 다층 프린트 배선판의 가이드 마크 좌표치의 추정법이기도 하다.

본 발명의 실시의 형태를 다음 항목으로 설명한다.

1. 기준구멍 천공기의 구성.

2. 천공기에 탑재된 관측 장치의 특징.

3. 본 발명의 실시의 형태인 가이드 마크의 좌표치 추정식의 설명.

1. 기준구멍 천공기의 구성.

내부에 가이드 마크군을 배치한 가이드 마크 테두리를, 배선판의 4구석 등에 배치한 다층 프린트 배선판을 관측하여 기준구멍을 형성한다, 소위 다점 분배 방식의 기준구멍 천공기에 관해 도 6 내지 도 8을 참조하여 설명한다.

도 6은 상기한 천공기(1)의 외관의 사시도로서, 몸체(2)를 투시하고 도시하고 있다. 도 7의 (a)는 천공기(1)의 정면도, 도 7의 (b)은 측면도이다. 도 8의 (a) 및 (b)는 천공기(1)의 가동 테이블(12)의 위치를 바꾼 평면도를 도시하고, 도 7, 도 8 모두 몸체(2)를 투시하여 내부를 도시하고 있다.

또한, 각 도면에 기입한 기계 좌표계(원점 Om, 좌표축 Xm, Ym, Zm)은 천공기(1)의 부동(不動) 부분(예를 들면 몸체(1)나 가대(3))에 고정된 좌표계로서, 이송 장치의 각종 기계 부분의 이동 방향은 이 좌표축에 평행하게 이루어져 있다. X선 카메라로 다층 기판의 가이드 마크를 관측하여 얻어지는 좌표치나, 기준구멍의 천공 좌표도 기본적으로 이 좌표계를 이용하여 산출된다.

또한, 도 6의 속이 빈 화살표(17)는 작업자의 정위치로서, 작업자는 화살의 방향(Ym축의 정방향)을 향하여 서있고, 가이드 마크 관측, 기준구멍 천공을 행하는 다층 프린트 배선판(도시 생략)을 투입하고, 공정이 끝나면 천공기(1)로부터 꺼낸다.

이하의 설명에서 제작물(work)인 다층 프린트 배선판은 도 2의 (d)에 도시한 바와 같이, 4구석의 가이드 마크 테두리(21 … 21) 내의 가이드 마크군을 관측하 고, 관측치로부터 결정된 소정의 위치에 기준구멍을 천공하는 것으로 한다.

천공기(1)의 몸체(2)의 내부에, 가대(3)가 고정되어 있다. 좌우 1쌍의 X이동 가대(10, 10)는, 거의, 채널 형상으로 형성되고, 좌우에서 거울상 관계를 이루는 형상으로 되어 있다. 이 X이동 가대(10, 10)는 가대(3)의 상단에 배치된 직선 가이드(10a, 10a)에 의해 지지되어 있다. 볼 나사(10b)와 이것과 걸어맞추는 X이동 가대(10)의 하면에 부착 볼 너트(도시 생략)에 의해, 기준구멍을 천공하는 배선판의 크기에 따라, 미리, Xm축에 평행하게 이동하여 가이드 마크가 관측 가능한 위치에 대기하고 있다.

또한, X이동 가대(10, 10)를 개별적으로 구동하기 위해, 볼 나사(10b)는 각 X이동 가대(10)마다 배치되어 있다.

X이동 가대(10, 10)의 상부에 X선 발생 장치(4, 4)가 고정되고, 하부에는 직선 가이드(11a, 11a)가 부착되어 있다. 그리고, Y이동 가대(11, 11)가 이 직선 가이드(11a)로 지지되어 있다. 볼 나사(11b)와 이것과 걸어맞추는 Y이동 가대(11)의 하면에 부착된 볼 너트(도시 생략)에 의해, Y이동 가대(11, 11)은 Ym축에 평행으로 이동 가능하다.

Y이동 가대(11, 11)는 채널 형상으로 형성되고, 상부에 X선 방호관(防護管)(5)이 배치되고, 도 7에 도시한 바와 같이, 이것과 나란하게 클램퍼(9)와 클램퍼(9)를 상하 이동시키는 에어 실린더(9a)가 설치되어 있다. 하부에는 스핀들(7)과 X선 카메라(6)가 고정되어 있다.

Ym축과 평행하게 배치되고 몸체의 중앙 부분에 고정된 직선 가이드(12a)와 볼 나사(12b)에 의해 지지되어, 구동되고, 다층 프린트 배선판을 탑재하는 가동 테이블(12)은 Ym축에 평행하게 운동한다.

가동 테이블(12)은 12A의 위치에서, 기준구멍을 천공하는 제작물인 다층 프린트 배선판을 재치하고, Ym축에 따라 이동하여 가이드 마크 측정, 기준구멍 천공 위치에 도달한다.

또한, 볼 나사(10b, 11b, 12b)를 구동하고, X이동 가대(10, 10)와 Y이동 가대(11, 11), 및 가동 테이블(12)의 이동을 제어하는 제어 장치는 도시되어 있지 않다.

여기서, 천공기의 주요 구성 요소로서, X선 발생 장치(4)와 X선 방호관(5) 및 X선 카메라(6)로 가이드 마크의 관측 장치를, 스핀들(7)과 클램퍼(9)로 천공 장치, X이동 가대(10)와 Y이동 가대(11)와 가동 테이블(12) 및 이들을 지지하고 구동하는 직선 가이드(10a, 11a, 12a), 볼 나사(10b, 11b, 12b) 등으로 구동 장치를 각각 형성하고 있다.

또한, 도시되지 않은 제어 장치는, CPU, 기억 장치, 시퀀스 컨트롤러, 등으로 구성되는 것이 보통이고, 일련의 천공 작업 순서에 따라, 상기한 각종 장치의 제어를 행한다. 또한, 관측 장치에서 관측한 가이드 마크의 X선 상으로부터 좌표치를 산출하고, 이 좌표치와 미리 입력된 기준구멍의 설계 좌표로부터, 기준구멍 천공 위치의 계산도 행한다. 후술하는 본 발명의 실시의 형태인 가이드 마크의 좌표치 추정식에 의한 연산도 제어 장치 내에서 행하여진다.

4개의 가이드 마크 테두리(21 … 21)를 4구석에 형성하였다, 도 2의 (d)에 도시한 다층 프린트 배선판(60)의 관측 방법을 설명한다.

우선, 천공한 배선판의 외형 치수와 (설계상의) 가이드 마크 테두리(21 … 21)의 좌표치로부터 X이동 가대(10, 10)의 Xm축에 따른 위치가 결정되고, 미리, X이동 가대(10, 10)는, 거기로 이동하여 대기하고 있다.

가동 테이블(12)이 (도 6의) 12A의 위치에서, 작업자는 다층 프린트 배선판(60)을 가동 테이블(12)상의 소정 위치에 재치한다. 배선판(60)은 가동 테이블(12)에 가고정된다. 가동 테이블(12)은 X선 카메라(4)에 내장된 X선 발생관(4a)의 아래에 전방의 좌우 2개의 가이드 마크 테두리(21, 21)가 오는 위치로 이동한다.

후술하는 바와 같이, 가이드 마크 테두리(21, … , 21)를 X선으로 투시하고 X선 카메라(6, 6)로 관측하고, 테두리 내의 각 도체층의 가이드 마크(nM, nE) 등이 형성하는 (X선 카메라의 형광면상의) 상의 좌표치를 측정한다. 좌표치는 도시하지 않은 제어 장치의 기억 장치에 기억된다.

후방의 가이드 마크 테두리(21, 21)가 X선 발생관(4a)의 아래로 오는 거리만큼, 가동 테이블(12)은 Ym방향으로 이동한다. 뒤이어 X선을 조사하고, X선 카메라(6, 6)로 가이드 마크 테두리(21, 21)를 관측하고, 각 도체층의 가이드 마크(nM, nE)의 상의 좌표치를 기억한다.

다음에 제어 장치 내에서, 4세트의 가이드 마크 테두리(21, … , 21) 내의 가이드 마크의 상의 좌표로부터 설계 좌표계의 배치를 산출하고, 이제부터 형성하여야 할 기준구멍의 좌표를 계산한다.

가동 테이블(12)이 Ym방향으로 이동하여 기준구멍의 위치에 달하고, 스핀들(7, 7)이 기준구멍의 좌표까지 이동하고, 기준구멍을 천공한다. 또한, 기준구멍은 도시하지 않았다.

가동 테이블이 투입 위치(12A)까지 움직이고, 천공이 끝난 배선판(60)을 작업자가 꺼내면 기준구멍 가공 공정이 종료된다.

도 9를 참조하여 상기한 가공시에 X, Y이동 가대에 탑재된 기기류가 어떻게 동작하는지를 설명한다.

도 9의 (a)는 작업자 위치에서 좌측의 X이동 가대(10), Y이동 가대(11)를 본 정면도, (b)는 그 평면도에서 X이동 가대(10)의 상반부를 없애고, Y이동 가대(11)의 윗면을 도시하고 있다. (c), (d)는 Xm축의 플러스 방향에서 본 X이동 가대(10)를 도시하고, (c)는 X선 카메라(6)에 의한 가이드 마크의 관측시, (d)는 스핀들(7)에 의한 천공시를 모식적으로 도시하고 있다.

가이드 마크 테두리(21 … 21)의 관측은, 동 도면의 (c)에 도시한 X선 관측 위치에서 행한다. X선 발생관(4a)의 바로 아래에 X선 방호관(5)과 X선 카메라(6)가 와 있다.

도시하지 않은 제어 장치의 지령에 의해 X선 발생 장치가 기동하고, X선 발생관(4a)으로부터 방사된 X선은 X선 방호관의 중심에 열린 구멍(5a)(도시 생략) 내를 통과하고, 도시하지 않았지만 가동 테이블(12)상에 재치된 배선판(60)의 내층의 가이드 마크 테두리의 1개를 투시하고 X선 카메라(6)에서 화상으로서 파악하고, 그 화상은 제어 장치 내의 계산기로 보내여지고 각 가이드 마크의 상의 좌표가 계산되 고 기억된다. 가이드 마크의 좌표치 추정식을 적용하기 위해서는, 가이드 마크 테두리를 상대적으로 xy방향으로 소정량 이동의 후, 동일한 가이드 마크 테두리를 관측한다. 소정량 이동 전후의 가이드 마크의 상의 좌표치로부터 가이드 마크 그 자체의 좌표치를 추정할 수 있다.

가이드 마크의 좌표치로부터 설계 좌표계의 배치가 추정되고, 천공하는 기준구멍의 좌표가 (기계 좌표계의 좌표치로서) 결정된다.

기준구멍의 천공은 스핀들 선단의 드릴(7b)로 행하여진다. 천공시에는, 계산된 기준구멍의 좌표치에 따라 가동 테이블(12)이 이동하고, X이동 가대(10)가 기준구멍의 Xm축 좌표까지 이동하고, Y이동 가대(11)가 기준구멍의 Ym축 좌표까지 이동하는 미조정을 행한다.

Y이동 가대(11)는 항상 X선 카메라(6)의 중심을 기준으로 하여 움직이는 설정이기 때문에, 실제로는 도 9의 (c)에 도시한 바와 같이, Y축 이동 가대(11)는 X선 카메라(6)의 중심과 스핀들(7)의 중심과의 거리(S)만큼 많이 이동한다. 스핀들(7)은 에어 터빈 또는 고주파 모터를 회전원으로 하는 고속 모터이고, 회전축에 장착된 척(7a)를 이용하여, 보통 초경합금제의 드릴(7b)을 장착하여 배선판에 기준구멍을 천공한다. 또한, 도시하지 않았지만, 스핀들(7)을 상하하는 에어 실린더 또는 서보모터에 의해 드릴(7b)의 파고들어가는 이송을 행한다.

스핀들(7)의 바로 위에 배치된 클램퍼(9)는 에어 실린더(9a)의 액추에이터에 부착되어 있고, 강하하면 가동 테이블(12)에 재치된 배선판(60)을 꽉 눌러서, 천공시의 배선판(60)의 이동을 방지한다.

이상이 가이드 마크군을 관측하고, 그 관측 결과에 의거하여 기준구멍을 뚫는 천공기의 기계적인 순서이다.

다음에 가이드 마크군의 관측 결과로부터 다층 프린트 배선판(60)의 내층의 도체층의 위치의 산출법을 설명한다.

다층 프린트 배선판(60)의 내층의 도체층의 도체 패턴을 설계할 때, 모든 내층의 도체층에 공통된, 직교하는 Ud, Vd를 좌표축으로 하는 설계 좌표계를 설정하는 것은 이미 기술하였다. 천공기에 투입한 때에 예를 들면 Ud축은 기계 좌표계의 Xm축과 거의 평행, Vd축은 마찬가지로 Ym축과 거의 평행하게 정한다. 또한, 도체 패턴과 동시에 4개소의 가이드 마크군의 구성 요소로서의 가이드 마크를 소정의 좌표 위치에 표시한다.

보통, 1개의 가이드 마크군에는 1도체층에 대해 1개의 가이드 마크가 배치되어 있다. 가이드 마크 테두리가 배선판의 4구석에 있으면 1도체층에 가이드 마크는 4개 형성된다. 4개의 가이드 마크의 상의 2회의 관측 결과로부터, 가이드 마크 4개의 기계 좌표계로 표시한 좌표치를 계산할 수 있다.

또한, 가이드 마크군의 형상은, 예를 들면, 도 5의 (b)에 도시한 것으로 한다.

1도체층의 4구석에 형성된 4개의 가이드 마크의 측정치로부터 Ud, Vd의 설계 좌표계가 어디에 있는지를 추정하고, 이 도체층의 배치로 간주한다. 즉, 설계 좌표계의 원점을 기계 좌표계로 표시한 좌표치, 및, Ud축의 Xm축에 대한 기울기를 얻을 수 있으면 좋다.

통계학상, 측정치로부터 확실한 값을 추계하는 수법은 각종 있지만, 관측점(가운데가 찬 가이드 마크(22))을 단위 질점이라고 가정하고, 그 중심(重心)을 구하고, 중심은 부동으로 하고, 설계상의 가이드 마크의 좌표치와 측정한 가이드 마크의 좌표치로부터, 이 거리의 제곱합을 최소로 하는 Ud축의 Xm축에 대한 기울기를 구하는 방법 등이 자주 사용된다.

계산 순서의 구체적인 예는, 본 출원인에 의한 특개2001-185863호 등에서 설명되어 있기 때문에, 생략한다.

특정한 도체층에 형성된(적어도 3개의) 가이드 마크로부터, 그 층의 설계 좌표계의 배치(원점 위치와 좌표축의 기울기)를 계산할 수 있다. 또한, 도체층 전부에 형성된 모든 가이드 마크를 사용하여 전체를 고르게 한 1개의 설계 좌표계의 배치를 얻을 수도 있다. 보통은 후자의 전체를 평균 등으로 안분한 1개의 설계 좌표계를 추정하고, 기준구멍의 좌표를 결정한다.

또한, 특정층의 설계 좌표계의 배치와 전체를 평균한 설계 좌표계와의 차는 특정한 내층의 층간 어긋남의 데이터라고 불린다.

각 도체층의 층간 어긋남의 수치는 천공기의 메모리에 기억되고, 필요에 응하여 거래처에도 제출할 수 있다. 또한, 메이커측의 품질 관리용에도 유용한 자료로 된다.

핫 프레스 가공 후의 기준구멍 천공은, 표면의 도체층의 패턴 에칭, 스루홀 등의 천공, 단일 배선판에 외형의 잘라냄 등의 후처리 공정에, 필요한 공정이고, 이 기준구멍 천공 공정중에, 내층 도체층의 층간 어긋남이 가공 시간의 증가 없이 측정 가능하다.

이상 기준구멍 천공기로서 설명하였지만, 천공기로부터 천공 기능만을 분리하면, 가이드 마크를 관측하여 데이터를 기억하는 측정기가 된다. 대용량의 기억 장치, 고속도 측정을 특징으로 하는 측정기도, 독립된 제품 분야이지만, X선 카메라 등의 측정 수단은 거의 천공기와 공통이여서, 상기한 천공기의 설명으로, 측정기의 기능 설명도 포함하는 것으로 한다.

2. 천공기에 탑재된 관측 장치의 특징(X선원 및 X선 카메라)

천공기의 관측 장치는, 보통, X선으로 가이드 마크를 투시하고, 그 상을 관측하여 가이드 마크의 좌표로 한다. 관측 장치의 주요한 구성 요소인 X선 발생관과 X선 카메라를 도 3을 참조하여 설명한다. 도 3의 (a)는 X선 카메라의 개요를 도시한 약도, (b)는 마크의 위치와 X선 카메라의 출력 상의 형태를 설명하는 모식도, (c)는 피사체의 두께에 의한 상의 위치의 변화를 도시한 모식도이다.

보통, X선 카메라(6)에는, 그 수상부로서 X선 형광 증배관(30)이 내장되어 있다. 도 3의 (a)에 도시한 바와 같이, X선 형광 증배관(30)은, 형광막(31)과 광전면(32)으로 이루어지는 입력 타깃, 수속 전극(S), 양극(A), 출력 형광막(33) 등을 내장하고 있다.

X선 발생관(4a)으로부터 방사된 X선은 피사체인 다층 배선판(60)의 가이드 마크(66) 등이 형성되어 있는 내층의 도체층을 투과하고, 형광막(31)의 형광면에 입사하고, 형광막(31)을 발광시켜서 광학 상(36)으로 변환된다. 그 광에 의해, 형광막(31)의 내면에 밀접하여 배치된 광전면(32)으로부터 광 전자가 방출된다. 가속 전압을 올리는 등 하여 출력 광속을 증배시켜서, 출력 형광막(33)에 상을 결상한다. 그 상을 광학 렌즈계(34)를 통하여 전하 결합 소자(Charge Coupled Device)인 CCD 촬상 소자(35)에 받아들인다.

도 3의 (a) 중, L1은 X선원과 다층 배선판(60)까지의 거리, L2는 X선원과 X선증배관의 형광막(31)의 형광면까지의 거리이다. 가시 광선과 달리, X선은 광학 렌즈를 사용할 수 없기 때문에, 형광막(31)의 형광면의 상(36)은, 다층 배선판에 형성된 가이드 마크의, 거의 상사형(相似形)의 그림자 그림으로서 찍히고, 그 크기는 광원으로부터의 거리에 비례하여 [(L2)/(LI)]로 확대된다.

최근, CCD 촬상 소자(35)의 감도가 향상하였기 때문에, 형광막(31)의 뒤에 밀착하여 CCD 촬상 소자(35)를 배치하고, 형광막(31)의 형광면의 상을 직접 CCD 촬상 소자에 받아들이고, 증배관(30)을 생략한 X선 카메라도 사용되지만, 상기한 관계는 마찬가지로 성립한다.

도 3의 (b)을 참조하여, 형광면상의 상의 위치와 피사체와 상의 형태와의 관계를 설명한다. 카메라의 시야의 중앙에 도형 중심이 있는 마크(B1)에 대해서는, X선 발생관으로부터 출사한 X선에 의해 형성되는 바로 아래의 상(Z1)은 원래의 마크(B1)와 상사형(相似形)이고, 그 중심(도형 중심)도 원래의 마크(B1)와 동 위치의 시야 중앙에 있다. 이 경우는 L1, L2는 관계 없고, 중심 위치의 변화는 없다.

X선이 α의 각도로 입사한 마크(B2)의 상(Z2)은 전항의 비례식에 의해 크기는 변화하고, 각 α의 미소 변화로 마크(B2)와 상(Z2)의 형상은 엄밀하게는 상사가 아니라, 예를 들면, 마크(B2)의 윤곽 형상이 원이라고 하면, 상(Z2)은 타원형으로 된다. 그러나, 원의 중심은 타원의 중심에 사영하고, 중심 위치는 각 α의 선상에 있다. 가이드 마크의 중심이 시야의 중심이 아닌 경우도 상기한 중심 위치가 각 α의 선상에 있는 것을 이용하여 단순한 비례 계산으로 보정할 수 있다.

이와 같이, 상기한 비례식의 L1이 일정하다면, X선의 입사각(α)에 의한 상의 왜곡의 영향을 피할 수 있다.

또한, X선 형광 증배관(30)의 형광막(31)은 구면인 경우도 있고, 다소의 착오가 가산되지만, 그 오차의 증가분은 극히 적다.

도 3의 (c)에 과장하여 도시한 바와 같이, 피사체인 다층 배선판(60)의 표리에 마크가 있으면, 마크 사이의 거리(배선판의 판두께)(t1, t2)에 의해 상의 위치에 차가 나타난다. 실제로는 표리의 마크(B1, B2)는 동심으로 배치되어 있지만, X선이 α의 입사각을 갖는 경우는, 그 상(Z1, Z2)은 동심으로는 되지 않는다. 판두께(t1)가 작으면 상반부에 그린 바와 같이 착오량(Q1)은 적고, 판두께(t2)가 크면, 하반부에 그린 바와 같이 착오량(Q2)은 상당히 커지고, 과장하여 도시한 바와 같이 양 가이드 마크가 겹쳐지면 2개의 가이드 마크로서는 인식할 수 없고, 개개의 중심은 추정 불능으로 된다.

한 예로서, 도 5의 (b)의 코너부에 배치된 가이드 마크는 L1의 차가 0.5㎜ 정도(판두께(t2)가 0.5㎜)면 착오량(Q2)은 0.01㎜ 전후로서 사용 한계에 가까워진다.

3. 가이드 마크의 좌표치 추정 방법

본 발명의 실시의 형태의 한 예인 가이드 마크의 좌표치 추정 방법의 설명을 행한다. 이 좌표치 추정 방법은 이미 설명한 기준구멍 천공기에 적용한 것이고, 천공기의 관측 장치에는 상기한 X선원과 X선 카메라가 사용되어 있는 것으로 한다.

본 가이드 마크의 좌표치 추정 방법은, 전후 2회의 가이드 마크의 관측 결과로부터 가이드 마크의 좌표치를 추정하는 것으로, 제 1회의 가이드 마크 상의 관측 후, 소정량의 다층 프린트 배선판의 상대적인 이동을 행하고, 제 2회의 가이드 마크 상의 관측을 행한다. 제 1회, 제 2회의 관측 결과와 소정의 다층 프린트 배선판의 이동량으로부터 가이드 마크의 실제 좌표치를 수학적으로 완전하게 추정할 수 있다.

본 발명의 실시의 한 형태인 가이드 마크의 실제 좌표치의 추정식의 설명을 도 1을 참조하여 설명한다. 도 1의 (a)는 천공기의 관측 장치 주변의 입체적인 약도로서, 다층 프린트 배선판의 상대적인 이동에 의해 가이드 마크가 이동하는 상황과 그것에 수반하는 형관면상의 가이드 마크의 상의 변위의 관계를 도시하고 있다.

천공기의 관측 장치의 X선 카메라의 형광막의 형광면의 거의 중심을 좌표 원점(O)으로 하고, 형광막상에 직교 좌표축을 둔 관측 장치의 xy좌표계를 설정한다. 좌표 원점(O)의 바로 위(z축상에)의 1점에 X선원(A)을 고정한다.

도시하지 않은 가동 테이블에 재치되고, 고정된 다층 프린트 배선판(60)의 내층의 도체층에 형성된 가이드 마크(M)를 관측한다. 가이드 마크(M)는 다층 프린트 배선판(60)의 가이드 마크 테두리 내의 특정한 1개로 한다.

동 테이블의 다층 프린트 배선판 재치면은 xy평면에 평행하고, 가동 테이블은 xy평면에 평행하게 이동하는 것으로 한다. 따라서, 가동 테이블에 재치되고 고 정된 다층 프린트 배선판(60)에 형성된 가이드 마크(M)는 xy평면에 평행한 평면 내를 이동한다.

xy평면에 평행하고, 가이드 마크(M)가 존재하는 평면과 A·O를 연결하는 1점쇄선으로 도시한 직선(z축과 일치)과의 교점을 P로 하고, A·P의 거리를 a, P·O의 거리를 b라고 한다.

여기서, X선원(A)과 X선 카메라의 형광면상의 좌표 원점(O)과의 거리는 a+b로 고정되어 있다.

제 1회 관측의 가이드 마크의 위치를 M, 가동 테이블을 x, y방향으로 소정량 이동한 후의 제 2회 관측의 위치를 M2라고 한다. 가이드 마크는 임의의 경로로 M부터 M2에 도달하여도 좋지만, 여기서는 M, M1, M2의 경로로 하고, M부터 M1은 x축에 평행하게 L1의 거리를, M1부터 M2로는 y축에 평행하게 L2의 거리를 이동한 것으로 한다.

가이드 마크의 이동에 따라, 형광면상에서 그 상은 Z, Z1, Z2로 이동한다. 이미 기술한 바와 같이 X선은 직진하기 때문에 A·M·Z, A·M1·Z1, A·M2·Z2는 각각 1개의 직선상에 있다.

도 1의 (b)는 xy평면으로의 A·M·Z, A·M1·Z1, A·M2·Z2의 투영도로서, 동 도면의 (c)는 x축에 평행하며 xy평면상에 있는 기선(XX)을 포함하고 xz평면에 평행한 투영면[B]에, 동 도면의 (d)는 y축에 평행하며 xy평면상에 있는 기선(YY)을 포함하고 yz평면에 평행한 투영면[C]에, 각각 투영한 투영도이다.

또한, 도 1의 (b), (c), (d)의 배치는 제 1각법으로 도시하고 있다.

여기서는, 투영법으로서, 소위 정시도법(正視圖法)을 사용하고 있다. 정시도법은 투영면에 직각의 투영선을 사용하는 것이 특징이다.

예를 들면, xz평면에 평행한 투영면[B]에 투영하는데는 y축에 평행한 광선이 사용되고, yz평면에 평행한 투영면[C]에 투영하는데는 x축에 평행한 광선이 사용된다.

정시도법에서는, 투영면에 평행하게 점을 이동시키면 투영면에는 이동량의 실제 치수가 표시되고, 투영면에 수직으로 점을 이동시키면 투영면에는 이동량은 0으로서 표시된다.

지금, 좌표(x, y, z)를 갖는 점을 좌표(x1, y, z)까지 x축에 평행하게 움직여서, xz평면에 평행한 투영면[B]에 투영하면, 좌표(x, z)를 갖는 점이 좌표(x1, z)로 이동한다. 이동량은 (x1-x)의 실제 치수로 된다.

또한, 좌표(x, y, z)를 갖는 점을 좌표(x, y1, z)까지 이동하여도, 투영면[B]상의 투영도는 양자 모두 좌표 (x, z)의 점으로 되고 점의 좌표 변화는 없고 이동량은 0이다.

제 1회의 관측에서 가이드 마크(M)의 형광면상의 상(Z)의 x좌표(c1), y좌표(d1)가 얻어진다.

다음에 x축에 평행하게 L1, y축에 평행하게 L2의 소정량만큼 가동 테이블을 이동하여 가이드 마크의 위치를 이동시킨다. 전술한 바와 같이, M부터 M2로의 이동 경로는 LI의 이동의 후 M1에 달하고, M1부터 L2의 이동에 의해 M2까지 이동하였다고하여 도시하고 있다.

또한, 이 관계는 벡터(Z2)의 x성분이 L1, y성분이 L2인 것과 동의이다.

이동 후의 제 2회의 관측에서 가이드 마크(M2)의 형광면상의 상(Z2)의 x좌표(c2), y좌표(d2)를 얻는다.

투영면[B]상의 삼각형(A·P·M)과 삼각형(A·O·Z)이 상사이고, 대응하는 변의 길이의 비는 a : (a+b)이기 때문에,

a/(a+b) = (P·M)/(O·Z) = Lx/c1

이 성립한다.

마찬가지로, 삼각형(A·M·M2)과 삼각형(A·Z·Z2)은 상사이고, 대응하는 변의 길이의 비는 역시 a : (a+b)이다. 이로부터 다음 식이 성립한다.

a/(a+b) = (M·M2)/(Z·Z2) = LI/(c2-c1)

이로부터, a와 b가 함께 소거된 Lx/c1 = L1/(c2-c1)가 얻어진다.

따라서 Lx = L1×c1/(c2-c1)를 얻는다.

마찬가지로, 도 1의 (d)에 도시한 바와 같이, A·O를 통과하는 직선이 투영면[C]에 평행하기 때문에, 투영면[C]상에서 AP = a, PO = b이다.

따라서 투영면[C]상의 삼각형(A·P·M)과 삼각형(A·O·Z)이 상사이고 변의 비는 a : (a+b)이기 때문에,

a/(a+b) = (P·M)/(O·Z) = Ly/d1

이 성립한다.

삼각형(A·M·M2)과 삼각형(A·Z·Z2)도 마찬가지 관계로서,

a/(a+b) = (M·M2)/(Z·Z2) = L2/(d2-d1)

이 성립하고,

Ly = L2×d1/(d2-d1)

를 얻는다.

즉, 가이드 마크(M)의 형광면상의 상(Z)의 제 1회의 관측치 x좌표(c1), y좌표(d1)와 다층 프린트 배선판의 이동량(L1, L2), 및 가이드 마크(M)의 형광막상의 상(Z)의 제 2회의 관측치 x좌표(c2) 및 y좌표(d2)에 의해, 제 1회 관측시의 가이드 마크(M)의 실제 좌표치(Lx, Ly)는 다음 식으로 구할 수 있다.

Lx = L1×c1/(c2-c1), Ly = L2×d1/(d2-d1)

상기한 가이드 마크의 실제 좌표치(Lx, Ly)를 추정하는 식을 가이드 마크의 좌표치 추정식이라고 부르고, 천공기의 제어 장치 내의 좌표치 산출 연산 수단에 탑재된다.

상기한 식은 가이드 마크의 X선원까지의 거리(a) 및 형광면까지의 거리(b)에 관계 없는 측정법을 시사하는 것으로, 다층 프린트 배선판의 층수가 늘어나고, 각 내층에 배치된 가이드 마크에 판두께 방향의 위치의 차가 커져도, 그 영향을 이론적으로 배제하는 것이다.

이상의 설명에서 사용한 xy좌표계는 X선 카메라에 고정된 좌표계로서, 보통은 10㎜각 정도의 카메라의 시야 내의 상에 사용된다. 도 2를 참조하여 기준구멍 천공기에 설정된 좌표계를 설명한다. 도 2의 (a)는 기준구멍 천공기를 상방에서 본 좌표계의 설명도이다.

이미 설명한 바와 같이, 기준구멍 천공기의 지면(地面)에 대해 이동하지 않 는 기계 가대나 몸체 등의 고정 부분에, 좌표 원점을 Om, 좌표축을 Xm, Ym으로 하는 기계 좌표계가 설정되어 있다.

관측 장치의 X선 카메라에 설정된, 원점(O), 좌표축 x, y의 (로컬) 좌표계로 가이드 마크의 상이 관측된다. 즉, 가이드 마크의 상의 좌표치(c1, d1, c2, d2)는 로컬 좌표로 읽은 좌표치이다.

로컬 좌표축의 x축은 Xm축과 평행, y축은 Ym축과 평행하게 설정되어 있고, 로컬 좌표 원점(O)의 좌표치는 기계 좌표계의 좌표치로 이미 알고 있다. 이제부터 간단히 로컬 좌표계로 표시된 점의 좌표를 기계 좌표계의 좌표로 환산할 수 있다.

예를 들면, 다층 프린트 배선판의 4구석에 형성된 가이드 마크군을 비교하는데는 모든 가이드 마크의 좌표치를 기계 좌표계로 환산하여 행한다.

또한, 가동 테이블의 움직임(Tx, Ty)도 기계 좌표계의 좌표축에 평행하게 설정된다.

관측 장치가 이동하지 않는 경우는, 로컬 좌표의 원점(O)도 움직이지 않는다. 이 상태에서 도 1의 (a)에 도시한 바와 같이, 다층 프린트 배선판을 탑재한 테이블을 Xm, Ym에 평행하게 이동시키면, 가이드 마크의 소정량의 이동을 행할 수 있다.

윗식의 설명은 다층 배선판을 재치한 테이블이 기계 좌표계의 Xm, Ym축에 평행하게 X, Y의 양방향으로 Ty, Tx의 이동을 하고, X선원과 X선 카메라는 기계 좌표계에 대해 고정된 것으로 하여 설명하였다.

이 경우, 테이블은 기계 좌표계의 Xm, Ym축에 평행하게 증가하는 방향으로 이동하고, 가이드 마크(M)는 M1, M2로 이동한다. 테이블의 이동 방향의 부호는 로컬 좌표계에서 관측한 가이드 마크의 좌표치가 증가한 경우가 정이라고 한다. 즉, 테이블의 이동 방향의 정부는 기계 좌표계의 정부와 일치한다.

이미 설명한 바와 같이, 보통의 천공기는 기계 구성상의 편리함 때문에, 다층 프린트 배선판을 재치한 가동 테이블은 1방향으로만 이동하고, 그것과 직각 방향으로는 관측 장치가 이동하여 가이드 마크의 좌표를 이동시키는 구조로 된다.

이와 같이, 가동 테이블 이외의 장치 등을 이동시켜도 관측 장치의 X선 카메라로서는 가이드 마크의 이동이라고 인식하기 때문에, 다른 장치를 가동 테이블에 상대적으로 이동하여 가이드 마크를 이동한 것으로 된다.

또한, 좌표 변환시의 계산의 용이성 때문에, 보통, 각 좌표계의 좌표축은 평행하게 설정되는 것이 많지만, 기본적으로는 좌표축이나 운동의 방향은 임의이다. 예를 들면, 다층 프린트 배선판을 재치한 가동 테이블을 방향을 정하지 않고 임의로 움직여도, X선 카메라에 설정된 좌표계에서 x축방향 및 y축방향의 이동량을 알 수 있으면 충분하다.

예시한 기준구멍 천공기는, 도 2의 (b)에 도시한 바와 같이, 기계 좌표계의 Ym축방향으로 테이블(프린트 배선판)이 이동하고, 기계 좌표계에서 본다면 가이드 마크(M)는 테이블의 Ty의 이동에 따라 M2로 이동하고, Xm방향으로는 이동하지 않는다.

Xm방향에는 X선원과 X선 카메라를 포함한 관측 장치 전체가 기계 가대에 대해 이동하고 다층 프린트 배선판과의 위치를 바꾼다. 이 경우는 관측 장치 전체가 이동하기 때문에, 관측 장치에 고정된 로컬 좌표계도 기계 좌표계의 Xm축방향으로 이동한다.

관측 장치 자신이 이동하기 때문에, 투영면[B]상에의 투영은 도 2의 (c)에 도시한 바와 같이, M(M1)의 위치는 변화하지 않고, X선원(A)이 A1에, 카메라 중심(O)이 O1로 이동하고 로컬 좌표는 O1로부터 계측된다. X선원의 위치가 변하기 때문에, 가이드 마크의 상의 투영은 Z로부터 Z2로 이동한다.

도 2의 (c)에서, 삼각형(A·P·M)과 삼각형(A·O·Z)은 상사이고 대응하는 변의 길이의 비는, a : (a+b)이고, 마찬가지로, 삼각형(A1·P1·M) 삼각형(A·O1·Z2)은 상사이고, 대응하는 변의 길이의 비는 a : (a+b)이다.

이들으로부터, a/(a+b) = (P·M)/(O·Z) = Lx/c1, 및 a/(a+b) = (P1·M2)/(O1·Z2) = (L1+Lx)/c2로 되고, Lx/c1 = (L1+Lx)/c2를 얻을 수 있다. 이것을 정리하여,

Lx = L1×c1/(c2-c1)를 얻는다.

이 식을 관측 장치가 이동하지 않은 때의 Lx = L1×c1/(c2-c1)와 비교하면 완전히 동형이다.

당초의 가정으로부터 Lx, c1 및 c2는 함께 정이고, 이 식이 성립되기 위해서는 관측 장치의 이동량(L1)도 정의 수치일 필요가 있다. 즉, 관측 장치가 기계 좌표계의 Xm축의 부의 방향으로 이동한 경우가 정의 값을 취한다고 정의하면, 도 2의 (a), (b)의 어느 상태에서도, 항상 Lx = L1×c1/(c2-c1)가 성립한다.

또한, 로컬 좌표계의 x축은 그 연장 방향으로 이동하기 때문에, 투영면[C]상 의 상은 변화하지 않는다. 따라서 Ly = L2×d1/(d2-d1)는 테이블이 2방향 이동하는 경우, 또는 테이블이 Ym방향, 관측 장치가 Xm방향으로 서로 직교하여 이동하는 경우의 어느 쪽이라도 변화하지 않고, 동일한 식을 사용할 수 있다.

또한, 상기 예와 반대의 좌표축에 따라서, 관측 장치가 Ym방향으로 이동하고, 테이블이 Xm방향으로 이동하여도, 로컬 좌표계 이동시의 방향에 의한 정부(正負)의 정의를 상기 예와 같이 하면, 가이드 마크의 좌표치 추정식은 그대로 사용할 수 있다.

이와 같이, 테이블 또는 관측 장치의 어느 한쪽 또는 양자를 이동시키고, 관측 장치에 설정된 로컬 좌표계에 대해 가이드 마크의 상을 상대적으로 (x축과 y축방향으로) 이동함 의해, 가이드 마크의 좌표치 추정식을 사용하여 가이드 마크의 실제 좌표치를 로컬 좌표계의 좌표치로서 계산할 수 있다.

상기한 가이드 마크의 좌표치 추정식은 분모에 (c2-c1), (d2-d1)의 감산의 항을 가지며, c1·c2·d1·d2의 값에 따라서는, CPU에서의 연산중에 같은 정도의 수치를 감산하여 나머지 차의 오차가 커지는, 소위 항(桁) 누락이 생길 우려가 있다.

계산에 사용하는 항수(桁數)로부터 유추하여, (c2-c1), (d2-d1)의 값이 의미를 갖도록 각 수치의 하한을 설정하여 둘 필요가 있고, 식의 변형 등 연산 형식을 적당하게 변경하는 것도 유효하다.

이와 같이 하여, 수개소의 가이드 마크 테두리 내의 모든 가이드 마크의 좌표가 정밀도 좋게 얻어지고, 도 2의 (d)에 도시한 바와 같이, 이들 모든 가이드 마 크의 좌표를 감안하여, 천공기의 가동 테이블에 재치된 다층 프린트 배선판의 설계 좌표계(원점 Od, 좌표축 Ud, Vd)의 천공기상에서의 위치, 즉 기계 좌표계(Om, Xm, Ym)에 의한 원점(Od)의 위치, 좌표축(Ud)의 기울기(θ)가 결정된다. 이로부터 천공기로 형성하는 기준구멍의 위치가 정해지지만, 이 계산 방법 등은 본 발명의 목적 밖이기 때문에 생략한다.

본 발명의 실시의 한 형태인 가이드 마크의 좌표치 추정식을 사용한 경우의 가이드 마크의 형태의 한 예를 도 4, 도 5를 참조하여 설명한다.

도 4는 가이드 마크 테두리 내의 가이드 마크의 배치를 도시한 사시도로서, 가이드 마크만을 관찰하기 위해, 주변의 기판, 프리프레그 등을 제거한 파단도로 되어 있다. 도 5의 (a)는 다층 프린트 배선판의 판두께 방향에서 본 가이드 마크 테두리 부근의 모식적인 단면도, 동 도면의 (b)는 가이드 마크 테두리 내의 가이드 마크 배치예, 동 도면의 (c)는 가이드 마크 단체의 형상을 도시한다. 또한, 도 4, 도 5는 종래예의 도 12, 도 13에 상당한다.

가이드 마크의 형상은 도 5의 (c)에 도시한 바와 같이, 정사각형의 중앙을 원형으로 도체를 제거한 가운데가 빈 가이드 마크(nE)와 원형으로 도체를 남긴 가운데가 찬 가이드 마크(nM)의 2종류를 이용한다. 여기서 n은 도체층의 번호를 나타내는 첨자이다.

도체 패턴 설계시에, 임의의 가운데가 찬 가이드 마크(M)와 가운데가 빈 가이드 마크(E)의 중심이 일치하도록 배치한다. 도면에서는 서로 이웃한 도체층의 가이드 마크를 세트로 하여 배치하고 있지만, 특히 서로 이웃한 도체층의 가이드 마 크를 세트로 하여 배치할 필요는 없다.

또한, 가운데가 빈 가이드 마크(E)는, 도체층을 형성하는 구리박을 제거하여 형성된 가운데가 빈 원형 부분이고, 가운데가 빈 가이드 마크(E)의 중심은 가운데가 빈 원형 부분의 중심이다. 외주의 정사각형은 마크로서의 기능은 갖지 않는다.

도 5의 (a)는 9장의 양면 배선판(61)의 표리에 프리프레그를 사이에 두고 도체(구리박)를 싣고 레이업한 다층 프린트 배선판(60)을 판두께 방향에서 본 단면도로서, 가이드 마크의 배치를 나타내고 있다. 도면에서는 다층 프린트 배선판(60)을 구성하는 양면 배선판(61)의 상측의 도체층에 가운데가 찬 가이드 마크(M)를, 하측의 도체층에 가운데가 빈 가이드 마크(E)를 중심 위치가 일치하도록 형성하고 있다. 서로 이웃한 도체층의 가이드 마크를 순차적으로 비교할 필요는 없기 때문에, 각 도체층에는 1개의 가이드 마크가 형성되어 있으면 좋다.

이들의 가이드 마크는 보통 다층 프린트 배선판의 4구석에 형성된 가이드 마크 테두리 속에, 한 예로서, 도 5의 (b)에 도시한 바와 같이 배치되어 있다.

가이드 마크 테두리(21)의 내부를 9개의 정사각형으로 분할하고, 그 정사각형의 각각에 중심을 일치시킨 가운데가 찬 가이드 마크(M)와 가운데가 빈 가이드 마크(E)의 각 1개를 배치하여, 가이드 마크군(20)을 형성하고 있다.

실용화된 크기의 한 예로서, 도 13의 (b)의 부호를 참조하여, 가이드 마크 테두리(21)의 1변(F)이 약 10㎜각, 가이드 마크의 간격(A)이 거의 3㎜, 가운데가 찬 가이드 마크의 외경(D1)이 1.4㎜, 가운데가 빈 가이드 마크(23)의 직경(D2)이 2.4㎜ 정도로 되어 있다.

가이드 마크 테두리(21)의 크기(F)는 X선 카메라의 유효 시야보다 약간 작게 정해지고, 핫 프레스 공정이 종료된 다층 프린트 배선판이 다소 변형하여, 개개의 가이드 마크 위치가 변화하여도 X선 카메라의 시야 내로 충분히 들어가는 크기로 되어 있다.

가이드 마크 테두리는 모든 내층에서 동일한 위치에 마련된다. 상기한 바와 같이, 분할된 각 정사각형 내에는 각 1개의 가운데가 찬 가이드 마크(M)와 가운데가 빈 가이드 마크(E)가 형성되고, 상기한 정사각형 내에는 그 밖의 도체층은 존재하지 않는다.

따라서 X선으로 가이드 마크 테두리(21) 내의 가이드 마크군(20)을 조사하면, 암부의 중에, 도 13의 (b)에서는 3행 3열로 배치된, 외경(D2), 내경(D1)의 9개의 원형의 링이 밝은 부분으로서 관측된다.

링의 외경이 가운데가 빈 가이드 마크(E)의 원주 부분에 상당하고, 링의 내경이 가운데가 찬 가이드 마크(M)의 원주 부분에 상당한다.

적당한 임계치로 2치화한 화상을 받아들이고, 가운데가 찬 가이드 마크(M)의 중심의 좌표와 가운데가 빈 가이드 마크(E)의 원(밝은 부분)의 중심의 좌표를 구한다.

가운데가 찬 가이드 마크(M)의 중심은 링의 밝은 부분 중의 암점(暗點)만을 계수하여 구하고, 가운데가 빈 가이드 마크(E)의 중심은, 예를 들면 소프트적으로 가운데가 찬 가이드 마크(M)의 어둔운 부분을 전부 밝은 부분으로 대치하고 나서, 밝은 점(明點)만을 계수한다.

가이드 마크의 좌표치 추정식을 사용한 가이드 마크의 관측은 다음 순서로 행하여진다. 우선, 관측하는 다층 프린트 배선판을 가동 테이블에 재치하고, 가이드 마크 테두리를 관측 장치의 시야 내에 넣는다.

제 1의 공정의 제 1회의 관측으로, 1개의 가이드 마크 테두리 속에 배치된 18개의 가이드 마크의 중심의(c1, d1에 상당한다) 좌표치가 얻어진다.

제 2의 공정으로서, 다층 프린트 배선판을 상대적으로 이동시켜서, 소정량의 L1, L2의 x, y성분의 이동을 행한다.

제 3의 공정의 제 2회의 관측으로, 1개의 가이드 마크 테두리 속에 배치된 18개의 가이드 마크의 중심의(c2, d2에 상당한다) 좌표치가 얻어진다.

이상 2회의 관측치를 이용하여 개개의 가이드 마크에 앞서의 가이드 마크의 좌표치 추정식 Lx = L1×c1/(c2-c1), Ly = L2×d1/(d2-d1)의 연산을 시행한다. 각 가이드 마크의 제 1회의 측정을 행한 위치의 좌표의 추정치가 산출된다. 이상으로 1개소의 가이드 마크 테두리의 관측이 종료된다.

이 가이드 마크의 좌표치 추정식의 계산은 천공기의 제어 장치 내의 좌표치 산출 연산 수단에서 행하여지고, 그 결과도 제어 장치 내의 기억 장치에 기억된다. 이상이 천공기에서 행하는 가이드 마크 관측의 순서이다.

도 5의 (a)와 도 13의 (a)를 비교하면, 종래는 1가이드 마크 테두리 내의 가이드 마크 18개에 의해 12층의 도체층을 갖는 다층 프린트 배선판에 대응하고 있지만, 가이드 마크의 좌표치 추정식을 사용한 경우, 동일한 가이드 마크군에 의해 20층의 도체층을 갖는 다층 프린트 배선판까지 대응할 수 있다.

도체층의 배선 패턴 설계시에, 가이드 마크 등이 배치된 배선 패턴의 외주부의 배치 그대로, 도체층의 층수의 증가에 대응할 수 있기 때문에, 표준도의 변경의 필요가 없고, 설계의 성력화(省力化)에 기여한다.

본 발명에서는, 가이드 마크가 형성된 도체층과 X선 카메라의 형광면과의 거리의 차는 본질적으로 캔슬되기 때문에, X선 카메라의 시야의 외주부와 중심 근처와의 정밀도의 차는 없어진다. 즉, 도 3의 (b)의 a의 영향도 없어진다.

또한, 도 3의 (c)에 과장하여 도시한 Z3, Z4와 같이, 2개의 가이드 마크의 상이 겹쳐지면, 각각의 중심 좌표를 측정할 수 있다. 보통의 기판이나 프리프레그의 두께와, 예시한 정도의 가이드 마크의 크기라면, 임의의 층의 가이드 마크를 조합시켜도 사용할 수 있다.

이상, 설명한 바와 같이 본 발명의 가이드 마크의 좌표치 추정식은, 관측시에 내층판의 판두께 방향의 위치의 차이를 상쇄하여, 실제 가이드 마크의 좌표 위치를 추정할 수 있다. 원리적으로 다층 프린트 배선판의 어느 한 층에 가이드 마크가 있어도 좋고, 가이드 마크의 측정 정밀도의 향상이 기대할 수 있고, 종래보다 넓은 시야를 갖는 X선 카메라의 사용을 가능하게 한다.

본 발명의 가이드 마크의 좌표치 추정식의 도입에 의해, 보통의 천공기의 카메라의 시야에 수습되는 9세트(18개)의 마크로 최대 20층까지의 다층 프린트 배선판까지 대응할 수 있고, 보통 제조되는 대다수의 다층 프린트 배선판에 대응할 수 있다.

도체층의 배선 패턴은, 내부의 회로 부분은 그때마다 변하지만, 명칭, 로드 기호, 가이드 마크 테두리 그 밖의 존재하는 주변부는 표준 설계로 되어 있는 경우가 많다. 따라서, 다층 프린트 배선판의 배선 패턴의 주변부는 현재의 표준 설계인 채로 변경의 필요가 없고, 유저의 배선 패턴 설계 공수가 증가하지 않는 이점을 갖는다.

본 발명의 가이드 마크의 좌표치 추정식을 탑재하기 때문에, 기준구멍 천공기의 하드 면의 변경은 필요 없다. 가이드 마크 측정 공정의 순서와 가이드 마크의 좌표치 추정식의 실행의 소프트를 추가할 뿐으로 대응할 수 있다. 종래 기종에 대해서도 소프트의 변경 내지 바꿔 실음으로서 본 발명의 기능을 갖는 천공기로 할 수 있다. 제조 원가의 대폭 증가 없이 신기능의 탑재가 가능하고, 이미 시판한 제품의 기능 향상 서비스로서 큰 대가를 필요로 하지 않고 서비스할 수 있는 효과도 크다.

Claims (6)

1. 기준구멍 천공기의 몸체에 고정된 가대와,

   다층 프린트 배선판의 구성 요소인 양면 프린트 배선판의 도체층에 형성된 가이드 마크를 조사하는 X선을 출사하는 X선원, 및, 상기 가이드 마크를 조사한 X선의 투과로 형성된 상기 가이드 마크 상을 관측하는 X선 카메라를 구비하고, 상기 가대로 지지되는 관측 장치와,

   상기 다층 프린트 배선판에 기준구멍을 천공하는 천공 장치와,

   상기 다층 프린트 배선판과 상기 관측 장치 및 상기 천공 장치의 위치를 상대적으로 변환하는 이송 장치와,

   상기 관측 장치에 의해 관측된 상기 가이드 마크의 상의 관측 좌표치로부터 상기 상기 가이드 마크의 순수한 좌표치, 및 상기 다층 프린트 배선판의 설계 좌표계의 배치를 추정하고, 또한 상기 이송 장치를 제어하는 제어 장치를 구비한 기준구멍 천공기에 있어서,

   상기 제어 장치는, 상기 관측 장치에 고정된 좌표계로 기술된, 제 1회째의 상기 가이드 마크 상의 관측 좌표치와, 상기 다층 프린트 배선판을 상대적으로 소정량 이동시킨 후에 관측한 제 2회째의 상기 가이드 마크 상의 관측 좌표치와, 상기 다층 프린트 배선판을 이동시킨 상기 소정량에 의거하여, 상기 가이드 마크의 순수한 좌표치를 추정하는 가이드 마크 좌표치 추정 기능을 갖는 것을 특징으로 하는 기준구멍 천공기.
2. 삭제
3. X선원과 X선 카메라를 구비한 관측 장치의 상기 X선원으로부터 출사되는 X선에 의해 다층 프린트 배선판의 구성 요소인 프린트 배선판의 도체층에 형성된 가이드 마크를 조사하고, 상기 가이드 마크의 상을 X선 카메라로 관측하여, 상기 관측 장치에 설정된 좌표계의 좌표치로서 상기 상기 가이드 마크 상의 좌표치를 얻는 제 1 공정과,

   이송 장치상에 재치한 상기 다층 프린트 배선판을, 상대적으로 소정량의 이동을 행하는 제 2 공정과,

   상기 제 2 공정의 이동 후의 동일 가이드 마크 상을 상기 관측 장치에 의해 관측하여, 상기 가이드 마크 상의 좌표치를 얻는 제 3 공정과,

   상기 관측 장치에 고정된 좌표계로 기술된, 제 1회째의 상기 가이드 마크 상의 관측 좌표치와, 상기 다층 프린트 배선판을 상대적으로 소정량 이동시킨 후에 관측한 제 2회째의 상기 가이드 마크 상의 관측 좌표치와, 상기 다층 프린트 배선판을 이동시킨 상기 소정량에 의거하여, 상기 가이드 마크의 순수한 좌표치를 추정하는 제 4 공정으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 다층 프린트 배선판의 가이드 마크 좌표치의 추정법.
4. 삭제
5. 기준구멍 천공기의 몸체에 고정된 가대와,

   다층 프린트 배선판의 구성 요소인 양면 프린트 배선판의 도체층에 형성된 가이드 마크를 조사하는 X선을 출사하는 X선원, 및, 상기 가이드 마크를 조사한 X선의 투과로 형성된 상기 가이드 마크의 상을 관측하는 X선 카메라를 구비하고, 상기 가대로 지지되는 관측 장치와,

   상기 다층 프린트 배선판에 기준구멍을 천공하는 천공 장치와,

   상기 다층 프린트 배선판과 상기 관측 장치 및 상기 천공 장치의 위치를 상대적으로 변환하는 이송 장치와,

   상기 관측 장치에 의해 관측된 상기 가이드 마크 상의 관측 좌표치로부터 상기 가이드 마크의 순수한 좌표치, 및 상기 다층 프린트 배선판의 설계 좌표계의 배치를 추정하고, 또한 상기 이송 장치를 제어하는 제어 장치를 구비한 기준구멍 천공기에 있어서,

   상기 제어 장치는, 상기 관측 장치에 고정된 좌표계의 좌표치로 기술된 제 1회째의 상기 가이드 마크 상의 관측 좌표치의 x좌표를 c1, y좌표를 d1으로 하고,

   상기 다층 프린트 배선판을 상대적으로 소정량 이동시킨 후 상기 가이드 마크 상을 관측하여 얻은 제 2회째의 관측 좌표치의 x좌표를 c2, y좌표를 d2로 하고,

   상기 다층 프린트 배선판의 이동의 상기 소정량의 x축 성분을 L1, y축 성분을 L2로 할 때,

   상기 제 1회째에 관측한 가이드 마크의 순수한 좌표치의 x좌표를 Lx, 및 y좌표를 Ly로 하면, Lx=L1×c1/(c2-c1), 및 Ly=L2×d1/(d2-d1)로서 추정하는 것을 특징으로 하는 기준구멍 천공기.
6. X선원과 X선 카메라를 구비한 관측 장치의, 상기 X선원으로부터 출사되는 X선에 의해 다층 프린트 배선판의 구성 요소인 프린트 배선판의 도체층에 형성된 가이드 마크를 조사하고, 상기 가이드 마크의 상을 X선 카메라에 의해 제 1회째의 관측을 하여, 상기 관측 장치에 설정된 좌표계의 좌표치로서 상기 상기 가이드 마크 상의 x좌표(c1)와, y좌표(d1)를 얻는 제 1 공정과,

   이송 장치상에 재치한 상기 다층 프린트 배선판을, 상대적으로 소정량의 이동을 행하는 제 2 공정과,

   상기 제 2 공정의 이동 후의 상기 가이드 마크 상을 상기 관측 장치에 의해 제 2회째의 관측을 하여 상기 가이드 마크 상의 상기 관측 장치에 설정된 좌표계의 좌표치로서 x좌표(c2)와, y좌표(d2)를 얻는 제 3 공정과,

   상기 제 1회째의 관측시의 상기 가이드 마크의 상기 순수한 좌표치의 x좌표를 Lx, 및 y좌표를 Ly로 하고, 상기 다층 프린트 배선판의 상대적인 이동의 상기 소정량의 X축 성분을 L1, y축 성분을 L2로 할 때,

   Lx=L1×c1/(c2-c1), 및 Ly=L2×d1/(d2-d1)로서 추정하는 제 4 공정으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 다층 프린트 배선판의 가이드 마크 좌표치의 추정법.

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