KR100690204B1

KR100690204B1 - 다층인쇄회로기판용 드릴링 머신

Info

Publication number: KR100690204B1
Application number: KR1020060031111A
Authority: KR
Inventors: 김유광; 김광석
Original assignee: 주식회사 이큐스팜
Priority date: 2006-04-05
Filing date: 2006-04-05
Publication date: 2007-03-12

Abstract

본 발명은 다층인쇄회로기판용 드릴링 머신을 개시한다. 본 발명에 따르면, 다층인쇄회로기판의 제조를 위한 회로기판이 일 측으로부터 공급되어 상면에 얹혀지고 테이블 구동부에 의해 회로기판을 Y축 방향을 따라 수평으로 이송할 수 있게 중앙 프레임에 설치된 이송 테이블; 이송 테이블의 하방에 서로 이격이 되고 동일 평면에 배치되게 베이스 프레임에 설치되며, X 스테이지의 상측에 Y 스테이지가 각각 배치된 한 쌍의 XY 스테이지들; 회로기판에 가이드 홀용 마크들의 위치를 검출하는 것으로, XY 스테이지들에 하나씩 대응되게 배치되며, X축 방향으로 각각 왕복 이동 가능하게 된 한 쌍의 검출 유닛들; 및 검출 유닛들에 의해 검출된 정보를 토대로 가이드 홀용 마크들로 이동하여 이들에 각각 가이드 홀을 뚫는 것으로, 이송 테이블과 XY 스테이지들 사이에서 X축 및 Y축으로 각각 왕복 이동할 수 있게 Y 스테이지들에 한 쌍씩 나뉘어 배치되되 Y축 방향으로 배열되게 설치되는 한편, 승강 구동부에 의해 Z축으로 승강 가능하게 설치되며, 회전 가능하게 된 스핀들에 드릴이 각각 장착되는 두 쌍의 드릴 유닛들;을 구비한다.

Description

다층인쇄회로기판용 드릴링 머신{Drilling machine for multilayer printed circuit board}

도 1은 통상적인 다층인쇄회로기판의 제조를 위한 회로기판들의 정렬 과정을 설명하기 위한 도면.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 다층인쇄회로기판용 드릴링 머신에 대한 측면도.

도 3은 도 2에 있어서, 이송 테이블을 나타낸 평면도.

도 4는 도 3에 대한 정면도.

도 5는 도 2에 도시된 다층인쇄회로기판용 드릴링 머신으로 공급되는 회로기판의 일 예를 도시한 사시도.

도 6은 도 2에 있어서, 상부를 제거하여 드릴 유닛 및 검출 유닛의 배치를 나타낸 평면도.

도 7 및 도 8은 도 6에 대한 정면도 및 측면도.

도 9 내지 도 11은 도 8의 드릴 유닛 및 검출 유닛의 작동 예를 설명하기 위한 도면.

〈도면의 주요 부호에 대한 간단한 설명〉

110..이송 테이블 120..XY 스테이지

130..드릴 유닛 150..검출 유닛

151..엑스선 발생기 156..비전 기기

167..경통 161..개폐 겸용 클램프

본 발명은 다층인쇄회로기판용 드릴링 머신에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 다층인쇄회로기판을 제조하는 데 있어 복수 매의 회로기판들에 가이드 홀을 효율적으로 뚫을 수 있게 구조가 개선된 다층인쇄회로기판용 드릴링 머신에 관한 것이다.

최근 IC칩, 저항, 커패시터 등의 표면장착용 전자부품의 소형화와 더불어 이들을 장착하는 인쇄회로기판도 고밀도화가 요구됨에 따라 양쪽 표면에 도체 패턴층이 배치되게 도체 패턴층과 절연층을 교번하여 적층함으로써 다층화된 구조를 갖는 다층인쇄회로기판이 사용되는 추세이다. 이러한 다층인쇄회로기판의 제조방법을 도 1을 참조하여 개략적으로 설명하면 다음과 같다.

도 1을 참조하면, 절연기판에 후공정을 위한 가이드 홀용 마크들, 예컨대 두 개의 기준 홀용 마크들, 내외 식별을 위한 하나의 방향 홀용 마크, 네 개의 식각 홀용 마크들 등을 형성하고, 이러한 절연기판(11a)의 양쪽 표면에 동박과 같은 도전 소재로 도전층(11b)을 전체적으로 형성한 후, 드릴링 머신에 의해 상기 가이드 홀용 마크들을 뚫어서 기준 홀들, 방향 홀, 식각 홀을 포함한 가이드 홀(14)들을 형성함으로써, 다층인쇄회로기판의 외층을 이루는 회로기판(11)을 마련한다. 그리 고, 이와는 별개로, 전술한 바와 같은 과정을 동일하게 수행한 후, 절연기판(12a)에 형성된 도전층을 식각 홀들을 기준으로 소정 패턴으로 식각하여 도체 패턴층(12b)을 형성함으로써, 다층인쇄회로기판의 내층을 이루는 회로기판(12)을 마련한다.

이렇게 마련한 회로기판들(11,12)을 방향 홀을 기준으로 내외를 맞추는 한편, 지그 플레이트에 기준 홀들과 대응되게 위치한 핀들이 기준 홀들에 끼워지게 회로기판들(11,12)을 적층함과 아울러, 회로기판들(11,12)의 기준 홀들에 대응되게 삽입 홀들이 형성된 프리프레그(prepreg,13)를 회로기판들(11,12) 사이에 삽입 배치하여 정렬한다. 그 다음, 회로기판들(11,12) 사이가 정렬된 상태가 유지되게 가(假) 고정한 후, 회로기판들(11,12)의 양쪽에 고온 및 고압 프레스로 가열 가압한다. 그러면, 프리프레그(13)가 양쪽에 위치한 도전층(11b) 또는 도체 패턴층(12b)에 각각 융착됨으로써 1매의 다층인쇄회로기판으로 일체화된다.

이 후, 양쪽 최외각에 위치한 회로기판(11)의 도전층(11b)을 소정 패턴으로 식각하여 도체 패턴층을 형성하고, 도체 패턴층들 사이를 접속시키기 위한 천공 가공 등을 수행한다. 그 다음, 도금 공정, 방청처리 공정 등을 실시하는 한편, 필요한 외형을 갖게 잘라내어 다층인쇄회로기판을 최종적으로 완성한다.

전술한 바와 같이, 회로기판들(11,12)에 형성된 각종 홀들, 특히 기준 홀들은 다층인쇄회로기판의 제조에 있어서 기준이 되는바, 기준 홀들이 정확한 위치에서 가공되지 않으면 다층인쇄회로기판의 수율 저하를 초래할 수 있다. 이와 같은 기준 홀의 가공 오차는 예컨대, 이송기구의 장기간 사용으로 인한 이동량 변화, 가 이드 마크의 위치 측정을 위한 X-선 발생기와 카메라 사이의 상대적인 위치 변화, 경년변화 등과 같은 여러 원인에 의해 발생할 수 있다.

한편, 종래에 따른 드릴링 머신은 기준 홀의 지름과 동일한 지름으로 방향 홀과 식각 홀을 형성하도록 구성되는 것이 대부분이어서, 방향 홀과 식각 홀의 지름을 기준 홀의 지름과 다르게 형성할 필요가 있는 경우에는 드릴을 교체해야 하므로, 그에 따른 교체 시간의 소요로 말미암아 생산성이 저하되는 문제가 야기될 수 있다.

본 발명은 다층인쇄회로기판의 제조에 있어 복수 매의 회로기판들에 가이드 홀을 비교적 정확한 위치에서 신속하게 뚫을 수 있으며, 기준 홀과 다른 지름으로 방향 홀 또는 식각 홀을 뚫을 필요가 있는 경우 드릴 교체가 필요하지 않아 생산성을 높일 수 있는 다층인쇄회로기판용 드릴링 머신을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 다층인쇄회로기판용 드릴링 머신은,

다층인쇄회로기판의 제조를 위한 회로기판이 일 측으로부터 공급되어 상면에 얹혀지고 테이블 구동부에 의해 상기 회로기판을 Y축 방향을 따라 수평으로 이송할 수 있게 중앙 프레임에 설치된 이송 테이블;

상기 이송 테이블의 하방에 서로 이격이 되고 동일 평면에 배치되게 베이스 프레임에 설치되며, X 스테이지의 상측에 Y 스테이지가 각각 배치된 한 쌍의 XY 스 테이지들;

상기 회로기판에 가이드 홀용 마크들의 위치를 검출하는 것으로, 상기 XY 스테이지들에 하나씩 대응되게 배치되며, X축 방향으로 각각 왕복 이동 가능하게 된 한 쌍의 검출 유닛들; 및

상기 검출 유닛들에 의해 검출된 정보를 토대로 상기 가이드 홀용 마크들로 이동하여 이들에 각각 가이드 홀을 뚫는 것으로, 상기 이송 테이블과 XY 스테이지들 사이에서 X축 및 Y축으로 각각 왕복 이동할 수 있게 상기 Y 스테이지들에 한 쌍씩 나뉘어 배치되되 Y축 방향으로 배열되게 설치되는 한편, 승강 구동부에 의해 Z축으로 승강 가능하게 설치되며, 회전 가능하게 된 스핀들에 드릴이 각각 장착되는 두 쌍의 드릴 유닛들;을 구비한다.

이하 첨부된 도면을 참조하여, 바람직한 실시예에 따른 본 발명을 상세히 설명하기로 한다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 다층인쇄회로기판용 드릴링 머신에 대한 측면도이며, 도 3은 도 2에 있어 이송 테이블을 나타낸 평면도이다.

도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 다층인쇄회로기판용 드릴링 머신(100)은, 일 측으로부터 다층인쇄회로기판의 제조를 위한 도 5에 도시된 바와 같은 회로기판(20)이 공급되면, 공급된 회로기판(20)에서 가이드 홀용 마크(23)들을 검출한 다음 가이드 홀용 마크(23)들에 각각 가이드 홀을 뚫은 후 배출하기 위한 것으로, 이송 테이블(110), XY 스테이지(120), 드릴 유닛(130), 및 검출 유닛(150)을 포함하여 구성된다.

이송 테이블(110)은 일 측으로부터 공급된 회로기판(20)이 상면에 얹혀지는 것으로, 테이블 구동부에 의해 Y축 방향을 따라 수평으로 이동할 수 있게 중앙 프레임(101)에 설치됨으로써, 상면에 얹혀진 회로기판(20)을 Y축 방향을 따라 이송할 수 있게 한다.

이러한 이송 테이블(110)에는 상면에 얹혀진 회로기판(20)이 이송 테이블(110)로부터 미끄러지지 않고 고정될 수 있게 흡착 수단(112)이 마련된다. 여기서, 흡착 수단(112)은 일 예로서 이송 테이블(110)의 상면에 부압을 발생시켜 회로기판(20)을 흡착하게 구성되며, 후술할 배출 유닛(180)에 의해 회로기판(20)이 배출될 때에는 회로기판(20)을 흡착한 상태를 해제하게 구성될 수 있다.

그리고, 이송 테이블(110)에는 상면에 얹혀져 이송되는 회로기판(20)에 후술할 드릴 유닛(130)의 드릴(131)에 의해 가이드 홀이 뚫릴 때 드릴(131)이 통과할 수 있게 하는 한편 드릴(131)을 교체하기 위한 관통 영역(110a)이 형성되는데, 이송 테이블(110)은 전술한 관통 영역(110a)이 용이하게 형성될 수 있는 소재로 이루어지는 것이 바람직하나, 이에 반드시 한정되지는 않는다.

이와 같은 이송 테이블(110)을 이송하기 위한 테이블 구동부는, 이송 테이블(110)에 얹혀진 회로기판(20)을 정확하게 이송함으로써 회로기판(20)에 대한 가이드 홀의 가공 정밀도를 높일 수 있게, 도 4에 도시된 바와 같은 리니어 모터(111)를 포함하여 구성되는 것이 바람직하다.

이러한 이송 테이블(110)의 후방에는 도 3에 도시된 바와 같이, 회로기 판(20)에 가이드 홀의 가공이 완료된 후 회로기판(20)을 배출할 수 있게 배출 유닛(180)이 마련된다. 여기서, 배출 유닛(180)은 픽 앤 플레이스(pick and place) 작업을 할 수 있게 다양하게 구성될 수 있는데, 그 일 예로 흡착 위치로 이동하여 회로기판(20)을 흡착한 후 배출 위치로 이동할 수 있게, 다수의 흡착 패드(181)들과, 이들을 Y축 방향으로 왕복 이동시키기 위한 통상적인 구동부(182)를 포함하여 구성될 수 있다.

이와 같은 이송 테이블(110)이 설치되는 중앙 프레임(101)에는 도 6 내지 도 8을 참조하여 후술할 비전 기기(156)들의 상부에 대응되게 기준 플레이트(102)가 마련되는 것이 바람직한데, 기준 플레이트(102)는 비전 기기(156)들로부터 촬영됨으로써 그 촬영된 데이터를 토대로 경년변화 등에 의해 발생할 수 있는 드릴 유닛(130)들 및 엑스선 발생기(151)들의 위치 오차를 산출하여 보정할 수 있게 한다. 여기서, 기준 플레이트(102)는 변형이 미세한 금속 소재로서 일정한 간격으로 보정 홀들이 형성된 구조로 이루어질 수 있다. 이와 같은 기준 플레이트(102)가 마련됨에 따라, 드릴 유닛(130)들 및 엑스선 발생기(151)들의 위치 오차를 보정하는데 있어 가이드 홀용 마크(23)를 검출하는 비전 기기(156)들을 겸용할 수 있게 되므로, 종래에 위치 오차를 보정하기 위한 3차원 측정 장비를 별도로 마련하지 않아도 되는 장점이 있을 수 있다.

한편, XY 스테이지(120)는 전술한 이송 테이블(110)의 하방에 배치되게 베이스 프레임(103)에 설치되며, 도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이 좌우 양측에 하나씩 나뉘어 서로 이격이 되고 동일 평면에 배치되게 한 쌍으로 마련된다. 각각의 XY 스 테이지(120)는 X축 방향으로 이동하게 된 X 스테이지(121)와 Y축 방향으로 이동하게 된 Y 스테이지(126)를 구비하며, Y 스테이지(126)는 X 스테이지(121)의 상측에 배치된 구조로 이루어진다. 여기서, X 스테이지(121)는 베이스 프레임(103) 상에서 X 스테이지 구동부에 의해 X축을 따라 왕복 이동하게 되며, Y축 스테이지(126)는 X 스테이지(121) 상에서 Y 스테이지 구동부에 의해 Y축 방향을 따라 왕복 이동하게 된다.

이러한 X 스테이지(121)를 구동시키는 X 스테이지 구동부는 리니어 모터(122)와, X 스테이지(121)의 왕복 이동을 안내하기 위해 X축을 따라 연장된 LM(Linear Motion) 가이드(123)를 구비하여 된 것이 바람직한데, 이는 후술하겠지만 Y축으로 회로기판(20)을 이송하는 이송 테이블(110)과 교차하는 X축 방향으로 이송하는 검출 유닛(150)에 의해 회로기판(20)의 가이드 홀용 마크(23)들의 위치를 정확하게 검출할 수 있게 함으로써, 가이드 홀의 가공 정밀도를 최대한 높일 수 있게 하기 위함이다.

그리고, Y 스테이지(126)를 구동시키는 Y 스테이지 구동부는 X 스테이지 구동부와 마찬가지로 리니어 모터(122)를 포함할 수도 있으나, 도 6에 도시된 바와 같이 Y 스테이지(126)에 나사 체결된 볼 스크류(127)와, 볼 스크류(127)를 정역회전시키는 회전 모터(128), 및 Y 스테이지(126)의 왕복 이동을 안내하기 위해 Y축을 따라 연장된 LM 가이드(129)를 포함하여 구성될 수 있다.

이와 같은 X 스테이지 구동부 및 Y 스테이지 구동부는 드릴링 머신(100) 전반을 제어하는 제어반(104)에 의해 제어된다. 상술하면, 제어반(104)은, XY 스테이 지(120)에 장착되어 X축으로 이동하게 된 검출 유닛(150)들로부터 가이드 홀용 마크(23)들을 검출한 정보를 제공받아서 이를 토대로 XY 스테이지(120)에 장착된 드릴 유닛(130)들을 가이드 홀용 마크(23)들로 이동시켜 이들에 각각 가이드 홀을 뚫을 수 있게 XY 스테이지(120)들을 제어한다.

한편, 드릴 유닛(130)들은 도 6 내지 도 8에 도시된 바와 같이, 전술한 XY 스테이지(120)들과 이송 테이블(110) 사이에서 X축 및 Y축으로 각각 왕복 이동할 수 있게 Y 스테이지(126)들에 각각 장착되어 배치된다. 여기서, 드릴 유닛(130)들의 각 상측에는 회로기판(20)의 가이드 홀용 마크(23)에 대해 가이드 홀을 뚫을 수 있게 드릴(131)이 장착되고 회전 가능하게 된 스핀들(132)이 마련된다. 상기 스핀들(132)은 통상적인 회전 모터에 의해 회전 가능하게 될 수 있다.

그리고, 드릴 유닛(130)들은 도 10 및 도 11에 도시된 바와 같이, 가이드 홀용 마크(23)로 이동한 후 상승하면서 가이드 홀을 가공하며 가공이 끝난 후 다시 원래의 상태로 하강하여 복귀할 수 있게 승강 구동부(141)에 의해 Z축으로 승강 가능하게 설치된다. 드릴 유닛(130)들을 각각 승강시키는 승강 구동부(141)는 회전 모터(142)와, 회전 모터(142)의 회전축에 설치된 구동 풀리(143)와, 구동 풀리(143)로부터 이격이 된 종동 풀리(144)와, 구동 풀리(143)로부터 종동 풀리(144)로 동력을 전달하는 벨트(145)와, 종동 풀리(144)의 회전 중심에 고정되고 수직으로 연장된 볼 스크류(146), 및 볼 스크류(146)와 나사 결합하여 승강 가능하게 된 승강 부재(147)를 포함하여 구성될 수 있다. 여기서, 승강 부재(147)는 드릴 유닛(130)들을 Y 스테이지(126)에 고정하는 수직 브래킷(133)에 상하로 슬라이딩 지 지가 되게 설치된다.

또한, 드릴 유닛(130)들에는 각각 가이드 홀용 마크(23)에 가이드 홀이 뚫리면서 생성된 절삭 부스러기를 스핀들(132) 주위로 받은 후 흡입하여 외부로 배출하기 위한 하측 배출 수단이 마련되는 것이 바람직하다. 여기서, 하측 배출 수단은 절삭 부스러기를 받을 수 있게 스핀들(132) 주위를 감싸게 형성된 부스러기 받이와, 부스러기 받이 내에 부압을 발생시켜 절삭 부스러기를 흡입하여 배출하기 위한 통상적인 흡입 펌프를 포함하여 구성될 수 있다.

이러한 드릴 유닛(130)들은 본 실시예에서는 두 쌍으로 마련되며, 좌우 양측에 위치한 2개의 Y 스테이지(126)들에 한 쌍씩 나뉘어 배치된다. 이처럼 각각의 Y 스테이지(126)마다 배치된 한 쌍의 드릴 유닛(130)들은 Y축 방향으로 배열되어 설치된다. 여기서, 가공될 가이드 홀들 사이의 좌우 간격이 동일한 경우, 드릴 유닛(130)들의 이동 궤적을 최소화할 수 있게, 각각의 Y 스테이지(126)마다 배치된 한 쌍의 드릴 유닛(130)들은 각각의 드릴(131)이 동일한 Y축 선상에 위치되게 설치되는 것이 바람직하다.

이렇게 Y 스테이지(126)마다 한 쌍의 드릴 유닛(130)들이 설치됨에 따라, 회로기판(20)에 X축을 따라 지름이 다른 두 종류의 가이드 홀들을 뚫는 경우, 도 5에 도시된 바에 따르면, 가이드 홀용 마크들(23) 중 검출 유닛(150)에 의해 상호 간의 식별이 가능하게 된 기준 홀용 마크(23a)와, 식각 홀용 마크(23b) 또는 방향 홀용 마크(23c)에 대해 기준 홀의 지름과, 방향 홀 또는 식각 홀의 지름이 다르게 가공하는 경우, 두 종류의 드릴들을 하나씩 나누어 한 번에 장착할 수 있게 된다. 그리 고, 이렇게 두 종류의 드릴들이 장착된 상태에서, 도 10 및 도 11에 도시된 바와 같이, 드릴 유닛(130)들이 순차적으로 이동하면서 가이드 홀들을 뚫을 수 있게 된다. 따라서, 종래와 같이 기준 홀, 식각 홀, 방향 홀 중 어느 하나를 먼저 가공한 후 나머지를 가공하기 위해 드릴을 교체할 필요가 없게 되므로, 작업 시간을 단축하여 생산성을 향상시킬 수 있게 된다.

한편, 검출 유닛(150)은 회로기판(20)에 가이드 홀용 마크(23)들의 위치를 검출하기 위한 것으로, 한 쌍으로 마련되어 전술한 XY 스테이지(120)들에 하나씩 대응되게 배치된다. 각각의 검출 유닛(150)은 도 5에 도시된 바와 같이 회로기판(20)에 있어서 절연기판(21)에 형성된 가이드 홀용 마크(23)들이 도전층(22)으로 덮여져 은폐된 경우에는 가이드 홀용 마크(23)들을 투시 촬영하여 위치를 검출할 수 있게 엑스선(X-ray) 발생기(151) 및 비전 기기(156)를 포함하여 구성될 수 있다. 여기서, 엑스선 발생기(151)는 회로기판(20)으로 엑스선을 방출하여 가이드 홀용 마크(23)들을 투시하기 위한 것으로, 이송 테이블(110)의 상방에 배치되되 X 축 방향으로 한정되어 이동할 수 있게 X 스테이지(121)에 고정 브래킷(152)으로 연결되어 고정된다.

그리고, 비전 기기(156)는 전술한 엑스선 발생기(151)에 의해 투시된 영상을 촬영하기 위한 것으로, 이송 테이블(110)의 하방에 배치되되 X축 방향으로는 엑스선 발생기(151)와 함께 이동하나 Y 축 방향으로는 엑스선 발생기(151)와 독립적으로 이동할 수 있게 Y 스테이지(126)에 고정된다. 이렇게 비전 기기(156)는 X축 방향으로 엑스선 발생기(151)와 함께 이동하게 되면, 비전 기기(156)와 엑스선 발생 기(151)와의 상대적인 위치 오차가 최소화될 수 있어 가이드 홀의 가공 정밀도를 높이는데 바람직할 수 있다.

이와 같은 비전 기기(156)와 함께 하나의 XY 스테이지(120)에 설치된 한 쌍의 드릴 유닛(130)들은, 비전 기기(156)에 의해 가이드 홀용 마크(23)가 검출된 후 이를 토대로 드릴 유닛(130)들이 이동하는 경우 그 이동 궤적이 최소화될 수 있게, 비전 기기(156)의 촬영 중심과 드릴 유닛(130)들의 각 드릴 중심이 Y축 방향으로 동일 선상에 위치하게 배열되는 것이 바람직하다.

이러한 비전 기기(156)에는, 가이드 홀용 마크(23)를 검출할 때 엑스선 발생기(151)와 회로기판(20) 사이에서 엑스선을 회로기판(20) 쪽으로 안내하기 위한 경통(157)이 더 마련되는데, 경통(157)은 연결 브래킷(158)에 의해 Y 스테이지(126)에 연결되되 비전 기기(156)의 촬영 중심에 대응되게 배치된다. 이렇게 경통(157)은 Y 스테이지(126)에 연결됨에 따라 비전 기기(156)와 함께 X축 및 Y축으로 이동하게 되므로, 도 9에 도시된 바와 같이 비전 기기(156)와 함께 가이드 홀용 마크(23)를 검출하기 위해 위치한 상태로부터, 도 10 또는 도 11에 도시된 바와 같이 드릴 유닛(130)이 가이드 홀용 마크(23)에 두 종류의 가이드 홀을 뚫기 위해 가이드 홀용 마크(23)로 이동하게 되면, 비전 기기(156)뿐 아니라 경통(157)도 가이드 홀용 마크(23)와 엑스선 발생기(151)로부터 벗어나게 된다.

그러면, 엑스선 발생기(151)의 엑스선이 방출하는 부위가 개방되므로, 엑스선의 누출을 방지하기 위해 엑스선이 방출하는 부위가 폐쇄될 필요가 있다. 또한, 엑스선 발생기(151)의 하방에는 드릴 유닛(130)이 가이드 홀용 마크(23)에 대응되 게 위치된 후 가이드 홀이 가공되는데, 이렇게 드릴 유닛(130)에 의해 가이드 홀이 뚫릴 때 회로기판(20)은 고정되는 것이 바람직하므로, 엑스선 발생기(151)에는 개폐 겸용 클램프(161)가 마련된다.

개폐 겸용 클램프(161)는 클램프 구동부에 의해 X축 및 Z축 방향으로 왕복 이동함으로써, 엑스선 발생기(151)의 방출되는 부위에 경통(157)이 위치하는 경우에는 엑스선이 방출하는 부위로부터 벗어나 있다가, 가이드 홀용 마크(23)에 가이드 홀을 뚫기 위해 드릴 유닛(130)이 이동하게 되면 엑스선이 방출되는 부위를 폐쇄하는 방향으로 이동한 후 가이드 홀이 뚫리는 과정에서 회로기판(20)을 고정하는 역할을 하게 된다.

이러한 개폐 겸용 클램프(161)는 엑스선 발생기(151)를 지지하는 고정 브래킷(152)에 LM 가이드(163)의 안내를 받아 X축 및 Z축 방향으로 슬라이딩 왕복 이동하게 설치될 수 있다. 그리고, 개폐 겸용 클램프(161)를 구동시키는 클램프 구동부는 X축 및 Z 축으로 각각 왕복 이동시키기 위한 에어 실린더(162)들을 포함하여 구성될 수 있다.

또한, 개폐 겸용 클램프(161)의 하측에는 가이드 홀용 마크(23)에 가이드 홀이 뚫리면서 생성된 절삭 부스러기를 흡입하여 외부로 배출하기 위한 상측 배출 수단이 더 구비되는 것이 바람직하다. 여기서, 상측 배출 수단은 절삭 부스러기를 수용하게 개폐 겸용 클램프(161)의 하면으로부터 오목하게 형성된 홈과, 홈 내에 부압을 발생시켜 절삭 부스러기를 흡입하여 배출하기 위한 흡입 펌프를 포함하여 구성될 수 있다.

이와 같은 개폐 겸용 클램프(161)와 함께, 가이드 홀용 마크(23)들에 가이드 홀이 뚫릴 때 회로기판(20)의 중앙 부위가 고정될 수 있게, 중앙 프레임(101)의 상측에는 Z축으로 승강 가능하게 된 중앙 클램프(171)가 구비되는 것이 바람직하다. 여기서, 중앙 클램프(171)를 승강시키는 수단으로는 에어 실린더 등이 이용될 수 있다. 아울러, 전술한 중앙 클램프(171)에 의해 회로기판(20)이 고정된 상태에서 회로기판(20)의 가장자리의 들뜸 현상이 방지될 수 있게 개폐 겸용 클램프(161)의 일 측에는 Z축 방향으로 승강 가능하게 된 보조 클램프(165)가 더 구비되는 것도 가능하다. 여기서, 보조 클램프(165)는 개폐 겸용 클램프(161)가 승강할 때 함께 승강할 수 있게 설치되는 것이 바람직하다.

상기와 같이 구성된 다층인쇄회로기판용 드릴링 머신(100)에 의해 도 5에 도시된 바와 같이 회로기판(20)에 마련된 5개의 가이드 홀용 마크(23)들에 가이드 홀을 형성하는 과정을 개략적으로 설명하면 다음과 같다.

먼저, 작업자가 회로기판(20)을 이송 테이블(110)의 상면에 얹게 되면 흡착 수단(112)에 의해 회로기판(20)이 이송 테이블(110)에 고정된다. 이렇게 회로기판(20)이 고정된 상태에서 이송 테이블(110)이 이송하게 되면 회로기판(20)은 Y 방향으로 점차 이송하게 된다. 그리고, 이와 같이 회로기판(20)이 Y 방향으로 점차 이송됨과 동시에, 좌우 양측에 각각 위치한 한 쌍의 검출 유닛(150)들이 이송 테이블(110)의 이송 방향과 교차하게 X 방향으로 이동하게 되면 회로기판(20)의 가이드 홀용 마크(23)들을 스캔하게 된다. 이때, 검출 유닛(150)들의 각 엑스선 발생기(151)로부터는 엑스선이 방출하게 동작하며, 방출된 엑스선이 경통(157)을 거쳐 회로기판(20)으로 공급됨에 따라 회로기판(20)의 내부가 투시되면 그 투시된 영상은 비전 기기(156)에 의해 촬영된 후 제어반(104)으로 제공된다. 이렇게 가이드 홀용 마크(23)들을 스캔하는 과정에서 첫 번째 줄에 위치한 2개의 가이드 홀용 마크들의 위치가 검출되면, 이송 테이블(110)이 멈추게 되고 비전 기기(156)들의 각 위치로 좌측에 위치한 한 쌍의 드릴 유닛(130)들 중 하나와, 우측에 위치한 한 쌍의 드릴 유닛(130)들 중 하나가 검출된 2개의 가이드 홀용 마크들에 각각 나뉘어 대응되게 이동하여 위치된다. 그리고, 개폐 겸용 클램프(161)들은 엑스선 발생기(151)들의 엑스선이 방출하는 각 부위로 위치되는 한편, 회로기판(20)이 고정되게 위치된다. 이 상태에서, 검출된 2개의 가이드 홀용 마크들에 위치한 각각의 드릴 유닛(130)이 상승하면서 드릴(131)이 회전하게 되면 가이드 홀들이 각각 뚫어져 가공된다. 이렇게 첫 번째 줄에 위치한 2개의 가이드 홀용 마크들에 가이드 홀이 각각 가공된 후, 드릴 유닛(130)은 하강하는 한편 개폐 겸용 클램프(161)들은 빠지면서 그 자리에 경통(157)이 위치하게 된다. 이후 나머지 가이드 홀용 마크들을 검출하고 가이드 홀을 뚫는 과정은 전술한 바와 같은 과정을 거쳐 순차적으로 이루어지게 된다.

한편, 가이드 홀용 마크(23)들 중 기준 홀용 마크(23a)와, 식각 홀용 마크(23b) 또는 방향 홀용 마크(23c)에 대해 기준 홀의 지름과, 방향 홀 또는 식각 홀의 지름이 다르게 두 종류로 가공할 필요가 있는 경우, 좌측에 위치한 한 쌍의 드릴 유닛(130)들에 두 종류의 드릴들을 하나씩 나누어 장착하는 한편, 우측에 위치한 한 쌍의 드릴 유닛(130)들에도 두 종류의 드릴들을 하나씩 나누어 장착해 둔 다. 이 상태에서, 각각의 드릴 유닛(130)들을 용도에 맞게 위치시켜가면서 전술한 과정을 거치게 되면, 종래와 같이 드릴의 교체 없이도 두 종류의 가이드 홀들을 신속하게 가공할 수 있게 된다.

상술한 바와 같은 본 발명에 따르면 다음과 같은 효과가 있다.

첫째, 좌우 양측에 한 쌍의 XY 스테이지들을 마련하는 한편, 두 쌍의 드릴 유닛들을 한 쌍씩 나뉘어 XY 스테이지에 각각 장착함에 따라, 기준 홀과 다른 지름으로 방향 홀 또는 식각 홀을 뚫을 필요가 있는 경우 드릴 교체가 필요하지 않게 되므로, 작업 시간이 단축되어 생산성이 향상될 수 있다.

둘째, 기준 플레이트를 마련되는 한편, 가이드 홀용 마크를 검출하는 비전 기기들을 드릴 유닛들 및 엑스선 발생기들의 위치 오차를 보정하는 역할을 겸하게 함으로써, 종래에 위치 오차를 보정하기 위한 3차원 측정 장비가 별도로 마련되지 않아도 효과가 있다.

셋째, 회로기판의 가이드 홀용 마크를 스캔하는데 있어서, 리니어 모터를 이용하여 이송 테이블을 Y축으로 이동시키는 한편, 검출 유닛을 X축으로 이동시킴으로써, 가이드 홀용 마크들의 위치가 정확하게 검출될 수 있다. 또한, 비전 기기와 엑스선 발생기를 X축 방향으로 함께 이동할 수 있게 구성함으로써, 비전 기기와 엑스선 발생기와의 상대적인 위치 오차가 최소화될 수 있다. 따라서, 가이드 홀의 가공 정밀도가 높아질 수 있는 효과가 얻어진다.

본 발명은 첨부된 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예 시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 보호 범위는 첨부된 청구 범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.

Claims

다층인쇄회로기판의 제조를 위한 회로기판이 일 측으로부터 공급되어 상면에 얹혀지고 테이블 구동부에 의해 상기 회로기판을 Y축 방향을 따라 수평으로 이송할 수 있게 중앙 프레임에 설치된 이송 테이블;

상기 이송 테이블의 하방에 서로 이격이 되고 동일 평면에 배치되게 베이스 프레임에 설치되며, X 스테이지의 상측에 Y 스테이지가 각각 배치된 한 쌍의 XY 스테이지들;

상기 회로기판에 가이드 홀용 마크들의 위치를 검출하는 것으로, 상기 XY 스테이지들에 하나씩 대응되게 배치되며, X축 방향으로 각각 왕복 이동 가능하게 된 한 쌍의 검출 유닛들; 및

상기 검출 유닛들에 의해 검출된 정보를 토대로 상기 가이드 홀용 마크들로 이동하여 이들에 각각 가이드 홀을 뚫는 것으로, 상기 이송 테이블과 XY 스테이지들 사이에서 X축 및 Y축으로 각각 왕복 이동할 수 있게 상기 Y 스테이지들에 한 쌍씩 나뉘어 배치되되 Y축 방향으로 배열되게 설치되는 한편, 승강 구동부에 의해 Z축으로 승강 가능하게 설치되며, 회전 가능하게 된 스핀들에 드릴이 각각 장착되는 두 쌍의 드릴 유닛들;

을 구비하는 다층인쇄회로기판용 드릴링 머신.
제 1항에 있어서,

상기 검출 유닛들은, 상기 가이드 홀용 마크들이 도전층으로 덮여진 경우 상기 가이드 홀용 마크들을 투시 촬영하여 위치를 검출할 수 있게, 상기 회로기판으로 엑스선을 방출하여 상기 가이드 홀용 마크들을 투시하는 엑스선 발생기와, 상기 엑스선 발생기에 의해 투시된 영상을 촬영하는 비전 기기를 각각 구비하여 된 것을 특징으로 하는 다층인쇄회로기판용 드릴링 머신.
제 2항에 있어서,

상기 엑스선 발생기들은 상기 이송 테이블의 상방에 각각 배치되되 X 축 방향으로 한정되어 왕복 이동할 수 있게 상기 X 스테이지들에 하나씩 나뉘어 고정되며,

상기 비전 기기들은 상기 이송 테이블의 하방에 각각 배치되되 상기 엑스선 발생기들과 함께 X 축 방향으로 각각 왕복 이동하는 한편 Y 축 방향으로도 독립적으로 왕복 이동할 수 있게 상기 Y 스테이지들에 하나씩 나뉘어 고정된 것을 특징으로 하는 다층인쇄회로기판용 드릴링 머신.
제 3항에 있어서,

상기 Y 스테이지마다 설치된 한 쌍의 드릴 유닛들과 하나의 비전 기기는 그 중심이 Y축 방향으로 동일 선상에 위치하게 배열된 것을 특징으로 하는 다층인쇄회로기판용 드릴링 머신.
제 4항에 있어서,

상기 엑스선 발생기들에는, 상기 가이드 홀용 마크들을 각각 검출할 때 엑스선이 방출되는 부위로부터 벗어나 위치하고 상기 가이드 홀용 마크들에 각각 가이드 홀을 뚫을 때 엑스선이 방출되는 부위를 폐쇄하는 한편, 상기 가이드 홀용 마크들에 각각 가이드 홀이 뚫릴 때 상기 회로기판을 고정하도록, 상기 회로기판과의 사이에서 클램프 구동부에 의해 X축 및 Z축 방향으로 왕복 이동할 수 있게 설치된 개폐 겸용 클램프가 각각 더 구비된 것을 특징으로 하는 다층인쇄회로기판용 드릴링 머신.
제 5항에 있어서,

상기 개폐 겸용 클램프의 하측에는, 상기 가이드 홀용 마크들에 각각 가이드 홀이 뚫리면서 생성된 절삭 부스러기를 흡입하여 외부로 배출하기 위한 상측 배출 수단이 더 구비된 것을 특징으로 하는 다층인쇄회로기판용 드릴링 머신.
제 5항 또는 제 6항에 있어서,

상기 비전 기기들에는, 상기 가이드 홀용 마크들을 각각 검출할 때 상기 엑스선 발생기와 회로기판 사이에서 엑스선을 회로기판 쪽으로 안내하기 위한 경통이 각각 더 연결된 것을 특징으로 하는 다층인쇄회로기판용 드릴링 머신.
제 7항에 있어서,

상기 중앙 프레임의 상측에는 상기 가이드 홀용 마크들에 각각 가이드 홀이 뚫릴 때 상기 회로기판의 중앙 부위를 고정할 수 있게 Z축 방향으로 승강 가능하게 된 중앙 클램프가 더 구비되며,

상기 중앙 클램프에 의해 상기 회로기판이 고정된 상태에서 그 가장자리의 들뜸 현상을 방지할 수 있게 상기 개폐 겸용 클램프들의 일 측에는 Z축 방향으로 승강 가능하게 된 보조 클램프가 각각 더 구비된 것을 특징으로 하는 다층인쇄회로기판용 드릴링 머신.
제 4항에 있어서,

상기 중앙 프레임에는, 상기 비전 기기들로부터 촬영되어 그 데이터를 토대로 상기 드릴 유닛들 및 엑스선 발생기들의 위치 오차를 산출하여 보정할 수 있게 하는 기준 플레이트가 더 구비된 것을 특징으로 하는 다층인쇄회로기판용 드릴링 머신.
제 1항에 있어서,

상기 Y 스테이지마다 설치된 한 쌍의 드릴 유닛들은, 상기 회로기판에 지름이 다른 두 종류의 가이드 홀들을 뚫는 경우, 두 종류의 드릴들을 하나씩 나누어 장착할 수 있게 된 것을 특징으로 하는 다층인쇄회로기판용 드릴링 머신.
제 1항에 있어서,

상기 테이블 구동부는 리니어 모터를 포함하여 된 것을 특징으로 하는 다층인쇄회로기판용 드릴링 머신.
제 1항에 있어서,

상기 이송 테이블에는 상기 회로기판을 상기 이송 테이블에 흡착하여 고정할 수 있게 흡착 수단이 더 구비된 것을 특징으로 하는 다층인쇄회로기판용 드릴링 머신.
제 1항에 있어서,

상기 드릴 유닛들에는, 상기 가이드 홀용 마크들에 각각 가이드 홀이 뚫리면서 생성된 절삭 부스러기를 상기 스핀들 주위로 받은 후 흡입하여 외부로 배출하기 위한 하측 배출 수단이 각각 더 구비된 것을 특징으로 하는 다층인쇄회로기판용 드릴링 머신.