KR100962311B1 - 프린트 기판에서의 백드릴 가공방법 및 이에 적용되는 스핀들 하우징 구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 프린트 기판의 네 귀에 각각 쿠폰홀을 형성하여 프린트 기판에서 시료를 얻는 시료추출공정(S10)과, 상기 쿠폰홀을 가공하여 프린트 기판으로부터 추출한 네 귀의 각 시료를 광학 현미경을 이용하여 시료의 내선 배선층 까지의 거리를 측정한 후, 각 시료로부터 얻게 되는 배선층까지의 각 측정값을 평균하여 백드릴 가공을 위한 배선층까지의 평균거리값(Da)과, 프린트 기판의 평균두께값(Ta)을 도출하는 평균값 측정공정(S20)과, 상기 평균값 측정공정에 의해 측정된 평균값에서 상기 프린트 기판의 평균두께값(Ta)에서 배선층까지의 평균거리값(Da)을 차감한 값(Ta-Da)을, 스핀들 하우징의 상하 승강 운동을 제어하는 드릴링 머신의 제어부에 입력하는 입력공정(S30)과, 드릴링 머신의 테이블(T) 상면에 안착 되는 프린트 기판에 접하게 되는 스핀들 하우징의 최하단면으로부터 돌출되는 부시의 돌출값(t)을 산출하고, 상기 돌출값(t)과 상기 시료로부터 얻게 되는 배선층까지의 평균거리값(Da)을 합산하는 값(Da+t)을 이용하여, 상기 스핀들 하우징 외측면에 구성되어 최상측에 영점조정되어 있는 근접센서를 마이크로미터 조작에 의해 상기 합산 값(Da+t)만큼 하강 이동하여 스핀들 하우징 내부의 스핀들 하강 이송 행정 거리를 셋팅하는 근접센서 위치조정공정(S40)과, 드릴링 머신의 구동모터 구동에 따라 스핀들 하우징의 하단측 부시가 프린트 기판 상면에 접하는 순간 스핀들 하우징은 멈추고, 스핀들 하우징 내부의 스핀들이 상기 근접센서 위치조정공정(S40)에 의해 셋팅된 근접센서 위치까지 스핀들이 하강하며 스핀들에 장착되어 있는 드릴이 프린트 기판의 도금구멍인 백 드릴 가공부를 가공한 다음, 상승하도록 하는 백 드릴 가공공정(S50)으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 프린트 기판에서의 백드릴 가공방법및,

드릴링 머신에 장착되어 상하 승강 되는 스핀들 하우징이 프린트 기판(10)의 비아 스토브를 제거하도록 하는 백 드릴 작업에서의 상기 스핀들 하우징(100) 구조에 있어서, 상기 스핀들 하우징(100) 외주면으로 가이드홈(150)을 형성하고, 상기 가이드홈(150)을 따라 상하 이동되는 근접센서(110)가 장착되는 이동구(120)가 구비되고 상기 이동구(120) 하단으로 고정구(140)에 고정되는 마이크로미터(130)를 구비하여 상기 근접센서(110)의 상하 위치조정 셋팅이 가능하도록 하여, 프린트 기판의 네 귀에 각각 쿠폰홀을 형성하여 얻게 되는 시료의 내선 배선층까지의 측정된 평균값과 부시의 돌출값의 합산 거리값만큼 상기 근접센서(110)를 위치조정하여 그 근접센서의 위치까지 스핀들이 하강하며 프린트 기판을 백 드릴 가공하도록 하는 것을 구성상 특징으로 하는 프린트 기판에서의 백드릴 가공에 적용되는 스핀들 하우징 구조를 제공하여,

프린트 기판의 휨이나 프린트 기판의 두께 편차에 영향을 받지 않고 세밀한 백 드릴 가공이 가능하게 되므로 제품의 신뢰성을 향상 시킬 수 있음은 물론이거니와, 생산성 향상 및 이에 부가되는 코스트의 절감 효과를 기대할 수 있는 프린트 기판에서의 백드릴 가공방법 및 이에 적용되는 스핀들 하우징 구조에 관한 것이다.

다층 프린트 기판, 배선층, 쿠폰홀, 도금구멍, 스핀들 하우징, 근접센서

Description

프린트 기판에서의 백드릴 가공방법 및 이에 적용되는 스핀들 하우징 구조{PRINTED CIRCUIT BOARD BACK DRIILL MANUFACTURING METHOD AND SPINDLE HOUSING STRUCTURE}

본 발명은 신호 지연이나 임피던스 부정합을 개선하기 위해 제조되어지는 프린트 기판에 세밀한 백드릴 가공시 프린트 기판의 쿠폰홀을 이용한 층간의 정확한 거리 측정 및 하우징에 근접 센서를 적용하여 Z축 서브 유닛의 제어에 의한 프린트 기판에서의 백드릴 및 그 이에 적용되는 스핀들 하우징 구조에 관한 것이다.

다층 인쇄 회로 기판 또는 배선 기판은 미리 정해진 패턴으로 배열된 수많은 신호층(즉 도체층)으로 형성되어 있으며, 상기 신호층은 유전체 층에 의해 서로 절연되는 상태에 있다. 따라서 다층 회로 기판은 번갈아 가며 삽입되는 신호층과 유전체 층으로 형성되어진다.

여기서 한 신호층을 또 다른 신호 층에 연결하기 위해서 도금 구멍(plated hole) 또는 비아스(vias)는 다층 회로 기판을 통과하며 형성되는데, 일반적으로 도금 구멍은 다층 회로 기판의 한 주요 면에서 다층 회로 기판의 반대 면까지 확장된다.

어떤 경우에 도금 구멍 또는 비아스는 다층 회로 기판의 한 면으로 신호 층에서 확장하는 "스토브 부분(stub portion)"을 포함하고, 어떤 경우에는 고속 신호를 이용하는 전기 시스템에서 잡신호 비(noise ratio) 대 신호를 향상시키기 위해 스토브 부분을 제거하는 것이 바람직한바, 상기한 스토브의 부분이 적을 수록 신호의 질은 더 양호하게 된다.

특히 다층 인쇄 회로 기판의 고속 직렬 링크(HSSL; Hight Speed Link)를 구현하기 위해 많은 연구와 기술 개발 등으로 새로운 회로 설계 기술의 향상으로, 다층 인쇄 회로 기판의 대부분을 차지하고 있는 FR-4 기판위에 15~30 인치 거리의 채널에 10 Gb/s 정도로 동작하는 고속 직렬 링크가 양산 단계에 와 있다.

하지만 멀티 코어 프로세서의 등장으로 시스템이 요구하는 오프칩 대여폭은 더욱 가파르게 증가하고 있어 더 빠른 속도로 동작할 수 있는 기술이 요구되어, 다층 프린트 기판의 내층의 소정 도체 배선층과 접속하기 위한 도금홀(Through Vias-Hole)이 필요한데, 내층의 전송선과 연결되고 남은 부분인 비아 스토브가 고주파 신호에 대해 축전기(Capacitor)로 작용해 상당한 반사(Reflection)를 만들어내고 이는 결국 채널 대역폭을 감소시키게 된다.

따라서 이를 해결하기 위한 방법으로, 도금 구멍의 스토브 부분은 백드릴링 작업에 의해 제거되는데, 상기한 백드릴링 과정에서 도금 구멍의 스토브 부분은 미리 정해진 깊이로 스토브 부분을 드릴링 하여 제거하게 된다.

여기서 문제되는 것은 백 드릴 가공의 깊이와 제어이다.

만약, 스토브의 길이를 짧게 하지 않으면, 임피던스 부정합이나 신호 지연, 파형 왜곡이 발생하게 되기 때문이다.

프린트 기판은 통상 수지층과 도전 배선층을 교대로 쌓아 고온 고압의 프레스로 압축하는 과정에서 프레스 장비의 압력차이와 수지층이 녹아 흘러 내리는 과정에서 프린트 기판의 두께 편차나 휨이 발생하여, 비아 스토브의 층 깊이가 다양하게 되므로 현재의 프린트 기판에 천공 작업을 시행하는 드릴링 머신으로 백 드릴 가공시 신뢰할 수 있는 결과가 나오기 힘든 상황이다.

즉, 프린트 기판은 전술한 것과 같이 수지층과 도선 배선층을 교대로 가열 압축하여 형성하기 때문에 각 층의 두께나 판두께에 편차가 발생 될 수 있기 때문에 기존에는 목적으로 하는 도체 배선층 앞에 검출부(검출 패턴)를 설치하여 전압을 인가해 둠으로서, 드릴이 그 검출부에 접촉하였을 때 전류가 통전되어, 백 드릴 가공을 정지시키는 방법 등이 고안되어 있다.(일본 특허 공개 제2006-173146호, 일본 특허 공개 제2005-116945 호 참조)

그러나 이러한 검출부를 설치하는 방법의 경우 검출 패턴이 복잡해지고, 때에 따라서는 층수가 증가하는 등 재료비의 증가로 이어질 수 있고 또한 검출 패턴을 형성할 수 없는 구멍이 발생할 수 있어 그 정확성의 신뢰도가 떨어지게 된다.

이를 극복하기 위해 대한민국 특허청에 출원되어 공개된 공개특허공보인 제2008-112959호가 개시되어 있는데, 이는 다층 프린트 기판에 미리 내층의 깊이를 검출하기 위해 일부가 겹치지 않도록 하는 복수의 테스트 패턴층을 형성하고, 표층부에 테스트 패턴층에 겹치는 표면 도체층을 설치 한 다음, 드릴 가공을 행하는 영역 근바이면서도 깊이가 도체 배선층의 깊이에 가까운 2개의 테스트 패턴층을 선택 하여 전압을 인가해 둔 다음, 선택된 테스트 패턴층의 한 쪽을 향하여 드릴로 구멍 뚫기 가공을 행하여 테스트 패턴에 접촉했을 때 발생하는 전류에 의해 검출하여 그 층의 깊이를 측정하고, 다음에 다른 한 쪽의 패턴층을 향하여 드릴로 구멍 뚫기 가공을 행하여 테스트 패턴에 접촉하였을 때 발생하는 전류에 의해 검출되는 그 층의 깊이를 측정하는, 2번의 깊이 측정 값에 기초한 깊이를 기준으로 하여 도체 배선층의 앞까지 드릴 가공을 하는 백 드릴 가공 과정이 명시되어 있다.

그러나 이러한 백 드릴 가공에서, 프린트 기판 내부에 상기한 테스트 패턴을 각각 형성 하는 것 자체가 상당히 불가능할 정도로 어렵고 난해할 뿐만 아니라, 테스트 패턴처리를 위해 프린트 기판 제조 과정이 더 추가되는 등, 필요 이상의 비용 증가로 이어질 수 있는 문제점이 있다.

따라서 본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 특히 프린트 기판의 판 두께 편차나 프린트 기판의 휨에 의해 정확한 비아 스토브를 제거하기 힘들어, 종래의 프린트 기판을 천공하기 위한 드릴링 머신의 Z축 서브 유닛 제어 방식인 Z-off set 값 설정을 기준으로 드릴링 머신의 테이블 상면이 영점(ZERO POSITION)으로 Z-off set 설정값 만큼 가공 후 상향하는 기존방식에서, 드릴 스핀들 하우징 부분에 근접 센서를 적용하여 프린트 기판을 가공시 스핀들 Z축이 서서히 하강할 시 하우징 저면부에 있는 부쉬가 프린트 기판과 접촉하는 순간 하우징은 고정되고, 하우징 내부에 있는 스핀들이 하강 동작시 하우징 외면에 있는 근접 센서에 다다를 때 Z 축이 상승하는 제어방식을 채택하여, 프린트 기판의 휨이나 프린트 기판의 두께 편차에 영향을 받지 않고 세밀한 백 드릴 가공이 가능하도록 하는 데 그 목적이 있다.

또한 본 발명은, 가공 되어질 비아 스토브의 정확한 층간 거리의 값을 입력하기 위하여 프린트 기판 외곽 4군데 모서리 위치에 쿠폰홀을 가공하여 크로스섹션(Cross-Section) 작업을 하여 고배율의 현미경으로 백 드릴 가공부에서 비아 스토브의 정확한 깊이를 측정한 후, 하우징 외면에 설치된 근접센서 위치를 마이크로 미터로 평균값을 입력하여 더욱 세밀한 백 드릴 가공이 가능하도록 하는 데 그 목적이 있다.

상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명은,

프린트 기판의 네 귀에 각각 쿠폰홀을 형성하여 프린트 기판에서 시료를 얻는 시료추출공정(S10)과,

상기 쿠폰홀을 가공하여 프린트 기판으로부터 추출한 네 귀의 각 시료를 광학 현미경을 이용하여 시료의 내선 배선층 까지의 거리를 측정한 후, 각 시료로부터 얻게 되는 배선층까지의 각 측정값을 평균하여 백드릴 가공을 위한 배선층까지의 평균거리값(Da)과, 프린트 기판의 평균두께값(Ta)을 도출하는 평균값 측정공정(S20)과,

상기 평균값 측정공정에 의해 측정된 평균값에서 상기 프린트 기판의 평균두께값(Ta)에서 배선층까지의 평균거리값(Da)을 차감한 값(Ta-Da)을, 스핀들 하우징의 상하 승강 운동을 제어하는 드릴링 머신의 제어부에 입력하는 입력공정(S30)과,

드릴링 머신의 테이블(T) 상면에 안착 되는 프린트 기판에 접하게 되는 스핀들 하우징의 최하단면으로부터 돌출되는 부시의 돌출값(t)을 산출하고, 상기 돌출값(t)과 상기 시료로부터 얻게 되는 배선층까지의 평균거리값(Da)을 합산하는 값(Da+t)을 이용하여, 상기 스핀들 하우징 외측면에 구성되어 최상측에 영점조정되어 있는 근접센서를 마이크로미터 조작에 의해 상기 합산 값(Da+t)만큼 하강 이동하여 스핀들 하우징 내부의 스핀들 하강 이송 행정 거리를 셋팅하는 근접센서 위치조정공정(S40)과,

드릴링 머신의 구동모터 구동에 따라 스핀들 하우징의 하단측 부시가 프린트 기판 상면에 접하는 순간 스핀들 하우징은 멈추고, 스핀들 하우징 내부의 스핀들이 상기 근접센서 위치조정공정(S40)에 의해 셋팅된 근접센서 위치까지 스핀들이 하강하며 스핀들에 장착되어 있는 드릴이 프린트 기판의 도금구멍인 백 드릴 가공부를 가공한 다음, 상승하도록 하는 백 드릴 가공공정(S50)으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명은,

드릴링 머신에 장착되어 상하 승강 되는 스핀들 하우징이 프린트 기판(10)의 비아 스토브를 제거하도록 하는 백 드릴 작업에서의 상기 스핀들 하우징(100) 구조에 있어서,

상기 스핀들 하우징(100) 외주면으로 가이드홈(150)을 형성하고, 상기 가이드홈(150)을 따라 상하 이동되는 근접센서(110)가 장착되는 이동구(120)가 구비되고 상기 이동구(120) 하단으로 고정구(140)에 고정되는 마이크로미터(130)를 구비하여 상기 근접센서(110)의 상하 위치조정 셋팅이 가능하도록 하여, 프린트 기판의 네 귀에 각각 쿠폰홀을 형성하여 얻게 되는 시료의 내선 배선층까지의 측정된 평균거리값만큼 상기 근접센서(110)로부터 스핀들이 하강하며 프린트 기판을 백 드릴 가공하도록 하는 것을 구성상 특징으로 한다.

본 발명에 의하면, 프린트 기판의 휨이나 프린트 기판의 두께 편차에 영향을 받지 않고 세밀한 백 드릴 가공이 가능하게 되므로 제품의 신뢰성을 향상 시킬 수 있음은 물론이거니와, 생산성 향상 및 이에 부가되는 코스트의 절감 효과를 기대할 수 있는 것이다.

이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부하는 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

본 발명은 프린트 기판에서의 백드릴 가공방법 및 이에 적용되는 스핀들 하우징 구조를 개시하는 것으로 프린트 기판에서의 백드릴 가공방법은, 시료추출공정(S10)과 평균값 측정공정(S20) 및 입력공정(S30), 근접센서 위치조정공정(S40) 및 백 드릴 가공공정(S60)의 시계순으로 이루어지고, 상기 공정들을 수행하기 위한 스핀들 하우징(100)을 개시한다.

(시료추출공정; S10 )

상기한 시료추출공정(S10)은 전(前) 공정에 의해 제조된 상태로 공급되어 내부에 배선층(11)이 형성되어 있고 표면에 패턴이 형성되어 있는 다층 프린트 기판(10 ; 이하 프린트 기판이라 통칭한다)의 네 귀에 각각 쿠폰홀(12)을 가공하여 각각 시료를 얻는 공정을 의미한다.

상기 프린트 기판의 제조 방법은 이미 일본 특허 특공평 9-130050호 공보, 특공평 4-55555호 공보, 특개평 7-235743 호 및 대한민국 특허청에 다수 출원되어 공개 및 공고된 여타의 방법에 의해 제조될 수 있음은 물론이다.

상기 시료추출에 의해 얻게 되는 시료는 도 1에 나타난 바와 같다.

다층 프린트 기판의 네귀에서 얻게 되는 각 시료는 도 1의 사진에서 보는 바와 같은 단면 형상을 갖는다.

도 1의 사진에서 보듯이 다층 프린트 기판의 내부에는 사진에서 보았을 때 상측에 수지층이 형성되고 일정 깊이 이하로 이격된 후 여러층의 배선층(11)이 형성되어 있다.

상기 시료추출공정(S10)에서는 프린트 기판의 네귀에서 각각 쿠폰홀 가공하여 일정 크기를 갖는 직사각형태의 시료를 얻는 공정을 의미한다.

(평균값 측정공정 ; S20 )

전술한 바와 같이 각 쿠폰홀의 가공에 의해 프린트 기판으로부터 추출하여 얻게 되는 네 귀의 각 시료를 전자현미경 등의 측정장치를 이용하여, 도 1에서의 사진에서 보는 바와 같이, 최초 접하게 되는 배선층(11)까지의 평균거리(Da)를 측정하게 된다.

상기한 최초 배선층(11)까지의 거리는 각 시료마다 미세한 차이가 발생될 수 있으므로, 이에 대한 평균값을 도출하여 백 드릴 가공을 위한 평균값으로 사용되기 위함이다.

이와 같이 얻게 되는 배선층까지의 평균거리(Da)는 프린트 기판에서 최초 배선층(11)까지의 평균 도달 거리를 의미하는데, 도면에서 보듯이 스핀들 하우징(100)의 최하단면으로는 부시(160)가 돌출되어 있게 되는바, 상기 부시(160)의 돌출 길이 즉 돌출값(t)은 이후에 설명하는 바와 같이 스핀들 하우징(100) 내부의 스핀들이 하강 행정 거리를 근접센서(110)를 이용하여 셋팅할 때 보정하게 되는 값으로 활용된다.

한편 상기한 시료를 통해 전자 현미경 등의 측정장치를 이용하여 각 시료의 전체 두께를 측정할 수 있고, 각 시료로부터 얻게 되는 두께를 평균하여 평균두께 값(Ta)을 얻을 수 있다.

(입력공정 ; S30 )

상기 평균값 측정공정(S20)에 의해 시료들의 평균값은 백 드릴 가공시 스핀들 하우징(100) 내부에 드릴이 장착되어 있는 스핀들(170)의 하강 거리와 밀접한 관계를 갖는 것으로, 그 평균값 배선층까지의 평균값(Da)와 부시의 돌출값(t) 만큼 스핀들이 하강 되도록 제어할 수 있다.

한편, 상기한 평균값 측정공정(S20)에서 얻게 되는 값 중 프린트 기판의 평균 두께값(Ta)에서 상기 배선층까지의 평균값(Da)를 차감한 값 즉 Ta-Da 값을 드릴링 머신의 제어부에 입력한다.

이와 같이 제어부에 입력되는 값은 스핀들 하우징(100)의 최초 설정 거리가 된다.

즉, 스핀들 하우징(100)의 최하단 위치의 설정값을 의미하는데, 예컨데 테이블(T)에 안착되어 있는 프린트 기판(10)의 상면으로부터 상기 설정값 즉 프린트 기판의 평균두께값(Ta)에서 프린트 기판(10)의 배선층까지의 평균값(Da)를 차감한 값만큼 스핀들 하우징(100)의 최하단 위치가 유격되도록 초기 설정될 수 있는 것이다.

상기한 스핀들(170) 하강 깊이의 제어에 관한 설명은 백 드릴 가공공정(S50)에서 상세히 설명한다.

(근접센서 위치 조정 공정 ; S40 )

본 공정은, 스핀들 하우징(100)이 드릴링 머신의 테이블(T) 상면에 안착되어 있는 프린트 기판(10)의 상면에 접한 상태에서 프린트 기판(10)의 도금구멍을 드릴 가공하며 스토브(14)를 제거하기 위해 상기 스핀들 하우징(100) 내부에 드릴이 장착되어 있는 스핀들(170)이 하강 행정 거리를 셋팅하기 위한 공정이다.

이를 위해서는 드릴링 머신의 테이블(T) 상면에 안착 되는 프린트 기판의 평균 두께값(Ta)과 프린트 기판(10)의 상면에 접하게 되는 스핀들 하우징(100)의 최하단으로부터 돌출되는 부시의 돌출값(t) 즉 돌출길이를 먼저 계산하여야 한다.

본 발명에서는 프린트 기판(10)의 도금구멍(13) 내주면 스토브(14)를 일정 깊이 만큼 제거하는 백 드릴 공정을 위해서, 스핀들 하우징(100)이 상기한 입력공정(S30)에 의해 입력되는 값에 의해 설정된 위치에서, 드릴링 머신의 구동수단에 의해 하강하며 상기 프린트 기판(10) 상면에 접하게 되면 스핀들 하우징(100)의 하강운동은 멈추도록 하였다.

이와 같이 스핀들 하우징(100)의 하강 운동이 멈춘 후, 스토브(14) 제거를 위해 스핀들 하우징(100) 내부에 드릴이 장착되어 있는 스핀들(170)이 하강하며 프린트 기판(10)의 도금구멍(13) 내주면을 가공하며 스토브(14)의 제거가 가능하도록 하였다.

그런데, 상기 스핀들(170)의 하강 행정 거리에 따라 스토브(14)의 제거 깊이가 달라지게 된다.

만약, 스핀들(170)의 하강 행정 거리가 클 경우에는, 도 8에서 보듯이 그 가공깊이가 과도하여 프린트 기판(10)의 배선층(11)을 침범하며 가공되므로 제품의 불량을 초래하게 되고, 이와는 반대로 스핀들(170)의 하강 행정 거리가 작을 경우 에는 도 9에서 보듯이 그 가공깊이가 얕아 배선층(11)에 인접하지 못한 상태로 스토브(14)가 제거되어 프린트 기판(10)에 실장되는 각 부품 또는 모듈과의 통신을 위한 신호의 질이 떨어지게 되는 것이다.

따라서 양호한 신호의 질을 얻기 위해서는 프린트 기판(10)의 최초 배선층(11)에 가장 근접하는 위치이면서도 배선층(11)을 침범하지 않는 스토브의 제거 깊이를 산정하여야 한다.

이를 위해서 본 발명은 전술한 바와 같이 프리트 기판(10)의 평균 두께값(Ta)과, 배선층까지의 평균값(Da)를 산출하게 되는데, 그 평균 두께값(Ta)은 평균값 측정공정(S20)에 의해 광학 현미경을 이용하여 산출할 수 있다.

아울러, 부시의 돌출값(t)은 도 6에서 보듯이 스핀들 하우징(100)이 하강하며 프린트 기판(10)의 상면과 접하게 될 때, 스핀들 하우징(100)의 최하단면이 프린트 기판(10)과 접하는 것은 아니며, 스핀들 하우징(100) 하단 중앙을 관통하면서 스핀들(170)에 장착되어 있는 드릴의 가이드 역할도 하게 되는 부시(160)의 최하단면과 접하게 된다.

따라서 부시(160)의 최하단면과 스핀들 하우징(100)의 최하단면과는 미세한 간극이 형성되어지는데, 본 발명에서 지칭하는 부시의 돌출값(t) 즉 부시의 돌출길이는 이를 의미하며 명세서 전반과 첨부도면 및 청구범위에서도 이와 같은 취지로 이해되어야 한다.

이와 같이 평균값 측정공정(S20)에 얻게 되는 프린트 기판(10)의 평균 두께값(Ta) 및 배선층까지의 평균값(Da) 중, 상기 배선층까지의 평균값(Da)와 부시의 돌출값(t) 즉 부시의 돌출길이가 근접센서 위치조정시 변수값이다.

즉, 상기한 배선층까지의 평균값(Da)과 부시의 돌출값(t)의 합산값은 스핀들 하우징(100) 내부의 스핀들(170) 하강 행정거리에 해당되어, 그 거리만큼 드릴이 프린트 기판의 도금구멍을 파고 들어가면서 스토브를 제거하게 되는 것이다.

따라서 스핀들 하우징(100)이 드릴링 머신의 구동부 즉 구동모터의 구동에 따라 하강 이송하면서 그 스핀들 하우징(100)의 최하단면이 프린트 기판(10)과 접하는 순간 구동모터의 구동이 정지되고, 정지된 이후에는 드릴을 장착한 스핀들(170)이 상기 합산값(배선층까지의 평균값(Da)과 부시의 돌출값(t)의 합산값) 만큼 하강하면서 프린트 기판(10)을 백 드릴 가공하게 된다.

이를 위해서 스핀들 하우징(100)의 내부에 구비되는 스핀들(170)의 초기 위치설정과 본 발명에서 채택하고 있는 근접센서(110)의 위치설정이 중요하다.

본 발명에서는 그 위치 설정을 위한 기준점으로 근접센서(110)를 개시하되, 그 위치가 가변될 수 있도록 하였으며 아울러 가변을 위한 수단으로 마이크로미터 등의 수단을 부가하여 실시하였다.

본 발명에서 지칭하는 근접센서(110)는 다양한 실시가 가능할 수 있다. 예컨데 광센서에 의해 구현될 수 있으며 전기적 신호를 감지하기 위한 센서 체계로도 실시 가능할 수 있는바, 당업자에 의해 다양한 센서의 채택이 가능할 것이다.

상기한 근접센서(110)의 위치조정을 통해 스핀들(170)의 하강 위치를 결정할 수 있다.

즉 상기 스핀들(170)의 최초 위치와 근접센서(110)의 최초 위치는 도 5a에서 보는 바와 같이 동일선상에 놓여 있어야 한다.

그런 다음, 상기한 합산값(배선층까지의 평균값(Da)과 부시의 돌출값(t)의 합산값) 만큼, 근접센서(110)를 하강 위치 조정한다.(도 5b 참조)
스핀들(170)에 장착되는 드릴은 일반적으로 도 5a에서 보듯이 그 드릴의 끝은 스핀들하우징(100)에 장착되는 부시(160)의 최하단면보다는 내측에 위치된다.
일반적으로 드릴의 끝과 부시(160)의 최하단면간 이격거리는 약 2㎛ 정도를 이루며 설정되는데 이는 통상적인 적용에 따른다.

삭제

상기한 근접센서(110)의 하강 위치 조정값은 결국 스핀들(170)의 하강 거리가 셋팅되는 작업을 의미한다.

즉, 스핀들(170)이 하강하면서 근접센서(110)의 위치에 다다르면, 상기 스핀들(170)은 하강하며 드릴에 의한 프린트 기판(10)의 스토브 제거 과정을 멈추게 되고, 역구동에 의해 스핀들(170)이 상승하게 되는 위치점을 의미하는 것이다.

이러한 근접센서(110)의 위치조정에 의해 스핀들(170)의 하강 위치가 결정되면 그 결정되는 스핀들(170)의 위치가 "영점"이 되어 그 위치로부터 스핀들(170)의 하강 이송거리 즉 앞서 전술한 합산값(즉 배선층까지의 평균거리값(Da)+부시의 돌출길이(t))만큼 하강하며 프린트 기판(10)을 백 드릴 가공할 수 있게 된다.

한편, 상기한 본 공정을 위해서 드릴 머신(미도시) 장착되어 백 드릴 작업을 하게 되는 스핀들 하우징(100)의 구조 개선이 필요한바, 백 드릴 가공공정의 설명 이전에 스핀들 하우징(100)의 구조에 대하여 설명한다.

상기 스핀들 하우징(100)은 도 6 내지 도 7에서 보는 바와 같이 스핀들 하우징(100) 하단부에 부시(160)가 구비되어 드릴링 머신의 작동에 의해 스핀들 하우 징(100)이 하강할 때 프리트 기판(10)의 표면과 접하게 된다.

또한 상기 스핀들 하우징(100)의 외주면 측으로는 전술한 바와 같이 근접센서(110)를 구비한다.

상기 근접센서(110)는 스핀들 하우징(100) 외주면 하단에 구비되는 이동구(120)에 장착되고, 상기 이동구(120) 하단으로 마이크로미터(130)가 장착되며 고정되어지는 고정구(140)가 구비되어 있다.

한편, 스핀들 하우징(100) 외주면에는 상기 근접센서(110)의 위치 변위를 가이드하기 위한 가이드홈(150)이 형성되어 있다.

상기한 마이크로미터(130)의 일단은 스핀들 하우징(100) 외주면 하단 고정구(140)에 고정된 상태에서 마이크로미터(130) 타단의 이동구(120)에 장착되어 있는 근접센서(110)를 상기 가이드홈(150)을 따라 이송 가능하도록 하였다.

한편, 상기와 같이 근접센서(110)가 위치 조정되면 스핀들 하우징(100) 내부의 스핀들(170) 위치를 근접센서(110)의 위치와 동일하게 조정하여야 한다.

따라서 상기한 근접센서(110)의 위치가 결국 스핀들(170)의 출발위치가 되며, 그 출발위치로부터 전술한 합산값(즉 배선층까지의 평균거리값(Da)+부시의 돌출길이(t))만큼 스핀들(170)이 하강하면서, 프린트 기판(10)을 백 드릴 가공할 수 있게 되는 것이다.

(백 드릴 가공공정 - S50 )

상기 공정은 프린트 기판(10)에 각각 천공되는 도금 구멍(13)의 스토브 부분(14)을 백 드릴링 작업에 의해 일정 깊이 파들어가 제거하게 되는 것으로, 백 드 릴링 과정에서 미리 정하여진 깊이로 도금 구멍의 스토브 부분을 드릴링 하여 제거하게 된다.

전술한 근접센서 위치조정 공정(S40)에 의해 근접센서(110)의 초기 위치에서 하강하여 스핀들(170)의 하강거리를 셋팅하기 위한 위치조정이 완료되면 백 드릴 가공이 이루어지는 공정으로, 드릴링 머신의 구동모터 구동에 의해 스핀들 하우징(100)이 하강하며 테이블(T)에 안착되어 있는 프린트 기판(10)에 근접하게 된다.

프린트 기판(10)에 근접하는 스핀들 하우징(100)의 하단면이 상기 프린트 기판(10)에 접하게 되면 즉, 스핀들 하우징(100)의 하단측 부시(160)가 프린트 기판(10) 상면에 접하는 순간 스핀들 하우징(100)은 멈추게 된다.

이와 같이 스핀들 하우징(100)의 하강 행정이 멈추게 되면, 스핀들 하우징(100) 내부의 스핀들(170)이 하강하면서 프린트 기판(10)의 도금구멍을 파내려가게 된다.

전술한 바와 같이, 스핀들(170)의 하강 거리는 즉 프린트 기판(10)의 도금구멍을 파내려가는 거리는 상기 스핀들 하우징(100) 외주면에 구비되는 근접센서(110)의 위치조정이 이루어진 위치까지 프린트 기판(10)을 백 드릴 가공할 수 있도록 상기 스핀들(170)이 하강하며 스핀들(170)에 장착되어 있는 드릴이 프린트 기판(10)의 도금구멍인 백 드릴 가공부를 가공하게 된다.

즉, 드릴 가공시 상기 평균값 즉 배선층(11)까지의 평균거리값(Da)을 초과하며 드릴 가공되면 프린트 기판(10)에 표면 실장되는 각 부품간의 통신이 차단되어 불량이 발생 되고, 그 평균거리값(Da)에 현저하게 도달되지 않을 경우에는 통신의 신호 질이 저하되므로 가장 근접한 깊이에 도달되도록 드릴 가공되어야 한다.

따라서 이를 위해서, 즉 배선층(11)에 가장 근접하면서도 배선층(11)이 훼손되지 않는 드릴 가공의 깊이는 전술한 바와 같이 상기 근접센서 위치조정공정(S40)에 의해 조정되는 합산값(즉 프린트 기판에서의 배선층까지의 평균값(Da)+부시의 돌출값(t))만큼 드릴 가공이 이루어진다.

따라서 상기한 합산값만큼 드릴이 하강하여(즉 스핀들(170)의 하강 행정거리) 프린트 기판(10)의 백 드릴 가공이 이루어지면, 도 7에서와 같이 배선층(11)에 가장 근접한 위치까지 백 드릴 가공이 이루어지며 스토브(14)의 제거가 이루어지는 일려의 과정을 거치게 된다.
즉, 이와 같은 가공공정을 거치게 되면 도 7에서와 같이 드릴의 끝과 배선층(11)간 이격거리는 전술한 드릴의 끝과 부시(160)의 최하단면간 이격거리에 해당되는 간극만 남기게 된 채 스토브 가공이 이루어지게 되는 것이다.

이와 같은 가공 과정을 거치면서, 스핀들(170)이 하강하게 될 때 그 스핀들(170)의 하단 위치가 근접센서(110)까지 다다르게 되면, 스핀들(170)의 하강이 멈춰지면서 백 드릴 가공 작업이 멈춰지게 되고, 이후 역구동에 의해 스핀들(170)이 상승하여 최초 위치로 회귀하게 된다.

도 1은 본 발명의 시료추출공정에 의해 프린트 기판의 네귀를 쿠폰홀 가공하여 얻은 시료에서 배선층까지의 각 거리를 측정하기 위한 시료를 촬영한 사진

도 2는 프린트 기판의 도금구멍을 촬영한 사진

도 3은 도 2에서의 도금구멍에서 배선층까지 근접되도록 스토브를 제거한 상태의 단면을 촬영한 사진

도 4는 본 발명의 흐름을 블럭화한 공정 흐름도

도 5a는 본 발명에 적용되는 스핀들 하우징의 개괄적 구조를 도시한 단면도로, 스핀들과 근접센서의 초기 위치설정된 상태를 도시한 도면

도 5b는 근접센서를 스핀들 설정된 하강거리만큼 위치 조정한 상태를 도시한 단면도

도 6은 근접센서를 조정하여 위치시킨 상태에서 스핀들 하우징이 프린트 기판 상면에 접하며 정지된 상태를 도시한 도면

도 7은 도 6의 상태에서 스핀들 하우징 내부의 스핀들이 하강하며 프린트 기판의 도금구멍내 스토브를 제거하되, 상기 스핀들이 근접센서의 위치까지 도달하여 멈춰지는 상태를 도시한 도면

도 8은 배선층을 침범하여 백드릴 가공된 상태를 도시한 단면도

도 9는 배선층에 현저하게 미치지 못하는 위치로 백 드릴 가공된 상태를 도시한 단면도

※ 도면 중 주요 부호에 대한 간단한 설명

S10 ; 시료추출공정

S20 ; 평균값 측정공정

S30 ; 입력공정

S40 ;근접센서 위치조정 공정

S50 ; 백 드릴 가공공정

10; 프린트 기판 11; 배선층

12; 쿠폰홀 13; 도금구멍

14; 스토브 100; 스핀들 하우징

110; 근접센서 120; 이동구

130; 마이크로미터 140; 고정구

150; 가이드홈 160; 부시

170; 스핀들 180; 드릴

Claims (2)

1. 프린트 기판의 네 귀에 각각 쿠폰홀을 형성하여 프린트 기판에서 시료를 얻는 시료추출공정(S10)과,

   상기 쿠폰홀을 가공하여 프린트 기판으로부터 추출한 네 귀의 각 시료를 광학 현미경을 이용하여 시료의 내선 배선층 까지의 거리를 측정한 후, 각 시료로부터 얻게 되는 배선층까지의 각 측정값을 평균하여 백드릴 가공을 위한 배선층까지의 평균거리값(Da)과, 프린트 기판의 평균두께값(Ta)을 도출하는 평균값 측정공정(S20)과,

   상기 평균값 측정공정에 의해 측정된 평균값에서 상기 프린트 기판의 평균두께값(Ta)에서 배선층까지의 평균거리값(Da)을 차감한 값(Ta-Da)을, 스핀들 하우징의 상하 승강 운동을 제어하는 드릴링 머신의 제어부에 입력하는 입력공정(S30)과,

   드릴링 머신의 테이블(T) 상면에 안착 되는 프린트 기판에 접하게 되는 스핀들 하우징의 최하단면으로부터 돌출되는 부시의 돌출값(t)을 산출하고, 상기 돌출값(t)과 상기 시료로부터 얻게 되는 배선층까지의 평균거리값(Da)을 합산하는 값(Da+t)을 이용하여, 상기 스핀들 하우징 외측면에 구성되어 최상측에 영점조정되어 있는 근접센서를 마이크로미터 조작에 의해 상기 합산 값(Da+t)만큼 하강 이동하여 스핀들 하우징 내부의 스핀들 하강 이송 행정 거리를 셋팅하는 근접센서 위치조정공정(S40)과,

   드릴링 머신의 구동모터 구동에 따라 스핀들 하우징의 하단측 부시가 프린트 기판 상면에 접하는 순간 스핀들 하우징은 멈추고, 스핀들 하우징 내부의 스핀들이 상기 근접센서 위치조정공정(S40)에 의해 셋팅된 근접센서 위치까지 스핀들이 하강하며 스핀들에 장착되어 있는 드릴이 프린트 기판의 도금구멍인 백 드릴 가공부를 가공한 다음, 상승하도록 하는 백 드릴 가공공정(S50)으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 프린트 기판에서의 백드릴 가공방법.
2. 드릴링 머신에 장착되어 상하 승강 되는 스핀들 하우징이 프린트 기판(10)의 비아 스토브를 제거하도록 하는 백 드릴 작업에서의 상기 스핀들 하우징(100) 구조에 있어서,

   상기 스핀들 하우징(100) 외주면으로 가이드홈(150)을 형성하고, 상기 가이드홈(150)을 따라 상하 이동되는 근접센서(110)가 장착되는 이동구(120)가 구비되고 상기 이동구(120) 하단으로 고정구(140)에 고정되는 마이크로미터(130)를 구비하여 상기 근접센서(110)의 상하 위치조정 셋팅이 가능하도록 하는 것을 구성상 특징으로 하는 프린트 기판에서의 백드릴 가공에 적용되는 스핀들 하우징 구조.

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