KR20080072853A - 천공 방법 및 천공 장치 - Google Patents

Abstract

드릴이 이동할 때에 발생하는 이동 오차를 없앰으로써 천공 정밀도를 향상시킨다.

지그판은 2개의 촬상 구멍 및 지그 구멍을 가진다. 이러한 상대적 배치 관계는 천공 대상인 기판상의 2개의 소정의 마크 및 소정의 천공 위치의 관계와 동일하다.

드릴의 위치 결정은 (1) 지그판의 2개의 촬상 구멍 중심과 2개의 촬상 수단의 촬상 중심을 각각 일치시키고 (2) 지그판에 놓여진 보정용 기판에 상기 지그 구멍을 통과한 드릴을 이용하여 구멍을 뚫고 (3) 뚫린 구멍의 위치를 상기 촬상 중심으로 이동하여, 지그 구멍 중심에 대한 천공 위치 중심의 오차를 측정하고 (4) 그 오차를 보정하고, 촬상 수단에 대한 드릴의 위치를 결정하는 순서로 행해진다. 그 후 드릴은 이동시키지 않는다.

드릴을 이용하여 기판에 대해 구멍을 내는 것은, 2개의 소정의 마크가 기록된 천공 대상 기판의 위치를 조정하여, 상기 2개의 소정의 기준 마크를 각각, 2개의 촬상 수단의 촬상 중심과 일치시킨 후에 실시한다.

Description

천공 방법 및 천공 장치{BORING METHOD AND BORING DEVICE}

본 발명은 인쇄회로기판 등에 기준홀을 가공하는 천공 장치에 관한 것이다.

전자기기는 IC 칩, 저항, 콘덴서 등의 표면 실장용의 전자 부품을 구비한다. 최근에는 이러한 부품의 소형화에 수반하여, 이것들을 실장하는 인쇄회로기판의 고밀도화도 요구되고 있다. 그로 인해, 인쇄회로기판은 다층화되는 경우가 많다. 다층 인쇄회로기판은 2개의 표면 외부에 노출된 도체층 및 수 층의 노출되지 않은 내층의 도체층으로 구성된다. 각 도체층의 사이에 절연성의 기판이 삽입되고, 이러한 기판에 의해 도체층이 접착하는 구조로 이루어져 있다.

다층 인쇄회로기판은 예컨대, 위치 결정용의 적어도 2개의 기준홀이 미리 양면 배선판에 구비되며, 이러한 기준홀을 기준으로 하여 표면과 이면의 패턴 등이 형성된다. 양면 인쇄회로기판의 표면과 이면의 패턴은 평면적으로는, 서로 그 위치가 고정되어 있다. 이와 같이 복수개의 양면 배선판은 같은 좌표 위치의 기준홀을 사용하여 패턴 등을 형성한다. 내층판이 되는 양면 인쇄회로기판에 형성된 패턴에는 단일 배선판의 패턴 외에, 새롭게 설치되는 기준홀용의 가이드 마크 및 표 리 식별용의 기준홀의 위치를 나타내는 가이드 마크 등이 복수 개 준비된다. 이러한 가이드 마크는 에칭 공정으로 형성된다.

에칭이 끝난 복수 매의 내층용 양면 인쇄회로기판을 반복하여, 각각의 배선판의 도체부에 형성된 패턴의 위치 관계를 정확하게 배열하는 것을 레이 업(Lay up)이라 한다. 레이 업을 실시하기 위하여, 복수의 핀이 심어져있는 치구판이 준비된다. 일반적으로, 핀은 미리 구비된 기준홀에 부합하는 위치에 설치된다. 완성된 다층 배선판의 각층의 패턴을 보다 정확하게 배열하기 위하여 새로운 레이 업용의 기준홀이 설치되는 경우도 있다.

1 개의 에칭이 끝난 양면 배선판은 그 기준홀에 치구판의 핀이 삽입되어 치구판 상에 놓여진다. 그 위에, 기준홀이 뚫려지고, 가열 전의 기판 재료(프리프레그로 불린다)가 놓여진다. 또한, 다른 1매의 양면 배선판이 그 기준홀에 치구판의 핀을 삽입하여 치구판 상에 겹쳐진다. 이러한 단계에서 2매의 양면 배선판과 그 사이에 배치된 프리프레그의 외주를 고정함으로써 레이 업이 완료된다.

레이 업된 2매의 양면 인쇄회로기판의 양측으로 프리프레그와 도체 재료의 동박(銅箔)을 위치시키고 핫 프레스로 가압 가열하면, 동박이나 양면 배선판의 사이에 삽입된 프리프레그의 열경화에(절연) 의하여 기판이 변화하여 각 도체 간의 접착이 완료된다. 이 후, 다층 배선판의 내층 패턴에 대응한 기준홀이 뚫리게 된다. 이러한 기준홀을 기준으로 최외층의 도체 배선 패턴의 에칭, 스루홀의 천공 가공 등을 행한다. 또한, 도금 공정, 방수 처리 공정 등을 시행하고, 기계 가공으로 단일 배선판을 분할하여 필요한 외형 형상으로 잘린 다층 인쇄회로기판이 완성 된다.

다층 인쇄회로기판 제조 과정에서, 기준홀로서 레이 업 용의 기준홀과 핫 프레스 공정 후에 형성되는 기준홀의 2종이 사용되고 있다. 이미 말한 것처럼, 다층 인쇄회로기판의 내층을 형성하는 양면 인쇄회로기판에는, 단일 배선판의 패턴 외에 기준홀을 위한 가이드 마크 등이 복수 개 준비되며, 에칭 공정으로 이러한 가이드 마크도 에칭된다. 이러한 가이드 마크의 좌표는, 단일 배선판의 패턴이 있는 위치 관계를 유지하도록 정해지므로, 이러한 가이드 마크의 위치를 측정하면, 상기 회로를 구성하는 패턴의 좌표가 판명된다. 이러한 복수의 가이드 마크 등을 관측하여, 그러한 관측치로부터 계산된 결과에 근거하여 새로운 기준홀의 좌표를 구하여 기준홀의 천공을 가공하는데에 일반적으로 천공 장치가 사용된다.

천공 장치의 가공 대상은, 첫째로 레이 업 공정 및 핫 프레스 공정이 종료된 다층 인쇄회로기판이며, 둘째로는 다층 인쇄회로기판을 구성하는 부재인, 레이 업 공정 전의 양면 인쇄회로기판이다. 즉, 기준홀 천공 장치의 워크로서, 다층 및 양면 인쇄회로기판이 있고, 이하 이 두 개를 총칭하여, 워크 또는 단순히 인쇄회로기판이라 기재하는 경우가 있다.

상술한 바와 같이, 핫 프레스로 가압 가열된 다층 인쇄회로기판의 표면과 이면은 순수 도체층에 의해 덮여 있으며, 육안으로 가시광선을 사용하여 내층에 형성된 가이드 마크를 명료하게 투시하는 것은 불가능하다. 이러한 경우에 대응하기 위하여, 가시광선을 사용하지 않는 관측 수단이 여러 가지 연구되고 있다. 예를 들면, 초음파를 이용하는 경우가 있겠다. 현재는 미약한 X선을 이용하는 관측 수 단이 유력하며, 이것을 이용한 X선(기준홀) 천공기가 많이 사용되고 있다. 이러한 X선의 이용에 의하여 다층 배선판을 투시하고, 내층의 도체층에 형성된 가이드 마크를 관측하는 것이 가능해진다.

인쇄회로기판의 가공 정밀도는 기준홀의 정밀도에 의존한다. 인쇄회로기판의 가공 정밀도를 향상시키는 기술로서 예를 들면 특허 문헌 1 및 2가 있다.

특허 문헌 1에는, 간단한 구성으로 프린트 기판의 정확한 천공을 목적으로 하는 기술이 기재되어 있다. 특허 문헌 1의 기술은, 작업 테이블 상의 치구판에 복수의 구멍부분이 형성된 치구판을 준비한다. 복수의 구멍부분의 투과상을 2개의 촬상 수단으로 촬상하여, 중심 위치와 화상 중심과의 위치 차이를 구한다. 구멍 부분 간의 간격은 미리 알고 있으므로 양 촬상 수단의 간격을 산출할 수 있다. 그리고 나서 프린트 기판을 세트하여, 양 촬상 수단에 의해 양 식별용 마크를 촬상하고 화상 처리하여 이러한 중심 위치와 화상 중심과의 위치 차이를 구한다. 양 촬상 수단 간의 간격으로부터 식별용 마크 간의 간격을 산출한다. 그 후에, 식별용 마크 간의 간격과 천공해야 할 공간의 간격과의 오차분 만큼 배분 수정하여 천공 위치를 설정하고 그곳을 드릴로 천공한다.

또한, 특허 문헌 2에 기재된 기술은, 배선판 누름의 중앙부에 회전축이 가동 테이블의 이동 방향과 직각으로 설치되어 가동 테이블의 이동에 의해 회전하는 누름 롤러를 구비한다. 누름 롤러는 가공 종료까지 워크를 가동 테이블에 고정시켜 위치 편차를 방지한다.

[특허 문헌 1]　특개평 9－85693호 공보

[특허 문헌 2]　특개 2001－310208호 공보

[발명이 해결하려고 하는 과제]

종래의 천공 장치는 카메라와 드릴의 위치 관계를 측정하여, 양쪽의 중심 위치 편차를 보정치로서 미리 구해 둔다(제로 세트). 그리고, 실제로 구멍을 뚫을 때에 워크에 구비된 천공 위치를 나타내는 마크를 화상 처리를 이용해 계측하여, 그 중심 좌표에 보정치를 더한 다음 드릴을 이동시킨 후, 드릴에 의해 구멍을 뚫고 있었다.

이러한 방법에서는, 드릴이 워크의 구멍을 뚫어야 할 장소에 정확하게 이동했는지를 확인하는 수단이 없어 개루프 제어가 된다. 드릴이 이동할 때에 발생하는 이동 오차에 의하여 천공 정밀도를 저하시키는 원인이 되고 있었다.

본 발명은, 상기 실정을 감안하여 안출된 것으로서, 천공 수단이 이동할 때에 발생하는 이동 오차를 없앰으로써 천공 정밀도를 향상시키는 것을 목적으로 한다.

[과제를 해결하기 위한 수단]

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 제1의 관점에 관한 천공 방법은, 구멍이 뚫리는 인쇄 배선판이 놓여지며, 수평 방향으로 이동하는 테이블;

드릴과 상기 드릴을 상하 방향으로 이동시키는 승강 수단 및 상기 인쇄 배선판을 고정하는 고정 수단으로 구성되어 상기 인쇄 배선판에 구멍을 뚫는 천공 수단;

상기 인쇄 배선판의 천공 위치 또는 기준점의 위치를 측정하는 적어도 2개의 촬상 수단;

상기 촬상 수단과 상기 천공 수단과의 거리를 유지한 채로, 양자를 동시에 수평 방향으로 이동시키는 이동 수단; 및

상기 드릴을 상기 이동 수단 위에서 상기 촬상 수단에 대하여 수평 방향으로 이동시키는 드릴 이동 수단을 구비하는 천공 장치에 대한 천공 방법에 있어서,

상기 천공 장치는,

인쇄 배선판의 기준 마크를 상기 촬상 수단으로 촬상하기 위한 촬상 구멍 및 상기 인쇄 배선판의 소정의 천공 위치에 상기 천공 수단으로 구멍을 뚫기 위한 지그 구멍을 가지는 지그판을 구비하되,

2개의 상기 촬상 구멍의 중심간의 거리가 상기 인쇄 배선판의 2개의 소정의 기준 마크의 거리와 동일하고, 또한, 상기 2개의 촬상 구멍의 중심의 위치에 대한 상기 지그 구멍의 중심의 위치 관계가 상기 인쇄 배선판의 2개의 소정의 기준 마크와 소정의 천공 위치의 관계와 동일하도록 상기 지그판이 상기 2개의 촬상 구멍 및 지그 구멍을 구비하며,

상기 천공 방법은, 상기 인쇄 배선판의 2개의 소정의 기준 마크의 관계와 동일해지도록, 상기 2개의 촬상 수단의 촬상 중심의 위치를 세트 하는 촬상 수단 위치 가결정 공정; 상기 인쇄 배선판의 2개의 소정의 기준 마크에 대한 소정의 천공 위치의 관계와 동일해지도록, 상기 2개의 촬상 수단에 대해서 상기 천공 수단의 위치를 세트 하는 드릴 위치 가결정 공정; 상기 테이블에 놓여진 상기 지그판에 대하여, 상기 2개의 촬상 구멍 중심과 상기 2개의 촬상 수단의 촬상 중심이 각각 일치하도록 상기 이동 수단과 상기 테이블을 조절하는 촬상 위치 조절 공정; 상기 지그판에 놓여진 천공 위치 보정용 기판에, 상기 천공 수단을 이용하여 구멍을 뚫은 후, 상기 테이블을 작동시켜 상기 천공 수단에 의해 뚫린 구멍의 위치를 상기 촬상 중심으로 이동하여, 상기 지그 구멍 중심과 상기 천공 위치 보정용 기판에 뚫린 구멍의 중심의 위치를 측정하여, 상기 지그 구멍 중심에 대한 상기 천공 위치 중심의 오차를 측정하는 오차 측정 공정; 상기 오차 측정 공정으로 측정된 지그 구멍 중심에 대한 천공 위치 중심의 오차를 보정하기 위해, 상기 드릴 이동 수단을 작동시켜 상기 촬상 수단에 대한 상기 드릴의 위치를 세트 하는 드릴 위치 결정 공정; 상기 테이블에 놓여진 적어도 2개의 소정의 기준 마크가 기록된 천공 대상의 인쇄 배선판에 대하여, 상기 테이블을 작동시켜 상기 2개의 소정의 기준 마크를 각각 상기 2개의 촬상 수단의 촬상 중심의 위치로 일치시키는 기판 위치 결정 공정; 및 상기 테이블에 놓여진 적어도 2개의 소정의 기준 마크가 기록된 천공 대상의 인쇄 배선판에 대하여, 상기 천공 수단에 의해 상기 인쇄 배선판의 소정의 위치에 구멍을 뚫는 천공 공정을 구비하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 제2의 관점에 관한 천공 장치는, 구멍이 뚫리는 인쇄 배선판이 놓여지며, 수평 방향으로 이동하는 테이블;

드릴과 상기 드릴을 상하 방향으로 이동하는 승강 수단 및 상기 인쇄 배선판을 고정하는 고정 수단으로 구성되며, 상기 인쇄 배선판에 구멍을 뚫는 천공 수단;

상기 인쇄 배선판의 천공 위치 또는 기준점의 위치를 측정하는 적어도 2개의 촬상 수단;

상기 촬상 수단과 상기 천공 수단과의 거리를 유지한 채로, 양자를 동시에 수평 방향으로 이동시키는 이동 수단; 및

상기 드릴을 상기 이동 수단 위에서 상기 촬상 수단에 대하여 수평 방향으로 이동시키는 드릴 이동 수단을 구비하는 천공 장치에 있어서,

인쇄 배선판의 기준 마크를 상기 촬상 수단으로 촬상하기 위한 촬상 구멍 및 상기 인쇄 배선판의 소정의 천공 위치에 드릴로 구멍을 뚫기 위한 지그 구멍을 가지는 지그판으로서, 2개의 상기 촬상 구멍의 중심 상호의 거리가 상기 인쇄 배선판의 2개의 소정의 기준 마크의 거리와 동일하고, 또한 상기 2개의 촬상 구멍의 중심의 위치에 대한 상기 지그 구멍의 중심의 위치의 관계가 상기 인쇄 배선판의 2개의 소정의 기준 마크와 소정의 천공 위치의 관계와 동일해지도록, 상기 2개의 촬상 구멍과 지그 구멍이 형성된 지그판; 상기 인쇄 배선판의 2개의 소정의 기준 마크의 관계와 동일해지도록, 상기 2개의 촬상 수단의 촬상 중심의 위치를 세트하는 촬상 수단 위치 가결정 수단; 상기 인쇄 배선판의 2개의 소정의 기준 마크에 대한 소정의 천공 위치의 관계와 동일해지도록, 상기 2개의 촬상 수단에 대해서 상기 천공 수단의 위치를 세트하는 드릴 위치 가결정 수단; 상기 테이블에 놓여진 상기 지그판에 대하여, 상기 2개의 촬상 구멍 중심과 상기 2개의 촬상 수단의 촬상 위치 중심이 각각 일치하도록 상기 이동 수단과 상기 테이블을 조절하는 촬상 위치 조절 수단; 상기 지그판에 놓여진 천공 위치 보정용 기판에, 상기 천공 수단을 이용하여 구멍을 뚫은 후, 상기 테이블을 작동시켜 상기 천공 수단에 의해 뚫린 구멍의 위치를 상기 촬상 중심으로 이동하여, 상기 지그 구멍 중심과 상기 천공 위치 보정용 기판에 뚤린 구멍 중심의 위치를 측정하여, 상기 지그 구멍 중심에 대한 상기 천공 위치 중심의 오차를 측정하는 오차 측정 수단; 상기 오차 측정 수단으로 측정된 지그 구멍 중심에 대한 천공 위치 중심의 오차를 보정하도록, 상기 드릴 이동 수단을 작동시켜 상기 촬상 수단에 대한 상기 드릴의 위치를 세트 하는 드릴 위치 결정 수단; 상기 테이블에 놓여진 적어도 2개의 소정의 기준 마크가 기록된 천공 대상의 인쇄 배선판에 대하여, 상기 테이블을 작동시켜 상기 2개의 소정의 기준 마크를 각각 상기 2개의 촬상 수단의 촬상 중심의 위치로 일치시키는 기판 위치 결정 수단; 및 상기 테이블에 세트 된 적어도 2개의 소정의 기준 마크가 기록된 천공 대상의 인쇄 배선판에 대하여, 상기 천공 수단에 의해 상기 인쇄 배선판의 소정의 위치에 구멍을 뚫는 천공 수단을 구비하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 기판 위치 결정 수단은, 상기 인쇄 배선판을 길이 방향 및 폭 방향으로 이동시키는 기판 이동 수단을 포함하며, 상기 기판 이동 수단은 또한, 상기 인쇄 배선판을 폭 방향으로 이동시키는 폭 방향 이동 수단을 포함하도록 구성하여도 좋다.

이러한 기판 이동 수단 및 폭 방향 이동 수단을 구비하는 구성에서, 더욱 바람직하게는, 상기 폭 방향 이동 수단은, 상기 인쇄 배선판의 일단을 직선적으로 이동시키는 것에 의하여, 상기 인쇄 배선판을 그 타단을 중심으로 회전시키도록 구성하여도 좋다.

혹은, 상기 폭 방향 이동 수단은, 상기 인쇄 배선판의 일단 및 타단을 서로 독립하여 이동시키는 2개의 소형 테이블 수단을 포함하며, 상기 폭 방향 이동 수단은, 상기 2개의 소형 테이블 수단 중 하나의 구동에 의해 상기 인쇄 배선판의 일단 또는 타단을 직선적으로 이동시키는 한편, 다른 하나는 정지시킴으로써, 상기 인쇄 배선판을 소형 테이블 수단의 타방을 중심으로 회전시키도록 구성해도 좋다.

또한, 상술한 「길이 방향 및 폭 방향」은, 예를 들면 전형적으로는, 전자가 X축의 방향, 후자가 그와 교차하는 Y축의 방향이 되도록 설정된다. 이러한 경우, 상기 「폭 방향 이동 수단」은 보다 구체적으로, Y방향으로 이동 가능한 테이블을 가지는 구동 기구 등이 해당될 수 있으며, 「소형 테이블 수단」은 이러한 Y방향으로 이동 가능한 2개의 테이블을 가지는 구동 기구 등이 해당될 수 있게 된다. 물론 상술한 축 방향에 관한 설정(즉, 좌표계의 설정)은 기본적으로 임의이기 때문에, 「길이 방향 및 폭 방향」이 각각 Y축 및 X축으로 설정되는 경우도 있을 수 있다. 이러한 경우, 상기 「폭 방향 이동 수단」은 보다 구체적으로, X방향에 이동 가능한 테이블을 가지는 구동 기구 등이 해당될 수 있으며, 「소형 테이블 수단」은 이러한 X방향으로 이동 가능한 2개의 테이블을 가지는 구동 기구 등이 해당될 수 있게 된다.

혹은, 바람직하지는, 상기 인쇄 배선판은, 소정의 전기 회로를 구성하는 패턴이 형성된 양면 인쇄회로기판을 포함하도록 구성해도 좋다.

또한, 바람직하게는, 상기 인쇄 배선판은, 소정의 전기 회로를 구성하는 패턴이 형성된 양면 인쇄회로기판을 복수 적층한 다층 인쇄회로기판을 포함하도록 구성해도 좋다.

이러한 다층 인쇄회로기판을 포함한 구성에서는, 더욱 바람직하게는, 상기 다층 인쇄회로기판의 표면과 이면은 도체층으로 덮여 있도록 구성해도 좋다.

또한, 바람직하게는, 상기 촬상 수단은 X선 카메라를 포함하도록 구성해도 좋다.

이러한 X선 카메라를 포함한 구성에서는, 더욱 바람직하게는, 상기 촬상 수단은 X선 발생 장치를 추가적으로 포함하며, 상기 이동 수단은 상기 X선 카메라 및 상기 X선 발생 장치를 모두 이동시키도록 구성해도 좋다.

상기 X선 카메라를 포함한 구성에서는, 더욱 바람직하게는, 상기 촬상 수단이 X선 방호 수단을 추가적으로 포함하도록 구성해도 좋다.

또한, 상기 인쇄 배선판을 상기 테이블로 공급하고, 상기 테이블에서 반출하는 반송 수단을 더욱 구비하도록 구성해도 좋다.

또한, 바람직하게는, 상기 오차 측정 수단에 의해 상기 천공 위치 보정용 기판에 대해서 뚫리는 구멍의 수 및 상기 천공 수단에 의해 상기 인쇄 배선판에 대해서 뚫리는 구멍의 수는 모두 2 이상이며, 또한 서로 동수이며, 상기 오차 측정 수단에 의한 상기 천공 위치 보정용 기판에 대한 천공은 상기 2 이상의 구멍에 대해서 동시 또는 소정의 순서로 차례차례 행해지며, 상기 천공 수단에 의한 상기 인쇄 배선판에 대한 천공은, 상기 천공 위치 보정용 기판에 대한 천공과 같은 순서로, 상기 2 이상의 구멍에 대해서 동시 또는 소정의 순서로 차례차례 행해지도록 구성해도 좋다.

또한, 바람직하게는, 상기 이동 수단은 볼 나사를 포함하도록 구성해도 좋다.

[발명의 효과]

본 발명의 천공 방법에 의하면, 드릴 위치를 교정하는 경우, 소정의 위치에 천공을 하도록 드릴의 위치를 실제로 이동시켜 조정하는 것에 의하여, 조정이 완료된 드릴은 그 위치를 유지한 채로 더 이상 그 위치로부터 움직이지 않는다.

본 발명의 천공 장치에서는, 인쇄 배선판이 놓여지는 가동 테이블 상에 지그 구멍을 마련한다. 이러한 지그 구멍을 기준으로 하여 이동 결과를 피드백하는 것에 의하여, 올바른 위치로 움직였다는 것을 검증하면서 위치 결정하는 것이 가능하게 된다. 이러한 방법에 의하여, 인쇄 배선판의 천공 위치를 드릴 위치에 이동시키는 경우의 오차를 없앨 수 있다.

종래의 개루프 제어보다, 폐루프 제어로 하는 것에 의하여 드릴의 이동과 관련된 오차를 없앰으로써 보다 정밀도가 높은 천공을 실시할 수가 있다.

도 1은 본 발명의 실시 형태와 관련된 천공 장치의 구성예를 나타내는 도면이다.

도 2는 본 발명의 실시 형태와 관련된 천공 장치의 다른 구성예를 나타내는 도면이다.

도 3은 본 발명의 실시 형태와 관련된 천공 장치의 주요 내부 구성예를 나타내는 도면이다.

도 4는 본 발명의 실시 형태와 관련된 제어장치의 하드웨어 구성의 일예를 나타내는 블럭도이다.

도 5는 본 발명의 실시 형태와 관련된 지그판의 상세를 나타낸 도면이다.

도 6은 본 발명의 실시 형태와 관련된 천공 장치의 가동 테이블의 움직임을 나타내는 도면이다.

도 7은 본 발명의 실시 형태와 관련된 천공 장치의 동작의 일예를 나타내는 플로우 차트(flow chart)이다.

도 8은 본 발명의 실시 형태와 관련된 천공 장치에 대하여, 보정용 기판을 이용하여 드릴의 위치를 교정하는 모습을 나타내는 도면이다.

도 9는 지그 구멍과 천공의 오차의 예를 나타내는 도면이다.

도 10은 본 발명의 실시 형태와 관련된 천공 장치에 대하여, 인쇄 배선판에 기준홀을 뚫는 공정을 나타내는 도면이다.

[부호의 설명]

1　　천공 장치

2　　케이스

3　　가대

4　　X선 발생 장치

5　　X선 방호관

6　　X선 카메라

7　　드릴

7a　 드릴 이동 가대

7b　 드릴 비트

9　　클램퍼

9a　 에어 실린더

10　　X 이동 가대

11　　Y 이동 가대

12　　가동 테이블

10 a, 11 a, 12 a　직선 가이드(LM가이드)

10 b, 11 b, 12 b　볼 나사

17　　작업자 위치(화살표)

50　　지그판

51　　흡착부

52　　촬상 구멍

53　　지그 구멍

60　　인쇄 배선판

60h　기준홀

60m　마크

61 보정용 기판

61h　구멍

본 발명의 실시 형태와 관련된 천공 장치(1)에 대해, 도면을 참조하여 설명한다.

도 1은 천공 장치(1)의 케이스(2)를 투시한 내부를 나타내고 있다. 또한, 도 1에 기입된 기계 좌표계(원점 O, X, Y, Z)는 천공 장치(1)의 움직이지 않는 부분(예를 들면 케이스(2) 또는 가대(3))에 고정된 좌표계이다. 전송장치의 각종 기계 부분의 이동 방향은 이러한 좌표축에 평행이다. 또한, 도 1의 화살표(17)의 도면상의 위치는 작업자의 정위치이다. 작업자는 화살의 방향(Y축의 정방향)을 향해 위치하며, 워크가 존재하는 인쇄 배선판(도시되지 않음)을 투입하여, 가공이 끝나면 천공 장치(1)로부터 꺼낸다. 워크의 공급과 취득은 반송 장치에 의해 행해져도 괜찮다. 반송 장치는, 예를 들면 공기에 의해 흡착하는 흡착기를 갖춘 로보트 팔로 구성할 수 있다.

천공 장치(1)의 케이스(2)의 내부에는 가대(3)가 고정되어 있다. 좌우 1 대의 X 이동 가대(10)는 대략 손잡이 모양으로 형성되어 좌우로 대칭관계를 이루는 형상으로 되어 있다. 이러한 X 이동 가대(10)는 가대(3)의 상단에 배치된 직선 가 이드(10a)에 의해 지지된다. X 이동 가대(10)는 그 아래쪽 면에 장착된 볼 너트(도시되지 않음) 및 이와 결합하는 볼 나사(10b)에 의해 X축 방향으로 이동 가능하다. 볼 나사(10b)는 각 X 이동 가대(10)를 개별적으로 구동하기 위해서 X 이동 가대(10) 마다 배치되어 있다. X 이동 가대(10)에는 X선 카메라(6)가 놓여진다.

X 이동 가대(10)는 X선 카메라(6)가 배선판 상의 마크(후술)를 관측하는 것이 가능한 위치에 대기한다. 이러한 대기를 실현하기 위하여, X 이동 가대(10)는 상술한 볼 나사(10b) 등에 의한 X축 방향으로의 이동 가능성을 이용한다. 또한, 이러한 대기 동작은 상기 배선판의 크기에 상응하여 적당히 행해지거나 미리 행해진다.

X 이동 가대(10)의 상부에 X선 발생 장치(4)가 고정되어 있다. 또한, X 이동 가대(10)의 상부에는 X선 방호관(5)이 배치되며, 이것과 함께 클램퍼(9) 및 클램퍼(9)를 상하 이동시키는 에어 실린더(9a)가 설치되어 있다.

상기 X 이동 가대(10)의 하부에는 직선 가이드(11a)가 장착되어 있다. Y 이동 가대(11)는 이러한 직선 가이드(11a)로 지지된다. 볼 나사(11b) 및 이것과 결합하는 Y 이동 가대(11)의 아래쪽 면에 장착된 볼 너트(도시되지 않음)에 의해, Y 이동 가대(11)는 Y축에 평행하게 이동 가능하다.

Y 이동 가대(11)에는 드릴(7)을 실은 드릴 이동 가대(7a(도 3 참조)) 및 X선 카메라(6)가 고정되어 있다.

가동 테이블(12)은 다층 인쇄회로기판 등의 기판을 탑재한다. 이러한 가동 테이블(12)은 케이스(2)의 중앙 부분에 고정된 Y축과 평행한 직선 가이드(12a) 및 볼 나사(12b)에 의해 지지된다. 이것들에 의해 가동 테이블(12)은 Y축과 평행하게 운동한다. 가동 테이블(12)은 워크가 존재하는 도 1의 12A의 위치에서, 기준홀(60h)을 천공하는 인쇄 배선판(60)을 놓으며, Y축을 따라 이동하여 마크 측정하여 기준홀 천공 위치로 인입된다. 또한, 도 1에는 나타나지 않지만 가동 테이블(12)은 X축과 평행하게 배치된 직선 가이드 및 볼 나사에 의하여, X축으로 평행하게 운동한다.

또한, Y축과 평행하게 배치된 비교적 소형의 또 하나의 직선 가이드와 볼 나사에 의하여, 가동 테이블(12)의 일단이 볼 나사(12b)와는 독립하여 Y축과 평행하게 운동한다. 이에 의하여, 가동 테이블(12)은 Z축과 평행한 축을 중심으로서 회전운동 하는 것이 가능해지나, 이러한 점에 대해서는 후술하기로 한다.

드릴(7)은 Y 이동 가대(11)에 대해서, X축 및 Y축 방향으로 이동할 수 있게 되어 있다. 드릴(7)의 수평 방향의 위치는 X선 카메라(6)에 대하여 조절될 수 있다.

또한, 볼 나사(10b, 11b, 12b) 등을 구동하여, X 이동 가대(10), Y 이동 가대(11) 및 가동 테이블(12)의 이동을 제어하는 제어장치는 도 1에 나타나지 않았다.

이상까지의 설명을 전제로 하면, 천공 장치(1)의 주요 구성요소는, 관측 기구, 천공 기구 및 구동 기구로 구성된다고 정리할 수 있다. 즉, 관측 기구는, X선 발생 장치(4), X선 방호관(5) 및 X선 카메라(6)를 포함한다. 천공 기구는, 드릴(7) 및 클램퍼(9)를 포함한다. 구동 기구는, X 이동 가대(10), Y 이동 가 대(11), 가동 테이블(12) 및 이들을 지지하여 구동하는 직선 가이드(10a, 11a, 12a)와 볼 나사(10b, 11b, 12b) 등을 포함한다. 또한, 도 1에서는 나타나지 않은 제어장치는, 일련의 천공 작업 순서에 따라 상기의 각종 장치의 제어를 수행한다.

도 1에서는 X 이동 가대(10)의 상부에 X선 발생 장치(4)를 구비하고 있지만, 도 2에 나타난 바와 같이, X선 발생 장치(4)를 Y 이동 가대(11)의 상부에 설치하여 X선 방호관(5)과 일체로 구성하여도 좋다. 도 2는 본 실시 형태와 관련된 천공 장치의 다른 구성예를 나타내는 도면이다. 도 2의 구성에서는 X선 발생 장치(4)가 Y 이동 가대(11)과 함께 이동하므로, X선 카메라(6)에서 촬상되는 위치가 Y방향의 임의의 장소로 한정되지 않는다.

도 3은 천공 장치(1)의 내부를 Y축 방향으로 바라본 입면도이다. 도 3에서는 케이스(2) 및 가대(3)가 생략되어 있다. 또한, X 이동 가대(10)는 채널 형태의 부분이 생략되어 있다.

좌우로 배치된 2개의 X 이동 가대(10)는 각각 독립하여 X방향(도 3에서는 좌우 방향)으로 운동한다. X 이동 가대(10) 위에 배치된 Y 이동 가대(11)는 직선 가이드(11a)를 따라 Y방향(도 3에서는 지면에 수직 방향)으로 운동한다. X선 카메라(6)는 Y 이동 가대(11)에 고정되어 있으므로 X 이동 가대(10) 및 Y 이동 가대(11)의 움직임에 따라 이동한다.

드릴(7)을 지지하는 드릴 이동 가대(7a)는 Y 이동 가대(11)에 고정되어 있어 드릴(7)을 Y 이동 가대(11)에 대하여(즉, X선 카메라(6)에 대하여) X축 및 Y축 방 향으로 운동시킬 수 있다. 또한, 드릴(7)은 에어 실린더(도시되지 않음)에 의해 Z축 방향으로 승강한다. 드릴(7)이 승강하는 것에 의하여, 드릴(7)의 끝에 장착된 드릴 비트(7b)로 인쇄 배선판(60)에 구멍을 뚫는다.

가동 테이블(12)은 X 이동 가대(10) 및 Y 이동 가대(11)와는 독립하여 X축 및 Y축 방향으로 운동한다.

가동 테이블(12) 위에 지그판(50)이 설치되어 있다. 지그판(50)의 중앙에 인쇄 배선판(60) 등을 흡착하여 고정하는 흡착부(51)가 설치되어 있다. 도 3에서는 생략되어 있지만, 클램퍼(9) 및 에어 실린더(9a)에 의하여 인쇄 배선판(60)의 천공 위치 부근이 고정되어 드릴 비트(7b)로 구멍을 뚫을 때 인쇄 배선판(60)이 움직이지 않도록 되어 있다. 지그판(50)에는 인쇄 배선판(60)에 구멍을 뚫을 때 드릴(7) 및 드릴 비트(7a)가 간섭하지 않도록 지그 구멍(53)이 설치되어 있다.

제어장치(20)는 X선 카메라(6)의 촬상을 입력하여, 촬상으로부터 구멍이나 마크의 위치를 계측한다. 제어장치(20)는 X 이동 가대(10), Y 이동 가대(11), 가동 테이블(12) 및 드릴 이동 가대(7a)의 전동기(도시되지 않음)를 구동하고, 볼 나사를 회전시켜 각 가대 및 테이블을 이동시킨다. 또한, 제어장치(20)는 X 이동 가대(10), Y 이동 가대(11), 가동 테이블(12) 및 드릴 이동 가대(7a)의 리니어 스케일로부터 각각의 가대 또는 테이블의 위치 정보(및 속도 정보)의 입력을 받아 피드백 제어를 한다.

도 4는 제어장치(20)의 하드웨어 구성의 일예를 나타내는 블럭도이다. 제어 장치(20)는 도 4에 나타난 바와 같이 제어부(21), 주기억부(22), 외부 기억부(23), 조작부(24), 표시부(25) 및 입출력부(26)를 구비한다. 주기억부(22), 외부 기억부(23), 조작부(24), 표시부(25) 및 입출력부(26)는 모두 내부 버스(28)를 통해 제어부(21)에 접속되어 있다.

제어부(21)는 CPU(Central Processing Unit) 등으로 구성되어 외부 기억부(23)에 기억되어 있는 프로그램에 따라 후술하는 천공을 위한 처리를 실행한다.

주기억부(22)는 RAM(Random-Access Memory) 등으로 구성되어 외부 기억부(23)에 기억되어 있는 프로그램을 로드하여 제어부(21)의 작업 영역으로서 이용된다.

외부 기억부(23)는 플래쉬 메모리, 하드 디스크, DVD－RAM(Digital Versatile Disc Random-Access Memory), DVD－RW(Digital Versatile Disc Rewritable) 등의 비휘발성 메모리로부터 구성된다. 외부 기억부(23)는 상술한 처리를 제어부(21)에서 실시하게 하기 위한 프로그램을 미리 기억한다. 또한, 외부 기억부(23)는 제어부(21)의 지시에 따라 이 프로그램이 기억하는 데이터를 제어부(21)에 공급하며, 제어부(21)로부터 공급된 데이터를 기억한다.

조작부(24)는 키보드 및 마우스 등의 포인팅 디바이스(pointing device) 등과 키보드 및 포인팅 디바이스(pointing device) 등을 내부 버스(28)로 접속시키는 인터페이스 장치로 구성되어 있다. 조작부(24)를 통해 처리의 개시 또는 종료의 지령 등이 입력되어 제어부(21)에 공급된다.

표시부(25)는 CRT(Cathode Ray Tube) 또는 LCD(Liquid Crystal Display) 등 으로 구성되어 X선 카메라(6)의 촬상, X선 카메라(6) 및 드릴(7)의 위치 좌표 및 계측한 인쇄 배선판(60)의 마크(60m,도 5 참조) 또는 구멍의 좌표 등을 표시한다.

입출력부(26)는 시리얼 인터페이스 또는 랜(LAN,Local Area Network) 인터페이스로 구성되어 있다. 입출력부(26)을 통해 X선 카메라(6)로부터 촬상한 화상 신호를 입력한다. 또한, X 이동 가대(10), Y 이동 가대(11), 가동 테이블(12) 및 드릴 이동 가대(7a)의 전동기를 구동하는 신호를 출력한다. 그리고, 입출력부(26)를 통해 X 이동 가대(10), Y 이동 가대(11), 가동 테이블(12) 및 드릴 이동 가대(7a)의 리니어 스케일로부터 각각의 가대 또는 테이블의 위치 정보(및 속도 정보)를 입력한다.

또한, 상술한 워크의 반송 장치(도시되지 않음)를 구비하는 경우, 반송 장치의 동작과 동기(同期)를 조정하기 위해서, 입출력부(26)를 통해 반송 장치에 동작의 지령을 출력하고, 반송 장치로부터의 동작의 완료 지시를 입력하여도 좋다.

도 5는 지그판(50)의 상세한 구성을 나타낸 도면이다. 도 5의 (a)는 지그판(50)의 평면도, (b)는 지그판(50)에 인쇄 배선판(60)이 놓여진 상태, (c)는 (b)의 A－A선 단면도이다.

본 실시 형태에서는, 인쇄 배선판(60)의 양단에 2개의 마크(60m)가 존재하며, 이러한 마크(60m)를 중심으로 하여 일정한 간격을 가지는 2개의 구멍의 위치를 배분하여 합계 4개의 구멍을 뚫는 경우를 예로서 설명한다.

도 5의 (a)에 나타난 바와 같이 지그판(50)은 그 양단에 X선 카메라(6)로 인쇄 배선판(60)의 마크(60m)를 촬영하기 위한 2개의 촬상 구멍(52)를 가진다. 또 한, 지그판(50)은 이러한 2개의 촬상 구멍(52) 각각을 중심으로 하여 2개씩 배분된 지그 구멍(53)을 가진다. 이러한 2개의 촬상 구멍(52) 및 도합 4개의 지그 구멍(53)의 형성 위치는, 인쇄 배선판(60)의 2개의 마크(60m) 및 기준홀(60h)이 천공되는 위치와 합치하도록 형성되어 있다. 즉, 2개의 촬상 구멍(52)의 중심간의 거리는 2개의 마크(60m) 간의 거리와 실질적으로 일치한다. 또한, 촬상 구멍(52)과 지그 구멍(53)의 상대적 배치 관계는 마크(60m)의 위치와 기준홀(60)이 천공되는 구멍 위치와의 상대적 배치 관계와 실질적으로 일치한다.

지그판(50)에는 상술한 바와 같이, 중앙부에 흡착부(51)가 형성되어 있다. 흡착부(51)에는 구멍(51a)이 뚫린 판(51b)이 끼워져 있다(도 5의 (c) 참조). 지그판(50) 위에 놓여진 워크(인쇄 배선판(60) 또는 보정용 기판(61))는 흡인 장치(도시되지 않음)에 접속된 흡입기관(51c)으로부터 공기를 흡인하는 것에 의하여, 상기구멍(51a)으로부터 에어가 흡인되어 흡착된다. 인쇄 배선판(60)은 마크(60m)가 촬상 구멍(52)의 중심과 거의 일치하도록 놓여진다(도면 5의 (b) 참조).

도 6은 가동 테이블(12)의 움직임을 나타내는 도면이다. 도 6의 (a)는 가동 테이블(12)의 평면도, (b)는 가동 테이블(12)이 회전하는 모습을 나타내는 평면도, (c)는 가동 테이블(12)의 입면도이다.

가동 테이블(12)은 X 방향으로 이동하는 X1 테이블(12c) 및 X1 테이블(12d)로 지지되어 있다. X1 테이블(12c)은 볼 나사 및 볼 너트에 의하여 X축 방향으로 운동한다. X1 테이블(12d)은 X 가이드(12d2)를 따라 X 방향으로 자유롭게 움직인 다. X1 테이블(12c) 및 X1 테이블(12d)은 프레임(12g)으로 연결되어 있으므로 X1 테이블(12d)은 X1 테이블(12c)의 움직임에 연동한다.

X1 테이블(12c) 위에 Y1 테이블(12e)이 설치되어 있다. X1 테이블(12d) 위에는 Y2 테이블(12f)이 설치되어 있다. Y1 테이블(12e) 및 Y2 테이블(12f)은 독립적으로 Y축 방향으로 움직인다. 프레임(12g)은 Y1 테이블(12e)과 회전 가능하게 결합되며, 또한, Y2 테이블(12f)과도 회전 가능하게 결합되어 있다.

Y1 테이블(12e) 및 Y2 테이블(12f)을 동시에 같은 방향으로 작동시키는 것에 의하여, 프레임(12g)은 Y축 방향으로 평행이동 한다.

한편, 예를 들면 Y1 테이블(12e)을 고정한 채로, Y2 테이블(12f)을 움직이면, X1 테이블(12d)은 X 방향으로 자유롭게 이동가능하므로, 프레임(12g)은 Y1 테이블(12e)을 중심으로 회전한다.

예를 들면, 도 6의 (b)에 나타난 바와 같이, 프레임(12g)을 θ라디안 회전시키는 경우, 프레임(12g)의 Y1 테이블축 및 Y2 테이블축의 거리를 L이라 하면, Y2 테이블(12f)을 Lsinθ만 움직이면 좋다. 그때, X1 테이블(12d)은 L(1－cosθ) 만큼 이동한다. 프레임(12g)의 위치와 각도는 프레임(12g)에 설치된 2개의 구멍(12h, 12i)을 관측하는 것에 의하여 측정할 수 있다.

가동 테이블(12)은 큰 각도로 움직일 필요가 없기 때문에, 그 회전운동을 상술한 바와 같이 Y1 테이블(12e) 또는 Y2 테이블(12f)의 직선 동작에 의하여 충분히 실현시킬 수 있다. 가동 테이블(12)의 회전운동을, Y2 테이블(12f, 또는 Y1 테이블(12e))의 직선 동작으로 치환하여 실현하는 것에 의하여, 간단한 기구로 높은 정 밀도 및 원하는 각도 변위를 얻을 수 있다.

다음으로, 천공 장치(1)의 동작에 대하여, 도 7 내지 도 10을 참조하여 설명한다. 상술한 바와 같이, 천공 장치(1)의 동작은 제어부(21)가 주기억부(22), 외부 기억부(23), 조작부(24), 입출력부(26), X선 카메라(6), X 이동 가대(10), Y 이동 가대(11), 가동 테이블(12) 및 드릴 이동 가대(7a)와 협동하여 실시한다.

사전에, 2개의 X선 카메라(6)의 간격은 인쇄 배선판(이하, 기판이라고도 한다, 60)의 마크(60m)의 간격과 같게 되도록, X 이동 가대(10)의 위치를 결정한다. 또한, 드릴(7)의 위치는 마크(60m)에 대한 기준홀(60h)의 위치가 되도록, X선 카메라(6)에 대해서 세트한다(즉, 드릴(7)의 위치는 상기 드릴(7)로 X 카메라(6)와의 상대적 배치 관계가, 마크(60m) 및 기준홀(60h)과의 상대적 배치 관계와 일치하도록 세트한다). 이에 의하여, X선 카메라(6)가 촬상 구멍(52)의 중심에 위치했을 때 드릴(7)은 지그 구멍(53)에 위치하게 된다.

우선, 지그판(50)의 촬상 구멍(52)의 중심을 X선 카메라(6)의 촬상 중심으로 정확하게 맞춘다(단계 S1). 이때, 가동 테이블(12)만을 이동시켜도 괜찮고, X 이동 가대(10) 및 Y 이동 가대(11)을 움직여도 괜찮다. 단, X선 카메라(6) 및 드릴(7)의 상대적 위치 관계는 바꾸지 않는다.

다음으로, 보정용 기판(61)을 지그판(50) 위에 놓으며, 지그판(50)의 촬상 구멍(52)의 중심을 X선 카메라(6)의 촬상 중심으로 정확하게 맞춘 상태로, 드릴(7)을 승강시켜 구멍(61h)을 뚫는다(단계 S2) . 이때의 모습을 도 8의 (a)에 나타낸 다. X선 카메라(6)의 촬상 중심과 촬상 구멍(52)의 중심이 일치한 상태로, 보정용 기판(61)의 지그 구멍(53)이 위치하는 4곳에 구멍(61h)이 천공된다.

드릴(7)로 보정용 기판(61)에 구멍(61h)을 천공하는 것은, 드릴(7)을 1개씩 승강하여 1개씩 천공해도 괜찮고, 전부 동시에 천공해도 괜찮다. 후술하는 인쇄 배선판(60)에 기준홀(60h)를 뚫는 경우에도 같은 동작으로 하는 것이 바람직하다.

가동 테이블(12)을 이동하여, 천공 위치를 X선 카메라(6)의 촬상 중심으로 이동하여, 지그 구멍(53)과 보정용 기판(61)에 천공된 구멍(61h)과의 오차를 측정한다(단계 S3). 도 8의 (b)는, 멀리 있는 쪽의 천공 위치를 X선 카메라(6)의 촬상 중심으로 이동했을 경우를 나타낸다. 도 8의 (c)는, 가까이 있는 쪽의 천공 위치를 X선 카메라(6)의 촬상 중심으로 이동했을 경우를 나타낸다. 본 실시 형태에서는, 구멍(61h)의 위치는 좌우 대칭이므로 좌우를 동시에 측정할 수가 있다. 구멍(61h)의 위치가 좌우 대칭이 아닌 경우는 1개씩 X선 카메라(6)의 촬상 위치에 맞추어 측정한다.

도 9는, 지그 구멍(53) 및 구멍(61h)의 오차의 예를 나타내는 도면이다. 도 9에서는, 지그 구멍(53)의 중심에 대해 구멍(61h)의 중심은 X축 방향으로 Δx, Y축 방향으로 Δy 만큼 어긋나 있다. 또한, 동시에 X선 카메라(6)의 촬상 중심과 지그 구멍(53)의 중심의 오차도 측정한다(도에서는, 이러한 오차가 ΔX 및 ΔY로 표시된다). X선 카메라 촬상 중심 및 지그 구멍 중심의 오차는 가동 테이블(12)의 이동 오차이다.

도 7의 플로우 차트(flow chart)로 돌아와서, 다음으로, 드릴(7, 드릴 비트(7b))의 위치를 보정한다(단계 S4). 구멍(61h)은 본래 그 중심이 지그 구멍 중심과 일치하도록 천공되는 것이 바람직하다. 따라서, 지그 구멍 중심과 구멍(61h)의 중심 오차를 없앨 수 있도록, X선 카메라(6)에 대한 드릴(7)의 위치를 보정한다. 예를 들면 도 9에 나타난 바와 같이, 오차가 Δx 및 Δy이면, 드릴(7)의 위치를 -Δx 및 -Δy의 양만큼 보정한다.

모든 드릴(7)에 대하여 상기와 똑같이 오차를 보정한다. 즉, 모든 드릴(7)의 오차 보정이 완료되지 않으면(단계 S5；No), 단계 S3 및 단계 S4를 반복한다.

모든 드릴(7)에 대해 오차의 보정이 완료되면(단계 S5；Yes), 그러한 오차가 허용 범위인지 아닌지를 판정하여(단계 S6), 오차가 허용 범위가 아닌 경우는(단계 S6；No) 새로운 보정용 기판(61)을 지그판(50)에 놓아, 드릴 위치의 교정을 실시한다(단계 S2 내지 단계 S6를 반복한다).

지그 구멍(53)의 중심 및 구멍(61h)의 중심의 허용 오차는, 예를 들면, X선 카메라(6)의 해상도와 드릴 이동 가대(7a)의 이동능력으로 결정된다.

지그 구멍(53)의 중심과 구멍(61h)의 중심의 오차가 허용 범위에 들어간 상태의 경우(단계 S6；Yes), X선 카메라(6)의 촬상 중심과 드릴(7)에 의한 천공 위치의 관계는, 지그판(50)의 촬상 구멍 중심의 위치와 지그 구멍 중심의 위치와의 관계와 허용 오차의 범위 내에서 일치하고 있을 것이다.

이 상태에서 이번에는, X선 카메라(6) 및 드릴(7)의 위치를 고정한 채로, 인쇄 배선판(60)에 기준홀(60h)를 뚫는다. 즉, 기준홀(60h)이 천공되는 인쇄 배선 판(60)을 지그판(50)에 놓고, 가동 테이블(12)을 조절하여, 인쇄 배선판(60)의 마크(60m)를 X선 카메라(6)의 촬상 중심으로 맞춘다(단계 S7). 이때, 이 후의 공정에 대해서도, 기본적으로 X 이동 가대(10), Y 이동 가대(11) 및 드릴 이동 가대(7a)는 앞에서의 교정이 완료한 상태로 유지시키는 것이 중요하다.

그리고, 그러한 상태를 유지한 채로, 드릴(7)을 승강시켜 기준홀(60h)을 천공한다(단계 S8). 이때, 상술한 바와 같이, 드릴 위치를 교정하여 보정용 기판(61)에 구멍(61h)을 뚫은 것과 같은 동작에 의하여 기준홀(60h)을 뚫는 것이 바람직하다.

도 10은, 인쇄 배선판(60)을 지그판(50)에 놓아, 마크(60m)를 X선 카메라(6)의 촬상 중심으로 맞추어 드릴(7)로 기준홀(60h)을 뚫는 공정을 나타낸다. 도 10의 (a)는, 인쇄 배선판(60)을 지그판(50)에 놓은 후의 상태이며, X선 카메라(6)의 촬상 중심과 마크(60m)가 어긋나 있는 상태를 나타낸다. 도 10의 (b)는, 가동 테이블(12)를 조절하여, 인쇄 배선판(60)의 마크(60m)가 X선 카메라(6)의 촬상 중심과 일치된 상태를 나타낸다. 도 10의 (c)는, 인쇄 배선판(60)의 마크(60m)가 X선 카메라(6)의 촬상 중심과 일치한 상태에서, 드릴(7)로 기준홀(60h)를 뚫은 상태를 나타낸다.

인쇄 배선판(60)의 마크(60m)를 X선 카메라(6)의 촬상 중심과 맞추려면 , 도 6에서 설명한 가동 테이블(12)의 X－Y－Y기능을 이용한다. 우선, 가동 테이블(12)을 X축 및 Y축 방향으로 평행이동 하여, 예를 들면 좌측의 마크(60m)를 한쪽의 X선 카메라(6)의 촬상 중심과 맞춘다. 다음으로, 2개의 X선 카메라(6)와 우측의 마크(60m)가 이루는 각도를 화상 계측에 의해 측정하여, 각도 오차가 없어지도록, 도 6의 Y2 테이블(12f)을 조절한다. 이때, 마크(60m)는 가동 테이블(12)의 프레임(12g)의 지점에 반드시 일치하는 것은 아니다. 따라서, Y2 테이블(12f)를 움직이는 것에 의하여, 좌측의 마크(60m)가 X선 카메라(6)의 촬상 중심으로부터 어긋날 우려가 있다. 따라서, 그러한 어긋나는 양을 미리 계산하여 X1 테이블(12c) 및 Y1 테이블(12e)을 조절한다. 즉, 가동 테이블(12)의 회전 중심이, 이미 X선 카메라(6)의 촬상 중심과 일치하고 있는 마크(60m)의 중심이 되도록, 가동 테이블(12)을 제어한다.

도 7의 플로우 차트(flow chart)로 돌아와서, 인쇄 배선판(60)에 기준홀(60h)을 뚫은 후, 기준홀(60h)을 뚫어야 할 다른 인쇄 배선판(60)이 있을지 여부를 판정한다(단계 S9). 기준홀(60h)을 뚫어야 할 인쇄 배선판(60)이 있으면(단계 S9；Yes), 단계 S7로 돌아와서, 그러한 인쇄 배선판(60)의 기준홀(60h)를 뚫는다. 뚫어야 할 인쇄 배선판(60)이 없어지면(단계 S9；No) 동작을 종료한다.

이러한 과정에 의하여, 천공 장치(1)의 조건, 예를 들면 드릴 비트(7b)의 마모나 온도 등의 조건이 변화하지 않는 한, 드릴(7)0의 위치를 한 번 교정하는 것에 의하여 복수의 인쇄 배선판(60) 로트에 대해, 정확하게 기준홀(60h)을 뚫을 수 있다.

본 발명의 천공 장치(1)는 지그판(50)에 맞추어 피드백 제어하고 있으므로, 본 발명의 천공 장치(1)의 천공 정밀도는 지그판(50)의 정밀도에 비례한다. 지그 판(50)의 촬상 구멍(52) 및 지그 구멍(53)의 정밀도를 올리면 그만큼, 인쇄 배선판(60)의 기준홀(60h)의 정밀도가 높아진다.

본 발명의 천공 방법에 의하면, 드릴 위치를 교정할 때, 소정의 위치에 천공을 하도록 드릴(7)의 위치를 실제로 이동시켜 조정하고, 조정이 완료하면 드릴(7)은 그 위치를 유지한 채로 더 이상 그 위치로부터 움직이지 않는다. 따라서, 드릴(7)을 이동시킬 때의 오차에 의하여, 기준홀(60h)의 위치가 어긋나지 않게 된다.

본 발명의 천공 장치에서는, 인쇄 배선판(60)이 놓여지는 가동 테이블(12) 상에 지그 구멍(53)을 구비한다. 이러한 지그 구멍(53)을 기준으로 하여 이동 결과를 피드백하는 것에 의하여, 올바른 위치로 움직인 것을 검증하면서 위치 결정을 하는 것이 가능하게 된다. 이러한 방법에 의하여, 인쇄 배선판(60)의 천공 위치를 드릴 위치로 이동시키는 경우의 오차를 없앨 수가 있다.

또한, 앞에서 설명한 하드웨어의 구성이나 플로우 차트(flow chart)는 일예에 불과하며, 임의로 변경 및 수정이 가능하다. 상술한 실시 형태에서는, 인쇄 배선판의 마크가 양단에 2개이며, 각각의 마크에 대하여 동일한 간격으로 2개의 기준홀을 뚫는 경우에 대해 설명했지만, 본 발명은 이것에 한정되지 않는다. 예를 들면, 마크의 위치는 좌우 대칭이 아니어도 좋고, 기준홀은 동일한 간격이 아니어도 좋다. 또한, 마크에 대한 기준홀은 2개가 아니고, 1개 또는 3개 이상이어도 괜찮다.

본 출원은, 2006년 1월 30일에 출원된 일본 특허 출원 2006－20783호에 근거한다. 본 명세서 중에 일본 특허 출원 2006－20783호의 명세서, 특허 청구의 범 위, 도면 전체를 참조로서 본 출원에 포함하는 것으로 한다.

　본 발명은 일정한 기준점을 기준으로 하는 기판상의 패턴 형성, 혹은 인쇄회로기판의 적층(다층화) 등을 실시하는 반도체 제조업 혹은 전자기기 제조업에 있어서의 제조 공정의 효율화, 피제조 제품의 고품질화 및 고신뢰성화 등에 공헌한다.

Claims (14)

1. 구멍이 천공되는 인쇄 배선판이 놓여지며, 수평 방향으로 이동하는 테이블;

   드릴과 상기 드릴을 상하 방향으로 이동시키는 승강 수단 및 상기 인쇄 배선판을 고정하는 고정 수단으로 구성되어 상기 인쇄 배선판에 구멍을 뚫는 천공 수단;

   상기 인쇄 배선판의 천공 위치 또는 기준점의 위치를 측정하는 적어도 2개의 촬상 수단;

   상기 촬상 수단과 상기 천공 수단과의 거리를 유지한 채로, 양자를 동시에 수평 방향으로 이동시키는 이동 수단; 및

   상기 드릴을 상기 이동 수단 위에서 상기 촬상 수단에 대하여 수평 방향으로 이동시키는 드릴 이동 수단

   을 구비하는 천공 장치에 있어서의 천공 방법에 있어서,

   상기 천공 장치는,

   인쇄 배선판의 기준 마크를 상기 촬상 수단으로 촬상하기 위한 촬상 구멍 및 상기 인쇄 배선판의 소정의 천공 위치에 상기 천공 수단으로 구멍을 뚫기 위한 지그 구멍을 가지는 지그판을 구비하되,

   2개의 상기 촬상 구멍의 중심간의 거리가 상기 인쇄 배선판의 2개의 소정의 기준 마크의 거리와 동일하고, 또한, 상기 2개의 촬상 구멍의 중심 위치에 대한 상기 지그 구멍의 중심 위치의 관계가 상기 인쇄 배선판의 2개의 소정의 기준마크와 소정의 천공 위치의 관계와 동일하도록 상기 지그판에 상기 2개의 촬상 구멍 및 지그 구멍이 형성되며,

   상기 천공 방법은,

   상기 인쇄 배선판의 2개의 소정의 기준 마크의 관계와 동일해지도록, 상기 2개의 촬상 수단의 촬상 중심의 위치를 세트 하는 촬상 수단 위치 가결정 공정;

   상기 인쇄 배선판의 2개의 소정의 기준 마크에 대한 소정의 천공 위치의 관계와 동일해지도록, 상기 2개의 촬상 수단에 대해서 상기 천공 수단의 위치를 세트 하는 드릴 위치 가결정 공정;

   상기 테이블에 놓여진 상기 지그판에 대하여, 상기 2개의 촬상 구멍 중심과 상기 2개의 촬상 수단의 촬상 중심이 각각 일치하도록 상기 이동 수단과 상기 테이블을 조절하는 촬상 위치 조절 공정;

   상기 지그판에 놓여진 천공 위치 보정용 기판에, 상기 천공 수단을 이용하여 구멍을 뚫은 후, 상기 테이블을 작동시켜 상기 천공 수단에 의해 뚫린 구멍의 위치를 상기 촬상 중심으로 이동하여, 상기 지그 구멍 중심과 상기 천공 위치 보정용 기판에 뚫린 구멍의 중심의 위치를 측정하여, 상기 지그 구멍 중심에 대한 상기 천공 위치 중심의 오차를 측정하는 오차 측정 공정;

   상기 오차 측정 공정으로 측정된 지그 구멍 중심에 대한 천공 위치 중심의 오차를 보정 하기 위해, 상기 드릴 이동 수단을 작동시켜 상기 촬상 수단에 대한 상기 드릴의 위치를 세트 하는 드릴 위치 결정 공정;

   상기 테이블에 놓여진 적어도 2개의 소정의 기준 마크가 기록된 천공 대상의 인쇄 배선판에 대하여, 상기 테이블을 작동시켜 상기 2개의 소정의 기준 마크를 각각 상기 2개의 촬상 수단의 촬상 중심의 위치로 일치시키는 기판 위치 결정 공정; 및

   상기 테이블에 놓여진 적어도 2개의 소정의 기준 마크가 기록된 천공 대상인 인쇄 배선판에 대하여, 상기 천공 수단에 의해 상기 인쇄 배선판의 소정의 위치에 구멍을 뚫는 천공 공정

   을 구비하는 것을 특징으로 하는 천공 방법.
2. 구멍이 천공되는 인쇄 배선판이 놓여지며, 수평 방향으로 이동하는 테이블;

   드릴과 상기 드릴을 상하 방향으로 이동하는 승강 수단 및 상기 인쇄 배선판을 고정하는 고정 수단으로 구성되며, 상기 인쇄 배선판에 구멍을 뚫는 천공 수단;

   상기 인쇄 배선판의 천공 위치 또는 기준점의 위치를 측정하는 적어도 2개의 촬상 수단;

   상기 촬상 수단과 상기 천공 수단과의 거리를 유지한 채로, 양자를 동시에 수평 방향으로 이동시키는 이동 수단; 및

   상기 드릴을 상기 이동 수단 위에서 상기 촬상 수단에 대하여 수평 방향으로 이동시키는 드릴 이동 수단

   을 구비하는 천공 장치에 있어서,

   인쇄 배선판의 기준 마크를 상기 촬상 수단으로 촬상하기 위한 촬상 구멍 및 상기 인쇄 배선판의 소정의 천공 위치에 드릴로 구멍을 뚫기 위한 지그 구멍을 가지는 지그판으로서, 2개의 상기 촬상 구멍의 중심 상호의 거리가 상기 인쇄 배선판의 2개의 소정의 기준 마크의 거리와 동일하고, 또한 상기 2개의 촬상 구멍의 중심의 위치에 대한 상기 지그 구멍의 중심의 위치의 관계가 상기 인쇄 배선판의 2개의 소정의 기준 마크와 소정의 천공 위치의 관계와 동일해지도록, 상기 2개의 촬상 구멍과 지그 구멍이 형성된 지그판;

   상기 인쇄 배선판의 2개의 소정의 기준 마크의 관계와 동일해지도록, 상기 2개의 촬상 수단의 촬상 중심의 위치를 세트 하는 촬상 수단 위치 가결정 수단;

   상기 인쇄 배선판의 2개의 소정의 기준 마크에 대한 소정의 천공 위치의 관계와 동일해지도록, 상기 2개의 촬상 수단에 대해서 상기 천공 수단의 위치를 세트 하는 드릴 위치 가결정 수단;

   상기 테이블에 놓여진 상기 지그판에 대하여, 상기 2개의 촬상 구멍 중심과 상기 2개의 촬상 수단의 촬상 위치 중심이 각각 일치하도록 상기 이동 수단과 상기 테이블을 조절하는 촬상 위치 조절 수단;

   상기 지그판에 놓여진 천공 위치 보정용 기판에, 상기 천공 수단을 이용하여 구멍을 뚫은 후, 상기 테이블을 작동시켜 상기 천공 수단에 의해 뚫린 구멍의 위치를 상기 촬상 중심으로 이동하여, 상기 지그 구멍 중심과 상기 천공 위치 보정용 기판에 천공된 구멍 중심의 위치를 측정하여, 상기 지그 구멍 중심에 대한 상기 천공 위치 중심의 오차를 측정하는 오차 측정 수단;

   상기 오차 측정 수단으로 측정된 지그 구멍 중심에 대한 천공 위치 중심의 오차를 보정하도록, 상기 드릴 이동 수단을 작동시켜 상기 촬상 수단에 대한 상기 드릴의 위치를 세트 하는 드릴 위치 결정 수단;

   상기 테이블에 놓여진 적어도 2개의 소정의 기준 마크가 기록된 천공 대상의 인쇄 배선판에 대하여, 상기 테이블을 작동시켜 상기 2개의 소정의 기준 마크를 각각 상기 2개의 촬상 수단의 촬상 중심의 위치로 일치시키는 기판 위치 결정 수단; 및

   상기 테이블에 세트 된 적어도 2개의 소정의 기준 마크가 기록된 천공 대상의 인쇄 배선판에 대하여, 상기 천공 수단에 의해 상기 인쇄 배선판의 소정의 위치에 구멍을 뚫는 천공 수단

   을 구비하는 것을 특징으로 하는 천공 장치.
3. 제2항에 있어서,

   상기 기판 위치 결정 수단은,

   상기 인쇄 배선판을 길이 방향 및 폭 방향으로 이동시키는 기판 이동 수단을 포함하며,

   상기 기판 이동 수단은 또한,

   상기 인쇄 배선판을 폭 방향으로 이동시키는 폭 방향 이동 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 천공 장치.
4. 제3항에 있어서,

   상기 폭 방향 이동 수단은, 상기 인쇄 배선판의 일단을 직선적으로 이동시키는 것에 의하여, 상기 인쇄 배선판을 그 타단을 중심으로 회전시킬 수 있는 것을 특징으로 하는 천공 장치.
5. 제3항에 있어서,

   상기 폭 방향 이동 수단은, 상기 인쇄 배선판의 일단 및 타단을 서로 독립하여 이동시키는 2개의 소형 테이블 수단을 포함하며,

   상기 폭 방향 이동 수단은,

   상기 2개의 소형 테이블 수단 중 하나의 구동에 의해 상기 인쇄 배선판의 일단 또는 타단을 직선적으로 이동시키는 한편, 다른 하나는 정지시킴으로써, 상기 인쇄 배선판을 소형 테이블 수단의 타방을 중심으로 회전시킬 수 있는 것을 특징으로 하는 천공 장치.
6. 제2항에 있어서,

   상기 인쇄 배선판은, 소정의 전기 회로를 구성하는 패턴이 형성된 양면 인쇄회로기판을 포함하는 것을 특징으로 하는 천공 장치.
7. 제2항에 있어서,

   상기 인쇄 배선판은, 소정의 전기 회로를 구성하는 패턴이 형성된 양면 인쇄회로기판을 복수 적층한 다층 인쇄회로기판을 포함하는 것을 특징으로 하는 천공 장치.
8. 제7항에 있어서,

   상기 다층 인쇄회로기판의 표면 및 이면은, 도체층으로 덮여 있는 것을 특징으로 하는 천공 장치.
9. 제2항에 있어서,

   상기 촬상 수단은, X선 카메라를 포함하는 것을 특징으로 하는 천공 장치.
10. 제9항에 있어서,

    상기 촬상 수단은, X선 발생 장치를 추가적으로 포함하며,

    상기 이동 수단은, 상기 X선 카메라 및 상기 X선 발생 장치를 모두 이동시키 는 것을 특징으로 하는 천공 장치.
11. 제9항에 있어서,

    상기 촬상 수단은, X선 방호 수단을 추가적으로 포함하는 것을 특징으로 하는 천공 장치.
12. 제2항에 있어서,

    상기 인쇄 배선판을, 상기 테이블로 공급하고, 상기 테이블에서 반출하는 반송 수단을 추가적으로 구비하는 것을 특징으로 하는 천공 장치.
13. 제2항에 있어서,

    상기 오차 측정 수단에 의해 상기 천공 위치 보정용 기판에 대해서 천공되는 구멍의 수 및 상기 천공 수단에 의해 상기 인쇄 배선판에 대해서 뚫리는 구멍의 수는 모두 2 이상이며, 또한 서로 동수이며,

    상기 오차 측정 수단에 의한 상기 천공 위치 보정용 기판에 대한 천공은, 상기 2 이상의 구멍에 대해서 동시 또는 소정의 순서로 차례차례 행해지며,

    상기 천공 수단에 의한 상기 인쇄 배선판에 대한 천공은, 상기 천공 위치 보 정용 기판에 대한 천공과 같은 순서로, 상기 2 이상의 구멍에 대해서 동시 또는 소정의 순서로 차례차례 행해지는 것을 특징으로 하는 천공 장치.
14. 제2항에 있어서,

    상기 이동 수단은, 볼 나사를 포함하는 것을 특징으로 천공 장치.

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