NL1001113C2

NL1001113C2 - Method for determining mutual positions of a number of layers of a multilayer printing panel, device suitable for carrying out such a manner, as well as measuring pin and printing panel suitable for use in such a method.

Info

Publication number: NL1001113C2
Application number: NL1001113A
Authority: NL
Inventors: Henricus Dethmer Ubbo Ubbens
Original assignee: Henricus Dethmer Ubbo Ubbens
Priority date: 1995-09-01
Filing date: 1995-09-01
Publication date: 1997-03-04
Also published as: AU6757696A; WO1997009630A1

Description

Korte aanduiding: Werkwijze voor het bepalen van onderlinge posities van een aantal lagen van een meerlaags printpaneel, inrichting geschikt voor het uitvoeren van een dergelijke wijze alsmede meetstift en printpaneel geschikt voor 5 toepassing bij een dergelijke werkwijze.Brief indication: Method for determining mutual positions of a number of layers of a multilayer printing panel, device suitable for carrying out such a manner, as well as measuring pin and printing panel suitable for use in such a method.

Werkwijze voor het bepalen van de onderlinge posities van een aantal lagen van een meerlaags printpaneel, waarbij elke laag is voorzien van een aantal kenmerken, volgens welke werkwijze referentiegaten 10 door boven elkaar gelegen kenmerken van verschillende lagen worden geboord en bij elk referentiegat met behulp van een meetstift de positie van het kenmerk van elke laag ten opzichte van het referentiegat wordt gemeten op basis van materiaalovergangen in het kenmerk, waarna de onderlinge posities van de lagen ten opzichte van elkaar worden berekend, waarbij 15 de posities van de kenmerken worden gemeten met behulp van een van een sensor voorziene meetstift, waarbij de sensor met behulp van de meetstift in het referentiegat wordt geroteerd en getransleerd.Method for determining the mutual positions of a number of layers of a multilayer printing panel, each layer having a number of features, according to which method reference holes 10 are drilled through features of different layers located one above the other and at each reference hole by means of a measuring stick the position of the feature of each layer relative to the reference hole is measured based on material transitions in the feature, after which the relative positions of the layers relative to each other are calculated, 15 the positions of the features being measured using a measuring pin provided with a sensor, wherein the sensor is rotated and translated into the reference hole by means of the measuring pin.

De uitvinding heeft tevens betrekking op een inrichting geschikt voor het uitvoeren van een werkwijze.The invention also relates to a device suitable for carrying out a method.

20 De uitvinding heeft verder betrekking op een meetstift en printpaneel geschikt voor toepassing bij de werkwijze en inrichting volgens de uitvinding.The invention further relates to a measuring pin and printing panel suitable for use in the method and device according to the invention.

Een dergelijke werkwijze, inrichting en meetstift zijn bekend door de door de firma Wessel GmbH te Detmold vervaardigde 25 "multilayer MeB- und Bohrmaschine MLV-92" alsmede uit de Europese octrooiaanvrage EP-A2-0.506.217.Such a method, device and measuring pin are known by the 25 "multilayer MeB- und Bohrmaschine MLV-92" manufactured by the company Wessel GmbH in Detmold, as well as from European patent application EP-A2-0.506.217.

Met behulp van de bekende inrichting worden referentie-gaten in een printpaneel aangebracht waarna de posities van de kenmerken ten opzichte van de referentiegaten worden bepaald met behulp van een soort 30 periscoop.With the aid of the known device, reference holes are made in a printing panel, after which the positions of the features relative to the reference holes are determined using a kind of periscope.

Een meerlaags printpaneel, ook wel multilayer genaamd, omvat een aantal op elkaar gestapelde en aan elkaar bevestigde lagen die zijn voorzien van gedrukte elektrische bedradingen. Een dergelijk printpaneel wordt voorzien van een aantal doorboringen, waarbij de 35 doorboringen worden bekleed met een elektrisch geleidend materiaal. Op deze wijze worden de elektrische bedradingen van de verschillende lagen met elkaar verbonden. Verbindingsfouten treden op omdat op grond van 1001113 2 fabricagetoleranties de lagen van het printpaneel ten opzichte van elkaar zijn verschoven en de boringen niet in elke laag de optimale posities hebben. Door een toenemend aantal lagen en afnemende grootte van de kopervlakken waarin de gaten moeten worden geboord wordt dit probleem nog 5 verergerd. Door de onderlinge posities van de lagen voor het aanbrengen van de doorboringen te kennen, kan het boorpatroon aan het printpaneel worden aangepast. Hiertoe wordt elke laag van het printpaneel voorzien van een aantal kenmerken waarbij kenmerken van de verschillende lagen tijdens fabricage zo goed mogelijk boven elkaar zijn gebracht. Door 10 toleranties zullen er echter altijd afwijkingen zijn en zullen de lagen nooit 100% ten opzichte van elkaar zijn uitgericht. Een kenmerk omvat bijvoorbeeld een herkenbaar koperpatroon dat tegelijkertijd met de elektrische bedrading op de laag wordt aangebracht. Het door de firma Wessel GmbH voorgestelde en uit de Europese octrooiaanvrage bekende kenmerk 15 omvat een aantal evenwijdig en dwars op elkaar uitstrekkende kopersporen.A multilayer print panel, also known as a multilayer, includes a number of layers stacked and attached together that have printed electrical wiring. Such a printed circuit board is provided with a number of holes, the holes being coated with an electrically conductive material. In this way, the electrical wirings of the different layers are connected to each other. Connection errors occur because, based on 1001113 2 manufacturing tolerances, the layers of the printed circuit board are offset from each other and the bores do not have the optimal positions in each layer. This problem is exacerbated by an increasing number of layers and decreasing size of the copper surfaces in which the holes are to be drilled. By knowing the mutual positions of the layers for making the bores, the drilling pattern can be adapted to the printing panel. To this end, each layer of the printing panel is provided with a number of features, whereby features of the different layers are brought together as well as possible during manufacture. However, due to 10 tolerances, there will always be deviations and the layers will never be 100% aligned with each other. For example, a feature includes a recognizable copper pattern applied to the layer at the same time as the electrical wiring. The feature 15 proposed by Wessel GmbH and known from the European patent application comprises a number of parallel and transverse copper tracks.

Door de boven elkaar gelegen kenmerken wordt een referentiegat geboord waarna in het geboorde referentiegat een meetstift wordt geschoven. De toegepaste meetstift omvat een onder een hoek staande spiegel en een camera waarmee als het ware een soort periscoop is gevormd 20 met behulp waarvan de wand van het referentiegat wordt bestudeerd. Hierbij wordt de meetstift bij vier verschillende hoekstanden door het referentiegat heen verplaatst. Materiaalovergangen en veranderingen in de wand van het referentiegat ten gevolge van het al of niet aanwezig zijn van de kopersporen van het kenmerk worden geregistreerd. Op basis van de verwachte 25 posities van de materiaalovergangen bij een in het centrum van het kenmerk gelegen referentiegat en de werkelijk gemeten posities van de materiaalovergangen wordt een afwijking van de positie van het kenmerk van een laag ten opzichte van het referentiegat bepaald. Op basis van de posities van een aantal kenmerken ten opzichte van een aantal referentiegaten en de 30 onderlinge posities van de referentiegaten worden de verplaatsing, rotatie en rek of krimp van een laag ten opzichte van een verwachte positie van een laag berekend. Vervolgens worden op basis van de posities van alle lagen ten opzichte van de referentiegaten de onderlinge posities van de lagen berekend en wordt bepaald waar de doorboringen moeten worden 35 aangebracht zodanig dat de gewenste verbindingen tussen de lagen tot stand kunnen worden gebracht.Due to the superimposed features, a reference hole is drilled, after which a measuring pin is inserted into the drilled reference hole. The measuring stick used comprises an angled mirror and a camera with which a kind of periscope has been formed, as it were, by means of which the wall of the reference hole is studied. The measuring pin is moved through the reference hole at four different angular positions. Material transitions and changes in the wall of the reference hole due to the presence or absence of the copper traces of the feature are recorded. On the basis of the expected positions of the material transitions at a reference hole located in the center of the characteristic and the actually measured positions of the material transitions, a deviation of the position of the characteristic of a layer with respect to the reference hole is determined. Based on the positions of a number of features relative to a number of reference holes and the relative positions of the reference holes, the displacement, rotation and stretch or shrinkage of a layer relative to an expected position of a layer are calculated. Then, based on the positions of all layers relative to the reference holes, the mutual positions of the layers are calculated and where the holes are to be made is determined such that the desired connections between the layers can be made.

1001113 31001113 3

Een nadeel van de bekende inrichting is dat de meetstift relatief duur is, doordat het een zeer nauwkeurig gepositioneerde spiegel vereist en een afzonderlijke camera. De spiegel moet ten opzichte van de camera nauwkeurig roteerbaar en transleerbaar zijn om de volledige 5 kenmerken van elke laag te kunnen waarnemen. Indien de camera en de spiegel onderling niet goed zijn uitgericht worden hierdoor foute metingen verricht.A drawback of the known device is that the measuring pin is relatively expensive, because it requires a very accurately positioned mirror and a separate camera. The mirror must be precisely rotatable and translatable relative to the camera in order to perceive the full 5 characteristics of each layer. If the camera and mirror are not aligned properly, this will cause incorrect measurements.

Een ander nadeel is dat de positie van een enkel kenmerk uit informatie van vier afzonderlijke, bij verschillende hoekstanden 10 verrichte metingen moet worden gefilterd, waarbij het risico bestaat dat de metingen op een foutieve wijze worden gekoppeld.Another drawback is that the position of a single feature must be filtered from information of four separate measurements taken at different angular positions, with the risk of incorrectly coupling the measurements.

De uitvinding beoogt een werkwijze en inrichting te verschaffen met behulp waarvan op relatief eenvoudige wijze de onderlinge posities van de lagen van een meerlaags printpaneel relatief nauwkeurig 15 kunnen worden bepaald.The object of the invention is to provide a method and device with the aid of which the mutual positions of the layers of a multi-layer printing panel can be determined in relatively simple manner.

Dit doel wordt bij de werkwijze volgens de uitvinding bereikt doordat de sensor met behulp van de meetstift achtereenvolgens ter hoogte van elk kenmerk wordt gebracht, waarbij ter hoogte van een kenmerk de sensor in het referentiegat wordt geroteerd, waarbij materiaal-20 overgangen van het kenmerk worden gemeten.This object is achieved in the method according to the invention in that the sensor is successively brought to the height of each characteristic by means of the measuring pin, whereby the sensor is rotated in the reference hole at the height of a characteristic, whereby material transitions of the characteristic are measured.

Met behulp van de ter plaatse van een kenmerk roterende sensor worden direct materiaalovergangen en veranderingen in het kenmerk waargenomen. Alle informatie over een kenmerk wordt dooréén, ononderbroken meting verkregen waardoor de nauwkeurigheid en betrouwbaarheid van de 25 metingen relatief groot is.With the aid of the rotating sensor at the location of a characteristic, material transitions and changes in the characteristic are immediately observed. All information about a characteristic is obtained in one continuous measurement, so that the accuracy and reliability of the measurements is relatively high.

Een uitvoeringsvorm van de werkwijze volgens de uitvinding wordt gekenmerkt doordat de sensor een elektrisch contact is, waarbij een elektrisch signaal van de meetstift, door het kenmerk naar de sensor wordt geleid, waarbij tijdstippen en/of duur van onderbrekingen 30 van het elektrische signaal door materiaalovergangen tussen wel en niet elektrisch geleidende delen van het kenmerk worden gemeten.An embodiment of the method according to the invention is characterized in that the sensor is an electrical contact, wherein an electrical signal from the measuring pin is guided by the characteristic to the sensor, with times and / or duration of interruptions of the electrical signal through material transitions between electrically conductive and non-electrically conductive parts of the characteristic are measured.

De meetstift is tijdens het meten in continu contact met elektrisch geleidende delen van het kenmerk. Op de meetstift wordt bijvoorbeeld een elektrische spanning aangebracht waardoor ook de koper-35 sporen van het kenmerk onder de elektrische spanning staan. De sensor ligt aan tegen een lokaal gedeelte van de wand van het referentiegat en zal alleen dan de op het kenmerk aanwezige elektrische spanning doorleiden 1001113 4 indien de sensor in aanraking komt met een koperspoor. Zodra de sensor door rotatie van de meetstift tegenover een deel van de laag ligt dat niet is voorzien van een koperspoor zal de sensor geen elektrische spanning doorleiden. Uit de tijdstippen van en/of de duur van de onderbrekingen 5 in het elektrische signaal, wordt de positie van het kenmerk ten opzichte van het referentiegat bepaald.The probe is in continuous contact with electrically conductive parts of the feature during measurement. For example, an electrical voltage is applied to the measuring pin, so that the copper traces of the mark are also under the electrical voltage. The sensor abuts a local portion of the wall of the reference hole and will pass the electrical voltage present on the feature 1001113 4 only if the sensor contacts a copper trace. As soon as the sensor is aligned with a part of the layer that is not provided with a copper trace by rotating the measuring pin, the sensor will not conduct any electrical voltage. The position of the feature relative to the reference hole is determined from the times of and / or the duration of the interrupts in the electrical signal.

Het soort kenmerk op de lagen van het printpaneel moet zodanig zijn dat het mogelijk is om elektrische spanning aan te brengen op alle geleidende delen van het kenmerk. Dit is bijvoorbeeld mogelijk 10 indien het kenmerk een koperen ring omvat waarbij de binnenzijde van de ring is voorzien van inkepingen. Het in de inkepingen gelegen materiaal van de laag is elektrisch niet geleidend. De materiaalovergangen tussen de inkepingen en het koper van de ring is met behulp van de sensor te meten.The type of feature on the layers of the printed circuit board must be such that it is possible to apply electrical voltage to all conductive parts of the feature. This is possible, for example, if the characteristic comprises a copper ring, the inner side of the ring being provided with notches. The material of the layer located in the notches is electrically non-conductive. The material transitions between the notches and the copper of the ring can be measured using the sensor.

15 Een andere uitvoeringsvorm van een werkwijze volgens de uitvinding wordt gekenmerkt doordat met behulp van de meetstift de referentiegaten worden geboord, waarbij tijdens het boren met behulp van de sensor de materiaal veranderingen in de kenmerken worden gemeten.Another embodiment of a method according to the invention is characterized in that the reference holes are drilled with the aid of the measuring pin, the material changes in the characteristics being measured during drilling with the aid of the sensor.

Op deze wijze wordt simultaan een referentiegat geboord 20 en de posities van de kenmerken ten opzichte van het referentiegat gemeten. Hierdoor is de benodigde tijd voor het bepalen van de onderlinge posities van de lagen tot een minimum beperkt. Met behulp van een sensor wordt tijdens de voor het boren benodigde rotatie de wand van het referentiegat afgetast en materiaalovergangen gedetecteerd. Bij het doorleiden van een 25 elektrisch signaal door de meetstift, is de meetstift voorzien van een boorkop en wordt door de boorkop in elektrisch geleidend contact met een kenmerk gebracht.In this manner, a reference hole is drilled simultaneously and the positions of the features relative to the reference hole are measured. The time required for determining the mutual positions of the layers is hereby minimized. During the rotation required for drilling, the wall of the reference hole is scanned with the aid of a sensor and material transitions are detected. When an electrical signal is passed through the measuring pin, the measuring pin is provided with a drill head and the drill head is brought into electrically conductive contact with a characteristic.

De uitvinding zal nader worden toegelicht aan de hand van de tekening, waarin 30 Fig. 1 een meetstift volgens de uitvinding toont,The invention will be explained in more detail with reference to the drawing, in which fig. 1 shows a measuring pin according to the invention,

Fig. 2 een inrichting voorzien van de in Fig. 1 weergegeven meetstift toont,Fig. 2 a device provided with the device shown in FIG. 1 measuring probe shown,

Fig. 3 een onderaanzicht van een meetstift volgens de uitvinding toont, 35 Fig. 4 een kenmerk op een laag van een printpaneel volgens de uitvinding toont, 1001113 5Fig. 3 shows a bottom view of a measuring pin according to the invention, FIG. 4 shows a feature on a layer of a printing panel according to the invention, 1001113 5

Fig. 5 een in de Fig. 4 weergegeven kenmerk gelegen meetstift toont,Fig. 5 one in FIG. 4, the characteristic shown shows the measuring pin,

Fig. 6 een ander kenmerk op een laag van een printpaneel volgens de uitvinding toont, 5 Fig. 7A, B en C grafieken tonen waarin meetresultaten zijn weergegeven,Fig. 6 shows another feature on a layer of a printing panel according to the invention, FIG. 7A, B and C show graphs showing measurement results,

Fig. 8 toont een dwarsdoorsnede van een printplaat met een daarin aangebrachte meetstift.Fig. 8 shows a cross section of a printed circuit board with a measuring pin arranged therein.

In de figuren zijn overeenkomende onderdelen voorzien 10 van eenzelfde verwijzingscijfer.Corresponding parts are provided with the same reference numerals in the figures.

Fig. 1 toont een langgerekte metalen meetstift 1 die aan een uiteinde is voorzien van een boorkop 2 en aan een ander uiteinde is voorzien van een boorkoppeling 3. De boorkop 2 omvat twee langs de schroeflijn van de boorkop 2 gelegen geïsoleerde metalen draden 4 waarbij 15 van een nabij het uiteinde van de boorkop 2 gelegen deel 5 van elke draad 4 de isolatie is verwijderd zodanig dat de metalen draad niet in de contact is met de boorkop 2. Dit deel 5 vormt de sensor van de meetkop 1. Het van isolatie ontdane deel 5 van de draad kan zich evenwijdig of dwars op de hartlijn van de meetstift 1 uitstrekken. Een van de boorkop 2 afgekeerd 20 uiteinde van de draad 4 is verbonden met een contactring 6. De meetstift I is voorzien van twee contactringen 6 voor de twee draden 4 en een contactring 6 voor de boorkop 2.Fig. 1 shows an elongated metal measuring pin 1 provided with a drill bit 2 at one end and with a drill coupling 3 at another end. The drill bit 2 comprises two insulated metal wires 4 located along the helix of the drill bit 2, 15 of which part 5 of each wire 4 located near the end of the drill chuck 2 the insulation has been removed so that the metal wire is not in contact with the drill chuck 2. This part 5 forms the sensor of the measuring head 1. The stripped part 5 of the wire may extend parallel or transverse to the center line of the measuring pin 1. One end of the wire 4 remote from the drill bit 2 is connected to a contact ring 6. The measuring pin I is provided with two contact rings 6 for the two wires 4 and a contact ring 6 for the drill bit 2.

Fig. 2 toont een inrichting 7 die is voorzien van een boorhouder 8 waarin de boorkoppeling van de meetstift 1 losneembaar 25 in is bevestigd. De inrichting 7 is verder voorzien van een drukvoet 9 ten opzichte waarvan de boorhouder 8 transleerbaar en roteerbaar in respectievelijk door pijl PI en pijl P2 aangegeven richtingen is gelagerd. De inrichting 7 is voorzien van een ringvormige schijf 10 die drie, tegenover de contactringen 6 gelegen sleepcontacten 11 omvat. De schijf 30 10 is tezamen met de boorhouder 8 ten opzichte van de drukvoet 9 transleerbaar in de door pijl PI aangegeven richting. De sleepcontacten II liggen aan een zijde aan tegen de contactringen 6 en zijn aan een andere zijde door een in de drukvoet 9 voorziene gleuf 13 verbonden met contactdraden 12 die naar een computer (niet weergegeven) leiden.Fig. 2 shows a device 7 which is provided with a drill holder 8 in which the drill coupling of the measuring pin 1 is detachably mounted. The device 7 is further provided with a pressure foot 9 with respect to which the drill chuck 8 is mounted translatable and rotatable in directions indicated by arrow P1 and arrow P2, respectively. The device 7 is provided with an annular disc 10 which comprises three sliding contacts 11 situated opposite the contact rings 6. The disc 30, together with the drill chuck 8, is translatable relative to the presser foot 9 in the direction indicated by arrow P1. The sliding contacts II abut against the contact rings 6 on one side and are connected on another side by a slot 13 provided in the pressure foot 9 to contact wires 12 leading to a computer (not shown).

35 Fig. 3 toont een onderzijde van een meetstift 1, waarbij de sensor 5 in de boorkop 2 is ingebed. Met behulp van de boorkop 2 wordt door boven el kaar gelegen kenmerken heen een referentiegat geboord, waarbij 1001113 6 de sensoren 5 aanliggen tegen de bodem van het te boren gat.FIG. 3 shows a bottom side of a measuring pin 1, the sensor 5 being embedded in the drill bit 2. Using the drill bit 2, a reference hole is drilled through features located one above the other, with the sensors 1001113 abutting the bottom of the hole to be drilled.

Fig. 4 toont een vorm van een koperen kenmerk 14 zoals die in de verschillende lagen van een meerlaags printpaneel wordt aangebracht. Het kenmerk 14 is ringvormig en is in de binnenring voorzien 5 van in een regelmatig patroon aangebrachte rechthoekige inkepingen 15. Door het door het ringvormige kenmerk 14 omsloten cirkelvormige deel 16 van het printpaneel wordt een referentiegat aangebracht. Indien het referentiegat als middelpunt het middelpunt M van het ringvormige kenmerk 14 heeft is de wand 17 van het referentiegat voorzien van een regelmatig 10 patroon van koper van het kenmerk 14 en van het in de inkepingen 15 gelegen materiaal van het printpaneel, bijvoorbeeld kunststof. Indien echter het middelpunt M’ van het referentiegat afwijkt ten opzichte van het middelpunt M van het kenmerk 14 is de wand 17’ voorzien van een onregelmatig patroon van materiaalovergangen. In Fig. 4 is een verschuiving ΔΧ in x-richting 15 weergegeven ten opzichte van het middelpunt M van het kenmerk 14.Fig. 4 shows a shape of a copper feature 14 as applied in the different layers of a multi-layer printed circuit board. The mark 14 is annular and is provided in the inner ring with rectangular notches 15 arranged in a regular pattern. A reference hole is provided by the circular part 16 of the printing panel enclosed by the annular mark 14. If the reference hole has the center M of the annular mark 14 as the center point, the wall 17 of the reference hole is provided with a regular pattern of copper of the mark 14 and with the material of the printing panel, for example plastic, located in the notches 15. However, if the center M "of the reference hole deviates from the center M of feature 14, the wall 17" is provided with an irregular pattern of material transitions. In FIG. 4, an offset ΔΧ in x direction 15 is shown relative to the center M of feature 14.

Fig. 5 toont het kenmerk 14 waarin met behulp van de boorkop 2 een referentiegat 18 is geboord. De wand 17 van het referentiegat 18 ligt symmetrisch ten opzichte van het kenmerk 14. Met behulp van de sensor 5 wordt tijdens het roteren van de boorkop 2 in de door pijl P2 20 aangegeven richting de wand 17 van het referentiegat 18 afgetast en materiaalovergangen tussen het koper van het kenmerk 14 en het in de inkepingen 15 gelegen materiaal van het printpaneel gedetecteerd, zoals hieronder nader wordt toegelicht.Fig. 5 shows feature 14 in which a reference hole 18 has been drilled with the aid of drill bit 2. The wall 17 of the reference hole 18 is symmetrical with respect to the feature 14. The sensor 5 is used to scan the wall 17 of the reference hole 18 in the direction indicated by arrow P2 20 while the drill bit 2 is rotating, and material transitions between the buyer of the mark 14 and the material of the printing panel located in the notches 15, as further explained below.

Fig. 6 toont een ander kenmerk 19 dat op een printpaneel 25 kan worden aangebracht. Het ringvormige kenmerk 19 omvat driehoekige inkepingen 20 die vanuit de binnenring spitsvormig toelopen in de richting van de buitenring. Bij een dergelijk kenmerk 19 zal bij een excentrisch gelegen referentiegat 18 de verandering van het patroon van materiaalovergangen duidelijker zijn doordat onder meer de breedte W van de inkeping 30 in een grotere mate dan bij de in Fig. 4 weergegeven rechthoekige inkepingen zal veranderen.Fig. 6 shows another feature 19 that can be applied to a print panel 25. The annular feature 19 includes triangular notches 20 that tapers from the inner ring toward the outer ring. With such a feature 19, with an eccentrically located reference hole 18, the change of the pattern of material transitions will be more pronounced in that, inter alia, the width W of the notch 30 is to a greater extent than with the one shown in FIG. 4 rectangular notches shown will change.

Fig. 7A-7C tonen drie grafieken die meetresultaten weergeven. Op de horizontale as is de tijd uitgezet, op de vertikale as is de gemeten elektrische stroom door de wand 17, 17’ van het referentiegat 35 18 uitgezet. Fig. 7A toont een grafiek van een meting waarbij het middel punt van het referentiegat 18 samenvalt met het middelpunt M van het kenmerk 14, 19. Fig. 7B en 7C tonen grafieken bij metingen bij excentrisch 1001113 7 gelegen referentiegaten ten opzichte van respectievelijk het in Fig. 4 getoonde kenmerk 14 en het in Fig. 6 getoonde kenmerk 19.Fig. 7A-7C show three graphs showing measurement results. Time is plotted on the horizontal axis, on the vertical axis the measured electric current through the wall 17, 17 'of the reference hole 35 18 is plotted. Fig. 7A shows a graph of a measurement where the center of the reference hole 18 coincides with the center M of feature 14, 19. FIG. 7B and 7C show graphs when measuring at eccentric 1001113 7 reference holes relative to that shown in FIG. 4, and the feature 14 shown in FIG. 6 characteristic shown 19.

Fig 8 toont een dwarsdoorsnede van een meerlaags printpaneel 25 waarin kenmerken 14 van verschillende lagen zichtbaar zijn.Fig. 8 shows a cross section of a multi-layer printed circuit board 25 in which features 14 of different layers are visible.

5 Met behulp van de boorkop 2 is het referentiegat 18 al gedeeltelijk in het printpaneel 25 aangebracht.Using the drill bit 2, the reference hole 18 is already partly arranged in the printing panel 25.

De werking van de inrichting zal nu worden toegelicht.The operation of the device will now be explained.

Een meerlaags printpaneel 25 wordt op een X-Y-tafel (niet weergegeven) gepositioneerd en met behulp van de X-Y-tafel onder 10 de inrichting 7 gebracht. In een computer (niet weergegeven) is opgeslagen waar de kenmerken van de lagen van het meerlaags printpaneel zich zouden moeten bevinden. De drukvoet 9 van de inrichting 7 wordt op de verwachte plaats van de boven elkaar gelegen kenmerken gepositioneerd en met behulp van de drukvoet 9 wordt het printpaneel tegen de X-Y-tafel gedrukt. 15 Vervolgens wordt de boorhouder 8 aangedreven en ten opzichte van de drukvoet 9 geroteerd en getransleerd. De met de boorhouder 8 verbonden boorkop 2 wordt door een in de drukvoet 9 aanwezige opening 21 (Fig. 2) geleid en met behulp van de boorkop 2 wordt een referentiegat in het printpaneel geboord. Met behulp van een computer wordt via de draden 12, 20 de sleepcontacten 11 en de ten opzichte van de sleepcontacten roterende contactringen 6 een elektrische spanningsverschil aangebracht tussen de boorkop 2 enerzijds en de draden 4 anderzijds. Aangezien met behulp van de boorkop 2 het referentiegat in het kenmerk wordt geboord, ligt de boorkop 2 altijd aan tegen het kenmerk 14, 19 waardoor het kenmerk 14, 25 19 elektrisch is verbonden met de boorkop 2. De sensor 5 ligt aan tegen de wand 18 van het referentiegat. Het is ook mogelijk dat de sensor 5 aanligt tegen het nog te doorboren deel van het printpaneel. In beide gevallen zal een elektrische stroom van de boorkop 2 door het kenmerk 14, 19 naar de sensor 5 stromen (of vice versa) indien de sensor 5 aanligt 30 tegen het koper van het kenmerk 14, 19. Indien de sensor 5 aanligt tegen het in de inkepingen 15 gelegen materiaal van het printpaneel zal er geen elektrische stroom I vloeien. Het al of niet aanwezig zijn van de elektrische stroom I wordt met behulp van de computer gedetecteerd en toont materiaalovergangen tussen het koper en het printpaneelmateriaal. Op basis 35 van de positie van de boor, het bekende patroon van stroomovergangen bij een centrisch ten opzichte van het kenmerk gelegen referentiegat en het gemeten patroon van stroomveranderingen, is de positie van het kenmerk 1001113 8 14, 19 ten opzichte van het referentiegat bepalend. Door het dieper boren van het referentiegat in het printpaneel, wordt de boorkop 2 en de sensor 5 in aanraking gebracht met een volgende laag van het printpaneel en wordt op dezelfde wijze de positie van het kenmerk 14, 19 van de volgende laag 5 ten opzichte van het referentiegat bepaald. Na het volledig boren van het referentiegat zijn de posities van alle doorboorde kenmerken ten opzichte van het referentiegat bekend. Op eenzelfde wijze worden nog alle referentiegaten 18 door boven elkaar gelegen kenmerken 14, 19 geboord. Uit de posities van de kenmerken ten opzichte van de referentiegaten en 10 de posities van de referentiegaten ten opzichte van de X-Y-tafel zijn de onderlinge posities van de lagen van het meerlaags printpaneel te bepalen. Dit kan bijvoorbeeld worden gedaan op de wijze zoals bij de hierboven beschreven machine van Wessel GmbH.A multilayer print panel 25 is positioned on an X-Y table (not shown) and brought underneath the device 7 using the X-Y table. A computer (not shown) stores where the characteristics of the layers of the multilayer print panel should be. The presser foot 9 of the device 7 is positioned at the expected location of the superimposed features and by means of the presser foot 9 the printing panel is pressed against the X-Y table. The drill chuck 8 is then driven and rotated and translated relative to the presser foot 9. The drill bit 2 connected to the drill chuck 8 is passed through an opening 21 in the presser foot 9 (Fig. 2) and a reference hole is drilled in the print panel using the drill bit 2. With the aid of a computer, an electrical voltage difference is applied between the drill bit 2 on the one hand and the wires 4 on the other, via the wires 12, 20 the sliding contacts 11 and the contact rings 6 rotating relative to the sliding contacts. Since the reference hole in the mark is drilled with the aid of the drill head 2, the drill head 2 always abuts the mark 14, 19, whereby the mark 14, 25 19 is electrically connected to the drill head 2. The sensor 5 lies against the wall 18 from the reference hole. It is also possible that the sensor 5 rests against the part of the printed circuit board yet to be pierced. In both cases, an electric current from the drill bit 2 will flow through the mark 14, 19 to the sensor 5 (or vice versa) if the sensor 5 is against the copper of the mark 14, 19. If the sensor 5 is against the in the notches 15 of the printed circuit board material, no electric current I will flow. The presence or absence of the electric current I is detected with the aid of the computer and shows material transitions between the copper and the printed circuit board material. Based on the position of the drill, the known pattern of current transitions at a reference hole centrically relative to the characteristic and the measured pattern of current changes, the position of the characteristic 1001113 8 14, 19 relative to the reference hole is decisive. By drilling the reference hole deeper into the print panel, the drill bit 2 and sensor 5 are brought into contact with a next layer of the print panel and, in the same manner, the position of the mark 14, 19 of the next layer 5 relative to the reference hole determined. After fully drilling the reference hole, the positions of all pierced features relative to the reference hole are known. In the same manner, all reference holes 18 are still drilled by superimposed features 14, 19. From the positions of the features relative to the reference holes and the positions of the reference holes relative to the X-Y table, the mutual positions of the layers of the multilayer printing panel can be determined. This can be done, for example, in the manner as with the Wessel GmbH machine described above.

Na het berekenen van de onderlinge posities van de 15 lagen en het berekenen van de noodzakelijke correcties wordt de meetstift vervangen door een boor met behulp waarvan een gewenst patroon van doorboringen in het printpaneel wordt aangebracht.After calculating the mutual positions of the 15 layers and calculating the necessary corrections, the measuring pin is replaced by a drill by means of which a desired pattern of holes is made in the printing panel.

Het is ook mogelijk om in plaats van een elektrische stroom, capacitieve of inductieve veranderingen bij materiaalovergangen 20 te detecteren of met behulp van 1 ichtgeleiders donker/1 ichtovergangen bij materiaalovergangen waar te nemen.It is also possible to detect capacitive or inductive changes at material transitions instead of an electric current or to detect dark / 1 light transitions at material transitions with the aid of 1 optical conductors.

Het is mogelijk om met een enkele sensor of een met N aantal sensoren te werken. De boorkop dient bij voorkeur ten minste 1/N aantal omwentelingen in een kenmerk te maken om een kenmerk volledig te 25 kunnen aftasten. Het is ook mogelijk om eerst een referentiegat te boren en daarna met behulp van een afzonderlijke meetstift de wand van het referentiegat te onderzoeken.It is possible to work with a single sensor or one with N number of sensors. The drill head should preferably make at least 1 / N revolutions in a feature to fully scan a feature. It is also possible to first drill a reference hole and then examine the wall of the reference hole using a separate measuring pin.

Het is mogelijk om een hoogfrequente spanning aan te brengen waardoor overgangen tussen sensor en het kenmerk ook bij slijtage 30 van de sensor meetbaar blijven. Het is mogelijk om een boor te gebruiken met twee, drie of meer snijkanten. Het is ook mogelijk om de sensor onder veerkracht tegen de wand van het referentiegat te drukken.It is possible to apply a high-frequency voltage, so that transitions between sensor and the feature remain measurable even when the sensor is worn. It is possible to use a drill with two, three or more cutting edges. It is also possible to press the sensor under spring force against the wall of the reference hole.

10011131001113

Claims

1. Method for determining the mutual positions of a number of layers of a multilayer printing panel, wherein each layer is provided with a number of features, according to which method reference holes are drilled through superimposed features of different layers and at each reference hole of a measuring pin the position of the feature of each layer relative to the reference hole is measured based on material transitions in the feature, after which the mutual positions of the layers relative to each other are calculated, the positions of the features being measured with by means of a measuring pin provided with a sensor, wherein the sensor is rotated and translated into the reference hole by means of the measuring pin, characterized in that the sensor is successively brought to the height of each characteristic by means of the measuring pin, whereby of a characteristic the sensor is rotated in the reference hole, with material passing gene of the trait are measured.

Method according to claim 1, characterized in that the sensor is an electrical contact, wherein an electrical signal from the measuring pin is passed through the characteristic to the sensor, with times and / or duration of interruptions of the electrical signal through material - transitions between electrically conductive and non-electrically conductive parts of the characteristic are measured.

3. Method as claimed in claim 1 or 2, characterized in that the reference holes are drilled with the aid of the measuring pin, wherein the material changes in the characteristics are measured during drilling with the aid of the sensor.

4. A method according to any one of the preceding claims, characterized in that capacitive and / or inductive variations at material transitions are measured.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that light intensity variations in material are measured with the aid of a light guide comprising sensor.

5. Device suitable for carrying out the method 35 according to one of the preceding claims, which device is provided with a translatable and rotatable measuring pin, characterized in that the measuring pin is provided with a sensor which can be moved in a reference hole, using 1001113 of which, when the measuring pin is rotated at the level of a characteristic, the moments and / or duration of interruptions of material transitions of the characteristic can be measured in a layer.

7. Device as claimed in claim 6, characterized in that the measuring pin is provided with a number of sensors distributed around the circumference.

Device as claimed in claim 6 or 7, characterized in that the measuring pin is provided with a drill head at a first end comprising the sensor and at a second end remote from the first end is provided with a drilling coupling.

Device according to any one of claims 6, 7 or 8, characterized in that the measuring pin is provided with a contact ring coupled to the sensor and in sliding contact with a contact surface coupled to a computer.

10. Measuring pen suitable for use in the method and device according to one of the preceding claims.

11. Multilayer printing panel, each comprising a number of features, characterized in that each feature comprises a copper ring, the inside of the ring being provided with notches. 1001113