NL1001113C2 - 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 toepassing bij een dergelijke werkwijze. - Google Patents

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.

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.

De uitvinding heeft tevens betrekking op een inrichting geschikt voor het uitvoeren van een werkwijze.

20 De uitvinding heeft verder betrekking op een meetstift en printpaneel geschikt voor toepassing bij de werkwijze en inrichting volgens de uitvinding.

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.

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.

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.

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.

1001113 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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

De uitvinding zal nader worden toegelicht aan de hand van de tekening, waarin 30 Fig. 1 een meetstift volgens de uitvinding toont,

Fig. 2 een inrichting voorzien van de in Fig. 1 weergegeven meetstift toont,

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 5

Fig. 5 een in de Fig. 4 weergegeven kenmerk gelegen meetstift toont,

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. 8 toont een dwarsdoorsnede van een printplaat met een daarin aangebrachte meetstift.

In de figuren zijn overeenkomende onderdelen voorzien 10 van eenzelfde verwijzingscijfer.

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. 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.

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. 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. 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. 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. 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 8 toont een dwarsdoorsnede van een meerlaags printpaneel 25 waarin kenmerken 14 van verschillende lagen zichtbaar zijn.

5 Met behulp van de boorkop 2 is het referentiegat 18 al gedeeltelijk in het printpaneel 25 aangebracht.

De werking van de inrichting zal nu worden toegelicht.

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.

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.

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.

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.

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.

1001113

Claims (11)

1. Werkwijze voor het bepalen van de onderlinge posities van een aantal lagen van een meerlaags printpaneel, waarbij elke laag is 5 voorzien van een aantal kenmerken, volgens welke werkwijze referentiegaten 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 10 posities van de lagen ten opzichte van elkaar worden berekend, waarbij 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, met het kenmerk, dat de sensor met behulp van de meetstift achtereenvolgens ter hoogte van 15 elk kenmerk wordt gebracht, waarbij ter hoogte van een kenmerk de sensor in het referentiegat wordt geroteerd, waarbij materiaal overgangen van het kenmerk worden gemeten.

2. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de sensor een elektrisch contact is, waarbij een elektrisch signaal van de 20 meetstift door het kenmerk naar de sensor wordt geleid, waarbij tijdstippen en/of duur van onderbrekingen van het elektrische signaal door materiaal-overgangen tussen wel en niet elektrisch geleidende delen van het kenmerk worden gemeten.

3. Werkwijze volgens conclusie 1 of 2, met het kenmerk, 25 dat 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.

4. Werkwijze volgens een der voorafgaande conclusies, met het kenmerk, dat capacitieve en/of inductieve variaties bij materiaal- 30 overgangen worden gemeten.

5. Werkwijze volgens een van de voorafgaande conclusies, met het kenmerk, dat met behulp van een 1ichtgeleider omvattende sensor 1ichtsterktevariaties bij materiaal veranderingen worden gemeten.

5. Inrichting geschikt voor het uitvoeren van de werkwijze 35 volgens een van de voorafgaande conclusies, welke inrichting is voorzien van een transleerbare en roteerbare meetstift, met het kenmerk, dat de meetstift is voorzien van een in een referentiegat verplaatsbare sensor, 1001113 2 met behulp waarvan bij een rotatie van de meetstift ter hoogte van een kenmerk in een laag tijdstippen en/of duur van onderbrekingen van materiaalovergangen van het kenmerk meetbaar zijn.

7. Inrichting volgens conclusie 6, met het kenmerk, dat 5 de meetstift is voorzien van een aantal om de omtrek verdeelde sensoren.

8. Inrichting volgens conclusie 6 of 7, met het kenmerk, dat de meetstift aan een eerste, de sensor omvattend uiteinde is voorzien van een boorkop en aan een van het eerste uiteinde afgekeerde tweede uiteinde is voorzien van een boorkoppeling.

9. Inrichting volgens een der conclusies 6, 7 of 8, met het kenmerk, dat de meetstift is voorzien van een met de sensor gekoppelde contactring, die in slepend contact is met een aan een computer gekoppeld contactvlak.

10. Meetstift geschikt voor toepassing bij de werkwijze 15 en inrichting volgens een van de voorafgaande conclusies.

11. Printpaneel voorzien van een aantal lagen die elk een aantal kenmerken omvat, met het kenmerk, dat elk kenmerk een koperen ring omvat, waarbij de binnenzijde van de ring is voorzien van inkepingen. 1001113