WO2006040088A2 - Bohrvorrichtung zum bhren von kontaktierungsbohrungen zum verbinden von kontaktierungsflächen von mehrschicht-leiterplatten - Google Patents

Bohrvorrichtung zum bhren von kontaktierungsbohrungen zum verbinden von kontaktierungsflächen von mehrschicht-leiterplatten Download PDF

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Definitions

  • the invention relates to a drilling device of the type mentioned in the preamble of claim 1 for drilling contacting bores for connecting contact surfaces of at least one first layer of a multilayer printed circuit board with contacting surfaces of at least one second layer of the multilayer printed circuit board.
  • printed circuit boards In the course of increasing miniaturization of electronic assemblies, it is necessary to provide an ever larger number of components or printed conductors on a given surface, for example of a printed circuit board. For this reason, it is known to design printed circuit boards as so-called multi-layer or multi-layer printed circuit boards, in which the printed circuit board consists of a plurality of individual printed circuit boards arranged one above the other in layers, so that components or printed conductors on the front and back sides The individual printed circuit boards and thus, due to the layered structure, can also be arranged between the individual printed circuit boards which follow each other in the layer. In this way it is possible in particular to realize printed circuit boards with a particularly high number of printed conductors, which can not be accommodated on a single printed circuit board. NEN.
  • the individual printed circuit boards whose layering forms a multilayer printed circuit board, are firmly connected to one another, for example by pressing or gluing.
  • the layers on Kunststofftechniksflachen which are also referred to as pads.
  • the contacting surfaces can be arranged, for example, perpendicular to the printed circuit board plane of the multilayer printed circuit board, one above the other on the layers.
  • the contacting bores must in this case be designed so that an electrically conductive contact between the contacting surfaces is made possible in the desired manner. This is readily possible if the contacting surfaces are arranged exactly above one another perpendicular to the printed circuit board plane of the multilayer printed circuit board. It should be noted, however, that when connecting the layers of the multi-layer printed circuit board, for example by pressing, a high surface pressure is used in conjunction with high temperatures. Due to this, when the layers are bonded, a positional offset between the same ben occur. Such a position offset can be based on the fact that the individual layers shrink or stretch and / or shift relative to one another parallel to the printed circuit board plane and / or rotate relative to one another about an axis running perpendicular to the printed circuit board plane.
  • a drilling device of the type in question for drilling contacting bores for connecting contact surfaces of at least one first layer of a multilayer printed circuit board with contacting surfaces of at least one second layer of the multilayer printed circuit board is known.
  • the known drilling device has drilling means for drilling the contacting bores and control means for generating control signals for controlling the drilling means corresponding to the contact bores to be bored in each case.
  • the circuit board has receiving holes, with which they on corresponding to a carrier, for example a Drill table, the drilling device providedchir ⁇ pins can be plugged. Due to the position of the receiving holes, the position of the printed circuit board is thus defined relative to the carrier.
  • the printed circuit board is introduced into an X-ray measuring device, so that any positional offset between the printed circuits Layers of the circuit board can be determined, as known for example from DE 33 42 564 C2. If a position offset is determined, then the position of the receiving holes can be selected such that the positional offset is completely or partially compensated during the subsequent drilling of the contacting holes, provided the positional offset is within certain limits.
  • the printed circuit board After determining the positional offset and drilling the receiving holes in the printed circuit board, the printed circuit board is removed from the X-ray measuring device and placed in the drilling device, where it is attached to the receiving pins of the carrier. Following this, the drilling means of the drilling device drill the desired contacting bores.
  • the invention is based on the object
  • This object is achieved with regard to the Bohrvorrich ⁇ tion by the teaching specified in claim 1 and Hin ⁇ the method by the ange ⁇ given in claim 14 teaching.
  • the determination of a positional offset between the first layer and the second layer of the printed circuit board and the drilling of the contacting holes are carried out in one and the same device.
  • the printed circuit board can remain fixed both during the determination of the positional offset and during the drilling of the contacting bores on a carrier, for example a drilling table of the drilling device. This reliably prevents inaccuracies in the drilling of the contact holes due to mechanical mating tolerances with respect to the receiving holes and the receiving pins. Since, according to the invention, receiving holes in the printed circuit board are fundamentally not required and the printed circuit board can thus be formed without receiving holes, the accuracy of drilling the contacting bores does not affect the fitting tolerances with respect to the receiving holes.
  • the printed circuit board Since both the determination of the positional offset and the boring of the contacting bores in the same device, namely the boring device, are carried out, the printed circuit board is given the same ambient conditions both during the determination of the positional offset and during the boring of the contacting bores. especially with regard to temperature. In this way it is prevented that the geometry of the printed circuit board in particular due to temperature differences between the determination of a positional offset and the drilling of Mais michsbohrun- changed. Such a change in the geometry can occur in conventional devices in particular when the printed circuit board is removed from the X-ray measuring device after the determination of the position offset and introduced into the drilling device, and lead to inaccuracies when drilling the Kunststoffmaschinesboh- ments.
  • the drilling means have at least one laser for forming the contacting holes.
  • the precision when drilling the contacting bores is even further increased.
  • the speed at which the contacting bores are drilled is substantially increased over mechanical drills.
  • a further advantage of using a laser for drilling the contacting bores is that, if appropriate, adaptation of the diameter of the contacting bores can be achieved by suitable beam shaping and / or focusing of the laser beam. A time-consuming change of the drill required for mechanical drills is thus eliminated according to the invention.
  • the Vorrich ⁇ inventive device is particularly simple and inexpensive to produce, as compared to the prior art, the design complexity is significantly reduced. While in the prior art due to the fact that both a se ⁇ parate device for determining a positional offset, for example in the form of an X-ray measuring device, as well as a separate drilling device are required, essential and expensive components, for example in the form of the control, a positioning table for positioning the printed circuit board and a housing, must be present twice, these components in the drilling device according to the invention, in which the means for determining a positional offset are integrated into the Bohr ⁇ device, only once required.
  • the drilling device according to the invention is thus not only substantially simpler and less expensive to produce than the prior art, but also has a considerably reduced space requirement.
  • an integration of the means for determining a positional offset in the drilling device is understood according to the invention that the drilling means and the means for determining a positional offset are in spatial and / or functional contexts such that, in particular, the determination of the positional offset and the boring of the contacting bores can take place without changing the position of the printed circuit board relative to a carrier which holds the printed circuit board.
  • an integration of the means for determining a positional offset into the drilling device means that the drilling means and the means for determining the positional offset are arranged in immediate spatial proximity to one another.
  • the teaching of the invention provides a support for the circuit board, wherein the carrier, the circuit board during drilling of Kunststoffssentechniksbohrungen substantially Positionsver Sungsok based on the position of the circuit board holds in the determination of the position offset.
  • the circuit board occupies substantially the same position relative to the carrier both in determining the positional offset and in drilling the contacting bores. In this way, misalignments of the contacting bores, which could result from a change in position of the printed circuit board relative to the carrier, are reliably avoided.
  • the printed circuit board can be fixed to the carrier during the determination of the positional offset and during the drilling of the contacting bores by means of fixing means.
  • the fixing of the printed circuit board to the carrier can take place in any suitable manner, for example by mechanical clamping or by firmly squeezing the printed circuit board on the carrier via a suction device.
  • a carrier is understood to mean that component which directly holds the printed circuit board, irrespective of the mechanical structure of the carrier.
  • the carrier may be, for example, frame-like or as a table on which the circuit board rests flat, be formed.
  • the carrier is designed such that the printed circuit board can only be released for removal from the device after drilling of the contacting bores.
  • the control means with fixing means which fix the circuit board to the carrier, are in Steuer ⁇ compound, and control the fixing means after drilling the Kunststofftechniksbohrungen so that the circuit board is released for removal.
  • Another embodiment of the invention Teaching provides positioning means for positioning the circuit board relative to the drilling means and / or the means for determining the positional offset.
  • the printed circuit board can be brought into a desired position relative to the drilling means or the means for determining the position offset, so that the drilling means and the means for determining the positional offset are stationary can be arranged on a base body of the device.
  • the positioning means can spielvati be formed by a precision XY table, which has or forms the support for the circuit board.
  • the printed circuit board can be positioned by the positioning means at least in a plane parallel to the printed circuit board plane relative to the drilling means and / or the means for determining the positional offset. If desired in accordance with the respective requirements, however, the printed circuit board may also be positionable in a direction perpendicular to the printed circuit board plane, relative to the drilling means and / or the means for determining the positional offset.
  • the determination of the layer offset can be carried out by means of any suitable method.
  • An advantageous development of the teaching according to the invention provides that the means for determining the positional offset determine the positional offset by means of an imaging method.
  • the means for determining the position offset at least one X-ray Measuring device for measuring the position offset aufwei ⁇ sen.
  • Such X-ray measuring devices allow a measurement of the circuit board and thus a measurement of the position offset with high accuracy.
  • the X-ray measuring device has at least one microfocus X-ray tube. In this embodiment, the measurement of the Lagen ⁇ offset can be done with very high accuracy.
  • the X-ray measuring device can be designed in particular as an X-ray microscope.
  • control means are programmed such that the control of the drilling means only takes place when the determined positional offset of the layers relative to each other exceeds a predetermined value.
  • the contacting holes are drilled only when it is ascertained on the basis of the determined positional offset that the desired electrically conductive connection between the layers of the printed circuit board can be achieved by means of the contacting bores. If, on the other hand, it is determined that the positional offset falls below a predetermined value, due to which a desired electrically conductive contacting of the layers by means of the contacting bores is not possible, the printed circuit board can be discarded. In this way, a time-consuming and cost-consuming further processing of such printed circuit boards is avoided, which can not be functional due to a layer off-set lying outside predetermined tolerances and must accordingly be discarded.
  • the means for determining a positional offset can Determine gene offset based on the Kunststofftechniksflachen the Schich ⁇ th the circuit board and / or based on arranged in or on the layers of the circuit board Markierun ⁇ gene.
  • Printed circuit board of a carrier when drilling the Kontak- t istsbohronne relative to the carrier held substantially positional change in relation to the position of the circuit board in the determination of the positional offset.
  • the contacting bores can be drilled with high accuracy, without this accuracy being caused by position changes of the printed circuit board relative to the carrier, which occur in the prior art in that the printed circuit board is supported by a carrier of a device for determining ⁇ ment a positional offset is removed and placed on a Trä ⁇ ger a separate drilling device is impaired.
  • Essential in this context is the freedom of changes in position of the printed circuit board relative to the carrier in a plane parallel to the printed circuit board plane.
  • FIG 2 shows a vertical section through the printed circuit board according to FIG. 1, wherein only two layers are shown for reasons of illustration and wherein a contacting bore is shown, the inner wall of which is provided with an electrically conductive material,
  • FIG 2 shows a view from above of the printed circuit board according to FIG. 2 at a first positional offset of the layers of the printed circuit board,
  • FIG. 4 shows, in the same illustration as FIG. 3, the printed circuit board according to FIG. 2 with a second positional offset of the layers relative to one another, FIG.
  • Fig. 6 is a schematic side view of a
  • Embodiment of a drilling device according to the invention for carrying out a method according to the invention wherein components of the drilling device are partially shown in the manner of a block diagram.
  • the same or corresponding components are provided with the same sectors ⁇ signs.
  • a multi-layer printed circuit board 2 is shown in highly schematic form, which is hereinafter referred to briefly as a printed circuit board.
  • the printed circuit board 2 has a layer-like construction, wherein Schich ⁇ th 4, 6, 8 of the printed circuit board 2 are each formed by a ein ⁇ individual circuit board.
  • the layers 4, 6, 8 of the circuit board 2 are firmly connected to each other, for example by pressing or gluing.
  • the printed circuit board 2 according to FIG. 1 shown in the unconnected state.
  • the printed circuit board 2 according to FIG. 1 consists of three layers. However, the number of layers can be selected within wide limits.
  • the layers 4, 6, 8 conductor tracks of which in Fig. 1 is a conductor of the layer 4 with the reference numeral 10, a conductor of the layer 6 with the reference numeral 12 and a conductor of the layer 8 with the reference numeral 14 is provided.
  • the conductor tracks 10, 12, 14 are made of an electrically conductive material and are connected tomaschinessensflachen 16 or 18 or 20 of electrically conductive material, which are formed in this Ausry ⁇ insurance example in plan view substantially Vietnamese bob ⁇ shaped.
  • the contacting surfaces 16, 18, 20 can be connected to one another by a contacting bore, which is indicated at 22 in FIG. 1.
  • FIG. 2 shows a vertical section through the conductor plate 2 according to FIG. Binding the contacting surfaces 16, 18, 20, the circuit board 2 is pierced so that the contacting bore 22 in the ideal case coaxial with the contacting surfaces 16, 18, 20 runs. After drilling the contacting bore 22, its inner wall is provided with an electrically conductive material, for example a solder, which produces in the desired manner an electrically conductive connection between the contacting surfaces 16, 18, 20.
  • FIG. 3 shows a plan view of the printed circuit board 2 according to FIG. 2. When the layers 4, 6, 8 are joined together, a positional offset of the layers 4, 6, 8 relative to one another may occur, on account of which the contacting surfaces 16, 18, 20 then no longer in the desired manner perpendicular to the circuit board plane ex ⁇ act over each other.
  • a positional offset can be achieved, in particular, by an elongation or shrinkage of at least one of the layers 4, 6, 8, by a displacement of the layers 4, 6, 8 parallel to the printed circuit board plane relative to one another and / or a rotation of the layers 4, 6 , 8 occur relative to each other about an axis perpendicular to the Lei ⁇ terplattenebene axis and / or by shearing.
  • FIG. 3 shows a printed circuit board 2 in which such a positional offset has not occurred, so that the contacting surfaces 16, 18, 20 lie perpendicular to the printed circuit board plane one after the other. As can be seen from FIG.
  • the contacting surfaces 16, 18, 20 are essentially annular, in which case the contacting bore 22 is coaxial with the contacting surfaces 16, 18, 20 in the desired manner runs.
  • the annular Kontakie- rungsflachen 16, 18, 20 have a radial width D.
  • Fig. 4 illustrates a printed circuit board 2, in which a Layer offset has occurred, due to the Kon ⁇ taktmaschinesbohrung 22 is no longer coaxial to all Kontak- t réellesflachen 16, 18, 20 coaxial.
  • the position of the contacting bore 22 is chosen so that for all contacting surfaces 16, 18, 20 as large a remaining radial width D er ⁇ is. If the remaining radial width D of the contacting surfaces 16, 18, 20 falls below a predetermined value, the printed circuit board 2 can not be used further and must be discarded.
  • Fig. 5 illustrates a printed circuit board 2, in which a positional offset has occurred, which is so great that even after optimizing the position of the contacting bore 22 can not be ensured that all Kon- takt istsflachen 16, 18, 20 ring with a vor ⁇ given minimum radial width. Rather, in the printed circuit board shown in FIG. 5, the contacting surfaces 16, 18 are no longer ring-shaped after drilling the contacting bore, but are interrupted in the radial direction at their outer circumference. Even such a circuit board can not be used, but must be discarded.
  • FIG. 6 shows an exemplary embodiment of a drilling device 24 according to the invention for carrying out a method according to the invention for drilling the contacting bores 22 for connecting the contacting surfaces 16, 28 of the layers 4, 6, 8 of the printed circuit board 2.
  • the drilling device 24 has drilling means for drilling the contacting bores 22, which according to the invention have a laser 26.
  • the method of drilling by means of laser radiation is known to the person skilled in the art and will therefore not be explained in more detail here.
  • the laser 26 is provided with control means 28 for generating control signals for activation. tion of the laser 26 in accordance with the respectively drilled to the contacting bores 22 whose function will be explained in more detail below.
  • the drilling device 24 also has means integrated in the device 24 for determining a position offset, which in this exemplary embodiment are formed by an X-ray measuring device, which in this exemplary embodiment is designed as an X-ray microscope and has a microfocus.
  • X-ray tube 32 has.
  • the X-ray tube 32 is used to irradiate the printed circuit board 2, which is arranged on a carrier 34.
  • an x-ray image detector 36 is arranged whose output signal can be fed to the control unit 28.
  • the x-ray tube 32 can be driven by the control means 28.
  • the carrier 34 is connected in this embodiment with positioning means for positioning the carrier 34 and thus theêt ⁇ plate 2 relative to the laser 26 and the X-ray tube 32.
  • the positioning means can spielvati be formed by a precision XY table, by means of which the carrier 34 and thus the Lei ⁇ terplatte 2 is reproducible precisely and with high accuracy reproduzable relative to the laser 26 and the X-ray tube 32 positionable.
  • the positioning means are formed in this embodiment such that the carrier 34 in the drawing plane in and out and parallel to the plane, ie in the X and Y directions, can be positioned.
  • Fixing means are provided for fixing the printed circuit board 2 to the carrier 34 so as to be position-free in relation to the position of the printed circuit board 2 in determining the positional offset.
  • a vacuum suction device is provided. 6, which is indicated in FIG. 6 at reference numeral 38, and sucks through the printed circuit board 2 through recesses 40 formed in the carrier 34, thereby fixing it to the carrier 34.
  • the vacuum suction device can be actuated such that the fixing of the printed circuit board 2 to the carrier 34 is not released until all the contact holes 22 have been drilled.
  • the drilling means in the form of the laser 26 and the means for determining a positional offset in the form of the X-ray tube 32 and the X-ray image detector 36 are accommodated in a common housing 42, which in its interior through the X-ray tube 32nd generated X-ray radiation is shielded to the outside.
  • the mode of operation of the drilling device 24 according to the invention is as follows.
  • a first control unit 44 of the control means 28 controls the positioning means so that the carrier 34 and thus the printed circuit board 2 moves relative to the X-ray tube 32 in a position in which a possible Lagersver ⁇ rate of the layers 4, 6, 8 of Printed circuit board 2 can be determined relative to each other.
  • the manner in which the positional offset is determined is generally known to the person skilled in the art and will therefore not be explained in more detail here.
  • the X-ray images generated by irradiation of the printed circuit board 2 by means of the X-ray tube 32 are recorded by the X-ray image detector 36 and supplied to an evaluation unit 46 of the control means 28, which determined from the recorded X-ray images of any positional offset of the layers 4, 6, 8 of the printed circuit board 2 relative to each other.
  • the control of the Rönt ⁇ genrschreibe 32 takes place here by a second control unit 48 of the control means 28.
  • circuit board 2 can not be further processed and must be discarded accordingly, a corresponding signal is generated, due to which a user can remove the circuit board 2 from the drilling device 24.
  • the first control unit 44 of the control means generates control signals for driving the laser 26 in accordance with the respective contact bores to be drilled and control signals for controlling the positioning means.
  • the positioning means then position the carrier 34 and thus the printed circuit board 2 relative to the laser 26 so that the desired contacting bores can be drilled by means of the laser 26.
  • the printed circuit board 2 is position-free on the carrier both during the determination of the positional offset and during the drilling of the contacting bores 22
  • the position of the carrier 34 relative to the laser 26 can be controlled by the first control unit 44 of the control means 28 with high accuracy and reproducibility by actuation of the positioning means.

Abstract

Eine Bohrvorrichtung (24) zum Bohren von Kontaktie­rungsbohrungen (22) zum Verbinden von Kontaktierungsflä­chen (16) wenigstens einer ersten Schicht (4) einer Mehr­schicht-Leiterplatte (2) mit Kontaktierungsflächen (18) wenigstens einer zweiten Schicht (6) der Mehrschicht-Lei­terplatte (2) weist Bohrmittel zum Bohren der Kontaktie­rungsbohrungen (22) und Steuermittel zur Erzeugung von Steuersignalen zur Ansteuerung der Bohrmittel entspre­chend den jeweils zu bohrenden Kontaktierungsbohrungen auf. Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist durch in die Vorrichtung (24) integrierte Mittel zur Ermittlung eines Lagenversatzes zwischen der ersten Schicht (4) und der zweiten Schicht (6) der Mehrschicht-Leiterplatte (2) ge­kennzeichnet, die mit den Steuermitteln (28) verbunden sind und den Steuermitteln (28 ) ein den ermittelten La­genversatz repräsentierendes Signal zuführen, wobei die Steuermittel (28) die Steuersignale in Abhängigkeit von dem ermittelten Lagenversatz erzeugen, derart, daß die Bohrmittel die Kontaktierungsbohrungen (22) in Abhängig­keit von dem ermittelten Lagenversatz bohren. Erfin­dungsgemäß weisen die Bohrmittel wenigstens einen Laser (26) zum Bilden der Kontaktierungsbohrungen (22) auf.

Description

L E I N E & WAG N E R
PATENTANWÄLTE • EUROPEAN PATENT & TRADEMARK ATTORNEYS
Dipl -Ing Sigurd Leine Dipl -Ing Carsten Wagner Dipl -Chem Dr Jens Herrguth
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Unser Zeichen Datum
FEINFOCUS GmbH 970/007 WO 06.10.2005 cw/bc
Bohrvorrichtung zum Bohren von Kontaktierungsbohrungen zum Verbinden von Kontaktierungsflachen von Mehrschicht-Leiterplatten
Die Erfindung betrifft eine Bohrvorrichtung der im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Art zum Bohren von Kontaktierungsbohrungen zum Verbinden von Kontak- tierungsflachen wenigstens einer ersten Schicht einer Mehrschicht-Leiterplatte mit Kontaktierungsflachen we¬ nigstens einer zweiten Schicht der Mehrschicht-Leiter¬ platte.
Im Zuge einer zunehmenden Miniaturisierung elek¬ tronischer Baugruppen ist es erforderlich, auf einer vorgegebenen Fläche beispielsweise einer Leiterplatte eine immer größere Anzahl von Bauelementen bzw. Leiter¬ bahnen vorzusehen. Aus diesem Grunde ist es bekannt, Leiterplatten als sogenannte Mehrschicht- oder MuIti- layer-Leiterplatten auszulegen, bei der die Leiterplat- te aus einer Mehrzahl von schichtartig übereinander angeordneten einzelnen Leiterplatten besteht, so daß Bauteile oder Leiterbahnen auf der Vorder- und Rücksei¬ te der einzelnen Leiterplatten und damit aufgrund des schichtartigen Aufbaus auch zwischen den in der Schich- tung aufeinanderfolgenden einzelnen Leiterplatten an¬ geordnet sein können. Auf diese Weise ist es insbeson¬ dere möglich, Leiterplatten mit einer besonders hohen Anzahl von Leiterbahnen zu realisieren, die auf einer einzelnen Leiterplatte nicht untergebracht werden kön- nen. Die einzelnen Leiterplatten, deren Schichtung eine Mehrschicht-Leiterplatte bildet, werden, beispielsweise durch Verpressen oder Verkleben, fest miteinander ver¬ bunden. Um eine Übertragung elektrischer Signale bei¬ spielsweise zwischen einer ersten Schicht und einer zweiten Schicht der Mehrschicht-Leiterplatte zu erzie¬ len, ist es erforderlich, die Leiterbahnen der Schich¬ ten elektrisch leitend miteinander zu verbinden. Hierzu weisen die Schichten Kontaktierungsflachen auf, die auch als Pads bezeichnet werden. Die Kontaktierungs- flächen können beispielsweise senkrecht zur Leiterplat¬ tenebene der Mehrschicht-Leiterplatte übereinanderlie- gend auf den Schichten angeordnet sein. Zum elektrisch leitenden Verbinden der Kontaktierungsflachen werden Kontaktierungsbohrungen gebohrt, wobei die Kontaktie- rungsbohrungen die Kontaktierungsflachen mechanisch miteinander verbinden, so daß die elektrisch leitende Verbindung beispielsweise dadurch hergestellt werden kann, daß die Innenwandungen der Kontaktierungsbohrun¬ gen mit Lot oder einem anderen elektrisch leitfähigen Material elektrisch leitend gemacht werden.
Die Kontaktierungsbohrungen müssen hierbei so aus¬ geführt werden, daß in der gewünschten Weise ein elek- trisch leitender Kontakt zwischen den Kontaktierungs- flachen ermöglicht ist. Dies ist ohne weiteres dann möglich, wenn die Kontaktierungsflachen senkrecht zur Leiterplattenebene der Mehrschicht-Leiterplatte exakt übereinanderliegend angeordnet sind. Zu berücksichtigen ist jedoch, daß beim Verbinden der Schichten der Mehr¬ schicht-Leiterplatte, beispielsweise durch Verpressen, ein hoher Flächendruck in Verbindung mit hohen Tempera¬ turen verwendet wird. Aufgrunddessen kann bei der Ver¬ bindung der Schichten ein Lagenversatz zwischen densel- ben auftreten. Ein solcher Lagenversatz kann darauf beruhen, daß die einzelnen Schichten schrumpfen oder sich dehnen und/oder sich parallel zur Leiterplatten¬ ebene relativ zueinander verschieben und/oder sich um eine senkrecht zur Leiterplattenebene verlaufende Achse relativ zueinander verdrehen.
Aufgrund eines auf diese Weise aufgetretenen La¬ genversatzes ist es nicht mehr möglich, die elektrisch leitende Verbindung zwischen den Kontaktierungsflachen der Schichten durch die Kontaktierungsbohrungen zu bil¬ den, sofern der Lagenversatz außerhalb vorgegebener Toleranzen liegt. Die Leiterplatte muß dann als Aus¬ schuß verworfen werden.
Um zu verhindern, daß Leiterplatten, bei denen der Lagenversatz außerhalb der vorgegebenen Toleranzen liegt, einer kostenaufwendigen Weiterbearbeitung, bei¬ spielsweise beim Bestücken mit Bauteilen, unterzogen werden, ist es aus der DE 33 42 564 C2 bekannt, den Lagenversatz unter Verwendung einer Röntgen-Meßeinrich- tung zu ermitteln.
Eine Bohrvorrichtung der betreffenden Art zum Boh¬ ren von Kontaktierungsbohrungen zum Verbinden von Kon¬ taktierungsflachen wenigstens einer ersten Schicht ei¬ ner Mehrschicht-Leiterplatte mit Kontaktierungsflachen wenigstens einer zweiten Schicht der Mehrschicht-Lei¬ terplatte ist bekannt. Die bekannte Bohrvorrichtung weist Bohrmittel zum Bohren der Kontaktierungsbohrungen und Steuermittel zur Erzeugung von Steuersignalen zur Ansteuerung der Bohrmittel entsprechend den jeweils zu bohrenden Kontaktierungbohrungen auf. Zur Fixierung der Mehrschicht-Leiterplatte, die nachfolgend kurz als Lei¬ terplatte bezeichnet wird, in der Bohrvorrichtung weist die Leiterplatte Aufnahmelöcher auf, mit denen sie auf entsprechende an einem Träger, beispielsweise einem Bohrtisch, der Bohrvorrichtung vorgesehene Aufnahme¬ stifte aufsteckbar ist. Durch die Position der Aufnah¬ melöcher ist somit die Position der Leiterplatte rela¬ tiv zu dem Träger festgelegt. In diesem Zusammenhang ist es bekannt, die Posi¬ tion der Aufnahmelöcher in der Leiterplatte zur Kompen¬ sation eines aufgetretenen Lagenversatzes zu korrigie¬ ren. Hierzu wird die Leiterplatte in eine Röntgen-Meß- einrichtung eingebracht, so daß ein etwaiger Lagenver- satz zwischen den Schichten der Leiterplatte ermittelt werden kann, wie beispielsweise aus der DE 33 42 564 C2 bekannt. Falls ein Lagenversatz ermittelt wird, so kann die Position der Aufnahmelöcher so gewählt werden, daß der Lagenversatz beim nachfolgenden Bohren der Kontak- tierungsbohrungen vollständig oder teilweise kompen¬ siert wird, sofern der Lagenversatz innerhalb bestimm¬ ter Grenzen liegt.
Nach der Ermittlung des Lagenversatzes und dem Bohren der Aufnahmelöcher in der Leiterplatte wird die Leiterplatte aus der Röntgen-Meßeinrichtung entnommen und in die Bohrvorrichtung eingebracht, wo sie auf die Aufnahmestifte des Trägers aufgesteckt wird. Daran an¬ schließend bohren die Bohrmittel der Bohrvorrichtung die gewünschten Kontaktierungsbohrungen. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine
Bohrvorrichtung der im Oberbegriff des Anspruchs 1 ge¬ nannten Art und ein Verfahren der im Oberbegriff des Anspruchs 14 genannten Art zum Bohren von Kontaktie¬ rungsbohrungen zum Verbinden von Kontaktierungsflachen wenigstens einer ersten Schicht einer Mehrschicht-Lei¬ terplatte mit Kontaktierungsflachen wenigstens einer zweiten Schicht der Mehrschicht-Leiterplatte anzugeben, bei der bzw. dem die Genauigkeit beim Bohren der Kon¬ taktierungsbohrungen erhöht ist. Diese Aufgabe wird hinsichtlich der Bohrvorrich¬ tung durch die im Anspruch 1 angegebene Lehre und hin¬ sichtlich des Verfahrens durch die im Anspruch 14 ange¬ gebene Lehre gelöst . Erfindungsgemäß werden die Ermittlung eines Lagen¬ versatzes zwischen der ersten Schicht und der zweiten Schicht der Leiterplatte und das Bohren der Kontaktie- rungsbohrungen in ein und derselben Vorrichtung durch¬ geführt . Auf diese Weise kann die Leiterplatte sowohl während der Ermittlung des Lagenversatzes als auch wäh¬ rend des Bohrens der Kontaktierungsbohrungen an einem Träger, beispielsweise einem Bohrtisch der Bohrvorrich¬ tung, fixiert bleiben. Auf diese Weise ist zuverlässig verhindert, daß sich aufgrund von mechanischen Pas- sungstoleranzen in Bezug auf die Aufnahmelöcher und die Aufnahmestifte Ungenauigkeiten beim Bohren der Kontak- tierungsbohrungen ergeben. Da erfindungsgemäß Aufnahme¬ löcher in der Leiterplatte grundsätzlich nicht erfor¬ derlich sind und die Leiterplatte somit aufnahmeloch- frei ausgebildet sein kann, beeinflussen erfindungs¬ gemäß Passungstoleranzen in Bezug auf die Aufnahmelö¬ cher die Genauigkeit beim Bohren der Kontaktierungs¬ bohrungen nicht .
Da sowohl die Ermittlung des Lagenversatzes als auch das Bohren der Kontaktierungsbohrungen in dersel¬ ben Vorrichtung, nämlich der Bohrvorrichtung, vorgenom¬ men werden, wird die Leiterplatte sowohl während der Ermittlung des Lagenversatzes als auch während des Boh¬ rens der Kontaktierungsbohrungen denselben Umgebungs- bedingungen, insbesondere hinsichtlich der Temperatur, ausgesetzt. Auf diese Weise ist verhindert, daß sich die Geometrie der Leiterplatte insbesondere aufgrund von Temperaturdifferenzen zwischen der Ermittlung eines Lagenversatzes und dem Bohren der Kontaktierungsbohrun- gen verändert. Eine solche Veränderung der Geometrie kann bei herkömmlichen Vorrichtungen insbesondere dann auftreten, wenn die Leiterplatte nach der Ermittlung des Lagenversatzes aus der Röntgen-Meßeinrichtung ent- nommen und in die Bohrvorrichtung eingebracht wird, und zu Ungenauigkeiten beim Bohren der Kontaktierungsboh- rungen führen.
Auf diese Weise ist erfindungsgemäß die Präzision beim Bohren der Kontaktierungsbohrungen in der erfin- dungsgemäßen Bohrvorrichtung erhöht.
Erfindungswesentlich ist ferner, daß die Bohrmit¬ tel wenigstens einen Laser zum Bilden der Kontaktie- rungsbohrungen aufweisen. Auf diese Weise ist die Prä¬ zision beim Bohren der Kontaktierungsbohrungen noch weiter erhöht. Darüberhinaus ist die Geschwindigkeit, mit der die Kontaktierungsbohrungen gebohrt werden, gegenüber mechanischen Bohrmaschinen wesentlich erhöht. Ein weiterer Vorteil der Verwendung eines Lasers zum Bohren der Kontaktierungsbohrungen besteht darin, daß gegebenenfalls eine Anpassung des Durchmessers der Kon¬ taktierungsbohrungen durch eine geeignete Strahlformung und/oder Fokusierung des Laserstrahles erreicht werden kann. Ein bei mechanischen Bohrmaschinen erforderlicher zeitraubender Wechsel des Bohrers entfällt damit erfin- dungsgemäß.
Darüber hinaus ist die erfindungsgemäße Vorrich¬ tung besonders einfach und kostengünstig herstellbar, da gegenüber dem Stand der Technik der konstruktive Aufwand wesentlich verringert ist. Während beim Stand der Technik aufgrund der Tatsache, daß sowohl eine se¬ parate Vorrichtung zur Ermittlung eines Lagenversatzes, beispielsweise in Form einer Röntgen-Meßeinrichtung, als auch eine separate Bohrvorrichtung erforderlich sind, wesentliche und teure Komponenten, beispielsweise in Form der Steuerung, eines Positionierungstisches zur Positionierung der Leiterplatte und eines Gehäuses, doppelt vorhanden sein müssen, sind diese Komponenten bei der erfindungsgemäßen Bohrvorrichtung, in die die Mittel zur Ermittlung eines Lagenversatzes in die Bohr¬ vorrichtung integriert sind, nur einmal erforderlich. Die erfindungsgemäße Bohrvorrichtung ist somit gegen¬ über dem Stand der Technik nicht nur wesentlich ein¬ facher und kostengünstiger herstellbar, sondern hat auch einen erheblich reduzierten Raumbedarf.
Unter einer Integration der Mittel zur Ermittlung eines Lagenversatzes in die Bohrvorrichtung wird erfin¬ dungsgemäß verstanden, daß die Bohrmittel und die Mit¬ tel zur Ermittlung eines Lagenversatzes so in räumli- ehern und/oder FunktionsZusammenhang stehen, daß ins¬ besondere die der Ermittlung des Lagenversatzes und das Bohren der Kontaktierungsbohrungen ohne LageVeränderung der Leiterplatte relativ zu einem Träger, der die Lei¬ terplatte hält, erfolgen kann. Insbesondere wird erfin- dungsgemäß unter einer Integration der Mittel zur Er¬ mittlung eines Lagenversatzes in die Bohrvorrichtung verstanden, daß die Bohrmittel und die Mittel zur Er¬ mittlung des Lagenversatzes in unmittelbar räumlicher Nähe zueinander angeordnet sind. Eine vorteilhafte Weiterbildung der erfindungs¬ gemäßen Lehre sieht vor, daß die Bohrmittel und die Mittel zur Ermittlung eines Lagenversatzes an einem gemeinsamen Grundkörper, insbesondere in einem gemein¬ samen Gehäuse der Vorrichtung aufgenommen sind. Diese Ausführung ist besonders kompakt und raumsparend.
Eine außerordentlich vorteilhafte Weiterbildung der erfindungsgemäßen Lehre sieht einen Träger für die Leiterplatte vor, wobei der Träger die Leiterplatte beim Bohren der Kontaktierungsbohrungen im wesentlichen positionsveränderungsfrei bezogen auf die Position der Leiterplatte bei der Ermittlung des Lagenversatzes hält. Bei dieser Ausführungsform nimmt die Leiterplatte relativ zu dem Träger sowohl bei der Ermittlung des Lagenversatzes als auch beim Bohren der Kontaktierungs- bohrungen im wesentlichen dieselbe Position ein. Auf diese Weise sind Fehlausrichtungen der Kontaktierungs- bohrungen, die sich aus einer Lageveränderung der Lei¬ terplatte relativ zu dem Träger ergeben könnten, zu- verlässig vermieden. Insbesondere kann die Leiterplatte während der Ermittlung des Lagenversatzes und während des Bohrens der Kontaktierungsbohrungen durch Fixie¬ rungsmittel an dem Träger fixiert sein. Die Fixierung der Leiterplatte an dem Träger kann auf beliebige ge- eignete Weise erfolgen, beispielsweise durch mechani¬ sches Einspannen oder durch Festsaugen der Leiterplatte an dem Träger über eine Saugvorrichtung.
Unter einem Träger wird erfindungsgemäß dasjenige Bauteil verstanden, das die Leiterplatte unmittelbar hält, unabhängig von dem mechanischen Aufbau des Trä¬ gers. Der Träger kann beispielsweise rahmenartig oder als Tisch, auf dem die Leiterplatte flach aufliegt, ausgebildet sein.
Eine Weiterbildung der vorgenannten Ausführungs- form sieht vor, daß der Träger derart ausgebildet ist, daß die Leiterplatte erst nach dem Bohren der Kontak- tierungsbohrungen für eine Entnahme aus der Vorrichtung freigebbar ist. Bei dieser Ausführungsform können bei¬ spielsweise die Steuermittel mit Fixierungsmitteln, die die Leiterplatte an dem Träger fixieren, in Steuerungs¬ verbindung stehen, und die Fixierungsmittel nach dem Bohren der Kontaktierungsbohrungen so ansteuern, daß die Leiterplatte für eine Entnahme freigegeben wird. Eine andere Weiterbildung der erfindungsgemäßen Lehre sieht Positionierungsmittel zur Positionierung der Leiterplatte relativ zu den Bohrmitteln und/oder den Mitteln zur Ermittlung des Lagenversatzes vor. Durch entsprechende Ansteuerung der Positionierungs- mittel durch die Steuermittel ist die Leiterplatte je¬ weils in eine gewünschte Position relativ zu den Bohr¬ mitteln bzw. den Mitteln zur Ermittlung des Lagenver¬ satzes bringbar, so daß die Bohrmittel und die Mittel zur Ermittlung des Lagenversatzes ortsfest an einem Grundkörper der Vorrichtung angeordnet sein können. Auf diese Weise ist der mechanische Aufbau der Vorrichtung vereinfacht. Die Positionierungsmittel können bei¬ spielsweise durch einen Präzisions-X-Y-Tisch gebildet sein, der den Träger für die Leiterplatte aufweist oder bildet.
Eine Weiterbildung der vorgenannten Ausführungs- form sieht vor, daß die Leiterplatte durch die Positio¬ nierungsmittel wenigstens in einer zu der Leiterplat¬ tenebene parallelen Ebene relativ zu den Bohrmitteln und/oder den Mitteln zur Ermittlung des Lagenversatzes positionierbar ist. Falls entsprechend den jeweiligen Anforderungen gewünscht, kann die Leiterplatte jedoch auch in einer zur Leiterplattenebene senkrechten Rich¬ tung relativ zu den Bohrmitteln und/oder den Mitteln zur Ermittlung des Lagenversatzes positionierbar sein.
Grundsätzlich kann die Ermittlung des Lagenver¬ satzes mittels eines beliebigen geeigneten Verfahrens erfolgen. Eine vorteilhafte Weiterbildung der erfin¬ dungsgemäßen Lehre sieht vor, daß die Mittel zur Er- mittlung des Lagenversatzes den Lagenversatz mittels eines bildgebenden Verfahrens ermitteln.
Eine besonders vorteilhafte Weiterbildung der er¬ findungsgemäßen Lehre sieht vor, daß die Mittel zur Ermittlung des Lagenversatzes wenigstens eine Röntgen- Meßeinrichtung zur Messung des Lagenversatzes aufwei¬ sen. Derartige Röntgen-Meßeinrichtungen ermöglichen eine Vermessung der Leiterplatte und damit eine Messung des Lagenversatzes mit hoher Genauigkeit. Eine vorteilhafte Weiterbildung der vorgenannten Ausführungsform sieht vor, daß die Röntgen-Meßeinrich- tung wenigstens eine Mikrofocus-Röntgenröhre aufweist. Bei dieser Ausführungsform kann die Messung des Lagen¬ versatzes mit besonders hoher Genauigkeit erfolgen. Die Röntgen-Meßeinrichtung kann insbesondere als Röntgen- Mikroskop ausgebildet sein.
Eine andere Weiterbildung der erfindungsgemäßen Lehre sieht vor, daß die Steuermittel derart program¬ miert sind, daß die Ansteuerung der Bohrmittel nur dann erfolgt, wenn der ermittelte Lagenversatz der Schichten relativ zueinander einen vorgegebenen Wert überschrei¬ tet. Bei dieser Ausführungsform werden die Kontaktie- rungsbohrungen nur dann gebohrt, wenn anhand des er¬ mittelten Lagenversatzes festgestellt wird, daß mittels der Kontaktierungsbohrungen die gewünschte elektrisch leitende Verbindung zwischen den Schichten der Leiter¬ platte erzielbar ist. Wird demgegenüber festgestellt, daß der Lagenversatz einen vorgegebenen Wert unter¬ schreitet, aufgrund dessen eine gewünschte elektrisch leitende Kontaktierung der Schichten mittels der Kon- taktierungsbohrungen nicht möglich ist, so kann die Leiterplatte verworfen werden. Auf diese Weise ist eine zeit- und kostenaufwendige Weiterbearbeitung von sol¬ chen Leiterplatten vermieden, die aufgrund eines au- ßerhalb vorgegebener Toleranzen liegenden Lagenversat¬ zes nicht funktionsfähig sein können und dementspre¬ chend verworfen werden müssen.
Entsprechend den jeweiligen Anforderungen können die Mittel zur Ermittlung eines Lagenversatzes den La- genversatz anhand der Kontaktierungsflachen der Schich¬ ten der Leiterplatte und/oder anhand von in oder auf den Schichten der Leiterplatte angeordneten Markierun¬ gen ermitteln. Bei einem erfindungsgemäßen Verfahren wird die
Leiterplatte von einem Träger beim Bohren der Kontak- tierungsbohrungen relativ zu dem Träger im wesentlichen positionsänderungsfrei bezogen auf die Position der Leiterplatte bei der Ermittlung des Lagenversatzes ge- halten. Auf diese Weise können die Kontaktierungsboh- rungen erfindungsgemäß mit hoher Genauigkeit gebohrt werden, ohne daß diese Genauigkeit durch Positionsände¬ rungen der Leiterplatte relativ zu dem Träger, die beim Stand der Technik dadurch auftreten, daß die Leiter- platte von einem Träger einer Vorrichtung zur Ermitt¬ lung eines Lagenversatzes abgenommen und auf einen Trä¬ ger einer separaten Bohrvorrichtung aufgesetzt wird, beeinträchtigt ist. Wesentlich ist in diesem Zusammen¬ hang die Freiheit von Positionsänderungen der Leiter- platte relativ zu dem Träger in einer zur Leiterplat¬ tenebene parallelen Ebene.
Vorteilhafte und zweckmäßige Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind in den Ansprüchen 14 bis 17 angegeben. Die Erfindung wird nachfolgend anhand der beige¬ fügten stark schematisierten Zeichnung näher erläutert, die ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Bohrvorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens darstellt. Dabei bilden alle beschriebenen oder in der Zeichnung dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger Kombination den Gegenstand der Er¬ findung, unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den Patentansprüchen oder deren Rückbeziehung sowie unab¬ hängig von ihrer Formulierung bzw. Darstellung in der Beschreibung bzw. in der Zeichnung.
Es zeigt :
Fig. 1 in perspektivischer, stark schematisier- ter Darstellung die Schichten einer
Mehrschicht-Leiterplatte vor dem Verbin¬ den der Schichten miteinander,
Fig. 2 einen Vertikalschnitt durch die Leiter¬ platte gemäß Fig. 1, wobei aus Darstel- lungsgründen lediglich zwei Schichten gezeigt sind und wobei eine Kontaktie- rungsbohrung gezeigt ist, deren Innen¬ wandung mit einem elektrisch leitfähigen Material versehen ist, Fig. 3 eine Ansicht von oben auf die Leiter¬ platte gemäß Fig. 2 bei einem ersten Lagenversatz der Schichten der Leiter¬ platte zueinander,
Fig. 4 in gleicher Darstellung wie Fig. 3 die Leiterplatte gemäß Fig. 2 bei einem zweiten Lagenversatz der Schichten zu¬ einander,
Fig. 5 in gleicher Darstellung wie Fig. 3 die
Leiterplatte gemäß Fig. 2 bei einem dritten Lagenversatz der Schichten zu¬ einander und
Fig. 6 eine schematische Seitenansicht eines
Ausführungsbeispieles einer erfindungs- gemäßen Bohrvorrichtung zur Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens, wo¬ bei Komponenten der Bohrvorrichtung teilweise nach Art eines Blockschalt¬ bildes dargestellt sind. In den Figuren der Zeichnung sind gleiche bzw. sich entsprechende Bauteile mit den gleichen Bezugs¬ zeichen versehen.
In Fig. 1 ist stark schematisiert eine Mehrschicht-Leiterplatte 2 dargestellt, die nachfolgend kurz als Leiterplatte bezeichnet wird. Die Leiterplatte 2 weist einen schichtartigen Aufbau auf, wobei Schich¬ ten 4, 6, 8 der Leiterplatte 2 jeweils durch eine ein¬ zelne Leiterplatte gebildet sind. Die Schichten 4, 6, 8 der Leiterplatte 2 sind fest miteinander verbunden, beispielsweise durch Verpressen oder Verkleben. Aus Darstellungsgründen sind die Schichten 4, 6, 8 in Fig.
1 im nicht miteinander verbundenen Zustand gezeigt . Lediglich beispielshalber besteht die Leiterplatte 2 gemäß Fig. 1 aus drei Schichten. Die Zahl der Schichten ist jedoch in weiten Grenzen wählbar. Die Leiterplatte
2 kann beispielsweise aus lediglich zwei Schichten oder auch aus mehr als drei Schichten bestehen.
Im Fertigungszustand der Leiterplatte 2 weisen die Schichten 4, 6, 8 Leiterbahnen auf, von denen in Fig. 1 eine Leiterbahn der Schicht 4 mit den Bezugszeichen 10, eine Leiterbahn der Schicht 6 mit dem Bezugszeichen 12 und eine Leiterbahn der Schicht 8 mit dem Bezugszeichen 14 versehen ist. Die Leiterbahnen 10, 12, 14 bestehen aus einem elektrisch leitfähigen Material und sind mit Kontaktierungsflachen 16 bzw. 18 bzw. 20 aus elektrisch leitfähigem Material verbunden, die bei diesem Ausfüh¬ rungsbeispiel in der Draufsicht im wesentlichen kreis¬ förmig ausgebildet sind. Die Kontaktierungsflachen 16, 18, 20 sind durch eine Kontaktierungsbohrung mitein¬ ander verbindbar, die in Fig. 1 bei dem Bezugszeichen 22 angedeutet ist.
Fig. 2 zeigt einen Vertikalschnitt durch die Lei¬ terplatte 2 gemäß Fig. 1. Zum elektrisch leitenden Ver- binden der Kontaktierungsflachen 16, 18, 20 wird die Leiterplatte 2 so durchbohrt, daß die Kontaktierungs- bohrung 22 im Idealfall koaxial zu den Kontaktierungs- flächen 16, 18, 20 verläuft. Nach dem Bohren der Kon- taktierungsbohrung 22 wird deren Innenwandung mit einem elektrisch leitfähigen Material, beispielsweise einem Lot, versehen, das in der gewünschten Weise eine elek¬ trisch leitende Verbindung zwischen den Kontaktierungs- flächen 16, 18, 20 herstellt. Fig. 3 zeigt eine Draufsicht auf die Leiterplatte 2 gemäß Fig. 2. Beim Verbinden der Schichten 4, 6, 8 miteinander kann ein Lagenversatz der Schichten 4, 6, 8 relativ zueinander auftreten, aufgrund dessen die Kon- taktierungsflachen 16, 18, 20 dann nicht mehr in der gewünschten Weise senkrecht zur Leiterplattenebene ex¬ akt übereinanderliegen. Ein Lagenversatz kann insbeson- der durch eine Dehnung oder Schrumpfung wenigstens ei¬ ner der Schichten 4, 6, 8, durch eine Verschiebung der Schichten 4, 6, 8 parallel zur Leiterplattenebene rela- tiv zueinander und/oder eine Verdrehung der Schichten 4, 6, 8 relativ zueinander um eine senkrecht zur Lei¬ terplattenebene verlaufende Achse und/oder durch eine Scherung auftreten. Fig. 3 stellt eine Leiterplatte 2 dar, bei der ein solcher Lagenversatz nicht aufgetreten ist, so daß die Kontaktierungsflachen 16, 18, 20 senk¬ recht zur Leiterplattenebene aufeinanderfolgend über¬ einanderliegen. Wie aus Fig. 3 ersichtlich ist, sind die Kontaktierungsflachen 16, 18, 20 nach dem Bilden der Kontaktierungsbohrung 22 im wesentlichen ringför- mig, wobei in diesem Falle die Kontaktierungsbohrung 22 in der gewünschten Weise koaxial zu den Kontaktierungs- flachen 16, 18, 20 verläuft. Die ringförmigen Kontakie- rungsflachen 16, 18, 20 haben eine radiale Breite D.
Fig. 4 stellt eine Leiterplatte 2 dar, bei der ein Lagenversatz aufgetreten ist, aufgrunddessen die Kon¬ taktierungsbohrung 22 nicht mehr zu sämtlichen Kontak- tierungsflachen 16, 18, 20 koaxial ist. Die Position der Kontaktierungsbohrung 22 wird hierbei so gewählt, daß sich für sämtliche Kontaktierungsflachen 16, 18, 20 eine möglichst große verbleibende radiale Breite D er¬ gibt. Unterschreitet die verbleibende radiale Breite D der Kontaktierungsflachen 16, 18, 20 einen vorbestimm¬ ten Wert, so kann die Leiterplatte 2 nicht weiterver- wendet werden und muß verworfen werden.
Fig. 5 stellt eine Leiterplatte 2 dar, bei der ein Lagenversatz aufgetreten ist, der so groß ist, daß auch nach Optimierung der Position der Kontaktierungsbohrung 22 nicht sichergestellt werden kann, daß sämtliche Kon- taktierungsflachen 16, 18, 20 ringförmig mit einer vor¬ gegebenen minimalen radialen Breite sind. Vielmehr sind bei der in Fig. 5 dargestellten Leiterplatte die Kon- taktierungsflachen 16, 18 nach dem Bohren der Kontak- tierungsbohrung nicht mehr ringförmig, sondern in Radi- alrichtung an ihrem äußeren Umfang unterbrochen. Auch eine solche Leiterplatte kann nicht weiterverwendet werden, sondern muß verworfen werden.
In Fig. 6 ist ein Ausführungsbeispiel einer erfin¬ dungsgemäßen Bohrvorrichtung 24 zur Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Bohren der Kontaktie- rungsbohrungen 22 zum Verbinden der Kontaktierungsfla¬ che 16, 28 der Schichten 4, 6, 8 der Leiterplatte 2 dargestellt. Die Bohrvorrichtung 24 weist Bohrmittel zum Bohren der Kontaktierungbohrungen 22 auf, die er- findungsgemäß einen Laser 26 aufweisen. Die Art und
Weise des Bohrens mittels Laserstrahlung ist dem Fach¬ mann für sich genommen bekannt und wird daher hier nicht näher erläutert. Der Laser 26 ist mit Steuermit¬ teln 28 zur Erzeugung von Steuersignalen zur Ansteue- rung des Lasers 26 entsprechend den jeweils zu bohren¬ den Kontaktierungbohrungen 22 verbunden, deren Funktion weiter unten näher erläutert wird.
Die erfindungsgemäße Bohrvorrichtung 24 weist fer- ner in die Vorrichtung 24 integrierte Mittel zur Er¬ mittlung eines Lagenversatzes auf, die bei diesem Aus¬ führungsbeispiel durch eine Röntgen-Meßeinrichtung ge¬ bildet sind, die bei diesem Ausführungsbeispiel als Röntgenmikroskop ausgebildet ist und eine Mikrofocus- Röntgenröhre 32 aufweist. Die Röntgenröhre 32 dient zum Durchstrahlen der Leiterplatte 2, die auf einem Träger 34 angeordnet ist. Auf der der Röntgenröhre 32 abge¬ wandten Seite des Trägers 34 ist ein Röntgenbild-Detek- tor 36 angeordnet, dessen Ausgangssignal den Steuer- mittein 28 zuführbar ist. Die Röntgenröhre 32 ist durch die Steuermittel 28 ansteuerbar. Der Träger 34 ist bei diesem Ausführungsbeispiel mit Positionierungsmitteln zur Positionierung des Trägers 34 und damit der Leiter¬ platte 2 relativ zu dem Laser 26 und der Röntgenröhre 32 verbunden. Die Positionierungsmittel können bei¬ spielsweise durch einen Präzisisons-X-Y-Tisch gebildet sein, mittels dessen der Träger 34 und damit die Lei¬ terplatte 2 präzise und mit hoher Genauigkeit reprodu¬ zierbar relativ zu dem Laser 26 und der Röntgenröhre 32 positionierbar ist. Die Positionierungsmittel sind bei diesem Ausführungsbeispiel derart ausgebildet, daß der Träger 34 in die Zeichenebene hinein bzw. heraus und parallel zur Zeichenebene, also in X- und Y-Richtung, positionierbar ist. Zur bezogen auf die Position der Leiterplatte 2 bei der Ermittlung des Lagenversatzes positionsände- rungsfreien Fixierung der Leiterplatte 2 an dem Träger 34 sind Fixierungsmittel vorgesehen, die bei diesem Ausführungsbeispiel eine Vakuum-Saugeinrichtung auf- weisen, die in Fig. 6 bei dem Bezugszeichen 38 angedeu¬ tet ist und durch in dem Träger 34 gebildete Ausnehmun¬ gen 40 hindurch die Leiterplatte 2 ansaugt und so an dem Träger 34 fixiert. Die Vakuum-Saugeinrichtung kann durch die Steuermittel 28 beispielsweise derart ansteu¬ erbar sein, daß die Fixierung der Leiterplatte 2 an dem Träger 34 erst dann gelöst wird, wenn sämtliche Kontak- tierungsbohrungen 22 gebohrt worden sind.
Erfindungsgemäß sind bei diesem Ausführungsbei- spiel die Bohrmittel in Form des Lasers 26 und die Mit¬ tel zur Ermittlung eines Lagenversatzes in Form der Röntgenröhre 32 und des Röntgenbild-Detektors 36 in einem gemeinsamen Gehäuse 42 aufgenommen, das die in seinem Inneren durch die Röntgenröhre 32 erzeugte Rönt- genstrahlung nach außen hin abgeschirmt wird.
Die Funktionsweise der erfindungsgemäßen Bohrvor¬ richtung 24 ist wie folgt.
Zum Bohren von Kontaktierungsbohrungen 22 in der Leiterplatte 2 wird diese zunächst auf den Träger 34 aufgebracht und mittels der Vakuum-Saugeinrichtung 38 an dem Träger 34 fixiert. Daran anschließend steuert eine erste Steuereinheit 44 der Steuermittel 28 die Positionierungsmittel so an, daß sich der Träger 34 und damit die Leiterplatte 2 relativ zu der Röntgenröhre 32 in eine Position bewegt, in der ein etwaiger Lagenver¬ satz der Schichten 4, 6, 8 der Leiterplatte 2 relativ zueinander ermittelt werden kann. Die Art und Weise der Ermittlung des Lagenversatzes ist für sich genommen dem Fachmann allgemein bekannt und wird daher hier nicht näher erläutert.
Die durch Durchstrahlung der Leiterplatte 2 mit¬ tels der Röntgenröhre 32 erzeugten Röntgenbilder werden von dem Röntgenbild-Detektor 36 aufgenommen und einer Auswerteeinheit 46 der Steuermittel 28 zugeführt, die aus den aufgenommenen Röntgenbildern einen etwaigen Lagenversatz der Schichten 4, 6, 8 der Leiterplatte 2 relativ zueinander ermittelt. Die Ansteuerung der Rönt¬ genröhre 32 erfolgt hierbei durch eine zweite Steuer- einheit 48 der Steuermittel 28. Nach Auswertung der aufgenommenen Röntgenbilder und Ermittlung des Lagen¬ versatzes wird zunächst festgestellt, ob die Leiter¬ platte 2 weiterbearbeitet werden kann, beispielsweise anhand einer Auswertung der beim Bilden der Kontaktie- rungsbohrungen 22 zu erwartenden verbleibenden radialen Breiten der Kontaktierungsflachen 16, 18, 20.
Falls die Leiterplatte 2 nicht weiterverarbeitet werden kann und dementsprechend verworfen werden muß, wird ein entsprechendes Signal erzeugt, aufgrunddessen ein Benutzer die Leiterplatte 2 aus der Bohrvorrichtung 24 entnehmen kann.
Falls die Leiterplatte demgegenüber weiterverar¬ beitet werden kann, erzeugt die erste Steuereinheit 44 der Steuermittel Steuersignale zur Ansteuerung des La- sers 26 entsprechend den jeweils zu bohrenden Kontak- tierungsbohrungen und Steuersignale zur Ansteuerung der Positionierungsmittel. Die Positionierungsmittel posi¬ tionieren den Träger 34 und damit die Leiterplatte 2 daraufhin relativ zu dem Laser 26 so, daß mittels des Lasers 26 die gewünschten Kontaktierungsbohrungen ge¬ bohrt werden können.
Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Leiterplatte 2 sowohl während der Ermittlung des Lagen¬ versatzes als auch während des Bohrens der Kontaktie- rungsbohrungen 22 positionsänderungsfrei an dem Träger
34 fixiert, so daß die Kontaktierungsbohrungen 22 mit hoher Genauigkeit gebildet werden können und Ungenau- igkeiten, die auf eine Positionsänderung der Leiter¬ platte 2 relativ zu dem Träger 34 zurückzuführen sein könnten, zuverlässig vermieden sind. Die Position des Trägers 34 relativ zu dem Laser 26 ist hierbei durch die erste Steuereinheit 44 der Steuermittel 28 mit ho¬ her Genauigkeit und Reproduzierbarkeit durch Ansteue- rung der Positionierungsmittel steuerbar.
Dadurch, daß die Ermittlung eines Lagenversatzes und das Bohren der Kontaktierungsbohrungen in ein und derselben Vorrichtung, nämlich der Bohrvorrichtung 24 erfolgen, sind die Kontaktierungsbohrungen 22 mit hoher Genauigkeit erzeugbar. Darüber hinaus ist das Bohren von Kontaktierungsbohrungen an der Leiterplatte 2 be¬ sonders zeitsparend und damit rationell durchführbar. Rüstzeiten, die bei Vorrichtungen gemäß dem Stand der Technik im Zusammenhang mit dem Entnehmen der Leiter- platte 2 aus einer Vorrichtung zur Ermittlung des La¬ genversatzes und das Einlegen der Leiterplatte in eine Bohrvorrichtung auftreten, sind vollständig vermieden. Dies senkt die Personalkosten.

Claims

Patentansprüche
1. Bohrvorrichtung zum Bohren von Kontaktierungsboh- rungen (22) zum Verbinden von Kontaktierungsflachen wenigstens einer ersten Schicht (4) einer Mehrschicht- Leiterplatte (2) mit Kontaktierungsflachen wenigstens einer zweiten Schicht (6) der Mehrschicht-Leiterplatte (2) ,
mit Bohrmitteln zum Bohren der Kontaktierungsbohrungen (22) und
mit Steuermitteln zur Erzeugung von Steuersignalen zur Ansteuerung der Bohrmittel entsprechend den jeweils zu bohrenden Kontaktierungsbohrungen (22) ,
gekennzeichnet durch
in die Vorrichtung (24) integrierte Mittel zur Ermitt¬ lung eines Lagenversatzes zwischen der ersten Schicht (4) und der zweiten Schicht (6) der Mehrschicht-Leiter¬ platte (2) , die mit den Steuermitteln (28) verbunden sind und den Steuermitteln ein den ermittelten Lagen- versatz repräsentierendes Signal zuführen, wobei die
Steuermittel (28) die Steuersignale in Abhängigkeit von dem ermittelten Lagenversatz erzeugen, derart, daß die Bohrmittel die Kontaktierungsbohrungen (22) in Abhän¬ gigkeit von dem ermittelten Lagenversatz bohren,
wobei die Bohrmittel wenigstens einen Laser (26) zum Bilden der Kontaktierungsbohrungen (22) aufweisen.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich- net, daß die Bohrmittel und die Mittel zur Ermittlung eines Lagenversatzes an einem gemeinsamen Grundkörper angeordnet, insbesondere in einem gemeinsamen Gehäuse (42) der Vorrichtung aufgenommen sind.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch einen Träger (34) für die Leiterplatte, wobei der Träger (34) die Leiterplatte (2) beim Bohren der Kon- taktierungsbohrungen (22) im wesentlichen positions- änderungsfrei bezogen auf die Position der Leiterplatte (2) bei der Ermittlung des Lagenversatzes hält.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch Fixierungsmittel zur während der Ermittlung eines La- genversatzes und/oder des Bohrens der Kontaktierungs- bohrungen (22) im wesentlichen positionsänderungsfreien Fixierung der Leiterplatte (2) an dem Träger (34) .
5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch ge- kennzeichnet, daß der Träger (34) derart ausgebildet ist, daß die Leiterplatte (2) erst nach dem Bohren der Kontaktierungsbohrungen (22) für eine Entnahme aus der Vorrichtung (24) freigebbar ist.
6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprü¬ che, gekennzeichnet durch Positionierungsmittel zur Positionierung der Leiterplatte (2) relativ zu den Bohrmitteln und/oder den Mitteln zur Ermittlung des Lagenversatzes.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeich¬ net, daß die Leiterplatte (2) durch die Positionie¬ rungsmittel wenigstens in einer zu der Leiterplatten¬ ebene parallelen Ebene relativ zu den Bohrmitteln und/oder den Mitteln zur Ermittlung des Lagenversatzes positionierbar ist.
8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprü- che, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zur Ermitt¬ lung eines Lagenversatzes den Lagenversatz mittels ei¬ nes bildgebenden Verfahrens ermitteln.
9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprü- che, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zur Ermitt¬ lung des Lagenversatzes wenigstens eine Röntgen-Meßein- richtung zur Messung des Lagenversatzes aufweisen.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeich- net, daß die Röntgen-Meßeinrichtung wenigstens eine
Mikrofocus-Röntgenröhre (32) aufweist.
11. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprü¬ che, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuermittel (28) derart programmiert sind, daß die Ansteuerung der Bohr¬ mittel nur dann erfolgt, wenn der ermittelte Lagenver¬ satz der Schichten (4, 6, 8) relativ zueinander einen vorgegebenen Wert unterschreitet.
12. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprü¬ che, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zur Ermitt¬ lung eines Lagenversatzes den Lagenversatz anhand der Kontaktierungsflachen (16, 18, 20) der Schichten (4, 6, 8) der Leiterplatte (2) ermitteln.
13. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprü¬ che, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zur Ermitt¬ lung eines Lagenversatzes den Lagenversatz anhand von in oder auf den Schichten (4, 6, 8) der Leiterplatte (2) angeordneten Markierungen ermitteln.
14. Verfahren zum Bohren von Kontaktierungsbohrungen zum Verbinden von Kontaktierungsflachen wenigstens ei- ner ersten Schicht einer Mehrschicht-Leiterplatte mit Kontaktierungsflachen wenigstens einer zweiten Schicht der Mehrschicht-Leiterplatte,
bei dem ein Lagenversatz zwischen der ersten Schicht und der zweiten Schicht der Mehrschicht-Leiterplatte ermittelt wird,
bei dem Steuersignale zur Ansteuerung von Bohrmitteln zum Bohren der Kontaktierungsbohrungen erzeugt werden, wobei die Steuermittel die Steuersignale in Abhängig¬ keit von dem ermittelten Lagenversatz erzeugen, derart, daß die Kontaktierungsbohrungen in Abhängigkeit von dem ermittelten Lagenversatz erzeugt werden, wobei die Lei¬ terplatte während der Ermittlung des Lagenversatzes und während des Bohrens relativ zu dem Träger im wesentli¬ chen positionsänderungsfrei gehalten wird und
bei dem die Kontaktierungsbohrungen mittels Laserstrah¬ lung gebohrt werden.
15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeich¬ net, daß der Lagenversatz mittels eines bildgebenden Verfahrens ermittelt wird.
16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeich¬ net, daß der Lagenversatz mittels einer Röntgen-Meßein- richtung ermittelt wird.
18. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeich- net, daß eine Röntgen-Meßeinrichtung mit wenigstens einer Mikrofocus-Röntgenröhre verwendet wird.
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