DE3937988A1

DE3937988A1 - Praezisions-positionierung mit hilfe von elektrischen messungen

Info

Publication number: DE3937988A1
Application number: DE3937988A
Authority: DE
Inventors: Raymond J Keogh; Ronald Morino
Original assignee: Kollmorgen Corp
Current assignee: Advanced Interconnection Technology Inc
Priority date: 1988-11-18
Filing date: 1989-11-15
Publication date: 1990-05-23
Anticipated expiration: 2009-11-16
Also published as: US5008619A; EP0369393A2; DE3937988C2; GB8925791D0; GB2225116B; GB2225116A; EP0369393A3; JPH02259402A

Description

Die Erfindung betrifft die Herstellung von Vielebenen-Schaltun gen in Form von gedruckten oder drahtgeschriebenen Schaltungen, und insbesondere ein Verfahren zum Positionieren der einzelnen Leiterzug ebenen derartiger Vielebenen-Schaltungen während des Herstellverfah rens.

Bei der Herstellung von gedruckten oder drahtgeschriebenen Vielebenen-Schaltungen ist es erforderlich, jeder Leiterzug- oder Grundebene in genauer Übereinstimmung mit den übrigen Schaltungsebenen anzuordnen. Dies gilt sowohl für gedruckte wie für drahtgeschriebene Schaltungen.

Eine genaue Registrierung ist nicht nur für die Leiterzugebenen erforderlich, sondern auch für die 0-Ebene und die Ebenen, die mit Ein- und Ausgängen für die anzubringenden Bauteile versehen sind.

Die Verbindungen zwischen den einzelnen Ebenen werden allgemein durch Bohrungen mit metallisierten Lochwandungen hergestellt. Sind die einzelnen Leiterzugebenen nicht in exakter Übereinstimmung angeordnet, so durchdringen die Bohrungen die darunter liegenden Ebenen nicht an den gewünschten Stellen, sondern es entstehen möglicherweise uner wünschte Verbindungen mit Ausgangsanschlüssen oder dergleichen.

Die Registrierung erfolgt im allgemeinen mit Hilfe von Schau löchern oder durch Positionsstifte, die in die entsprechenden Regi strierlöcher eingepaßt werden. Die Positionierstifte und die Registrier löcher müssen in jedem zur Verwendung kommenden Werkzeug erneut ange bracht werden, wie beispielsweise in der Druckvorlage für gedruckte Schaltungen oder im Programm der Drahtschreibevorrichtung für drahtge schriebene Schaltungen bzw. im Programm der Bohrmaschine.

Bei der Herstellung von schichtweise laminierten Vielebenen- Schaltungen stellt die Registrierung der einzelnen Ebenen in der Regel kein Problem dar. Die Vorrichtungen für den Fotodruck sind meistens aus Glas oder Metall und weisen gute Kantenschärfe und hohen Kontrast auf. Folglich können die Vorlagen für die erste Seite optisch mit höchster Genauigkeit auch für die zweite Seite ausgerichtet werden. Beide Seiten einer dünnen Innenlage werden dann gleichzeitig im Foto druck hergestellt. Es ist deshalb nur erforderlich, den zweiseitigen Drucker genau auszurichten, um eine exakte Registrierung beider Seiten zu erreichen.

Die wirkliche Schwierigkeit und der Vorgang, bei dem Ausschuß entsteht, ist das Registrieren der einzelnen Schichten vor dem Lami nieren, insbesondere durch Schrumpfung oder Ausdehnung des Materials. Da manche Träger durchsichtig, andere dagegen undurchsichtig sind, können optische Verfahren zum Registrieren in der Regel nicht angewendet werden.

Normalerweise wird zur Vermeidung dieser Schwierigkeit jede Schicht beim Druckvorgang mit einer Markierung versehen, die später zum Registrieren mit dem vorgesehenen Loch verwendet wird. In Verbin dung mit den zuvor beschriebenen Positionsstiften ist es so möglich, die einzelnen Lagen sowohl der Leiterzugebenen untereinander als auch die als Erde dienende und die zur Montage der Bauteile vorgesehene Platte, wie gewünscht und in genauer Registrierung unter Einfügen ent sprechender Zwischenlagen, übereinander zu schichten.

Dies erfolgt in einer mit Positionsstiften versehenen Montagevor richtung, die zur Vorbereitung auf den Laminiervorgang dient.

Allerdings werden die einzelnen Lagen während ihrer Herstellung und vor dem Laminieren während des Aufbringens der Leiterzüge sowie bei der Lochwandmetallisierung und beim Ätzen hohen Temperaturen aus gesetzt. Außerdem verlieren dünne Träger durch das Wegätzen der Kupferschicht stark an Stabilität. Alle genannten Faktoren haben große Schwankungen in der Dimensionsstabilität der einzelnen Lagen zur Folge, weshalb die Zielmarkierungen sich danach nicht mehr genau an den Punkten, an denen sie ursprünglich angebracht waren, befinden.

Jedes einzelne Registrierloch für den Laminiervorgang ist in Übereinstimmung mit einer der Zielmarkierungen angeordnet. Aber die mangelnde Dimensionsstabilität aus den obenerwähnten Gründen führt zu einer Verschiebung der Löcher, so daß ihre Position nicht mehr der jenigen der Positionsstifte entspricht. Ein gewaltsames Anpassen der Löcher auf die Stifte ist eine der häufigsten Ursachen für die Miß registrierung der einzelnen Lagen zueinander.

Nach einem bekannten optischen Registrierverfahren werden meh rere Zielmarken verwendet, beispielsweise eine in jeder Ecke. Sie sind optisch erkennbar und können zur Positionierung der Trägerplatte wäh rend des Stanz- oder Bohrvorgangs dienen, bei dem die Positionslöcher hergestellt werden, in exakter Registrierung untereinander und im be stem Kompromiß in bezug auf Verwerfungen des Materials. Obwohl diese Verfahren allgemein als Verbesserung anerkannt und auch kommerziell eingeführt wurde, weist es die obenerwähnten Nachteile optischer Ver fahren auf. Außerdem ist der "beste Kompromiß" menschlicher Beur teilung unterworfen, in diesem Fall der des Technikers, der den Vor gang durchgeführt, oder, bei spezieller Sophistizierung des optischen Systems, der dem Computer gegebenen Rechenanweisung.

In jedem Fall treten in gewissem Ausmaß physikalische und opti sche Schwankungen auf, verursacht durch Größe, Reflexion, Kontrast zum Hintergrund und Formgebung. Diese Schwankungen können auch in den Zielmarken selbst, zwischen den Zielmarken einer gleichen Ebene und/oder zwischen Zielmarken verschiedener Ebenen auftreten.

Das Resultat dieser Schwankungen ist, daß der "beste Kompro miß", wie er entweder vom Techniker oder vom Computer festgestellt wird, nicht unbedingt auch der "beste geometrische Kompromiß" ist.

Optische Positionier-Vorrichtungen und -Verfahren werden auf zahlreichen Gebieten verwendet. Daneben gibt es aber auch Anwendungs bereiche, in denen optische Verfahren nur benutzt werden, weil es keine andere Wahl gibt, wo sie aber schwerwiegende Nachteile aufwei sen, wie die folgenden:

1. Die Tiefenschärfe ist bei der erforder lichen Vergrößerung zu gering, um die nötige Auflösung zu erhalten; so wird zum Beispiel bei einer 100fachen Vergrößerung ein Auflösungsver mögen von 0,0125 mm gefordert.
2. Das optische Verfahren ist mit ho hen Kosten verbunden, weil mindestens zwei teure Vorrichtungen an je dem Arbeitsplatz erforderlich sind, um die geometrische Anordnung ei ner Ebene festzustellen.
3. Es treten Schwierigkeiten bei der Montage der optischen Vorrichtungen auf, die so gehaltert werden müssen, daß auch bei Vibrationen, Beschleunigung und Abbremsen die präzise Refe renzposition gewährleistet ist.
4. Der Techniker muß abwechselnd und wiederholt zwei Zielmarken beobachten, um das Werkstück in die ge wünschte Position zu bringen. Hierfür können auch kostspielige opti sche Vorrichtungen sowie Televisionssysteme eingesetzt werden, was die dauernde Wiederholung des Vorgangs überflüssig macht.
5. Es ist nicht möglich, auf der dem Arbeitstisch zugewandten Seite des Werkstücks zu arbeiten, was zum Beispiel nötig wäre, wenn auf einem undurchsichtigen Träger auf der zweiten Seite ein Leiterzugmuster in Übereinstimmung mit dem auf der ersten Seite angebracht werden muß.
6. Es ist überaus schwierig, Dimensionsfehler des Werkstücks auszugleichen.
7. Und schließlich kann kein großer optischer Kontrast erzielt werden.

Während im allgemeinen Registrierfehler der Ebenen untereinan der im Bereich von einigen Zehntel-Millimetern toleriert werden, sind solche Toleranzen bei hohen Leiterzugdichten nicht tragbar. Dort lie gen sie im Bereich von 0,025 mm und vorzugsweise noch unterhalb dieses Wertes.

Die Verfahrensschritte zum Herstellen einer typischen draht geschriebenen Zweiebenen-Leiterplatte weisen vier kritische Arbeits gänge auf, bei denen höchste Präzision erforderlich ist:

1. Regi strieren der stromführenden Ebene mit der Abschirmplatte;
2. Verbin den der ersten Seite der stromführenden Ebene mit der Abschirmplatte;
3. Registrieren der beiden Seite der stromführenden Ebene; und
4. Anbringen des Lochmusters in völliger Übereinstimmung mit dem Leiter zugmuster.

Die Herstellung der zweiseitigen Innenlage einschließlich der Stromversorgungsebenen kann im konventionellen Fotodruck fur zweisei tige Leiterplatten erfolgen. Gute zweiseitige Fotodrucker sind seit vielen Jahren im Handel erhältlich. Die gewünschte Genauigkeit kann leicht erzielt werden, da der Basisfilm durchscheinend ist und ein großer Kontrast zwischen diesem und dem darauf hergestellten Fotobild besteht.

In getrennten Arbeitsschritten werden die Leiterzüge der ein zelnen Schichten aufgebracht und die Schichten passend übereinander angeordnet. Die vorangehende Leiterzugebene ist nicht mehr sichtbar, sobald die nachfolgende aufgebracht ist. Deshalb erfolgt das Regi strieren des Leiterzugnetzwerkes mit der Stromzuführung und der Ab schirmplatte blind, weil die darunter liegenden Ebenen mit einem un durchsichtigen oder durchscheinenden Haftvermittler bedeckt ist. Ähn lich ist der Vorgang beim Aufbringen des zweiten Leiterzugnetzes. Da das erste mit der Schaltung nach unten angeordnet ist, kann kein sichtbarer Bezugspunkt benutzt werden. Die konventionelle Arbeitsweise mit der Verwendung von Positionsstiften und -löchern weist gewisse Nachteile auf, z. B. wenn Positionsstifte und -löcher nicht aufeinan der passen, bei Materialschrumpfung oder -verformung, oder wenn die Positionsstifte im Bezug auf den Schreibkopf oder dessen Bewegung in der X-Y-Richtung nicht korrekt angebracht sind.

Trotz erheblicher Anstrengungen zur exakten Registrierung aller Schichten während des gesamten Herstellungsvorgangs treten doch Fehlregi strierungen auf, verursacht durch ungenaue Lochanordnungen oder Mate rialverformungen, die zur Unbrauchbarkeit der so hergestellten Leiter platten führen. Mit der zunehmenden Nachfrage nach größeren Platten mit höheren Leiterzugdichten nimmt auch das Problem der genauen Regi strierung zu.

Es ist daher die Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung und ein Verfahren vorzuschlagen zur exakten Registrierung der einzelnen Ebenen von gedruckten oder drahtgeschriebenen Vielebenen-Schaltungen während des Herstellungsverfahrens. Es ist eine weitere Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung vorzuschlagen, bei dem das Problem der Registrierung der einzelnen Ebenen von Vielebenen- Schaltungen ohne die Verwendung von Positionslöchern erfolgt und das unabhängig von Materialverformungen arbeitet.

Diese Aufgaben werden entsprechend den kennzeichnenden Teilen der Ansprüche 1 bis 14 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Bei der Herstellung von drahtgeschriebenen und gedruckten Schaltungen ist ein andauernder Trend zur Miniaturisierung zu erken nen. Vorzugsweise wird dieses Ziel mit hoher Leiterzugdichte und enger Bauteil-Bestückung erreicht. Insbesondere letztere erfordert höchste Präzision während aller Arbeitsschritte, da die Ein- und Ausgangs-An schlüsse der Bauteile sehr dicht beieinander angeordnet werden müssen. Nach der Erfindung wird zum Positionieren der Einzellagen vor dem La minieren ein elektrisches Verfahren angewendet, mit dessen Hilfe die genaue Positionsbestimmung der einzelnen Ebenen einer Vielebenen schaltung zueinander oder in bezug auf einer Referenzmarke möglich ist, wodurch während des gesamten Herstellvorgangs eine genaue Regi strierung gewährleistet wird. Vorrichtung und Verfahren nach der Er findung sind nicht auf die Herstellung von Vielebenen-Schaltungen be schränkt, sondern können in vielen Bereichen verwendet werden, wenn es darum geht, die Position eines ersten Gegenstandes in bezug auf einen zweiten genau zu definieren und zu präzisieren.

In einer Ausführungsform der Erfindung werden einfache iden tische Leiterzugmuster entweder als Drahtleiter oder als gedruckte Leiter auf zwei Oberflächen, die in Übereinstimmung gebracht werden sollen, aufgebracht. Die ersten und zweiten Registrier-Leiterzugmuster werden nachfolgend auch als Treiber- und Detektor-Leiterzugmuster be zeichnet. Ein Leistungsverstärker, der von einem Sinuswellen-Generator gespeist wird, liefert Wechselstrom geeigneter Frequenz auf die Schal tung der ersten Platte. Ein Verstärker mit hohem Wirkungsgrad wird mit dem zweiten oder Detektor-Schaltkreis verbunden. Die beiden übereinan der angeordneten Ebenen werden gegeneinander in der orthogonalen Achse verschoben und relativ zueinander gedreht, bis ein Oszilloskop oder Voltmeter, der mit dem Ausgang des Leistungsverstärkers verbunden ist, einen Maximalwert anzeigt, was gleichbedeutend mit der optimalen Regi trierung ist.

In einer zweiten Ausführungsform nach der Erfindung wird eine andere Anordnung verwendet, bei der ein Nullwert die optimale Regi strierung anzeigt. Die Bauteile der zweiten Ausführungsform sind na hezu identisch mit jenen der ersten, außer, daß das Detektor-Schal tungsmuster haarnadelförmig ist und der Ausgang des Leistungsverstär kers mit der horizontalen Ablenkung des Oszilloskops verbunden ist. Das bewirkt eine empfindlichere Angabe, weil die Ablenkung des Os zilloskops umso größer wird, je mehr sich die Position der beiden Platten zueinander und damit der optimalen Registrierung annähert. Eine sehr empfindliche optische Anzeige wird erhalten, wenn der Lei stungsverstärker mit der horizontalen Ablenkung des Oszilloskopen ver bunden ist und das entstehende Lissajous-Muster überprüft wird. Der schnelle Phasenwechsel des Ausgangssignals im Vergleich zum Versorgungssignal wird überwacht und beim Nullwert schrumpft das elliptische Muster zu einer horizontalen Linien zusammen. Geringe Abweichungen in der Registrierung bewirken starke Veränderungen des Musters auf dem Oszilloskopschirm.

In diesen Ausführungsformen zum Bestimmen der Position eines ersten Gegenstandes in Bezug zu einem zweiten enthält die Vorrichtung ein erstes und ein zweites Testmuster aus leitfähigem Material, das auf dem ersten und zweiten Träger angebracht wird. Beide Träger werden so angeordnet, daß die Projektion des ersten Trägers entweder genau zentriert oder in allernächster Nähe des zweiten Musters liegt. Die Vorrichtung weist eine Wechselstromquelle auf, so daß das Muster auf dem ersten Träger mit Wechselstrom geeigeter Frequenz versorgt werden kann und so das Muster mit einem elektromagnetischen Feld umgeben wird. Die Vorrichtung weist ebenfalls eine Einrichtung zum Messen der im zweiten Muster induzierten Spannung auf. Die Position des ersten Gegenstandes relativ zum zweiten kann so verändert werden, daß die op timale Registrierung durch den Höchstwert der induzierten Spannung an gezeigt wird.

Da die so erhaltenen elektronischen Signale sowohl in ihrer Phase als auch in ihrer Größe variieren, wenn der erste Gegenstand re lativ zum zweiten bewegt wird, eignet sich das Verfahren nach der Er findung für eine Vorrichtung zur vollständigen automatischen Zusammen setzung von Vielebenen-Schaltungen.

Ein Stapel geschichteter Leiterplatten mit verschiedenen Ebe nen für eine Vielebenen-Schaltung wird einzeln mit einem Transportband oder einem Roboter der Vorrichtung zugeführt.

Jede Platte wird für sich verschoben, beispielsweise mittels eines servo-gesteuerten X-Y-Z- Aufspanntisches, bis vom Sensor ein Null-Signal oder wenigstens ein Minimum-Fehlersignal erhalten wird, worauf automatisch eine Bohr- oder Stanzeinheit in Betrieb gesetzt wird, die Werkzeuglöcher in den Plat ten anbringt. Anschließend werden die Plattenstapel zur Laminier station befördert und zum Laminiervorgang vorbereitet.

Fig. 1 ist die schematische Darstellung einer ersten Ausfüh rungsform der Erfindung.

Fig. 1A ist ein Diagramm und bezieht sich auf die in Fig. 1 dargestellte Ausführungsform. Es zeigt die Amplituden-Schwankungen beim Verschieben der beiden Muster gegeneinander;

Fig. 2 ist die schematische Darstellung einer ersten Alterna tiv-Ausführungsform der Erfindung.

Fig. 2A ist ein Diagramm und bezieht sich auf die in Fig. 2 dargestellte Ausführungsform. Es zeigt die Amplituden-Schwankungen beim Verschieben der beiden Muster gegeneinander.

Fig. 3A ist das Treiber-Leiterzugmuster entsprechend einer zweiten Alternativ-Ausführungsform der Erfindung.

Fig. 3B zeigt das Detektor-Leiterzugmuster, das sich auf das Treiber-Leiterzugmuster von Fig. 3A bezieht.

Fig. 3C zeigt das Treiber-Leiterzugmuster entsprechend einer dritten Alternativ-Ausführungsform der Erfindung.

Fig. 3D zeigt das Detektor-Leiterzugmuster, das sich auf das Treiber-Leiterzugmuster von Fig. 3C bezieht.

Fig. 4 stellt eine Platte dar mit dem Detektor-Leiterzugmuster entsprechend Fig. 3D.

Fig. 5 stellt eine Platte mit einem Paar der Treiber-Leiterzug muster entsprechend Fig. 3C dar.

Fig. 6 ist die Darstellung einer Vorrichtung zum Anbringen von Löchern, wie diese im Verfahren nach der Erfindung angewendet werden.

Fig. 7 ist ein Ablaufdiagramm der einzelnen Verfahrensschritte zur Herstellung von Vielebenen-Schaltungen entsprechend der Erfindung.

Fig. 8 ist die Darstellung einer vierten Alternative des Ver fahrens nach der Erfindung mit zwei aufeinanderliegenden, flachen Platten, die mit Treiber- und Detektor-Leiterzugmustern versehen sind.

Fig. 9 ist die perspektivische Darstellung eines ungleichmäßig geformten, dreidimensionalen Gegenstandes.

Fig. 10 ist die Darstellung einer fünften Alternative des Ver fahrens nach der Erfindung mit zwei aufeinanderliegenden, flachen Platten, die einer Vielzahl von Treiber-Leiterzugmustern und in Serie geschalteten Detektor-Leiterzugmustern versehen sind.

Fig. 11 ist die Darstellung einer sechsten Alternative des Ver fahrens nach der Erfindung mit zwei aufeinanderliegenden, flachen Platten, die mit einer Vielzahl von in Serie geschalteten Paaren von Treiber-Leiterzugmuster und in Serie geschalteten Detektor-Leiterzug mustern versehen sind.

Fig. 12A ist die Darstellung einer Reihe von überlappend ange brachten Löchern, die eine Rille in der Platte bilden; und

Fig. 12B ist die Darstellung eines in die Rille entsprechend Fig. 12A eingelegten Drahtes.

Die Fig. 1 und 2 zeigten in schematischer Darstellung zwei Tech niken zum Feststellen der relativen Lage von entweder einem geätzten oder einem Drahtleiterzugmuster 13, 16 auf den Platten 14, 15, die eine Lage einer Vielebenen-Schaltung sein können. Die Muster 13, 16 sind auf zwei verschiedenen Platten 14, 15 hergestellt und können ge geneinander verschoben werden. In Fig. 1 wird ein kleiner Leistungs verstärker 11 durch einen Oszillator 10 versorgt. Der Verstärker 11 seinerseits versorgt den Widerstand 12, der mit dem ersten oder Trei ber-Leiterzugmuster 13 auf der Platte 14 in Serie geschaltet ist. In der Darstellung von Fig. 1 ist das erste Muster 13 einfach ein gerades Drahtende 13 A, das mit den Leitern 13 B verbunden ist. Der auf das Muster 13 gegebene Strom erzeugt ein elektromagnetisches Feld, das das erste Muster 13 gleichmäßig umgibt und das in seiner Amplitude ent sprechend der Frequenz des Oszillators 10 schwankt. Diese Frequenz wird im Bereich zwischen 10 und 100 Kilohertz gewählt.

Die zweite Platte 15 mit dem zweiten oder Detektor-Leiterzug muster 16 ist über der ersten Platte 14 angeordnet. Das zweite Muster 16 ist mit den Eingängen eines geräuscharmen Verstärkers 17 mit hohem Verstärkungsgrad verbunden. Der Ausgang des Verstärkers 17 ist mit den Vertikaleingängen eines Oszilloskopen 18 oder mit einem empfindlichen Wechselstrom-Voltmeter verbunden. Wird die Platte 15 relativ zur Platte 14 verschoben, schneidet das durch den Wechselstrom im Leiter muster 13 erzeugte elektromagnetische Feld durch das Leitermuster 16 und induziert eine Spannung in diesem, dessen Amplitude umgekehrt pro portional dem horizontalen Abstand der beiden Muster voneinander ist. Indem die Platten 14 und 15 relativ zueinander bewegt werden, um die Muster 13 und 16 zur Deckung zu bringen, bewegt sich die Spur des Os zilloskopen 18 auf einen Spitzenwert zu, wie im Diagramm von Fig. 1A gezeigt. Selbstverständlich fällt der Verlauf der Kurve vom Spitzen wert wieder ab, wenn sich die Muster 13 und 16 wieder von der Deckungsgleichheit entfernen.

In der in Fig. 2 gezeigten Ausführungsform wurde das Detektor- Leiterzugmuster auf der Platte 15 von der geraden Linie in eine Schleife 20 mit zwei verlängerten, parallel zueinander verlaufenden Schenkeln umgewandelt. Das eine Ende von Detektorschleife 20 ist mit dem Umkehr-Ausgang des Verstärkers 17 verbunden, während das andere Ende der Schleife 20 mit dem nicht invertierten Ausgang des Verstär kers 17 verbunden ist. Zusätzlich wird eine direkte Drahtverbindung 19 zwischen dem Leistungsverstärker 11 und dem Eingang der Horizontalab lenkung des Oszilloskopen 18 hergestellt. Wie zuvor induziert der durch das Treiber-Leiterzugmuster fließende Wechselstrom ein zylin drisch geformtes elektromagnetisches Feld, das in der einen Richtung bis zu einem Spitzenwert ansteigt und durch Null geht, und in der an deren Richtung wieder einen Spitzenwert erreicht in Synchronisation mit der Wechselstromfrequenz. Bei Verschieben der Platten 14, 15 relativ zueinander ist die in den beiden Schenkeln induzierte Spannung un terschiedlich, bis die Projektion des Antriebsmusters 13 auf die Ebene der Schleife 20 diese genau durchtrennt.

Da der Oszilloskopstrahl entsprechend der Wechselstromfrequenz des Oszillators 10 horizontal abgelenkt wird, entsteht beim Entfernen der beiden Platten 14 und 15 aus der Deckungslage ein kreisförmiges oder elliptisches Muster auf dem Oszilloskopschirm 18. Bewegen sich die Muster 13 und 20 aufeinander zu, so zeigt die Ellipse eine schnelle Drehung ihrer Hauptachse (Phasenverschiebung) gleichzeitig mit einer schnellen Verkürzung der Nebenachse. Die Rotationsrichtung der Ellipse kehrt sich um, wenn sich die Bewegungsrichtung längs der dargestellten Achse sich umkehrt. Die Neigung der Ellipse zur horizon talen und vertikalen Achse ds Oszilloskopen werden durch die Fehler richtung bestimmt. Beispielsweise liegt die Hauptachse der Ellipse entlang einer gedachten Linie durch den zweiten und vierten Qua dranten, wenn das zweite Muster relativ zum ersten nach links verscho ben ist, während die Hauptachse der Ellipse bei einer Rechtsverschie bung entlang einer gedachten Linie, die den ersten und dritten Qua dranten durchquert, liegt.

Die qualitative Aufzeichnung der Wellenform von Fig. 2A zeigt, daß der Oszilloskop 18 durch eine stark ausgeprägte Nullstelle geht mit einem steilen Abfall und einem steilen Anstieg zu beiden Seiten der Nullstelle. In der Nullposition bricht die Ellipse zusammen, so daß der Oszilloskop nur eine horizontale Linie anzeigt. An der Null stelle ist das Treiber-Leiterzugmuster oder der Draht 13 genau zwi schen den beiden Schenkeln der Detektorschleife 20 und die Überlage rung der beiden Phasen der gleichwertigen Signale läßt ein resultie rendes Null-Signal am Detektor-Verstärker 17 entstehen. Da der verti kale Eingang von Oszilloskop 18 in diesem Fall kein Eingangssignal er hält, erscheint eine horizontale Linie. Dieses Nullmuster erkennt und zeigt der Oszilloskop 18 mit einer Wiederholbarkeit von mindestens 0,0025 mm oder besser an, begrenzt ausschließlich durch das Verhältnis des Signals zum Geräuschpegel des Detektorverstärkers.

Andere Darstellungsverfahren wie durch Licht emittierende Di oden (LEDs) und Lichtbalken werden auch vorgeschlagen. Beispielsweise ist eine sehr effektive und nur mit geringen Kosten verbundene Alter native zum Oszilloskop die Lichtbalken-Anzeige. Diese Vorrichtung ent hält eine Reihe von Licht emittierenden Dioden (LEDs) oder andere schnell reagierende Licht emittierende Elemente in linearer Anordnung. Das verstärkte Detektorsignal für jede Achse wird gleichgerichtet und dem Eingang eines logarithmischen Verstärkers zugeführt. Der Ausgang dieses Verstärkers bewirkt die Anzeige derart, daß die Länge des Lichtbalkens bzw. die Anzahl der LEDs proportional dem Logarithmus der Mißregistrierung in der entsprechenden Achsrichtung ist. Die Anzeige ist so eingerichtet, daß die Entfernung von der Nullstellung durch die Länge des Lichtbalkens bzw. durch die Zahl der LEDs gekennzeichnet ist. Beispielsweise entspricht eine leuchtende Diode einer Mißregistrierung von 0,0025 mm; entsprechend zeigen 10 Dioden eine Mißregi strierung von 0,025 mm und 20 Dioden eine solche von 0,05 an. Drei solcher Lichtbalken nebeneinander gestatten dem Techniker das Beobach ten und die schnelle Korrektur durch Verschieben und Drehen der Plat ten, um so eine exakte Registrierung zu erhalten.

Die Fig. 3A-3D zeigen die zweite und dritte alternative Aus führungsform der Erfindung. Es sind Treiber- und entsprechende Detek tor-Leiterzugmuster dargestellt, welche die gleichzeitige Registrie rung in zwei orthogonalen Richtungen gestatten. Die Muster 21-24 ent sprechen etwa einer Größe von 600 m². Die Detektor-Muster 22, 24 kön nen aus zwei verlängerten Schleifen im Abstand von 0,25 mm voneinander bestehen. Das Muster 1 (Fig. 3A) ist ein Treiber-Leiterzugmuster in Schleifenform oder in Form eines Dreieckpaares, das an der Spitze verbunden ist. Es kann aus isoliertem Draht hergestellt werden. Das überlappende Schleifenmuster 22 (Fig. 3B) ist ein Detektor-Leiterzug muster, das sich gut für die Verwendung mit dem Treiber-Leiterzug muster von Fig. 3A eignet. Es kann ebenfalls aus isoliertem Draht hergestellt werden. Das Muster 23 (Fig. 3C) ist ein Treiber-Leiterzugmuster, das mittels eines Ätzvorgangs oder durch Drucken mit einer leitfähigen Farbe hergestellt werden kann, während das Muster 24 (Fig. 3D) ein rechteckig geformtes Detektor-Leiterzugmuster ist, das sich gut für die Verwendung mit dem Detektor-Leiterzugmuster von Fig. 3C eignet.

Beide Hälften der in den Fig. 3A und 3B gezeigten Muster 21, 22 verwenden gekreuzte isolierte Drähte und sind deshalb für drahtge schrieben, aufeinander gestapelte Lagen geeignet. Die dargestellte Kreuzung der Leiterzüge macht das Schaltungsmuster 21 ungeeignet für die Registrierung von gedruckten Leiterplatten oder Erd- und Strom zuführungs-Ebenen für drahtgeschriebene Leiterplatten. Werden diese im Ätztverfahren oder durch Aufdrucken mit leitfähiger Farbe hergestellt, ist es erforderlich, zwei getrennte Schichten und Lochverbindungen anzubringen, um so Kurzschlüsse am Kreuzungspunkt zu vermeiden.

Durch eine relativ geringfügige Änderung des Musters 21 (Fig. 3A) entsteht das Muster 23 (Fig. 3C), ein Paar dreieckig geformter Fi guren, die mit ihrer offenen Spitze zusammengefügt sind. Das ist ge eignet und ökonomisch, um dieses gleich bei der Herstellung der geätz ten oder galvanisch hergestellten Schaltung einzuschließen. Eine Ände rung des Kreuzungs-Detektormusters 22 (Fig. 3B) ist erforderlich, wenn es als Treiber-Leiterzugmuster 23 verwendet werden soll, um den Pha senabgleich zu erhalten. Deshalb wird jede Schleife halbiert und verdrahtet, wie in Fig. 3D als rechteckig geformte Spule gezeigt. Die mo difizierten Musterpaare 23 und 24 (Fig. 3C und 3D) arbeiten genauso gut wie die in den Fig. 3A und 3B gezeigten.

Es ist nicht notwendig, Treiber-Leiterzugmuster und Detektor- leiterzugmuster in der gleichen Ebene anzuordnen. Es ist lediglich er forderlich, daß sie sich in benachbarten, parallelen Ebenen befinden. Wächst die Entfernung zwischen den Ebenen, wird das aufgefaßte Signal entsprechend schwächer und erschwert das genaue Erfassen der Regi strierung. Der Abstand ist vorzugsweise von 0,0025 bis 2,5 mm, am besten weniger als 1 mm, und vorzugsweise weniger als 0,5 mm.

Die Muster entsprechend Fig. 3A bis 3D sind so geformt, um die Wirkung des Verbindunsdrahtes möglichst gering zu halten. Das elek tromagnetische Feld umgibt den gesamten Draht, der dem Treiber-Leiter zugmuster eine Wechselspannung zuführt. Diese Wirkung muß reduziert werden, außer in der unmittelbaren Umgebung des Musters. Hierzu werden beide Zuführungsdrähte eng benachbart zueinander angeordnet und die Leiter, die das Detektor-Leiterzugmuster mit dem entsprechenden Ver stärker verbinden, werden abgeschirmt, wie in den Fig. 4 und 5 darge stellt.

Das folgende Beispiel zeigt die Anwendung des Verfahrens nach der Erfindung bei der Herstellung von Vielebenen-Schaltungen mit ge druckten Leiterzugmustern.

Statt optischer Zielmarken, wie sie die Vergangenheit ver wendet wurden, schafft die Erfindung ein Verfahren für eine elektro magnetische Registrierung in zwei Achsen. Das Registriermuster ist in tegraler Bestandteil des Schaltbildes einer jeden Leiterzugebene durch Hinzufügen von Mustern, wie sie beispielsweise in Fig. 3C dargestellt sind. Dieses Muster ergänzt ein zweites Muster (Referenzmuster), das mit einer Lochungsvorrichtung verbunden ist. Die Bohr- oder Stanzvor richtung ist zur Verwendung nach dem Verfahren nach der Erfindung be sonders konstruiert (Fig. 6). Die Bohr- oder Stanzvorrichtung 80 ist mit einem Präzisionsmanipulator 81 versehen, der das Verschieben und Drehen der auf der Vorrichtung liegenden Platten erleichtert, so daß die zweiseitige Platte 82 (gestrichelt gezeichnet) in genaue Regi strierung mit der Referenzmarke gebracht werden kann. Eine Anzeigevor richtung, beispielsweise ein Oszilloskop oder eine LED-Anordnung, wie zuvor beschrieben, zeigt an sobald die genaue Registrierung erreicht ist. Selbst wenn die Platte geschrumpft ist oder sich ausgedehnt hat, kann ohne Schwierigkeit erkannt werden, wann die exakte Registrierung erzielt ist. Mißregistrierungen der Platte im Bezug zur Referenzmarke in der Größenordnung von 2,5 µm können aus der Anzeige leicht abgele sen werden. Nach der genauen Registrierung wird ein Stanzwerkzeug oder eine Anordnung von Bohrköpfen 83 aktiviert und die Pilotlöcher 84 in den verschiedenen Ebenen werden hergestellt. Die Anordnung der Bohr löcher entspricht der Anordnung der zuvor in den Plattenstapel einge setzten Stifte. Da zwischen diesem Verfahrensschritt und der endgülti gen Zusammensetzung und Laminierung des Plattenstapels keine das Mate rial beanspruchenden Arbeitsgänge liegen, bleibt die einmal erreichte, optimale Registrierung erhalten.

Ein weiterer Vorzug des Verfahrens nach der Erfindung besteht darin, daß wegen des integrierten Ausgangssignals auch bei dimensions instabilen Materialien die bestmögliche Registrierung erzielt wird. Die Platte wird relativ zum angebrachten Referenzmuster verschoben, um die bestmögliche Null-Bedingung, die der bestmöglichen Registrierung entspricht, für eine bestimmte Platte herauszufinden. Wie erwähnt, wird die beste Position bereits vor dem Anbringen der Pilotlöcher und dem Stapeln und Laminieren festgestellt. Das hat den Vorteil, daß, wenn der Nullwert unterhalb einem zuvor bestimmten Grenzwert liegt, die Platte ausgesondert werden kann, ohne damit eine kostspielige Vielebenen-Schaltung herzustellen, die sich natürlich als unbrauch bar erweist.

Aus dem Arbeitsablauf-Diagramm (Fig. 7) sind die einzelnen Ver fahrensschritte des Registrierverfahrens nach der Erfindung bei dessen Verwendung für die Herstellung von Vielebenen-Schaltungen zu entneh men. Für die Herstellung der inneren Schichten werden ein- oder zwei seitige Signalebenen (Schritt 100) im Photodruck mit oder ohne metal lisierten Lochverbindungen verwendet. Auf jeder für die Vielebenen- Schaltung verwendeten Platte wird das Registriermuster angebracht. In Fig. 7 dienen die Verfahrensschritte 102 bis 112 für die Registrierung und die Lochherstellung. In 102 ist das Referenzmuster an der Stanz- oder Bohrvorrichtung angebracht und mit Antriebs- und Detektorelek tronik verbunden. Dieser Schritt ist nur während der Ersteinrichtung des Verbindungsvorgangs erforderlich. Dann wird die Antriebs- und De tektorelektronik mit den inneren zu registrierenden Schichten verbun den. Die Platte ist auf der verschiebbaren Auflage der Lochungsvor richtung angeordnet (104). Die bewegliche Auflage ist mechanisch und elektrisch steuerbar, bis das gewünschte Signal oder vorzugsweise das Nullsignal erhalten wird (106). Das erhaltene Nullsignal wird mit den vorgesehenen Nullsignal-Toleranzen verglichen (108). Liegt das Null signal nicht innerhalb der Toleranzgrenzen, wird die betreffende Schicht vor dem Einbau in die Vielebenen-Schaltung aussortiert (110). Liegt das Nullsignal innerhalb der Toleranzgrenzen, werden die Pilot löcher hergestellt (112). Die mit den Pilotlöchern versehenen Platten werden auf die Laminierstation gegeben, bis alle Schichten fertig sind (114-116). Die Verfahrensschritte 104 bis 116 werden für jede aufein anderfolgende Ebene wiederholt, bis alle Schichten vollständig sind. Danach werden die mit Registrierstiften versehenen Schichten auf der Laminiervorrichtung miteinander verpreßt und bilden so eine laminierte Vielebenen-Schaltung (118). Schließlich werden die letzten Bearbei tungsschritte der Vielebenen-Schaltung wie Metallisieren der Lochwan dungen (120), Formgebung und Siebdruck (122), Prüfung und Inspektion (124) durchgeführt und die Vielebenen-Schaltung ist zum Abtransport bereit (126).

Das Verfahren nach der Erfindung wird für gedruckte und draht geschriebene Schaltungen verwendet. Allerdings treten bei drahtge schriebenen Schaltungen Probleme auf, deren Ursachen im Drahtschreibe verfahren selbst liegen. Eines der schwierigsten Probleme ist bei spielsweise die Justierung der mit den Drahtleiterzügen zu versehenden Platte auf dem Tisch und in der richtigen Position relativ zum Draht schreibkopf. Im Schreibkopf sind eine Drahtvorratsrolle sowie eine Drahtführung vorgesehen, mittels derer der Draht durch einen schmalen Schlitz, der in der Spitze des am Schreibkopf befestigten Schreib stifts angebracht ist, geführt wird. Die Position dieses Schlitzes al lein bestimmt die genaue Positionierung des Drahtes nach dessen Veran kerung in der Plattenoberfläche. Es ist aber sehr schwierig, genau den Punkt zu bestimmen, an dem der Draht in der vorgeformten Rille gebun en wird. Dies beruht zum Teil darin, daß ein Spielraum zwischen Rillendurchmesser und Drahtstärke vorhanden sein muß. Um diese Schwie rigkeiten zu überwinden, läßt man den Drahtschreibkopf seine eigene "Handschrift" schreiben, wo dieser den Draht auf der mit Haftvermitt ler versehenen Oberfläche einer auf dem gleichen Tisch angebrachten Referenzplatte niederlegt. Das so ausgebildete Referenzmuster (die "Handschrift") dient als Teil des Registrierverfahrens nach der Erfin dung.

Die Schritte eines hierfür geeigneten Verfahrens zur Herstel lung von drahtgeschriebenen Vielebenen-Schaltungen, um eine exakte Regi strierung zu erhalten, werden in den Fig. 4 und 5 dargestellt. Fig. 4 zeigt einen Träger 30, dessen Oberfläche mit einer Haftvermittler schicht bedeckt ist. Fig. 5 stellt eine Grundplatte 35 dar, die eben falls benutzt wird.

Schritt 1

Unter Verwendung einer allgemein eingeführten Drahtschreibemaschinen-Ladestation wird die Transportplatte für die Kopfnummer 1 in die richtige Position gebracht. Eine Ladestation ist eine Einrichtung, die mit sehr genauen Positionier-Vorrichtungen verse hen ist, um die Transportplatte exakt und wiederholbar zu haltern. Die Transportplatte dient zur Übertragung eines Werkstückes von einer Ar beitsposition zur nächsten. Es ist ratsam, Transportplatten paarweise zu verwenden, die dann auf verschiedenen Arbeitspositionen gleichzei tig verwendet werden können. Beispielsweise kann eine Transportplatte eine Platte tragen, die gerade mit einem Leiterzugmuster versehen wird, während eine andere gerade eine Platte aufnimmt oder ablegt. Die Aufnahmestation enthält entsprechend der Erfindung einen Signalgenera tor, einen Detektor und eine elektronische Anzeigevorrichtung sowie einen Präzisionsmanipulator zum Verschieben und Drehen des Werkstücks zur Herstellung der Registrierung entsprechend der Erfindung.

Schritt 2

Befestigen eines Stückes von Drahthaftvermitt ler 30 auf dem Transportträger unter Verwendung der Streifen 31-34 aus dünnem, doppelseitigen Klebeband an den vier Ecken, wie in Fig. 4 ge zeigt.

Schritt 3

Anbringen des Haftvermittlers 30 und Positio nieren des Transportträgers unter dem Kopf Nr. 1 der Drahtverlegema schine.

Schritt 4

Verlegen von zwei Paaren von Detektor-Leiter zugmustern 23 auf dem Transportträger und dem Drahthaftvermittler 30. Dabei soll der Mittelpunktsabstand A zwischen den beiden Mustern 23 dem Nominalabstand der Ätzmuster 24 auf der Grundplatte 35 entsprechen (vgl. Fig. 5).

Schritt 5

Der Transportträger und der Drahthaftvermittler 30 werden zur Ladestation zurückgebracht und die drei Detektor-Ver stärker 17 a, 17 b, 17 c werden mit dem Detektor-Leiterzugmuster 23 ver bunden, wie dargestellt. Die Ausgänge der Verstärker werden mit den Kanälen CH 1, CH 2, CH 3 eines Mehrkanal-Oszilloskopen verbunden.

Schritt 6

Die mit Haftvermittler überzogene Platte 35 wird auf den Transportträger gebracht mit der ersten, mit Leiterzügen versehenen Seite nach oben und in annähernder Registrierung mit dem Detektor-Leiterzugmuster 23. Der Antriebsverstärker 11 (Fig. 5) wird mit den Drähten 36 und 37 des Treiber-Leiterzugmusters verbunden, das auf der anderen Seite der Platte 35, die auf dem Transportträger auf liegt, entweder durch Ätzen oder Drucken angebracht wurde.

Schritt 7

Unter Verwendung der Manipulator-Vorrichtung wird die Platte 35 solange ausgerichtet, bis an allen drei Verstärkern 17 a, 17 b, 17 c die Nullstellung beobachtet wird. Die Platte 35 wird auf dem Transportträger fixiert.

Schritt 8

Der Transportträger wird zur Drahtlegemaschine zurückgebracht und unter dem Kopf Nr. 1 angeordnet. Drahtleiterzüge werden auf der ersten Seite der Platte 35 angebracht, einschließlich eines zweiten Paares von Treiber-Leiterzugmuster, die mit den auf der Grundplatte geätzten identisch sind.

Schritt 9

Zurückbringen des Transportträgers zur Halte rung der Ladestation; Abnehmen der Platte 35, Unterbrechen der beiden Antriebsdrähte 36, 37 und erneutes Verbinden mit dem neuen Treiber- Leiterzugmuster, das auf der ersten Plattenseite angebracht wurde.

Schritt 10

Die Platte 35 wird umgedreht, so daß die zweite Leiterzugseite oben liegt.

Schritt 11

Unter Verwendung des Manipulators wird die Platte so ausgerichtet, daß auf allen drei Kanälen CH 1, CH 2, CH 3 ein Nullsignal erhalten wird. Dann wird die Platte mit den Klebestreifen in dieser Position fixiert.

Schritt 12

Der Transportträger wird zur Drahtlegemaschine zurückgebracht.

Schritt 13

Auf der zweiten Seite wird das Drahtleiterzug muster angebracht und so das Schaltungsmuster fertiggestellt. Dann wird die Platte 35 vom Transportträger genommen.

Nur die Schritte 6 bis 13 müssen für jede Platte 35, die für den gleichen Zweck dienen soll, wiederholt werden und/oder jede Platte 35 für jeglichen Verwendungszweck, die geätzte Antriebsmuster im Ab stand von A hat. Solange der Drahtschreibkopf nicht gestört wird, wird seine Drahtschrift in der Haftvermittlerschicht verankert, mit der die Plattenoberfläche versehen ist. Wird der Kopf neu ausgerichtet oder sonst gestört, müssen die Schritte 1 bis 5 ebenfalls wiederholt wer den.

Die Anwendung dieser Technik erlaubt das Beobachten aller drei Koordinaten und gibt dem Techniker ein schnelles, einfaches und anpas sungsfähiges Verfahren an die Hand. Fehler, die durch Materialschrump fung oder durch fehlerhafte Vorlagen oder Positionsfehler der Draht schreibvorrichtung oder in der Kopfführung entstehen, können ausge glichen werden. Die Technik kann auch für die gleichzeitige Herstellung von vier Mustern verwendet werden, von denen jedes in einer Ecke der Platte angeordnet ist, um Schwierigkeiten wie Trapezverzeichnungen auszugleichen.

Eine vierte alternative Ausführungsform der Erfindung ist in Fig. 8 dargestellt. Dieses Verfahren wird anhand eines Werkstücks be schrieben, eignet sich aber zur Herstellung sowohl gedruckter als auch drahtgeschriebener Schaltungen.

Die Position des Werkstücks 40 wird in einer Ebene exakt in be zug auf eine Referenzposition definiert unter Verwendung von drei Sen soren 41, 42, 43 vom oben beschriebenen Typ und wie in den Fig. 1 und 2 gezeigt. Die Sensoren 41, 42, 43 enthalten Treiber-Leiterzugmuster 41 a, 42 a, 43 a, zum Teil gestrichelt dargestellt, und Detektor-Leiter zugmuster 41 a, 41 b,41 c. Die Anordnung des flachen Werkstücks 40 in einer Ebene stellt die häufigste Anwendung dieser Ausführungsform dar.

Um die räumliche Positionierung und Steuerung zu erzielen, kön nen Sensoren 41, 42, 43 in jeder beliebigen Anzahl in verschiedenen Ebenen angeordnet werden. Weiterhin können durch die Anordnung und die Sensibilität der Sensoren 41, 42, 43 verschiedene Positioniergenauig keiten in verschiedenen Ebenen oder von verschiedenen Teilen eines Werkstücks erzielt werden. Die Vorsichtsmaßnahmen, die zuvor für die Anordnung und Abschirmung der Leiterzüge gegeben wurden, sind auch hier und im folgenden Beispiel zu beachten.

Wie in Fig. 9 dargestellt, wird es als vorteilhaft angesehen, daß die genaue räumliche Position eines dreidimensionalen Werkstückes 50 oder eines Werkstückes beliebiger geometrischer Gestalt nur ein Mi nimum von drei Ebenen benötigt. Vorzugsweise werden 6 Sensoren in der näheren Umgebung der Vektoren 51-56 angeordnet, um die relative Bewe gung in diesen Orten in der Vektorrichtung feststellen zu können. Die in der Nachbarschaft der Vektoren 54, 55, 56 angeordneten Sensoren de finieren eine Referenzecke, gekennzeichnet durch X-, Y- und Z-Achsen.

Drei weitere Sensoren 51, 52, 53 können so angeordnet werden, daß sie Gieren, Neigung und Rollen (wie aus der Figur ersichtlich) erfassen können.

Das Verfahren nach der Erfindung ist besonders einfach durch zuführen mit einer Maschine, die ihre normalen Fähigkeiten verwenden kann, um ihre eigenen Sensoren zu schaffen. Verdrahtungsmaschinen, die zur Herstellung drahtgeschriebener Schaltungen verwendet werden, haben diese Fähigkeit. Die Positionsaufzeichnung, die von einer derartigen Vorrichtung erhalten wird, ist unangreifbar durch von außen verur sachte Fehler oder durch unvermeidliche Fehler, wie sie bei der Über tragung von für die Ortsangabe bestimmten Einrichtungen wie Meßfühler oder Stiften vorkommen.

Um die Positionsangabe eines Drahtverlegekopfes auf den gegen wärtigen Stand zu bringen, ist es nur erforderlich, die vorhandenen Meßfühler vom Tisch zu entfernen und neue einzulöten. Auf diese Weise kann das Problem ohne schwierige, zeitraubende und weniger genaue me chanische Veränderungen gelöst werden. Das Konzept der Vorrichtungs positionsaufzeichnung mag dann von Bedeutung sein, wenn extreme Genau igkeiten, wie beispielsweise bei der Herstellung von Halbleitern, gefordert sind.

Die Erfindung kann auch für Bohrvorrichtungen angewendet wer den. Die meisten modernen Bohrmaschinen, die zur Herstellung gedruck ter Schaltungen verwendet werden, können so programmiert werden, daß sie die Treiber-Leiterzugmuster oder Detektor-Leiterzugmuster entspre chend der Erfindung in das kupferkaschierte isolierende Material ein fräsen.

Kann die Bohrmaschine nicht programmiert werden, kann ein Kanal mit dem beispielsweise in Fig. 3C gezeigten Muster auf einem Dielektrikum eingefräst werden, das am Bohrtisch befestigt wird. Hierzu wer den flache, überlappende Löcher 80 gebohrt, wie in Fig. 12A darge stellt. Lochdurchmesser, Abstand und Bohrtiefe müssen dem zu verwen denden Draht angepaßt werden. Für einen isolierten Draht (Nr. 24) mit einem Durchmesser von insgesamt 0,66 mm, werden Löcher mit dem Bohrer Nr. 60 (1 mm Durchmesser) im Abstand von 0,75 mm und einer Tiefe von 0,66 mm gebohrt, die den in die Rille 80 eingelegten Draht 81 sicher aufnehmen und fest halten (Fig. 12B). Das Bohrmuster dient gleichzei tig als Positionierangabe für diese Maschine.

Beim Bohren einer Platte, deren Leitungsdrähte nicht genau entsprechend dem gewünschten Muster verlegt sind, ist es vorteilhaft, um in jedem Punkt die geringste Abweichung zwischen den verlegten Drähten und den zu bohrenden Löchern zu erzielen, über die Abweichungen zu mitteln. Da nach dem Verfahren nach der Erfindung die Sensoren ein Teil des Werkstücks sind, entspricht deren Positionsabweichung der jenigen der verlegten Drähte. Es kann deshalb die Abweichung auf ein Minimum reduziert werden, wenn die Platte so angeordnet wird, daß die Sensoren symmetrisch und um den gleichen Betrag verschoben werden. Da mit wird ein Mittelwert der Abweichungen der übrigen Eigenschaften der Schaltung erzielt und somit jegliche Abweichung auf ein Minimum redu ziert. Dieses Mitteln kann auf zwei verschiedene Arten durchgeführt werden, wie sie in den Fig. 10 und 11 dargestellt sind. Die dort ge zeigten Techniken stellen die fünfte und sechste alternative Ausführunsform der Erfindung dar. Es wird auch die Anzahl der Ver bindungen, die zu den Sensoren hergestellt werden müssen, reduziert. Das ist eine wichtige Überlegung, denn während Verbindungen zu dauernd auf der Maschine angebrachten Sensoren relativ einfach herzustellen sind, kann das Anbringen von elektrischen Verbindungen zu einem Werk stück bei einigen Anwendungen unvorteilhaft sein. Um die Anzahl der elektrischen Verbindungen zu einem Werkstück möglichst gering zu hal ten, ist es ratsam, eine gemeinsame Antriebsschaltung für alle Senso ren vorzusehen und in Serie zu schalten.

Die Sensoren 61-68 (Fig. 10) enthalten die Treiber-Leiterzug muster 61 a bis 68 a, die vorzugsweise integrale Bestandteile des Werk stücks 60 sind und gleichzeitig mit diesem hergestellt wurden. Detek tor-Leiterzugmuster 61 b bis 68 b können einzeln hergestellt und richtig auf dem Tisch plaziert werden. Der Einfachheit halber und um die Zahl der Verbindungen zu reduzieren, werden die Treiber-Leiterzugmuster 61 a- 68 a in Serie geschaltet und bilden eine Antriebsschaltung, die mit einer Wechselstromquelle 69 verbunden ist. Fig. 10 zeigt das Werkstück 60 beispielsweise eine Platte, die auf der rechten Seite breiter ist, während sie auf der linken ihre ursprüngliche Form beibehalten hat. Derartige Verzerrungen können während der Bearbeitung der Platte 60 entstehen.

Die beste Position für die Platte 60 wird entweder manuell ein gestellt oder unter Verwendung eines automatischen Servomechanismus. Letzterer wird vorteilhaft verwendet, um eine Nullstellung der Anzei gevorrichtungen 61 c bis 68 c zu erzeugen (da keine Abweichung erforder lch ist). Für den Fall, daß keine gleichzeitige Nullstellung erreich bar ist, werden die Anzeigen 62 c und 65 c um den gleichen Betrag, aber in entgegengesetzter Richtung, verschoben. Dadurch werden die Verzer rungen der Platte 60 auf der rechten Seite weitgehend ausgeglichen.

Eine weitere, ähnlich verzerrte Platte 70 ist in Fig. 11, darge stellt. In der vierten Ausführungsform zum Erzielen automatischer Mit telung weist die Platte 70 die Sensoren 71 bis 76 mit den Treiber-Lei terzugmuster 71 a bis 76 a, die auf der Platte 70 ausgebildet sind, und die Detektor-Leiterzugmuster 71 b bis 76 b, die auf dem Tisch der Vor richtung angebracht sind. Die in Serie geschalteten Treiber-Leiterzug muster 71 a bis 76 a sind mit einer Wechselstromquelle 82 verbunden. Die Anzeigevorrichtung 77 der in Serie geschalteten entgegengesetzten De tektor-Leiterzugmuster 71 b, 75 b gibt nur dann die Nullposition an, wenn ihre zugeordneten Treiber-Leiterzugmuster 71 a, 75 a um den glei chen Betrag in der entgegengesetzten Richtung verschoben sind. Auf diese Weise kann die mittlere Abweichung ohne menschliche Hilfe oder komplizierte Geräte bestimmt werden. Das gleiche gilt auch für die An zeigevorrichtungen 78 und 79 und die zugeordneten Detektor-Leiterzug muster 72 b, 74 b und 73, 75 b.

Die oben beschriebenen und in den Fig. 10 und 11 dargestellten Techniken geben Informationen, die

1. spezifisch für einen einzelnen Vektor sind,
2. richtungsabhängig und
3. völlig unbeeinflußt von anderen Vektoren.

Deshalb eignen sich diese Informationen bestens für manuelle Regelungen oder zum Betrieb eines einfachen Servomechanismus für automatische Regelungen.

In einer weiteren Ausführungsform wird ein Schaltungsfehler der Platte sofort erkannt und ausgeglichen. Eine gedruckte Schaltung ist mit einer Vielzahl von geätzten Treiber-Leiterzugmuster versehen und wird in die laufende Verarbeitung eingeordnet. Eine Station ist mit einer Anordnung von Detektor-Leiterzugmustern versehen. Nach Ermitt lung der besten Registrierung der Leiterplatte mit den Detektor-Lei terzugmustern werden die Pilotlöcher angebracht. Der verbleibende Rest der Mißregistrierung ist bedingt durch Schrumpfung und Verschiebung in der X-, Y- und der diagonalen Richtung und Veränderungen in unter schiedlichen Bereichen des Basisplattenmaterials. Die von den Sensoren ausgegebenen Mißregistrierungs-Signale können in digitale Daten umge wandelt werden und als entsprechende Software zur Modifizierung von Lochungs- oder Drahtschreibe-Programmen verwendet werden. Auf diese Weise wird die beste Registrierung von Löchern zum Leiterzugmuster in jedem Bereich der Platte erzielt.

Schließlich wurde noch beobachtet, daß auf der Oberfläche mon tierte Bauteile kleiner sind und in noch genauerer Übereinstimmung mit dem Leiterzugmuster angebracht werden müssen als Bauteile mit An schlußdrähten in durchmetallisierten Löchern. In einer weiteren Aus führungsform der Erfindung wird eine Vielzahl von Treiber-Leiterzug mustern auf jeder Leiterplatte angebracht. Die gleiche Zahl von Detek tor-Leiterzugmustern ist auf jeder Arbeitsstation vorgesehen, um eine genaue und automatische Registrierung zwischen Leiterplatte und Bau teilpositionierkopf zu erreichen.

Claims

1. Vorrichtung zum Bestimmen der relativen geometrischen Posi tion eines ersten Gegenstandes im Bezug auf einen zweiten Gegenstand, dadurch gekennzeichnet,
daß der erste Gegenstand mindestens an einer geeigneten Stelle mit einem ersten elektrisch leitfähigen Registrier- Leiterzugmuster, und der zweite Gegenstand mindestens an einer geeigneten Stelle mit einem zweiten elektrisch leitfähigen Registrier- Leiterzugmuster versehen ist; und
daß das erste und zweite Registrier- Leiterzugmuster derart zueinander angeordnet sind, daß die senkrechte Projektion des zweiten auf den ersten Gegenstand gegenüber dem ersten Registrier-Leiterzugmuster zentriert oder annähernd zentriert ist; und
daß das erste Registrier-Leiterzugmuster mit Wechselstrom vorgegebener Stärke und Frequenz beaufschlagt wird, um so ein entsprechendes elek tromagnetisches Feld aufzubauen; und
daß das zweite Registrier-Leiter zugmuster mit einer Einrichtung verbunden ist, die die Größe der vom genannten elektromagnetischen Feld in ihm induzierten Spannung an zeigt; und
daß die relative geometrische Position der ersten und zwei ten Registrier-Leiterzugmuster und damit des ersten und zweiten Gegen standes zueinander aus dem Wert der induzierten Spannung abgeleitet wird.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Maximalwert der induzierten Spannung einer vorbestimmten geometri schen Position des ersten Gegenstandes relativ zum zweiten Gegenstand entspricht.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Registrier-Leiterzugmuster zwei parallele, einseitig mit einander verbundene Schenkel aufweist, deren Enden mit der Anzeigevor richtung verbunden sind; und daß der Minimal- oder Null-Wert der indu zierten Spannung einer vorbestimmten, geometrischen Position des ersten Gegenstandes relativ zum zweiten Gegenstand entspricht.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch minde stens zwei erste, zueinander senkrecht angeordnete Registrier-Leiter zugmuster und mindestens zwei zweite, senkrecht zueinander angeordnete Registrier-Leiterzugmuster.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Mehrzahl der ersten Registrier-Leiterzugmuster entlang der Peri pherie des ersten Gegenstandes und eine Mehrzahl der zweiten Regi strier-Leiterzugmuster entlang der Peripherie des zweiten Gegenstandes angeordnet sind.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Mehrzahl der ersten Registrier-Leiterzugmuster entlang der Peri pherie des ersten Gegenstandes angeordnet ist, und daß das zweite Re gistrier-Leiterzugmuster aus einer Mehrzahl von in Serie geschalteten, entlang der Peripherie des zweiten Gegenstandes angeordneten Regi strier-Leiterzugmuster-Teile besteht.

7. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekenn zeichnet, daß das bzw. die erste(n) Registrier-Leiterzugmuster Schlei fenform mit sich kreuzenden Schenkeln aufweist bzw. aufweisen und aus isoliertem Draht besteht bzw. bestehen.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das bzw. die zweite(n) Registrier-Leiterzugmuster im wesentlichen rechteckig geformte Leiterzugteile aufweist bzw. aufweisen.

9. Vorrichtung nach Anpruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das bzw. die erste(n) Registrier-Leiterzugmuster aus Kupferfolie be steht bzw. bestehen, im Druck- und Ätzverfahren hergestellt ist bzw. sind und Schleifenform ohne Kreuzungspunkte aufweist bzw. aufweisen.

10. Vorrichtung nach Anpruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das bzw. die erste(n) Registrier-Leiterzugmuster aus Leitlack besteht bzw. bestehen.

11. Vorrichtung nach den Ansprüchen 9 oder 10, dadurch gekenn zeichnet, daß das bzw. die zweite(n) Registrier-Leiterzugmuster im we sentlichen rechteckig geformte Leiterzugteile und isolierte Leiter zug-Kreuzungspunkte aufweisen.

12. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 11, dadurch gekenn zeichnet, daß der erste Gegenstand eine Leiterplatte bzw. eine Lage für eine solche, und der zweite Gegenstand eine Auflagefläche einer Vorrichtung zum Herstellen von Leiterplatten ist.

13. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 11, dadurch gekenn zeichnet, daß der erste und der zweite Gegenstand Leiterplatten bzw. Lagen für solche sind.

14. Verfahren zum Positionieren eines ersten Gegenstandes re lativ zu einem zweiten Gegenstand, gekennzeichnet durch die folgenden Verfahrensschritte:

a) Versehen des ersten Gegenstandes mit einer Mehrzahl von elektrisch leitfähigen Registrier-Leiterzugmustern;
b) Versehen des zweiten Gegenstandes mit einer Mehrzahl von entsprechenden, elektrisch leitfähigen Registrier-Leiterzugmustern;
c) Beaufschlagen der ersten Registrier-Leiterzugmuster mit Wechselstrom vorgegebener Stärke und Frequenz;
d) Verbinden der Ausgänge der entsprechenden Registrier-Leiter zugmuster mit Anzeigevorrichtungen;
e) Positionieren des ersten und zweiten Gegenstandes relativ zueinander, so daß jedes der zweiten Registrier-Leiterzugmuster inner halb des elektromagnetischen Feldes des stromdurchflossenen, entspre chenden ersten Registrier-Leiterzugmusters angeordnet ist;
f) Verschieben des ersten und zweiten Gegenstandes relativ zu einander, bis die Anzeigevorrichtungen Spannungswerte anzeigen, die der gewünschten Position entsprechen.

15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Gegenstand eine Leiterplatte oder eine Lage für eine solche ist, und der zweite Gegenstand die Auflagefläche einer für die Leiter platten-Herstellung verwendeten Maschine.

16. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Gegenstand eine Trägerplatte für eine drahtgeschriebene Lei terplatte oder eine solche und der zweite Gegenstand die Auflagefläche einer Drahtschreibemaschine ist; und daß die zweite Registrier-Lei terzugmuster aus isoliertem Draht bestehen und von der Drahtschreibe maschine selbst angebracht werden.

17. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß der erste und der zweite Gegenstand Leiterplatten bzw. Lagen für sol che sind.