JP3248092B2 - プリント基板の方向性判別方法及び穴明け方法及びその装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の技術分野】この発明は、プリント基板の方向性
判別方法及び穴明け方法及びその装置に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、プリント基板の製作においては、
１枚の大面積の基板に回路パターンを印刷した後に様々
な加工を施している。例えば、複数の基板を重ね合わせ
て真空プレスして１枚の多層基板を形成したり、その際
の接着層となるプリプレグが基板外周にバリ状にはみ出
している場合はそれを切削したり、部品取付用などの小
孔を穿設したり、基板を各回路パターン毎に切断・分離
して多数の小さな回路基板を得るといった加工が施され
る。これらの加工を行う上で、基板を加工装置にセット
する際に厳密な位置合わせが必要である。例えば、複数
の基板を重ね合わせて多層（例えば６層以上）の基板を
製造する場合、重ね合わせる基板のパターン同士が正確
な位置関係にないと不良品となってしまう。

【０００３】そこでプリント基板の加工に際しては、基
板に１対のガイド穴を設け、このガイド穴を加工装置に
設けられたガイドピンに挿着するなどして位置決めして
加工することが行なわれている。しかし、線対称に設け
られた１対のガイド穴のみを基準にしたのでは、プリン
ト基板が裏返しになったり左右逆になった状態でセット
される可能性があり、基板セットのガイドとしては不十
分であった。そこで、プリント基板の４隅部のうちの１
個所に補助穴を設けておき、この補助穴を表裏及び左右
判別の基準とする方法が行われている。

【０００４】このようなガイド穴及び補助穴は加工の基
準になるもので、正確な位置に穴明けすることが要求さ
れている。そこで、回路パターンを印刷する際に予めガ
イド穴及び補助穴の穴明け位置にマークを付しておき、
このマークを穴明け装置に設けられたＴＶカメラやＸ線
カメラなどの撮像手段によって撮像し、これを画像処理
してその結果求められた位置にドリルなどの穴明け手段
を移動させて穴明けするものが用いられている。

【０００５】上記の通り、予め３個所にマークを設けて
ある基板のマーク撮像、画像処理、穴明けを行ってガイ
ド穴及び補助穴を設ける構成が採用されているが、穴明
機にプリント基板をセットする時点で表裏または左右を
逆にセットしてしまうおそれがある。すなわち、プリン
ト基板の表裏または左右が逆にセットされた場合、マー
クが存在すべき位置を撮像手段が撮像することにより線
対称に設けてある識別マークを検出することは比較的容
易であるが、隅部付近に設けてある補助マークの検出は
困難である。例えば、プリント基板の左上隅部に補助マ
ークが設けられている場合、撮像手段は当然プリント基
板の左上隅部を撮像するが、表裏または左右が逆にセッ
トされていると実際には補助マークは左下隅部、右上隅
部、右下隅部のいずれかに位置しており、検出できな
い。

【０００６】そこで、この問題を解決するために、特開
平５−２２８８００号には、一つの撮像手段により一方
の識別マーク（第１のマーク）と補助マーク（第３のマ
ーク）とを同時に撮像するようにした方向性判別方法が
開示されている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】特開平５−２２８８０
０号によると、確かにプリント基板の表裏または左右を
逆にしてセットした場合にもその方向性を判別すること
ができる。しかし、この構成では、識別マークと補助マ
ークとを同時に撮像するため、撮像領域（画像処理領
域）を非常に大きくする必要がある。単にマーク２個分
の撮像領域のみではなく、識別マークを中心としてその
上下いずれの位置に補助マークが存在した場合にも撮像
可能とするため、従来のように１回に１個のマークのみ
を撮像する場合と比べて撮像領域を非常に大きくする必
要がある。このように撮像領域を広げると個々のマーク
は小さく映るようにならざるを得ず、それに伴って個々
のマークの画像処理・中心位置検出の精度が低下する。
また、撮像領域が大きいと回路パターンも同時に映って
しまい、識別マークの視認が困難になる。さらに、補助
マークを任意の位置に設けることはできず、識別マーク
の近傍に設けざるを得ず、プリント基板のレイアウトに
制約がある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明では、プリント基
板の両端部に設けてある１対の識別マークのうちの少な
くともいずれか一方の識別マーク内部に識別マークの中
心に対して偏心した位置に方向判別印を設け、識別マー
ク中心に対し方向判別印中心がどの方向にずれているか
によって、プリント基板の方向を判別する。また、プリ
ント基板の両端部に設けてある１対の識別マークのうち
の少なくともいずれか一方の内部の識別マークの中心に
対して偏心した位置に方向判別印を設けてあって、識別
マークの中心に対する方向判別印の中心のずれ方向に基
づいてプリント基板の方向を判別するとともに、両識別
マークを結ぶ直線上以外の位置に設けてある補助マーク
の存在する位置を識別マークの中心に対する方向判別印
の中心のずれ方向に基づいて検出するものである。

【０００９】

【発明の実施の形態】本発明に係るプリント基板の方向
性判別方法は、プリント基板の両側部に１対の識別マー
クが設けてあり、両識別マークのうちの少なくともいず
れか一方の内部には識別マークの中心に対して偏心した
位置に方向判別印が設けてあり、識別マークの中心に対
する方向判別印の中心のずれ方向に基づいてプリント基
板の方向性の判別を行うものである。

【００１０】また、本発明に係るプリント基板の方向性
判別方法では、プリント基板には両側部に１対の識別マ
ークが設けてあるとともに両識別マークを結ぶ直線上以
外の位置に補助マークが設けてあり、かつ両識別マーク
のうちの少なくともいずれか一方の内部の識別マークの
中心に対して偏心した位置に方向判別用印が設けてあ
り、識別マークの中心に対する方向判別印の中心のずれ
方向に基づいてプリント基板の方向性の判別を行うとと
もに、識別マークの中心に対する方向判別印の中心のず
れ方向に基づいて補助マークの存在する位置を検出す
る。

【００１１】さらに、上記の方法により方向性判別を行
った後に、両識別マーク及び補助マークのそれぞれの中
心位置に穴明けすることがある。

【００１２】このような穴明けを行うための穴明け装置
は、プリント基板に設けられた１対の識別マーク、両識
別マークのうちの少なくともいずれか一方の内部の識別
マークの中心に対して偏心した位置に設けられた方向判
別印、および両識別マークを結ぶ直線上以外の位置に設
けられた補助マークを撮像する撮像手段と、撮像手段に
よる撮像結果を画像処理する画像処理手段と、画像処理
手段により求められた識別マーク及び補助マークのそれ
ぞれの中心位置に穴明けする穴明け手段と、一連の穴明
け動作を制御する制御手段とを有し、画像処理手段は識
別マークの中心検出と同時に方向判別印の中心検出を行
い、制御手段は、識別マークの中心に対する方向判別印
の中心のずれ方向に基づいてプリント基板の方向性を判
別し、補助マークの存在する位置を検出してそこに撮像
手段を位置させて、補助マークの撮像及び画像処理を行
った後で、穴明け手段により両識別マーク及び補助マー
ク中心に穴明けするよう制御するものである。

【００１３】

【実施例】本発明に係るプリント基板の方向性判別方法
について、図１を参照して説明する。プリント基板Ｐに
は、両側部に実質的に線対称な識別マークＭ１，Ｍ２が
設けられており、識別マークＭ１の下方に補助マークＭ
３が設けられている。識別マークＭ１の内部には、小さ
な白抜きの方向判別印Ａが設けられている。識別マーク
Ｍ１と方向判別印Ａとは偏心しており、識別マークＭ１
の下方寄りに方向判別印Ａが位置している。従って、識
別マークＭ１を認識する際に方向判別印Ａも同時に認識
し、方向判別印Ａが識別マークＭ１内の下方寄りに位置
していれば、プリント基板Ｐは正常な姿勢であり補助マ
ークＭ３は左下隅に存在すると判断できる。方向判別印
Ａが識別マークＭ１内の上方寄りに位置していれば、補
助マークＭ３は左上隅に存在すると判断できる。左側の
識別マークを撮像しても内部に方向判別印Ａが存在しな
い場合、プリント基板Ｐの左右が逆になっているので、
識別マークＭ１は右側に存在する。そして、方向判別印
Ａが識別マークＭ１の下方寄りに位置していれば、補助
マークＭ３は右下隅に存在すると判断できる。方向判別
印Ａが識別マークＭ１の上方寄りに位置していれば、補
助マークＡは右上隅に存在すると判断できる。

【００１４】次に、この方法を採用したプリント基板の
穴明け装置について図２〜４を参照して詳細に説明す
る。まず、穴明け装置の一般的な構成について説明す
る。図２には本発明に係る穴明け装置の全体構造を示し
ている。作業テーブル１の上方には、所定の間隔をおい
て１対のＸ線照射手段４が支持してある。Ｘ線照射手段
４には、照射するＸ線の通路５を構成する防護管６が連
結してある。防護管６にはＸ線の通路５を横切るように
シャッタ７が設けてあり、このシャッタは進退駆動され
て通路５を開閉する。防護管６の外周に上下方向のガイ
ド溝８が形成してある。防護管６の下方には、通路５に
連通するＸ線の通路９を有する保護筒１０が作業テーブ
ル１に対して近接及び離反可能に設けてある。保護筒１
０は、防護管６の外周に嵌合する筒体１３の下端に固着
してある。筒体１３の一部に、ガイド溝８を摺動可能な
ガイド１４が設けてある。保護筒１０の周囲にはシリン
ダ１１により上下可能な遮蔽部材１２が設けられてい
る。この遮蔽部材１２は、鉛含有の合成樹脂シートを用
い、裾の部分に適当な間隔で縦の切れ目を入れたものを
２枚並設して設けてあり、その内部に、Ｘ線遮断効果を
上げる金属性の鎖が設けられている。Ｘ線を照射する際
には、裾の部分がテーブル上のワークに当って、内側を
密閉することによりＸ線が周囲に漏洩しないように遮蔽
可能である。

【００１５】このような構成のＸ線照射手段のうち、図
面左側に設けてあるのが固定側Ｘ線照射手段４ａであ
り、右側に設けてあるのが移動側Ｘ線照射手段４ｂであ
る。移動側Ｘ線照射手段４ｂにはナット１５が設けてあ
り、このナット１５は、モータ１６により回転されるリ
ードスクリュー１７に螺合している。また、移動側Ｘ線
照射手段４ｂには、レール１８上を摺動するスライダ１
９が設けてある。従って、モータ１６の作動により、移
動側Ｘ線照射手段２ｂは図面左右方向に移動可能であ
る。

【００１６】図３，４には作業テーブル１より下方が示
してある。Ｘ線の照射を受けるワークの透過像を撮像す
る１対の撮像手段２と、１対の穴明け手段３と、駆動手
段２０が配設してある。まず、撮像手段２及び穴明け手
段３について説明する。Ｙテーブル２１上には、支持板
３９が立設し、この支持板３９には、連結板４０及び筒
部材４１を介して撮像手段であるＸ線カメラ２が保持さ
れている。Ｘ線カメラ２には、画像処理装置や中央処理
装置などが接続されており、ワークの透過像の撮像を画
像処理した結果に基づいて後述の駆動手段２０等の動作
が制御される。支持板３９の片面には１対のレール４２
が取り付けてある。そして、穴明け手段３を保持する保
持フレーム４４にレールガイド４４ａが設けてあり、こ
のレールガイド４４ａがレール４２に摺動自在に嵌合し
ている。穴明け手段３は、エアスピンドル４３ａと、そ
の上端に固着してあるコレットチャック４３ｂと、コレ
ットチャック４３ｂに保持されるドリル４３ｃなどの穿
孔部材とを有している。エアスピンドル４３ａの駆動に
よりドリル４３ｃが回転し、プリント基板を穴明けする
ものである。穴明け手段３の上端には切屑カバー４５が
取り付けてある。

【００１７】次に、図４を参照しこの穴明け手段３を上
下方向（ｚ方向）に駆動する駆動機構４６について以下
に説明する。支持板３９には取り付け部材４７を介し
て、ｚ方向に延びるリードスクリュー４８が回転自在に
取付けてある。このリードスクリュー４８にはナット４
９が螺合し、さらにこのナットは、ナットホルダ５０を
介して前述の保持フレーム４４に固着されている。リー
ドスクリュー４８の上端はベルト車５１に連結されてい
る。また、取付け部材４７にはモータ５２が保持されて
おり、モータ５２の駆動軸がベルト車５３に連結されて
いる。ベルト車５１，５３にはベルト５４が掛け回され
ている。従って、モータ５２の駆動によりベルト車５３
が回転すると、ベルト５３を介してベルト車５１に回転
が伝達され、それによってリードスクリュー４８が回転
する。すると、ナット４９と一体的にナットホルダ５０
及び保持フレーム４４がＺ方向に移動し、この保持フレ
ームに保持されている穴明け手段３が上下動する。

【００１８】このような構成の撮像手段２及び穴明け手
段３のうち、図面左側に設けてあるのが固定側撮像手段
２ａ及び固定側穴明け手段３ａであり、右側に設けてあ
るのが移動側撮像手段２ｂ及び移動側穴明け手段３ｂで
ある。

【００１９】駆動手段２０は、作業テーブル１の下方に
位置する撮像手段２及び穴明け手段３を作業位置へ移動
させるもので、図２，３の左右方向（Ｘ方向）に１対の
レール２９が設けてある。このレール２９には、Ｘ方向
に摺動可能なスライダ２２が取付けてあり、さらにこれ
らスライダ２２上にＸテーブル２３が取り付けてある。
固定側のＸテーブル２３ａには、モータ２５ａに連結さ
れた短リードスクリュー２６ａに螺合するナット２４ａ
が固着されている。移動側のＸテーブル２３ｂには、ロ
ーラ３３及びプーリ３４によりＴ字型に掛け回されてい
るタイミングベルト３５を介してモータ２５ｂに連結さ
れた１対の長リードスクリュー２６ｂに螺合する１対の
ナット２４ｂが固着されている。従って、モータ２５の
駆動によりリードスクリュー２６が回転すると、ナット
２４と一体的にＸテーブル２３はＸ方向に移動する。な
お、固定側Ｘテーブル２３ａの移動範囲は小さく、移動
側Ｘテーブル２３ｂの移動範囲は大きい。

【００２０】Ｘテーブル２３上には、図３上下方向（Ｙ
方向）に延びるレール２７が固着されている。このレー
ル２７上に、スライダ２８が摺動可能に嵌合されてい
る。スライダ２８上にはＹテーブル２１が固着されてい
る。Ｙテーブル２１の下面には、ナット３２が固着して
ある。そして、Ｘテーブル２３上にはモータ３０が固着
され、このモータの駆動軸と連結されたリードスクリュ
ー３１が回転自在に配設されている。そしてこのリード
スクリュー３１には、前述のナット３２が螺合してい
る。従って、モータ３０の駆動によりリードスクリュー
３１が回転すると、ナット３２と一体的にＹテーブル２
１はＹ方向に移動する。

【００２１】図２に示すように、作業テーブル１には、
固定側撮像手段２ａまたは穴明け手段３ａと対向する位
置に孔部６０ａが設けられている。また、Ｘ方向に延び
る長穴６０ｂが設けられており、移動側Ｘテーブル２３
ｂによって移動側撮像手段２ｂ及び穴明け手段３ｂが移
動しても、移動側撮像手段２ｂまたは穴明け手段３ｂは
孔部６０ｂと対向可能である。

【００２２】なお、図５にはこの穴明け装置のブロック
図を示している。上述のＸ線照射手段４、駆動手段２
０、穴明け手段３は全て制御手段（ＣＰＵ）７０にて制
御されている。そして、撮像手段２の撮像結果は画像処
理手段７１を介して制御手段７０に入力される。

【００２３】次に本発明によってプリント基板に穴明け
する方法について説明する。この実施例では穴明けの対
象となるプリント基板は、回路パターンや穴明けのため
の識別マークが露出してない多層基板である。

【００２４】まず、穴明けすべきプリント基板に設けら
れた識別マーク間の間隔に一致するように、駆動手段２
０により移動側Ｘテーブル２３ｂ上の移動側撮像手段２
ｂ及び穴明け手段３ｂをＸ方向に移動し、プリント基板
Ｐ（図１参照）を作業テーブル１上にセットする。

【００２５】そこで、両撮像手段２によって両側部の識
別マークＭ１，Ｍ２を撮像し、これを画像処理手段７１
により画像処理して識別マークの中心位置を求める。そ
の時、識別マークＭ１内に存在する方向判別印Ａの中心
も画像処理により求める。そこで制御手段７０は駆動手
段２０を再度作動させ、識別マークＭ１，Ｍ２の中心位
置に両ドリル４３ｃを位置させて、エアスピンドル４３
ａを作動させて穴明けする。この時、固定側のドリル４
３ｃは孔部６０ａを貫通し、移動側のドリル４３ｃは長
穴６０ｂを貫通して、ガイド穴明けが行われる。

【００２６】一方、制御手段７０は、識別マークＭ１の
中心と方向判別印Ａの中心とを比較して、どの方向に変
位しているかによってプリント基板の方向性を判別し、
補助マークＡの位置を算出する。そして、図示しない基
板移動手段により補助マークＡが撮像手段と対向する位
置に来るようにプリント基板Ｐを移動させて撮像し、画
像処理手段７１により補助マークＡの中心を求め、穴明
け手段３により補助マークＡの中心位置に補助穴を明け
る。

【００２７】本発明によると、基板のセットミスによる
補助穴の穴明け不良を生じることがない。また、撮像手
段の撮像領域を特別に広くすることなく、補助マーク専
用の撮像手段を設けることもなく、確実に精度よく補助
マークの検出が行える。補助マークはプリント基板中の
任意の位置に設けることができ、プリント基板のレイア
ウトの制約とならない。

【００２８】本実施例では、穴明けするプリント基板を
多層基板とし、表面に露出してない位置決め用マークを
撮像するために、撮像手段としてＸ線カメラを採用して
いるが、多層基板ではなく、位置決め用マークが露出し
ているプリント基板に穴明けするだけのものであれば、
通常のＴＶカメラでよい。通常のＴＶカメラを採用する
ものでは、高価なＸ線発生装置や危険防止対策も不要と
なるので、コスト面で有利なものとなる。

【００２９】また、プリント基板に補助マークを設けず
に、プリント基板のある所定の方向に識別マークから所
定距離だけ離れた位置に補助穴を明けるように設定し、
補助穴は画像処理によらず数値制御にて穴明けを行う場
合にも、数値制御の前提として本発明に係る方向性判別
方法を用いることは効果的である。

【００３０】識別マーク及び方向性判別印については、
両者の中心が一致しなければその形状や色等が限定され
るものではなく、方向性判別印は必ずしも識別マーク内
部でなくても、識別マークに隣接して設けてもよい。

【００３１】上記実施例では１対の撮像手段及び穴明け
手段を用いたが、一つの撮像手段及び穴明け手段を逐次
移動させて、ガイド穴及び補助穴を明ける構成とするこ
とも可能であり、また、上記実施例のドリルはパンチな
ど他の穴明け手段に代替可能である。

【００３２】上記実施例ではマークの中心に穴をあけて
いるが、マーク印刷時の誤差や熱による伸縮などにより
両識別マーク間の間隔が設計通りの間隔でなく誤差を生
じている場合、この誤差を２等分して両識別マークの中
心からこの２等分値だけそれぞれ振り分け修正した位置
に穴明けするようにしてもよい。

【００３３】

【発明の効果】本発明によると、プリント基板が表裏ま
たは左右が狂った状態でセットされても、それを正確に
判別することができる。しかも、撮像手段の撮像領域を
特別に広くしたり特別に撮像手段を追加したりする必要
もなく、構成は簡単であり、位置検出精度を低下させる
おそれはない。さらに、プリント基板のレイアウト上の
制約を招くこともない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る方向性判別方法を説明するプリン
ト基板の平面図である。

【図２】本発明に係る穴明け装置の正面断面図である。

【図３】上記穴明け装置の作業テーブルより下方の一部
切欠平面図である。

【図４】上記穴明け装置の作業テーブルより下方の一部
切欠側面図である。

【図５】上記穴明け装置のブロック図である。

【符号の説明】

２，２ａ，２ｂ 撮像手段（Ｘ線カメラ） ３，３ａ，３ｂ 穴明け手段 ７０ 制御手段（ＣＰＵ） ７１ 画像処理手段 Ａ 方向判別印 Ｍ１，Ｍ２ 識別マーク Ｍ３ 補助マーク Ｐ プリント基板

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ Ｈ０５Ｋ 3/46 Ｈ０５Ｋ 3/46 Ｂ (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B26F 1/16 B23B 41/00 B23Q 17/24 H05K 3/00 H05K 3/46

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 プリント基板の両側部に１対の識別マー
   クが設けてあり、上記両識別マークのうちの少なくとも
   いずれか一方の内部には当該識別マークの中心に対して
   偏心した位置に方向判別印が設けてあり、上記識別マー
   クの中心に対する上記方向判別印の中心のずれ方向に基
   づいて上記プリント基板の方向性の判別を行うことを特
   徴とするプリント基板の方向性判別方法。
2. 【請求項２】 上記プリント基板には両側部に１対の識
   別マークが設けてあるとともに上記両識別マークを結ぶ
   直線上以外の位置に補助マークが設けてあり、かつ上記
   両識別マークのうちの少なくともいずれか一方の内部に
   は当該識別マークの中心に対して偏心した位置に方向判
   別印が設けてあり、上記識別マークの中心に対する当該
   方向判別印の中心のずれ方向に基づいて上記プリント基
   板の方向性の判別を行うとともに上記識別マークの中心
   に対する上記方向判別印の中心のずれ方向に基づいて上
   記補助マークの存在する位置を検出することを特徴とす
   るプリント基板の方向性判別方法。
3. 【請求項３】 請求項２に記載のプリント基板の方向性
   判別方法により方向性判別を行った後に、上記両識別マ
   ーク及び上記補助マークのそれぞれの中心位置に穴明け
   することを特徴とするプリント基板の穴明け方法。
4. 【請求項４】 プリント基板に設けられた１対の識別マ
   ーク、上記両識別マークのうちの少なくともいずれか一
   方の内部の当該識別マークの中心に対して偏心した位置
   に設けられた方向判別印、および上記両識別マークを結
   ぶ直線上以外の位置に設けられた補助マークを撮像する
   撮像手段と、上記撮像手段による撮像結果を画像処理す
   る画像処理手段と、上記画像処理手段により求められた
   上記識別マーク及び上記補助マークのそれぞれの中心位
   置に穴明けする穴明け手段と、一連の穴明け動作を制御
   する制御手段とを有し、 上記画像処理手段は、上記識別マークの中心検出と同時
   に上記方向判別印の中心検出を行い、 上記制御手段は、上記識別マークの中心に対する上記方
   向判別印の中心のずれ方向に基づいて上記プリント基板
   の方向性を判別し、上記補助マークの存在する位置を検
   出してそこに上記撮像手段を位置させて、上記補助マー
   クの撮像及び画像処理を行った後で、上記穴明け手段に
   より上記両識別マーク及び上記補助マーク中心に穴明け
   するよう制御することを特徴とするプリント基板の穴明
   け装置。