多層プリント配線板と、その層間ズレの測定方法
【課題】 多層プリント配線板の内層の各導体層の変形量を観測、記録する。
【解決手段】 多層プリント配線板６０の内層用の両面配線板６１の表裏の導体層に中実ガイドマーク２２と中空ガイドマーク２３が形成され、例えば、中実ガイドマーク２２−１ｂに、隣接した導体層に設けられた中空ガイドマーク２３−２ａが同心に配置され、隣接した導体層毎に同心に配置された中実、中空ガイドマーク２２、２３を形成する。Ｘ線カメラの視野内に納まる外形のガイドマーク枠２１内に、例えば３行３列に、同心の中実、中空ガイドマーク２２（１ａ〜５ａ）、２３（１ｂ〜５ｂ）の組が配されている。ガイドマーク群２０は多層プリント配線板の、たとえば４隅に配置され、１個のガイドマーク群は１回のＸ線照射で枠内のガイドマーク全ての像を取り込み、それらの座標値が計算される。４個のガイドマーク群内のガイドマークの座標値から、各導体層に形成された配線用パターンの変形量が計算され、結果を記録できる。
【解決手段】 多層プリント配線板６０の内層用の両面配線板６１の表裏の導体層に中実ガイドマーク２２と中空ガイドマーク２３が形成され、例えば、中実ガイドマーク２２−１ｂに、隣接した導体層に設けられた中空ガイドマーク２３−２ａが同心に配置され、隣接した導体層毎に同心に配置された中実、中空ガイドマーク２２、２３を形成する。Ｘ線カメラの視野内に納まる外形のガイドマーク枠２１内に、例えば３行３列に、同心の中実、中空ガイドマーク２２（１ａ〜５ａ）、２３（１ｂ〜５ｂ）の組が配されている。ガイドマーク群２０は多層プリント配線板の、たとえば４隅に配置され、１個のガイドマーク群は１回のＸ線照射で枠内のガイドマーク全ての像を取り込み、それらの座標値が計算される。４個のガイドマーク群内のガイドマークの座標値から、各導体層に形成された配線用パターンの変形量が計算され、結果を記録できる。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は内層の各導体層の層間ズレを精度良く識別できるガイドマークを導体層に形成した多層プリント配線板と、これらのガイドマーク測定に好適な測定方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】最近、ＩＣチップ、抵抗、コンデンサ等の表面実装用の電子部品の小型化に伴い、これらを実装するプリント配線板も高密度化が要求されて、多層化されるものが多い。民生用でも導体層の数が４層、６層等の多層プリント配線板が使用され、産業用では更に層数の多い高多層プリント配線板が使用される趨勢にある。多層プリント配線板は表裏２層の外部に露出した導体層と、数層の露出しない内層の導体層で構成され、各導体層の間に絶縁性の基板が挿入され、この基板によって導体層が接着された構造となっている。
【０００３】多層プリント配線板の導体層としては、たとえば厚さ１８μｍ程度の銅箔が使用される。基板材料としては、熱硬化性のガラス・エポキシ樹脂の使用が主流であり、高多層配線板ではガラス・ポリイミド樹脂、ガラス・ＢＴ樹脂等の耐熱樹脂も使用される。
【０００４】多層プリント配線板で６層以上のものは単に内層の導体数が多いだけなので、多層プリント配線板の製造法として、以下、図１０および図１１を参照して、６層の多層プリント配線板の製造法を簡単に説明する。図１０（ａ）は６層配線板の構成を模式的に示した斜視図であり、（ｂ）は内層となる両面配線板の導体部分に形成されたプリントパターンを模式的に示す平面図である。（ｃ）は後述するレイアップの際に使用される治具板の側面図を示す。図１１は６層配線板の断面の、（ａ）はホットプレス工程直前を、（ｂ）はホットプレスにより熱硬化され接着して１枚の多層基板となった状態を、それぞれ示している。
【０００５】図１０（ａ）に示すように、６層の多層配線板６０は２層の露出した導体層６２、６２と、内層となる２枚の両面プリント配線板６１、６１の間にプリプレグ６４、６４ａ、６４を挟んで形成される。内層を構成する両面プリント配線板６１、６１には、表裏の銅箔面に最終製品となる（図では６個の）単一配線板パターン６１ａ、・・・６１ａ等が、通常エッチングによって形成されている。
【０００６】予め、位置決め用の少なくとも２個のガイド穴６５、６５が上記の両面配線板６１、６１に開けられ、このガイド穴６５、６５を基準にして表裏両面のパターン６１ａ、・・・６１ａ等が形成されるので、両面プリント配線板６１、６１の表裏のパターンは平面的には、相互にその位置が保たれている。このように２枚の両面配線板６１、６１には同じ座標位置のガイド穴６５、６５を使用してパターン６１ａ、・・・６１ａ等が形成される。内層板となる両面プリント配線板６１に形成されたパターンには、単一配線板のパターン６１ａ、・・・６１ａの他に、後工程に使用する基準穴用のガイドマーク６６、６６（中央部２個所）またはガイドマーク６６ｂ、・・・６６ｂ（各隅に４個所等）および、表裏識別用の基準穴の位置を示すガイドマーク６６ａが複数個用意され、エッチング工程でこれらのガイドマークも形成される。
【０００７】複数枚のエッチング済みの内層用両面プリント配線板を重ねて、それぞれの配線板の導体部に形成されたパターンの位置関係を正しく揃えることをレイアップ（Ｌａｙ ｕｐ）と言う。２本のピン６８ａ、６８ａを設けた治具板６８が用意される。ピン６８ａ、６８ａの中心距離は、両面プリント配線板６１にパターン６１ａ、・・・６１ａ等を形成したとき使用したガイド穴６５、６５の中心距離と等しくされている。１枚のエッチング済みの両面基板６１が、そのガイド穴６５、６５に治具板６８のピン６８ａ、６８ａを挿通して治具板６８上に置かれる。その上にガイド穴６５、６５を開けられた、加熱前の基板材料（プリプレグと呼ばれる）６４ａが載せられる。更に他の１枚の両面基板６１が、そのガイド穴６５、６５に治具板６８のピン６８ａ、６８ａを挿通して治具板６８上に重ねられる。この段階で２枚の両面基板６１、６１とその間のプリプレグ６４ａの外周を仮止めしてレイアップが完了する。
【０００８】図１１（ａ）の断面図に示すように、レイアップされた２枚の両面プリント配線板６１、６１の両側にプリプレグ６４、６４と導体材料の銅箔６２、６２をおいてホットプレスで加圧加熱すると、銅箔６２や両面基板６１の間に挿入されたプリプレグ６４、６４ａ、６４が熱硬化して（絶縁）基板６３に変化し、各導体間の接着も完了し、同図（ｂ）に示す１枚の多層プリント配線板６０となる。この後、多層基板の内層パターンに対応した新たな基準穴が開けられ、この新基準穴を基準として最外層の導体配線パターンのエッチング、スルーホールの穴開け加工等が行われる。更に、めっき工程、防錆処理工程等を施し、機械加工で単一配線板に分割し、所要の外形形状に切り出して多層プリント配線板が完成する。
【０００９】ここで混乱を避けるため、レイアップ用に使用する位置決め用の穴をガイド穴、ホットプレス以降の工程で使用される位置決め用の穴を基準穴と呼び分けることにする。既に説明したように、内層板に形成されたパターンには、単一配線板のパターン６１ａ、・・・６１ａの他に、基準穴のためのガイドマーク６６、６６、６６ａ等が複数個用意され、エッチング工程でこのガイドマークもエッチングされている。これらのガイドマークの座標は、単一配線板のパターン６１ａ、・・・６１ａとある位置関係を保つよう定められているので、これらのガイドマークの位置を測定すれば、電気回路を構成するパターンの座標が判明する。上記の多層基板６０の内層に形成されたガイドマーク６６、６６に対応した新たな基準穴を開けるのに、通常は、Ｘ線（基準穴）穴開け機が使用される。
【００１０】前述のように、ホットプレスで加圧加熱された多層基板の表裏両外面は無垢の導体層で覆われており、肉眼で可視光線を使って内層に形成されたガイドマークを明瞭に透視することは不可能である。現在では微弱なＸ線で多層基板を透視して、内層板に形成されたガイドマーク位置を測定する方式が一般的であるが、超音波その他の測定法も種々研究されている。いずれにしても、可視光線以外を使用して内層板に形成されたガイドマーク位置を測定する方式として一括できる。
【００１１】通常、ガイドマークはレイアップされる１組の内層板のどれか１枚の導体層に形成される。内層板の変形具合を具体的な数値で記述できるように、ガイドマークはお互いに離れた位置に少なくとも２個が形成されている。最近では、内層板の各所の変形を捉えるためにガイドマークの個数は増加する傾向にあり、図８に符号を６６ｂ、・・・６６ｂとして示すように、一導体層の４隅等にガイドマークを形成して、変形具合を平面の直交する２方向で測定可能にされている。（例えば、図１０１０では４個のガイドマークの例が示されている）
【００１２】多層基板の製造時にホットプレスで加圧加熱されるために、内層板の多少の変形は免れず、内層板のガイドマークも当初設定された座標と異なっている。ガイドマーク間の距離も設計値とは異なる場合が多い。しかし、後工程で使用される基準穴は治具板に設けられたピンに挿通されて使用されることから、基準穴の中心距離、即ち、基準穴間隔を治具板のピンの間隔と等しくしておく方が実用上具合がよい。このように、基準穴の中心距離が所定の基準穴間隔となるように基準穴を開ける方式は振り分け式と呼ばれる。同時に使用される基準穴の数は２個以上任意に選んで良い。また、後工程で使用する治具板の性格により、内層板に設けられたガイドマークと実際に穿孔される基準穴とは位置、個数とも違っていることが多い。なお、基準穴が２個のとき、表裏識別用に更に１個の基準穴が追加されることもあり、治具板のピンに挿入された基準穴の摩耗変形を恐れて、後の工程数によっては何組かの基準穴が予め開けられる場合もある。
【００１３】今、多層プリント配線板の導体層のパターンを設計するとき使用した座標系を設計座標系と呼ぶことにする。導体層に形成されたガイドマークの座標値はこの設計座標系でそれぞれ現されている。また、穴開け機の筺体等の不動部に固定され、主構成要素の運動方向に平行な座標軸を持つ機械座標系を想定する。多層プリント配線板を穴開け機にセットし、例えばＸ線カメラでガイドマークを観測すれば、各ガイドマークの穴開け機上の位置として、機械座標系で現された座標値が得られる。この座標値を統計学的に処理して、設計座標系の座標原点の座標と座標軸の方向の最も確からしい数値を求めれば、設計座標系で記述されている基準穴の座標も機械座標系の座標に換算することができる。基準穴の位置が機械座標系で表示されれば、この位置に基準穴用ドリルの装着されたスピンドルを移動させ、基準穴の穴開けを行うことができる。基準穴穴開け機はガイドマークの測定値から、上記の設計座標系の要素を推定する計算手段を内蔵しており、このための計算方式も各種提案されている。
【００１４】次に、図１２を参照して、現在、一般に使用されている２穴振り分け式基準穴穴開け機の機能の概略を説明する。ガイドマークとしては例えば、図１０で６６、６６の符号を付けた２個が測定され、２個のガイドマークの中心を結んだ直線上で、２個のガイドマークから等距離にある中心点からそれぞれの基準穴までの距離が等しく、且つ、基準穴の中心間隔が所定の寸法となるよう基準穴が開けられる。図１２（ａ）は筺体７１ａを透視した平面図、図１２（ｂ）は作業者側から見た正面図で、同様に、筺体７１ａを透視して描いている。なお、平面を示す図１０（ａ）では可動テーブル８０を破断したり、右側のＸ移動架台７３を省略して示している。また、機械座標系５０は前述のように、穴開け機の不動部分に原点Ｏｍが固定され、機械の主運動方向に平行に座標軸を定めた座標系で、作業者の左右方向に沿ってＸｍ軸、奥に向かってＹｍ軸、垂直方向にＺｍ軸を設定している。
【００１５】筺体７１ａに固定された架台７２の上に直線ガイド７３ａ、７３ａとボールねじ７３ｂが設置され、２台のチャンネル状のＸ移動架台７３を移動可能に支承している。Ｘ移動架台７３の最上部にＸ線発生装置７４が固定され、下部には直線ガイド７８ａ、７８ａとボールねじ７８ｂが設置され、Ｙ移動架台７８を移動可能に支承している。２台のＸ移動架台７３は互いに反対方向に機械座標系のＸｍ軸に平行に動き、穴開けする多層プリント配線板の大きさに従って、その間隔を可変とされている。Ｙ移動架台７８は独立して機械座標系のＹｍ軸に平行に動くようにされ、その上にＸ線カメラ７６とドリル回転機構であるスピンドル７７が所定間隔を隔てて固定されている。
【００１６】可動テーブル８０が２台のＸ移動架台７３の中間に配置され、機械座標系のＹｍ軸に平行に移動する。可動テーブルの中央近くに配置された直線ガイド８０ａ、８０ａとボールねじ８０ｂにより、８０Ａの位置で多層プリント配線板（図示せず）を可動テーブル８０上に載置し、図１２（ｂ）に可動テーブル８０として示した穴開け位置まで引き込む。Ｘ線発生装置７４に内蔵されたＸ線発生管７４ａから放射されたＸ線は、Ｘ線防護管７５と、その先端に移動可能に配置されたクランパ７５ａに開けられた孔を通して、図示しない多層プリント配線板のガイドマークを透過して下のＸ線カメラ７６に入射する。Ｘ線カメラ７６の位置（機械座標系による座標値）は既知なので、Ｘ線カメラ７６に写ったガイドマークの画面上の位置を測定すれば、ガイドマークの座標を知ることができる。左右のＸ線カメラ７６、７６の画像から２個のガイドマークの座標が知られる。この２個のガイドマークの座標から、基準穴の座標、Ｈ１（Ｘ１、Ｙ１）、Ｈ２（Ｘ２、Ｙ２）を計算する。
【００１７】スピンドル７７とＸ線カメラ７６を載置しているＹ移動架台７８がＹｍ軸方向に移動し、スピンドル７７がＸ線カメラの有った位置を占める。スピンドルを載置しているＹ移動架台７８はＹｍ軸方向に移動すると共に、Ｘ軸方向にも微動可能になされているので、Ｘｍ軸方向とＹｍ軸方向の微調整を行い、計算された基準穴の座標Ｈ１（Ｘ１、Ｙ１）、Ｈ２（Ｘ２、Ｙ２）の直下にドリル７７ｂを位置させて穴開けする。このとき、Ｘ線防護管７５の下端に配置されたクランパ７５ａは降下して、多層プリント配線板の穴開け部の周辺を抑え込み、穴開け時の多層プリント配線板の移動を防止する。
【００１８】このように、２個のガイドマーク６６、６６を観測して基準穴を開けると、図１０（ｂ）に斜線で示した範囲の多層配線板の変形具合は反映されるが、それと直角方向の変化は無視される。既に述べたように、最近では内層板の４隅等に３個以上のガイドマーク６６ｂ、・・・６６ｂを形成し、これらの全測定値から内層板の平面の変形具合を加味した基準穴が求められており、多数個のガイドマークに対応する（多マーク）振り分け式穴開け機も実用化されつつある。
【００１９】
【発明が解決しようとする課題】最近、品質保証の一貫として、多層プリント配線板のユーザから製造工程の品質情報を提供することよう求められることが多くなってきた。配線板メーカとしては、各工程の終了時点で製品の特性値の分布等を測定し、その結果を保存する必要が生じる。配線板の完成検査で、内層板のパターンの変形状況を従来より広範囲に把握し、且つ、データ化せねばならない。従って、今までは最も細密なパターンを持つ導体層に着目して、そこにガイドマークを設ければ多層配線板製造には支障がなかったが、今後は他の導体層に関しても導体パターン変形移動の量的情報を測定し、その結果を保管し、要求があればユーザに提出することが義務となりつつある。この導体パターンの変形移動量は導体層相互のズレを表すので、一般に”層間ズレ”と呼ばれている。完成検査以前に、例えば、ホットプレス工程後の基準穴穴開けの際に各導体層に形成されたパターン相互の層間ズレを測定すれば、中間工程で多層配線板の良否の選別もできるので最終検査での不良品が減り、配線板メーカとしても有用である。
【００２０】ところが、各導体層の層間ズレを知るには全ての各導体層にガイドマークを形成する必要があり、従来の１層だけにガイドマークを形成する場合に比し、マークの総数は導体層の数量倍となる。各導体層に従来と同様な大きさのガイドマークを形成すると、ガイドマークの設置スペースが過大となり、配線板のパターンのレイアウトによっては、従来より大きな外形の材料が必要となり、原材料費増加の問題を生じる。また、従来から、測定時の誤差を少なくするために、ガイドマークはカメラの視野内でなるべく大きく、しかも、マークの図形中心（重心）が視野の中心にあるようにして測定されてきた。従って測定できるガイドマークは１測定につき１個となる。そのために、これらガイドマークを観測するために、基準穴穴開け機に装備されたカメラが各ガイドマーク位置に移動する必要があり、観測時間の増加による加工時間の増加する問題も無視できない。
【００２１】
【課題を解決するための手段】本発明は上記のような問題点を解決するために、多層プリント配線板の内層を構成する一の導体層に形成された、輪郭線の内側が（画像として観察したときに周囲の画像より明るい）明部とされる中空ガイドマークと、この導体層に板厚方向に隣接する導体層に形成された、輪郭線の内側が（画像として観察したときに周囲の画像より暗い）暗部とされる中実ガイドマークとを備え、多層プリント配線板の板厚方向に透視したとき、中空ガイドマークの輪郭線の内部に中実ガイドマークを配置し、中空ガイドマークの輪郭線と中実ガイドマークの輪郭線が接触しない大きさとした多層プリント配線板を提供する。この多層プリント配線板の内層の導体層は、配線板の板厚方向に透視したとき、中空ガイドマークの輪郭線の図形重心位置と中実ガイドマークの輪郭線の図形重心位置が一致するよう、多層プリント配線板の内層の導体パターン設計時に、配置されている。
【００２２】この多層プリント配線板内層の導体層に、導体を削除した複数のガイドマーク枠を形成し、このガイドマーク枠は、各導体層の同位置に置かれ、前記多層プリント配線板の板厚方向に透視して前記ガイドマークを観測する観測装置の受像部の視野内に入る大きさに形成され、中空ガイドマークの内部に配置された中実ガイドマークと中空ガイドマークとからなる、少なくとも１組のガイドマークの組を、このガイドマーク枠内に配置した多層プリント配線板でもある。また、特定の多層プリント配線板内層の導体層に形成された中実ガイドマークを前記ガイドマーク枠の中央に配置することも提案されている。更に、中空ガイドマークの輪郭線を内包する輪郭線を定め、２個の輪郭線を２個の同心円とした円環ガイドマークを中空ガイドマークとして使用することも可能である。
【００２３】多層プリント配線板内層の導体層に、導体を削除した複数のガイドマーク枠を形成し、このガイドマーク枠は、各導体層の同位置に置かれ、多層プリント配線板の板厚方向に透視してガイドマークを観測する観測装置の受像部の視野内に入る大きさに形成され、ガイドマーク枠の内部に、中空ガイドマークの内部に配置された中実ガイドマークと中空ガイドマークとからなる、少なくとも１組のガイドマークの組を配置したガイドマーク群を観測し、１個のガイドマーク群内の全ガイドマークの組の画像を、１回の観測で取り込む層間ズレの測定方法が提案されている。また、この視野の中央部に配置されたガイドマークの位置を基準として同一ガイドマーク枠内の全ガイドマークの座標を算出することも提案されている。更に、ガイドマーク群中に含まれるガイドマークの全ての座標値、またはその一部の座標値を使用して内層の座標位置を推定し、基準穴座標を定める層間ズレの測定方法も提案されている。
【００２４】
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態の１例として多層プリント配線板の内層板の各導体層に形成されたガイドマークを図１と図２を参照して説明する。図１は内層を形成する導体層が１０層の場合を例として示しており、図１（ａ）は各導体層のガイドマーク部の断面の模式図、（ｂ）は測定用Ｘ線カメラの視野に現れたガイドマークの１例、図２（ａ）は内層２層目の導体層（図１で両面配線板６１−１の裏面）に形成されたガイドマーク（２３−１ｂ、２２−１ｂ）、図２（ｂ）は内層３層目の導体層（両面配線板６１−２の表面）に形成されたガイドマーク（２３−２ａ、２２−２ａ）をそれぞれ表示している。
【００２５】図１の多層プリント配線板６０は内層が１０層（内層用の両面配線板６１が５枚）で構成されている。そして、図１（ａ）の上から１〜５の添え字を付けて区別し、更に便宜上、図の上側を表面、下側を裏面としａ、ｂを添え字として使用する。図２（ｃ）は１枚の多層プリント配線板６０内のガイドマーク群２０（Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆ）の配置例を示す。なお、その他の符号は、先に説明した図１０、図１１と共通に使用している。ちなみに、６２は外層の導体、６３は絶縁基板である。
【００２６】図１（ａ）に示すように、たとえば、両面配線板６１−１の表面に形成された中実ガイドマーク２２−１ａに対し、中空ガイドマーク２３−１ｂが板厚方向（図の上下方向）で隣接した導体層に形成されている。中実ガイドマーク２２−１ａと中空ガイドマーク２３−１ｂとは設計上は同心であるように配置されている。更に、中空ガイドマーク２３−１ｂの隣に、同一導体層に中実ガイドマーク２２−１ｂが形成され、板厚方向で隣接した導体層に形成された中空ガイドマーク２３−２ａと同心に配されている。このように、板厚方向で隣接した導体層間で中実ガイドマーク２２と中空ガイドマーク２３が同心に形成され、両面配線板６１−１の表面の導体層から両面配線板６１−５の裏面の導体層まで相互の位置が関連づけられている。
【００２７】実際には、９組の中実ガイドマーク２２と中空ガイドマーク２３は図１（ｂ）に示すように、ほぼ正方形のＸ線カメラの視野内に納まるよう例えば３行３列に配列されている。この多層プリント配線板６０には、それぞれの内層導体層に、銅箔が削除されたガイドマーク枠２１（２１−１ａ、２１−１ｂ、２１−２ａ、・・・・２１−５ｂ）が形成され、Ｘ線を遮らないようにされている。この１０個のガイドマーク枠２１は重なり合って不要の銅箔が削除された空隙部を構成し、内部に配置された中実ガイドマーク２２と中空ガイドマーク２３を観測し易くしている。なお、このガイドマーク枠２１の外側での銅箔の有無は問わない。
【００２８】Ｘ線カメラの像は図１（ｂ）のように各層に形成されたガイドマークが一括されて観察される。この像を構成する個々の導体層のパターンの例が図２（ａ）、（ｂ）に示されている。（ａ）は両面配線板６１−１の裏面を表面から透視して、ガイドマーク枠２１−ｂの内部に配置された中空ガイドマーク２３−１ｂと中実ガイドマーク２２−１ｂを示し、（ｂ）は両面配線板６１−２の表面を描いて、ガイドマーク枠２１−２ａの内部に配置された中空ガイドマーク２３−２ａと中実ガイドマーク２２−２ａを示している。このような形状が重なって図１（ｂ）に示すＸ線の像が形成される。
【００２９】実際にガイドマークとして計算に使用される部分は中実ガイドマーク２２では中央部の銅箔の残存した円形部分（画像としては暗）であり、中空ガイドマーク２３の場合は中央部（内側）の銅箔のない円形部分（画像としては明）である。すなわち、中実ガイドマーク２２は基本となる輪郭線の内部が暗部として表現され、中空ガイドマーク２３は基本となる輪郭線の内側が明部として表現される形状である。この輪郭線の形状は、原理的には、どんな平面図形であっても特に制約はないが、本例では輪郭線が同心円の場合として説明する。
【００３０】実用化された大きさの１例として、図１（ｂ）の符号を参照して、ガイドマーク枠２１の１辺Ｆが約１０ｍｍ角、ガイドマークの間隔Ａがほぼ３ｍｍ、中実ガイドマーク２２の外径が１．４ｍｍ、中空ガイドマーク２３の内径が２．４ｍｍ程度とされている。ガイドマーク枠２１の大きさＦはＸ線カメラの有効視野よりやや小さく定められ、ホットプレス工程が終了した多層プリント配線板が多少変形して、個々のガイドマーク位置が変化してもＸ線カメラの視野内に充分納まる大きさとされている。
【００３１】内層板の両側の導体層に形成されたガイドマークの形状例が図２（ａ）、（ｂ）に示されている。図２（ａ）は上から１枚目の内層板６１−１の裏面の導体層に形成されたガイドマーク、同図（ｂ）は上記の内層板６１−１の裏面の導体層と隣接した内層板６１−２の表面の導体層に形成されたガイドマークを示し、中実ガイドマーク２２−１ｂの重心位置と中空ガイドマーク２３−２ａの重心位置が比較される。ここで重心とはガイドマークを形作る平面図形の重心、すなわち図形重心を言う。隣接したガイドマークの重心位置を順次比較することで全てのガイドマークの位量を知ることができる。
【００３２】図２（ｃ）に示すように、配線板６０に対してガイドマーク群は少なくとも２０Ａ、２０Ｂの２個所に設ける。２個所のガイドマーク群を観測すれば、内層の各導体層の重心位置の分布、重心周りの回転角が計算でき、ガイドマーク群２０Ａ、２０Ｂを通る直線の近辺の変形具合を確実に掴むことができる。配線板６０の４隅にガイドマーク群２０Ｃ、２０Ｄ、２０Ｅ、２０Ｆを配置して、この４個のガイドマーク群を使用して、内層の各導体層のパターンの設計座標の原点の移動量、座標軸の向きを計算すれば、多層プリント配線板６０のそれぞれの導体層の平面的な変形量を推定できる。なお、図２（ｃ）に記入された原点Ｏｄ、直交する座標軸Ｕｄ、Ｖｄを持つ座標系が全ての内層の導体層に共通な設計座標系であって、設計上のガイドマーク群の位置はこの設計座標系で記述されている。
【００３３】なお、図１（ａ）では全ての両面配線板６０の表裏にガイドマークを形成しているが、全導体層全てにガイドマークを付けずに、いくつかの特定の導体層にガイドマークを形成しても良い。例えば、両面配線板６１の表裏のパターンの層間ズレは、レイアップ以前の両面配線板６１の単体検査で測定可能であり、その測定結果と照合すれば、ガイドマークを片面のみに形成しても差し支えない。更に、ユーザとの了解事項として、あまり重要でない導体層の層間ズレを測定不要とすれば、その層のガイドマークは省略できる。
【００３４】ここで、Ｘ線発生管とＸ線カメラの概要を図３を参照して説明する。図３（ａ）はＸ線カメラの概要を示す模式図、（ｂ）はマークの位置とＸ線カメラの出力像の形を説明する模式図、（ｃ）は被写体の厚さによる像の位置の変化を示す模式図である。通常、Ｘ線カメラ６には、その受光部としてＸ線蛍光増倍管３０が内蔵されている。図３（ａ）に示すように、Ｘ線蛍光増倍管３０は、蛍光膜３１と光電面３２からなる入力ターゲット、収束電極Ｓ、陽極Ａ、出力蛍光膜３３等を内蔵している。Ｘ線発生管４ａから放射されたＸ線は被写体である多層配線板６０のガイドマーク６６等の形成されている内層を透過して、蛍光膜３１に入射し、蛍光膜３１を発光させて光学像３６に変換される。その光により、蛍光膜３１の内面に密接して配置された光電面３２から光電子が放出される。加速電圧を上げなどして出力光束を増倍させ、出力蛍光膜３３に像を結ぶ。その像を光学レンズ系３４を介して電荷結合素子（Ｃharge Ｃoupled Ｄevice）であるＣＣＤ撮像素子３５に取り込む。
【００３５】図３（ａ）中、Ｌ１はＸ線源と多層配線板６０までの距離、Ｌ２はＸ線源とＸ線増倍管の蛍光膜までの距離である。可視光線と違い、Ｘ線は光学レンズが使用できないので、蛍光膜３１の像３６と多層配線板に形成されたガイドマークとは、ほぼ相似形の影絵として写り、その大きさは〔（Ｌ２）／（Ｌ１）〕と拡大される。最近、ＣＣＤ撮像素子３５の感度が向上したため、蛍光膜３１の後ろに密着してＣＣＤ撮像素子３５を配置し、蛍光膜３１の像を直接ＣＣＤ撮像素子に取り込んで、増倍管３０を省略したＸ線カメラも用いられるが、上記の関係は同様に成立する。
【００３６】図３（ｂ）を参照して、蛍光膜上の像の位置と被写体と像の形との関係を説明する。カメラの視野の中央に図形重心があるマークＢ１に対しては、Ｘ線発生管から出射したＸ線により形成される直下の像Ｚ１は元のマークＢ１と相似形であり、その重心（図形中心）も元のマークＢ１と同位置の視野中央にある。この場合はＬ１、Ｌ２とは関係なく、重心位置の変化はない。Ｘ線が角αの角度で入射したマークＢ２の像Ｚ２は前項末尾の式により大きさは変化し、角αの微少変化でマークＢ２と像Ｚ２の形状は厳密には相似ではなく、例えば、マークＢ２の輪郭形状が円とすると、像Ｚ２は楕円形となる。しかし、円の中心は楕円の中心に射影し、重心位置は角αの線上にある。ガイドマークの重心が視野の中心でない場合も上記の重心位置が角αの線上にあることを利用して単純な比例計算で補正することができる。このように、Ｘ線の入射角αによる像のゆがみの影響を避けることができる。なお、Ｘ線蛍光増倍管３０の蛍光膜３１は球面の場合もあり、多少の狂いが加算されるが、その誤差の増加分はごく少ない。
【００３７】図３（ｃ）に誇張して示すように、被写体である多層配線板６０の表裏にマークがあると、マーク間の距離（配線板の板厚）ｔ１、ｔ２により像の位置に差が現れる。実際には表裏のマークＢ１、Ｂ２は同心に配置されているが、Ｘ線がαの入射角を持つ場合は、その像Ｚ１、Ｚ２は同心とはならない。板厚ｔ１が小ならば、上半部に描いたように狂った量Ｑ１は少なく、板厚ｔ２が大ならば、下半部に示すように狂った量Ｑ２は非常に大きくなり、誇張して示すように両ガイドマークが重なれば解析不能となる。１例として、Ｌ１が２００ｍｍ、Ｌ２が２２０ｍｍ、対角に計ったガイドマークの最大距離を４．２ｍｍ（図１（ｂ）の２２−１ａの位置）とすれば、角αは約１．２°となり、板厚ｔ１が０．２ｍｍ以下ならば狂った量Ｑ１は５μｍ未満であり、全く問題とならない。板厚ｔ１が０．５ｍｍ程度で狂いの量Ｑ１は０．０１ｍｍ前後で使用限界に近くなる。従って板厚ｔ１が最小となるよう、隣接した導体層に設けられたガイドマーク間で比較すれば、この影響を最小とできる。更に、基本とするガイドマークの重心が視野中心となるように、図３（ｂ）のガイドマークＢ１のように配置して測定すれば、同図（ｂ）、（ｃ）の誤差を完全に排除できる。
【００３８】ＣＣＤ撮像素子に取り込まれたガイドマークの像は、図４（ａ１）に模式図で示すようになる。図４R>４（ａ１）は同図（ａ２）に示すガイドマーク群の内の１組のガイドマークを切りとり、拡大して示している。ＣＣＤ撮像素子３５に取り込まれたガイドマークの像は、その明るさを適当な敷居値で２値化すれば、全ての画素は明か暗の２種のいずれかに分類され、ＣＣＤ撮像素子の画素の大きさで区画されたモザイク状となる。今、像の左下隅に座標原点Ｏを定め、直交するＸ、Ｙ座標軸を引く。例えば、Ｘ軸に沿って原点Ｏからｉ番目の画素の列に明の画素が何個あるかを数えれば、（切りとられた図形のＸ軸に沿った画素数は既知なので）暗の画素の数も自動的に得られる。同様にＹ軸に沿って原点Ｏからｊ番目の画素の行の明暗の画素数もそれぞれ知ることができる。
【００３９】同図（ａ１）に示す１組のガイドマークの像は、先に図１で説明したように中空、中実２種類のガイドマークの像が重ね合わされている。この像をソフト的に分離し、それぞれの画素数から図形の重心座標を算出する。ソフト的に解析する手法には各種あるが、その１例を図４（ｂ）を参照して説明する。重心を算出する上で基準となる図形は、同図（ａ１）または（ｂ）に示すように、中実ガイドマーク２２の外径である輪郭線２２Ａと中空ガイドマーク２３の内径である輪郭線２３Ａである。
【００４０】中実ガイドマーク２２の輪郭線２２Ａより僅かに大きい径の区画円Ｃ１を定義し、この区画円Ｃ１の内部に存在する暗画素の数の集計と、やはり区画円Ｃ１内部の各座標軸に沿った原点Ｏに関するモーメント（距離×重量）を集計する。この場合は距離は原点Ｏからの画素数であらわされ、重量は暗画素数で代用される。例えば、図４（ａ１）でＸ軸に沿ってｉ番目の列のモーメントは〔ｉ×（その列の暗画素数）＝５×３〕となる。区画円Ｃ１内のモーメントの集計を区画円内の暗画素数で除すれば、画素数で表した中実ガイドマークの重心のＸ座標が得られる。Ｙ軸に沿っても例えばｊ行のモーメントは〔８×５〕となり、同様な計算で重心のＹ座標が得られる。
【００４１】次に、中空ガイドマーク２３の輪郭線２３Ａより僅かに大きい径の区画円Ｃ２を定義する。更に先の区画円Ｃ１の内部を全て明画素とみなす処理を同時に施せば、中実ガイドマーク２２は見かけ上消失する。区画円Ｃ２の内部の明画素について、上記の重心を求める計算を行えば、中空ガイドマーク２３の重心座標が知られる。このように、ソフト的に区画円Ｃ１、Ｃ２をつけ加えることで、中実ガイドマーク２２と中空ガイドマーク２３の重心を、それぞれ独立して計算できる。この重心計算をそれぞれの中実、中空ガイドマークの組に行えば１個のガイドマーク枠内の全てのガイドマークの重心位置が判明し、簡単な換算で穴開け機に設定された機械座標系に変換できる。なお、実際には１個のガイドマークに割り当てられる画素数は図（ｂ１）よりはるかに多く、上記の重心計算での誤差は実用上問題にはならない。また、良品の多層プリント配線板では、ガイドマークの変位は僅かであり、区画円Ｃ１、Ｃ２から重心計算に使用する画素がはみ出す恐れは少ない。
【００４２】このように、ガイドマークとして重心位置が等しい２個の図形を組み合わせ、更にこの２個のガイドマークを２層の隣接した導体層に設けておけば、１組毎に２個のガイドマークを比較することで両者の座標の違いが算出でき、ガイドマーク１個毎に重心を算出する場合と比較すれば、誤差を遥かに小さくすることができる。また、前述のように、Ｘ線カメラの視野の中央部が最も誤差が小さいので、中央部のガイドマークで、このガイドマーク群の機械座標系での座標を求めれば、ガイドマーク群内の全てのガイドマークの機械座標系で表した座標値が簡単に計算できる。測定値の補正のために、図３（ａ）に示すＬ１、Ｌ２による像の拡大率等、初めから定まったＸ線カメラ回りの定数的数値をインプットして置けば良い。個々の配線板のデータのインプットはほとんど不要である。こうしてガイドマーク群観測によって、高い測定精度が保証される。
【００４３】この手順を使わずに、個々のガイドマークの像の機械座標系の座標値を計算することもできるが、像の拡大比率、板厚の影響、カメラ視野内での像重心の位置等を個別に補正するのは、予め加工を行う多層配線板の個々の数値をインプットする必要があって煩雑でもあり、その精度もかなり低下する。
【００４４】図１の説明中、同図（ａ）の１列に並べた原理図から同図（ｂ）の３行３列に折り返すが、上の導体層から順に左上から並べる必要はなく、隣接した導体層毎に同心の中実、中空ガイドマークの組を作る原則を守れば、例えば最重要な導体層に形成された中実ガイドマークを中央部に配置する等、任意に配列順を組み替えて良い。
【００４５】また、ガイドマークの他の形態として、図５R>５に示す円環状のガイドマークも使用できる。図５はいずれもガイドマーク枠２０の内部を模式的に描いたもので、図５（ａ１）〜（ａ３）は図１の中空ガイドマーク２３を円環ガイドマーク２４に置き換えたものを示し、同図（ｂ１）〜（ｂ３）は円環ガイドマーク２４を複数個同心に配置した場合である。また、同図（ｃ）は上記の区画円Ｃ１、Ｃ２に加えて、ソフト的に更に区画円Ｃ３を定義した場合の説明図である。
【００４６】図５（ｃ）に示すように、内側の中実ガイドマーク２２に対しては区画円Ｃ１の定義で重心が得られるのは図４と変わらない。中空ガイドマーク２３の外側の輪郭線を正方形から円に置き換えた、円環ガイドマーク２４の場合は、区画円Ｃ２を定義して区画円Ｃ１と共に処理すれば、前例と同様に、円環ガイドマークの内部の明画素の重心を求め得る。すなわち、円環ガイドマーク２４はその内径を輪郭線２４Ｎとする中空ガイドマークと考えて良い。この場合は図１の中空ガイドマーク２３と等価である。更に、円環ガイドマーク２４の外径より僅かに大きい区画円Ｃ３を定義し、同時に区画円Ｃ２の内部を暗画素と見なす処理を施して、区画円Ｃ３の内部の暗画素に対して、重心を計算すれば、円環ガイドマーク２４の外径を輪郭線２４Ｇとする中実ガイドマークと等価となる。このように、ガイドマークを円環とすればソフト的な処理のみで中空、中実両ガイドマークと同等となすことができる。
【００４７】特に図５（ｂ１）に示すように、ガイドマークを構成する輪郭線を全視野の中央に中心を持つ同心円とすれば、先に図３（ｂ）、で説明した誤差の影響を改善し得るので、観測時にガイドマークがＸ線カメラの視野の中央に位置するように注意するのみで、高い精度の観測が可能となる。また、Ｘ線カメラの視野が１０ｍｍ程度であれば、図１（ｂ）と同等の線幅と間隔を採用しても、内層の導体層６層をカバーできる。一般に使用される高級民生機器向けの多層プリント配線板の製造に充分な対応ができる。これらの同心円の円環からなるガイドマークも、図５（ｂ２）、（ｂ３）に示すように、隣接する円環が隣接する導体層に形成されるよう配置すれば、図３（ｃ）に示した内層板の厚みの影響を減らすことができる。
【００４８】次に、上記したようなガイドマークを４隅に形成した多層プリント配線板の観測が可能な（多点振り分け方式）基準穴穴開け機について説明する。図６は上記の穴開け機１の外観の斜視図であり、筺体２を透視して表している。 図７（ａ）は穴開け機１の正面図、図７（ｂ）は側面図である。図８（ａ）（ｂ）は穴開け機１の可動テーブル１２の位置を変えた平面図を示し、図７、図８とも筺体２を透視して内部を表している。
【００４９】また、各図に記入した機械座標系（原点Ｏｍ、Ｘｍ、Ｙｍ、Ｚｍ）は穴開け機１の不動部分（例えば筺体１や架台３）に固定された座標系で、送り装置の各種機械部分の移動方向がこの座標軸に平行になされている。Ｘ線カメラで多層基板のガイドマークを観測して得られる座標値や、基準穴の穴開け座標も基本的にこの座標系を用いて算出される。なお、図６の白抜きの矢印１７は作業者の定位置であって、作業者は矢の方向（Ｙｍ軸の正方向）に向かって立ち、ガイドマーク観測、基準穴穴開けを行う多層プリント配線板（図示せず）を投入し、工程が終われば穴開け機１から取り出す。
【００５０】以下の説明でワークである多層プリント配線板は図２（ｃ）に示したように、四隅のガイドマーク群２０Ｃ、２０Ｄ、２０Ｅ、２０Ｆを観測して、これらのガイドマーク群とは別の座標（例えば２０Ａと２０Ｂの近辺）に基準穴を穴開けするものとする。
【００５１】穴開け機１の筺体２の内部に、架台３が固定されている。左右１対のＸ移動架台１０、１０は、ほぼ、チャンネル状に形成され、左右で鏡像関係をなす形状とされている。このＸ移動架台１０、１０は架台３の上端に配置された直線ガイド１０ａ、１０ａによって支承されている。ボールねじ１０ｂとこれと係合するＸ移動架台１０の下面に取り付けられたボールナット（図示せず）により、基準穴を穴開けする配線板の大きさに従って、あらかじめ、Ｘｍ軸に平行に移動してガイドマークが観測可能の位置に待機している。なお、Ｘ移動架台１０、１０を個別に駆動するために、ボールねじ１０ｂは各Ｘ移動架台１０毎に配置されている。
【００５２】Ｘ移動架台１０、１０の上部にＸ線発生装置４、４が固定され、下部には直線ガイド１１ａ、１１ａが取り付けられている。そして、Ｙ移動架台１１、１１がこの直線ガイド１１ａで支承されている。ボールねじ１１ｂとこれと係合するＹ移動架台１１の下面に取り付けられたボールナット（図示せず）により、Ｙ移動架台１１、１１はＹｍ軸に平行に移動可能である。Ｙ移動架台１１、１１はチャンネル状に形成され、上部にＸ線防護管５が配置され、図７に示すように、これと並んでクランパ９とクランパ９を上下動させるエアシリンダ９ａが設置されている。下部にはスピンドル７とＸ線カメラ６が固定されている。
【００５３】Ｙｍ軸と平行に配置され筺体の中央部分に固定された直線ガイド１２ａとボールねじ１２ｂにより支承され、駆動されて、多層プリント配線板を搭載する可動テーブル１２はＹｍ軸に平行に運動する。可動テーブル１２は１２Ａの位置で、ワークである基準穴を穴開けする多層プリント配線板を載置し、Ｙｍ軸に沿って移動してガイドマーク測定、基準穴開け位置に引き込まれる。なお、ボールねじ１０ｂ、１１ｂ、１２ｂを駆動し、Ｘ移動架台１０、１０とＹ移動架台１１、１１、および可動テーブル１２の移動を制御する制御装置は図示されていない。
【００５４】ここで、穴開け機の主要構成要素として、Ｘ線発生装置４とＸ線防護管５およびＸ線カメラ６でガイドマークの観測装置、スピンドル７とクランパ９で穴開け装置、Ｘ移動架台１０とＹ移動架台１１と可動テーブル１２およびこれらを支承し、駆動する直線ガイド１０ａ、１１ａ、１２ａ、ボールねじ１０ｂ、１１ｂ、１２ｂ等で駆動装置をそれぞれ形成している。また、図示されていない制御装置は、一連の穴開け作業手順に従って、上記の各種装置の制御を行う。更に観測装置で観測したガイドマークのＸ線像から座標値を算出し、この座標値と予め入力された基準穴の設計座標から、基準穴穴開け位置を計算するのが最大の役割である。
【００５５】４個のガイドマーク群２０Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆ、を４隅に形成した、図２（ｃ）に示す多層プリント配線板６０の観測方法を説明する。まず、穴開けする配線板の外形寸法と（設計上の）ガイドマーク群２０Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆの座標値からＸ移動架台１０、１０のＸｍ軸に沿った位置が決まり、予め、Ｘ移動架台１０、１０は、そこに移動して待機している。可動テーブル１２が（図６の）１２Ａの位置で、作業者は多層プリント配線板６０を可動テーブル１２上の所定位置に載置する。配線板６０は可動テーブル１２に仮固定される。可動テーブル１２はＸ線カメラ４に内蔵されたＸ線発生管４ａの下にガイドマーク２０Ｃ、２０Ｄが来る位置に移動する。後述するように、ガイドマーク群２０Ｃ、２０ＤをＸ線で透視してＸ線カメラ６、６で観測し、各導体層のガイドマーク２２、２３の座標値を測定する。座標値は図示しない制御装置のメモリに記憶される。ガイドマーク群２０Ｅ、２０ＦがＸ線発生管４ａの下に来る距離だけ、可動テーブル１２はＹｍ方向に移動する。次いでＸ線を照射して、Ｘ線カメラ６、６でガイドマーク群２０Ｅ、２０Ｆを観測して、各導体層のガイドマーク２２、２３の座標値を記憶する。
【００５６】ここで、計算方法は後述するが、４組のガイドマーク群の座標から基準穴Ｈ１、Ｈ２の座標を計算し、可動テーブル１２が移動して基準穴Ｈ１、Ｈ２の位置に達し、スピンドル７、７が基準穴Ｈ１、Ｈ２の座標まで移動し、基準穴Ｈ１、Ｈ２を穴開けする。なお、基準穴Ｈ１、Ｈ２は図示していない。可動テーブルが投入位置１２Ａまで動いて、穴開けの済んだ配線板６０を作業者が取り出すと基準穴加工工程が終了する。
【００５７】図９を参照して上記の加工時にＸ、Ｙ移動架台に搭載された機器類がどう動作するかを説明する。図９（ａ）は作業者位置から左側のＸ移動架台１０、Ｙ移動架台１１を見た正面図、（ｂ）はその平面図でＸ移動架台１０の上半部を取り去り、Ｙ移動架台１１の上面を示している。（ｃ）、（ｄ）はＸｍ軸のプラス方向から見たＸ移動架台１０を示し、（ｃ）はＸ線カメラ６によるガイドマークの観測時、（ｄ）はスピンドルによる穴開け時を模式的に示している。
【００５８】ガイドマーク群２０Ｃ、・・・２０Ｆの観測は、同図（ｃ）に示すＸ線観測位置で行う。Ｘ線発生管４ａの直下にＸ線防護管５とＸ線カメラ６が来ている。図示しない制御装置の指令によりＸ線発生装置が起動し、Ｘ線発生管４ａから放射されたＸ線はＸ線防護管の中心に開けられた穴５ａ内を通り、図示していないが可動テーブル１２上に載置された配線板６０の内層のガイドマーク群の１個、例えば２０Ｃを透視してＸ線カメラ６で画像として捉え、その画像は制御装置内の計算機に送られて各ガイドマーク（２２、２３、２４等）の座標が計算され、記憶される。通常２台のカメラで２回の観測で４個のガイドマーク群の観測がなされ、このデータから基準穴の座標が計算される。
【００５９】基準穴の穴開けはスピンドル先端のドリル７ｂで行われる。穴開け時には、計算された基準穴の座標値に従って可動テーブル１２が移動し、Ｘ移動架台１０が基準穴Ｈ１のＸｍ軸座標まで移動し、Ｙ移動架台１１が基準穴Ｈ１のＹｍ軸座標まで移動する微調整を行う。Ｙ移動架台１１は常にＸ線カメラ６の中心を基準として動く設定なので、実際には図５（ｃ）に示すように、Ｙ軸移動架台１１はＸ線カメラ６の中心とスピンドル７の中心との距離Ｓだけ多く移動する。 スピンドル７はエアタービンまたは高周波モータを回転源とする高速モータであって、回転軸に取り付けられたチャック７ａを介して、通常超硬合金製のドリル７ｂを装着して配線板に基準穴を穴開けする。なお、図示していないが、スピンドル７を上下するエアシリンダまたはサーボモータによってドリル７ｂの切り込み送りを行う。スピンドル７の直上に配置されたクランパ９はエアシリンダ９ａのアクチュエータに取り付けられており、降下すれば可動テーブル１２に載置された配線板６０を押さえつけて、穴開け時の配線板６０の移動を防止する。以上がガイドマーク群を観測し、その観測結果に基づいて基準穴を開ける穴開け機の機械的な手順である。
【００６０】次にガイドマーク群の観測結果から多層プリント配線板６０の内層の導体層の位置の算出法を説明する。多層プリント配線板６０の内層の導体層の導体パターンを設計する際、全ての内層の導体層に共通な、直交するＵｄ、Ｖｄを座標軸とする設計座標系を設定することは既に述べた。穴開け機に投入したときに例えばＵｄ軸は機械座標系のＸｍ軸と平行、Ｖｄ軸は同じくＹｍ軸と平行と定める。また、導体パターンと同時に４個所のガイドマーク群の構成要素としてのガイドマークを所定の座標位置に記入する。なお、ガイドマーク群の形状は、図１（ｂ）に示すものとして、例えば、中実ガイドマーク２２をその層の代表ガイドマークとする。４個のガイドマーク２２の観測結果から中実ガイドマーク４個の機械座標系で記述した座標値が知られる。
【００６１】１導体層内に形成された４個のガイドマーク２２の測定値からＵｄ、Ｖｄの設計座標系がどこに有るかを推定して、この導体層の配置とみなす。すなわち、設計座標系の原点を機械座標系で表した座標値、および、Ｕｄ軸のＸｍ軸に対する傾きが得られれば良い。統計学上、測定値から確からしい値を推計する手法は各種有るが、観測点（中実ガイドマーク２２）を単位質点と仮定して、その重心を求め、重心は不動として、設計上のガイドマークの座標値と測定したガイドマークの座標値から、この距離の自乗和を最小とするＵｄ軸のＸｍ軸に対する傾きを求める方法等がよく使われる。計算手順の具体例は、同一出願人より（特願平１１−２９３２７１）として出願されているので、ここではごく概略を説明する。
【００６２】ここで、準備として、上記の中実ガイドマークの設計上の座標から、各ガイドマークを単位質点とみなして重心Ｇｄを計算し、この重心を原点とし、座標軸ＵがＵｄに平行、座標軸ＶがＶｄに平行な座標系に各ガイドマークの座標値を換算して置く。測定された実際のガイドマークの座標値から重心座標を計算して、重心を原点とし、座標軸が機械座標系と平行な座標系で測定値を換算する。設計上の座標値、測定値から座標軸の傾きは一義的に求め得る。このようにして、全ての内層の導体層の位置が、機械座標系で記述した原点の座標値（ＧＸｍ、ＧＹｍ）と座標軸の傾き（Ｘｍ軸とＵ軸のなす角α）として得られる。これが層間ズレのデータでもある。
【００６３】設計座標系で記述された基準穴の座標を、上記の原点座標と座標軸の傾き（ＧＸｍ、ＧＹＭ、α）から機械座標系の座標値として換算し、その位置にスピンドル７が移動して穴開けされる。１枚の多層プリント配線板の全ての内層の導体層のデータを使い、基準穴の位置を算出してもよく、特に重要な導体層のデータによって、基準穴の位置を定めても良い。通常、４層から１０層前後ある内層の導体層のそれぞれの変位が全て得られるので、これから基準穴の位置を決定するにも各種の考え方があり、実際に製造する配線板の特性から個々に決定すれば良い。
【００６４】各導体層の層間ズレの数値は穴開け機のメモリに記憶され、客先の要求に応じて提出できる。また、メーカ側の品質管理用にも有用な資料となる。ホットプレス加工後の基準穴穴開けは、表面の導体層のパターンエッチング、スルーホール等の穴開け、単一配線板に外形の切り出し等の後工程に、必要な工程であり、この基準穴穴開け工程中に、内層導体層の層間ズレが加工時間の増加無しに測定可能である。
【００６５】以上基準穴穴開け機として説明したが、穴開け機から穴開け機能のみを取り外せば、ガイドマークを観測してデータを記憶する測定器となる。大容量の記憶装置、高速度測定を特徴とした測定器も、独立した製品分野であるが、Ｘ線カメラ等の測定手段はほとんど穴開け機と共通であり、上記の穴開け機の説明で、測定器の機能説明も包含するものとする。
【００６６】
【発明の効果】以上、説明したように、多層プリント配線板の内層の導体層に形成されるガイドマークを同一カメラ視野内に複数個配置し、１回のＸ線照射で１視野内の全てのガイドマーク像を同時に取り込むので、測定時間の増加無しに全ての内層の導体層の層間ズレを計測できる。加工時間増加無しに客先要求に沿った生産管理情報を提供できる効果は非常に大きい。製造側としても適切な中間管理の情報を先取できるので生産歩留り向上の経済的効果が期待できる。
【００６７】また、隣接した導体層間に形成されたガイドマークを同心に配し、計測するので内層板および絶縁基板の厚さによる測定精度の低下を最小に押さえることが出きる。複数の円環ガイドマークを同心に配したガイドマーク形式を採用すれば、比較的層数の少ない内層導体層の層間ズレの計測に有効である。更に、多マーク用基準穴穴開け機としても、画像取り込み後の重心位置計算時の一部ソフトの追加程度で対応可能な点も高く評価できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施の形態であるガイドマークを示す模式図である。
【図２】 個々の内層板に設けられた、本発明の実施の形態であるガイドマークの形と内層板内に形成されたガイドマーク群の配置例を示す図である。
【図３】 Ｘ線によるガイドマーク観測方法を示す模式図と、ガイドマーク像の狂いを説明する原理図である。
【図４】 ＣＣＤ撮像素子が捉えたガイドマーク像を示す模式図と画像処理方法を説明する原理図である。
【図５】 本発明の別の実施の形態であるガイドマーク２種の説明図である。
【図６】 本発明のガイドマークを観測し、基準穴の穴開けを行う基準穴穴開け機の斜視図である。
【図７】 基準穴穴開け機の正面および側面図である。
【図８】 基準穴穴開け機の可動テーブル位置を示す平面図である。
【図９】 基準穴穴開け機のＸ移動架台の各方向の投影図である。
【図１０】 多層プリント配線板の構成を示す斜視図と平面図、およびホットプレス工程で使用する治具板の略図である。
【図１１】 多層プリント配線板の構成を示す断面図である。
【図１２】 振り分け式２穴基準穴穴開け機の正面および平面図である。
【符号の説明】
１ 穴開け機、２ 筺体、３ 架台、４ Ｘ線発生装置、４ａ Ｘ線発生管、５ Ｘ線防護管、５ａ 穴、６ Ｘ線カメラ、７ スピンドル、７ａ チャック、７ｂ ドリル、７ｃ エアシリンダ、８ スピンドル架台、９ クランパ、９ａ エアシリンダ、１０ Ｘ移動架台、１１Ｙ移動架台、１２ 可動テーブル、１０ａ、１１ａ、１２ａ 直線ガイド（ＬＭガイド）、１０ｂ、１１ｂ、１２ｂ ボールねじ、１６ 穴開け位置（１、２穴）、１６ａ 穴開け位置（３、４穴）、１７ 作業者位置（白抜き矢印）、２０ ガイドマーク群、２１ ガイドマーク枠、２２ 中実ガイドマーク、２３ 中空ガイドマーク、２４ 円環ガイドマーク、Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３ 区画円、２２Ａ、２３Ａ 輪郭線、２４Ｎ 輪郭線（内）、２４Ｇ 輪郭線（外）、添え字 内層板の上から１、２、〜５、内層板の表面（上側） ａ、 内層板の裏面（下側） ｂ、３０ Ｘ線蛍光増倍管、３１ 蛍光膜、３２ 光電面、３３ 出力蛍光膜、３４光学レンズ系、３５ ＣＣＤ撮像素子（電荷結合デバイス）、３６ 像、Ａ 陽極、Ｓ 収束電極、５０ 機械座標系（Ｘｍ、Ｙｍ、Ｚｍ、機械原点Ｏｍ）
５１ 設計座標系（Ｕｄ、Ｖｄ、原点Ｏｄ）
Ｈ１、Ｈ２ 基準穴、６０ 多層プリント配線板、６１ 両面配線板、６１ａ 単一配線板のパターン、６２ 導体、６３ （絶縁）基板、６４ プリプレグ、６４ａ プリプレグ（ガイド穴付き）、６５ ガイド穴、６６、６６ａ、６６ｂ Ｐ ガイドマーク、６７、Ｈ 基準穴、６８ レイアップ治具板、６８ａ 位置決めピン
６９ 最大配線板外形、６９ａ 最小配線板外形、７０ 影響範囲、Ｈａ 表裏識別用ガイドマーク、
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は内層の各導体層の層間ズレを精度良く識別できるガイドマークを導体層に形成した多層プリント配線板と、これらのガイドマーク測定に好適な測定方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】最近、ＩＣチップ、抵抗、コンデンサ等の表面実装用の電子部品の小型化に伴い、これらを実装するプリント配線板も高密度化が要求されて、多層化されるものが多い。民生用でも導体層の数が４層、６層等の多層プリント配線板が使用され、産業用では更に層数の多い高多層プリント配線板が使用される趨勢にある。多層プリント配線板は表裏２層の外部に露出した導体層と、数層の露出しない内層の導体層で構成され、各導体層の間に絶縁性の基板が挿入され、この基板によって導体層が接着された構造となっている。
【０００３】多層プリント配線板の導体層としては、たとえば厚さ１８μｍ程度の銅箔が使用される。基板材料としては、熱硬化性のガラス・エポキシ樹脂の使用が主流であり、高多層配線板ではガラス・ポリイミド樹脂、ガラス・ＢＴ樹脂等の耐熱樹脂も使用される。
【０００４】多層プリント配線板で６層以上のものは単に内層の導体数が多いだけなので、多層プリント配線板の製造法として、以下、図１０および図１１を参照して、６層の多層プリント配線板の製造法を簡単に説明する。図１０（ａ）は６層配線板の構成を模式的に示した斜視図であり、（ｂ）は内層となる両面配線板の導体部分に形成されたプリントパターンを模式的に示す平面図である。（ｃ）は後述するレイアップの際に使用される治具板の側面図を示す。図１１は６層配線板の断面の、（ａ）はホットプレス工程直前を、（ｂ）はホットプレスにより熱硬化され接着して１枚の多層基板となった状態を、それぞれ示している。
【０００５】図１０（ａ）に示すように、６層の多層配線板６０は２層の露出した導体層６２、６２と、内層となる２枚の両面プリント配線板６１、６１の間にプリプレグ６４、６４ａ、６４を挟んで形成される。内層を構成する両面プリント配線板６１、６１には、表裏の銅箔面に最終製品となる（図では６個の）単一配線板パターン６１ａ、・・・６１ａ等が、通常エッチングによって形成されている。
【０００６】予め、位置決め用の少なくとも２個のガイド穴６５、６５が上記の両面配線板６１、６１に開けられ、このガイド穴６５、６５を基準にして表裏両面のパターン６１ａ、・・・６１ａ等が形成されるので、両面プリント配線板６１、６１の表裏のパターンは平面的には、相互にその位置が保たれている。このように２枚の両面配線板６１、６１には同じ座標位置のガイド穴６５、６５を使用してパターン６１ａ、・・・６１ａ等が形成される。内層板となる両面プリント配線板６１に形成されたパターンには、単一配線板のパターン６１ａ、・・・６１ａの他に、後工程に使用する基準穴用のガイドマーク６６、６６（中央部２個所）またはガイドマーク６６ｂ、・・・６６ｂ（各隅に４個所等）および、表裏識別用の基準穴の位置を示すガイドマーク６６ａが複数個用意され、エッチング工程でこれらのガイドマークも形成される。
【０００７】複数枚のエッチング済みの内層用両面プリント配線板を重ねて、それぞれの配線板の導体部に形成されたパターンの位置関係を正しく揃えることをレイアップ（Ｌａｙ ｕｐ）と言う。２本のピン６８ａ、６８ａを設けた治具板６８が用意される。ピン６８ａ、６８ａの中心距離は、両面プリント配線板６１にパターン６１ａ、・・・６１ａ等を形成したとき使用したガイド穴６５、６５の中心距離と等しくされている。１枚のエッチング済みの両面基板６１が、そのガイド穴６５、６５に治具板６８のピン６８ａ、６８ａを挿通して治具板６８上に置かれる。その上にガイド穴６５、６５を開けられた、加熱前の基板材料（プリプレグと呼ばれる）６４ａが載せられる。更に他の１枚の両面基板６１が、そのガイド穴６５、６５に治具板６８のピン６８ａ、６８ａを挿通して治具板６８上に重ねられる。この段階で２枚の両面基板６１、６１とその間のプリプレグ６４ａの外周を仮止めしてレイアップが完了する。
【０００８】図１１（ａ）の断面図に示すように、レイアップされた２枚の両面プリント配線板６１、６１の両側にプリプレグ６４、６４と導体材料の銅箔６２、６２をおいてホットプレスで加圧加熱すると、銅箔６２や両面基板６１の間に挿入されたプリプレグ６４、６４ａ、６４が熱硬化して（絶縁）基板６３に変化し、各導体間の接着も完了し、同図（ｂ）に示す１枚の多層プリント配線板６０となる。この後、多層基板の内層パターンに対応した新たな基準穴が開けられ、この新基準穴を基準として最外層の導体配線パターンのエッチング、スルーホールの穴開け加工等が行われる。更に、めっき工程、防錆処理工程等を施し、機械加工で単一配線板に分割し、所要の外形形状に切り出して多層プリント配線板が完成する。
【０００９】ここで混乱を避けるため、レイアップ用に使用する位置決め用の穴をガイド穴、ホットプレス以降の工程で使用される位置決め用の穴を基準穴と呼び分けることにする。既に説明したように、内層板に形成されたパターンには、単一配線板のパターン６１ａ、・・・６１ａの他に、基準穴のためのガイドマーク６６、６６、６６ａ等が複数個用意され、エッチング工程でこのガイドマークもエッチングされている。これらのガイドマークの座標は、単一配線板のパターン６１ａ、・・・６１ａとある位置関係を保つよう定められているので、これらのガイドマークの位置を測定すれば、電気回路を構成するパターンの座標が判明する。上記の多層基板６０の内層に形成されたガイドマーク６６、６６に対応した新たな基準穴を開けるのに、通常は、Ｘ線（基準穴）穴開け機が使用される。
【００１０】前述のように、ホットプレスで加圧加熱された多層基板の表裏両外面は無垢の導体層で覆われており、肉眼で可視光線を使って内層に形成されたガイドマークを明瞭に透視することは不可能である。現在では微弱なＸ線で多層基板を透視して、内層板に形成されたガイドマーク位置を測定する方式が一般的であるが、超音波その他の測定法も種々研究されている。いずれにしても、可視光線以外を使用して内層板に形成されたガイドマーク位置を測定する方式として一括できる。
【００１１】通常、ガイドマークはレイアップされる１組の内層板のどれか１枚の導体層に形成される。内層板の変形具合を具体的な数値で記述できるように、ガイドマークはお互いに離れた位置に少なくとも２個が形成されている。最近では、内層板の各所の変形を捉えるためにガイドマークの個数は増加する傾向にあり、図８に符号を６６ｂ、・・・６６ｂとして示すように、一導体層の４隅等にガイドマークを形成して、変形具合を平面の直交する２方向で測定可能にされている。（例えば、図１０１０では４個のガイドマークの例が示されている）
【００１２】多層基板の製造時にホットプレスで加圧加熱されるために、内層板の多少の変形は免れず、内層板のガイドマークも当初設定された座標と異なっている。ガイドマーク間の距離も設計値とは異なる場合が多い。しかし、後工程で使用される基準穴は治具板に設けられたピンに挿通されて使用されることから、基準穴の中心距離、即ち、基準穴間隔を治具板のピンの間隔と等しくしておく方が実用上具合がよい。このように、基準穴の中心距離が所定の基準穴間隔となるように基準穴を開ける方式は振り分け式と呼ばれる。同時に使用される基準穴の数は２個以上任意に選んで良い。また、後工程で使用する治具板の性格により、内層板に設けられたガイドマークと実際に穿孔される基準穴とは位置、個数とも違っていることが多い。なお、基準穴が２個のとき、表裏識別用に更に１個の基準穴が追加されることもあり、治具板のピンに挿入された基準穴の摩耗変形を恐れて、後の工程数によっては何組かの基準穴が予め開けられる場合もある。
【００１３】今、多層プリント配線板の導体層のパターンを設計するとき使用した座標系を設計座標系と呼ぶことにする。導体層に形成されたガイドマークの座標値はこの設計座標系でそれぞれ現されている。また、穴開け機の筺体等の不動部に固定され、主構成要素の運動方向に平行な座標軸を持つ機械座標系を想定する。多層プリント配線板を穴開け機にセットし、例えばＸ線カメラでガイドマークを観測すれば、各ガイドマークの穴開け機上の位置として、機械座標系で現された座標値が得られる。この座標値を統計学的に処理して、設計座標系の座標原点の座標と座標軸の方向の最も確からしい数値を求めれば、設計座標系で記述されている基準穴の座標も機械座標系の座標に換算することができる。基準穴の位置が機械座標系で表示されれば、この位置に基準穴用ドリルの装着されたスピンドルを移動させ、基準穴の穴開けを行うことができる。基準穴穴開け機はガイドマークの測定値から、上記の設計座標系の要素を推定する計算手段を内蔵しており、このための計算方式も各種提案されている。
【００１４】次に、図１２を参照して、現在、一般に使用されている２穴振り分け式基準穴穴開け機の機能の概略を説明する。ガイドマークとしては例えば、図１０で６６、６６の符号を付けた２個が測定され、２個のガイドマークの中心を結んだ直線上で、２個のガイドマークから等距離にある中心点からそれぞれの基準穴までの距離が等しく、且つ、基準穴の中心間隔が所定の寸法となるよう基準穴が開けられる。図１２（ａ）は筺体７１ａを透視した平面図、図１２（ｂ）は作業者側から見た正面図で、同様に、筺体７１ａを透視して描いている。なお、平面を示す図１０（ａ）では可動テーブル８０を破断したり、右側のＸ移動架台７３を省略して示している。また、機械座標系５０は前述のように、穴開け機の不動部分に原点Ｏｍが固定され、機械の主運動方向に平行に座標軸を定めた座標系で、作業者の左右方向に沿ってＸｍ軸、奥に向かってＹｍ軸、垂直方向にＺｍ軸を設定している。
【００１５】筺体７１ａに固定された架台７２の上に直線ガイド７３ａ、７３ａとボールねじ７３ｂが設置され、２台のチャンネル状のＸ移動架台７３を移動可能に支承している。Ｘ移動架台７３の最上部にＸ線発生装置７４が固定され、下部には直線ガイド７８ａ、７８ａとボールねじ７８ｂが設置され、Ｙ移動架台７８を移動可能に支承している。２台のＸ移動架台７３は互いに反対方向に機械座標系のＸｍ軸に平行に動き、穴開けする多層プリント配線板の大きさに従って、その間隔を可変とされている。Ｙ移動架台７８は独立して機械座標系のＹｍ軸に平行に動くようにされ、その上にＸ線カメラ７６とドリル回転機構であるスピンドル７７が所定間隔を隔てて固定されている。
【００１６】可動テーブル８０が２台のＸ移動架台７３の中間に配置され、機械座標系のＹｍ軸に平行に移動する。可動テーブルの中央近くに配置された直線ガイド８０ａ、８０ａとボールねじ８０ｂにより、８０Ａの位置で多層プリント配線板（図示せず）を可動テーブル８０上に載置し、図１２（ｂ）に可動テーブル８０として示した穴開け位置まで引き込む。Ｘ線発生装置７４に内蔵されたＸ線発生管７４ａから放射されたＸ線は、Ｘ線防護管７５と、その先端に移動可能に配置されたクランパ７５ａに開けられた孔を通して、図示しない多層プリント配線板のガイドマークを透過して下のＸ線カメラ７６に入射する。Ｘ線カメラ７６の位置（機械座標系による座標値）は既知なので、Ｘ線カメラ７６に写ったガイドマークの画面上の位置を測定すれば、ガイドマークの座標を知ることができる。左右のＸ線カメラ７６、７６の画像から２個のガイドマークの座標が知られる。この２個のガイドマークの座標から、基準穴の座標、Ｈ１（Ｘ１、Ｙ１）、Ｈ２（Ｘ２、Ｙ２）を計算する。
【００１７】スピンドル７７とＸ線カメラ７６を載置しているＹ移動架台７８がＹｍ軸方向に移動し、スピンドル７７がＸ線カメラの有った位置を占める。スピンドルを載置しているＹ移動架台７８はＹｍ軸方向に移動すると共に、Ｘ軸方向にも微動可能になされているので、Ｘｍ軸方向とＹｍ軸方向の微調整を行い、計算された基準穴の座標Ｈ１（Ｘ１、Ｙ１）、Ｈ２（Ｘ２、Ｙ２）の直下にドリル７７ｂを位置させて穴開けする。このとき、Ｘ線防護管７５の下端に配置されたクランパ７５ａは降下して、多層プリント配線板の穴開け部の周辺を抑え込み、穴開け時の多層プリント配線板の移動を防止する。
【００１８】このように、２個のガイドマーク６６、６６を観測して基準穴を開けると、図１０（ｂ）に斜線で示した範囲の多層配線板の変形具合は反映されるが、それと直角方向の変化は無視される。既に述べたように、最近では内層板の４隅等に３個以上のガイドマーク６６ｂ、・・・６６ｂを形成し、これらの全測定値から内層板の平面の変形具合を加味した基準穴が求められており、多数個のガイドマークに対応する（多マーク）振り分け式穴開け機も実用化されつつある。
【００１９】
【発明が解決しようとする課題】最近、品質保証の一貫として、多層プリント配線板のユーザから製造工程の品質情報を提供することよう求められることが多くなってきた。配線板メーカとしては、各工程の終了時点で製品の特性値の分布等を測定し、その結果を保存する必要が生じる。配線板の完成検査で、内層板のパターンの変形状況を従来より広範囲に把握し、且つ、データ化せねばならない。従って、今までは最も細密なパターンを持つ導体層に着目して、そこにガイドマークを設ければ多層配線板製造には支障がなかったが、今後は他の導体層に関しても導体パターン変形移動の量的情報を測定し、その結果を保管し、要求があればユーザに提出することが義務となりつつある。この導体パターンの変形移動量は導体層相互のズレを表すので、一般に”層間ズレ”と呼ばれている。完成検査以前に、例えば、ホットプレス工程後の基準穴穴開けの際に各導体層に形成されたパターン相互の層間ズレを測定すれば、中間工程で多層配線板の良否の選別もできるので最終検査での不良品が減り、配線板メーカとしても有用である。
【００２０】ところが、各導体層の層間ズレを知るには全ての各導体層にガイドマークを形成する必要があり、従来の１層だけにガイドマークを形成する場合に比し、マークの総数は導体層の数量倍となる。各導体層に従来と同様な大きさのガイドマークを形成すると、ガイドマークの設置スペースが過大となり、配線板のパターンのレイアウトによっては、従来より大きな外形の材料が必要となり、原材料費増加の問題を生じる。また、従来から、測定時の誤差を少なくするために、ガイドマークはカメラの視野内でなるべく大きく、しかも、マークの図形中心（重心）が視野の中心にあるようにして測定されてきた。従って測定できるガイドマークは１測定につき１個となる。そのために、これらガイドマークを観測するために、基準穴穴開け機に装備されたカメラが各ガイドマーク位置に移動する必要があり、観測時間の増加による加工時間の増加する問題も無視できない。
【００２１】
【課題を解決するための手段】本発明は上記のような問題点を解決するために、多層プリント配線板の内層を構成する一の導体層に形成された、輪郭線の内側が（画像として観察したときに周囲の画像より明るい）明部とされる中空ガイドマークと、この導体層に板厚方向に隣接する導体層に形成された、輪郭線の内側が（画像として観察したときに周囲の画像より暗い）暗部とされる中実ガイドマークとを備え、多層プリント配線板の板厚方向に透視したとき、中空ガイドマークの輪郭線の内部に中実ガイドマークを配置し、中空ガイドマークの輪郭線と中実ガイドマークの輪郭線が接触しない大きさとした多層プリント配線板を提供する。この多層プリント配線板の内層の導体層は、配線板の板厚方向に透視したとき、中空ガイドマークの輪郭線の図形重心位置と中実ガイドマークの輪郭線の図形重心位置が一致するよう、多層プリント配線板の内層の導体パターン設計時に、配置されている。
【００２２】この多層プリント配線板内層の導体層に、導体を削除した複数のガイドマーク枠を形成し、このガイドマーク枠は、各導体層の同位置に置かれ、前記多層プリント配線板の板厚方向に透視して前記ガイドマークを観測する観測装置の受像部の視野内に入る大きさに形成され、中空ガイドマークの内部に配置された中実ガイドマークと中空ガイドマークとからなる、少なくとも１組のガイドマークの組を、このガイドマーク枠内に配置した多層プリント配線板でもある。また、特定の多層プリント配線板内層の導体層に形成された中実ガイドマークを前記ガイドマーク枠の中央に配置することも提案されている。更に、中空ガイドマークの輪郭線を内包する輪郭線を定め、２個の輪郭線を２個の同心円とした円環ガイドマークを中空ガイドマークとして使用することも可能である。
【００２３】多層プリント配線板内層の導体層に、導体を削除した複数のガイドマーク枠を形成し、このガイドマーク枠は、各導体層の同位置に置かれ、多層プリント配線板の板厚方向に透視してガイドマークを観測する観測装置の受像部の視野内に入る大きさに形成され、ガイドマーク枠の内部に、中空ガイドマークの内部に配置された中実ガイドマークと中空ガイドマークとからなる、少なくとも１組のガイドマークの組を配置したガイドマーク群を観測し、１個のガイドマーク群内の全ガイドマークの組の画像を、１回の観測で取り込む層間ズレの測定方法が提案されている。また、この視野の中央部に配置されたガイドマークの位置を基準として同一ガイドマーク枠内の全ガイドマークの座標を算出することも提案されている。更に、ガイドマーク群中に含まれるガイドマークの全ての座標値、またはその一部の座標値を使用して内層の座標位置を推定し、基準穴座標を定める層間ズレの測定方法も提案されている。
【００２４】
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態の１例として多層プリント配線板の内層板の各導体層に形成されたガイドマークを図１と図２を参照して説明する。図１は内層を形成する導体層が１０層の場合を例として示しており、図１（ａ）は各導体層のガイドマーク部の断面の模式図、（ｂ）は測定用Ｘ線カメラの視野に現れたガイドマークの１例、図２（ａ）は内層２層目の導体層（図１で両面配線板６１−１の裏面）に形成されたガイドマーク（２３−１ｂ、２２−１ｂ）、図２（ｂ）は内層３層目の導体層（両面配線板６１−２の表面）に形成されたガイドマーク（２３−２ａ、２２−２ａ）をそれぞれ表示している。
【００２５】図１の多層プリント配線板６０は内層が１０層（内層用の両面配線板６１が５枚）で構成されている。そして、図１（ａ）の上から１〜５の添え字を付けて区別し、更に便宜上、図の上側を表面、下側を裏面としａ、ｂを添え字として使用する。図２（ｃ）は１枚の多層プリント配線板６０内のガイドマーク群２０（Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆ）の配置例を示す。なお、その他の符号は、先に説明した図１０、図１１と共通に使用している。ちなみに、６２は外層の導体、６３は絶縁基板である。
【００２６】図１（ａ）に示すように、たとえば、両面配線板６１−１の表面に形成された中実ガイドマーク２２−１ａに対し、中空ガイドマーク２３−１ｂが板厚方向（図の上下方向）で隣接した導体層に形成されている。中実ガイドマーク２２−１ａと中空ガイドマーク２３−１ｂとは設計上は同心であるように配置されている。更に、中空ガイドマーク２３−１ｂの隣に、同一導体層に中実ガイドマーク２２−１ｂが形成され、板厚方向で隣接した導体層に形成された中空ガイドマーク２３−２ａと同心に配されている。このように、板厚方向で隣接した導体層間で中実ガイドマーク２２と中空ガイドマーク２３が同心に形成され、両面配線板６１−１の表面の導体層から両面配線板６１−５の裏面の導体層まで相互の位置が関連づけられている。
【００２７】実際には、９組の中実ガイドマーク２２と中空ガイドマーク２３は図１（ｂ）に示すように、ほぼ正方形のＸ線カメラの視野内に納まるよう例えば３行３列に配列されている。この多層プリント配線板６０には、それぞれの内層導体層に、銅箔が削除されたガイドマーク枠２１（２１−１ａ、２１−１ｂ、２１−２ａ、・・・・２１−５ｂ）が形成され、Ｘ線を遮らないようにされている。この１０個のガイドマーク枠２１は重なり合って不要の銅箔が削除された空隙部を構成し、内部に配置された中実ガイドマーク２２と中空ガイドマーク２３を観測し易くしている。なお、このガイドマーク枠２１の外側での銅箔の有無は問わない。
【００２８】Ｘ線カメラの像は図１（ｂ）のように各層に形成されたガイドマークが一括されて観察される。この像を構成する個々の導体層のパターンの例が図２（ａ）、（ｂ）に示されている。（ａ）は両面配線板６１−１の裏面を表面から透視して、ガイドマーク枠２１−ｂの内部に配置された中空ガイドマーク２３−１ｂと中実ガイドマーク２２−１ｂを示し、（ｂ）は両面配線板６１−２の表面を描いて、ガイドマーク枠２１−２ａの内部に配置された中空ガイドマーク２３−２ａと中実ガイドマーク２２−２ａを示している。このような形状が重なって図１（ｂ）に示すＸ線の像が形成される。
【００２９】実際にガイドマークとして計算に使用される部分は中実ガイドマーク２２では中央部の銅箔の残存した円形部分（画像としては暗）であり、中空ガイドマーク２３の場合は中央部（内側）の銅箔のない円形部分（画像としては明）である。すなわち、中実ガイドマーク２２は基本となる輪郭線の内部が暗部として表現され、中空ガイドマーク２３は基本となる輪郭線の内側が明部として表現される形状である。この輪郭線の形状は、原理的には、どんな平面図形であっても特に制約はないが、本例では輪郭線が同心円の場合として説明する。
【００３０】実用化された大きさの１例として、図１（ｂ）の符号を参照して、ガイドマーク枠２１の１辺Ｆが約１０ｍｍ角、ガイドマークの間隔Ａがほぼ３ｍｍ、中実ガイドマーク２２の外径が１．４ｍｍ、中空ガイドマーク２３の内径が２．４ｍｍ程度とされている。ガイドマーク枠２１の大きさＦはＸ線カメラの有効視野よりやや小さく定められ、ホットプレス工程が終了した多層プリント配線板が多少変形して、個々のガイドマーク位置が変化してもＸ線カメラの視野内に充分納まる大きさとされている。
【００３１】内層板の両側の導体層に形成されたガイドマークの形状例が図２（ａ）、（ｂ）に示されている。図２（ａ）は上から１枚目の内層板６１−１の裏面の導体層に形成されたガイドマーク、同図（ｂ）は上記の内層板６１−１の裏面の導体層と隣接した内層板６１−２の表面の導体層に形成されたガイドマークを示し、中実ガイドマーク２２−１ｂの重心位置と中空ガイドマーク２３−２ａの重心位置が比較される。ここで重心とはガイドマークを形作る平面図形の重心、すなわち図形重心を言う。隣接したガイドマークの重心位置を順次比較することで全てのガイドマークの位量を知ることができる。
【００３２】図２（ｃ）に示すように、配線板６０に対してガイドマーク群は少なくとも２０Ａ、２０Ｂの２個所に設ける。２個所のガイドマーク群を観測すれば、内層の各導体層の重心位置の分布、重心周りの回転角が計算でき、ガイドマーク群２０Ａ、２０Ｂを通る直線の近辺の変形具合を確実に掴むことができる。配線板６０の４隅にガイドマーク群２０Ｃ、２０Ｄ、２０Ｅ、２０Ｆを配置して、この４個のガイドマーク群を使用して、内層の各導体層のパターンの設計座標の原点の移動量、座標軸の向きを計算すれば、多層プリント配線板６０のそれぞれの導体層の平面的な変形量を推定できる。なお、図２（ｃ）に記入された原点Ｏｄ、直交する座標軸Ｕｄ、Ｖｄを持つ座標系が全ての内層の導体層に共通な設計座標系であって、設計上のガイドマーク群の位置はこの設計座標系で記述されている。
【００３３】なお、図１（ａ）では全ての両面配線板６０の表裏にガイドマークを形成しているが、全導体層全てにガイドマークを付けずに、いくつかの特定の導体層にガイドマークを形成しても良い。例えば、両面配線板６１の表裏のパターンの層間ズレは、レイアップ以前の両面配線板６１の単体検査で測定可能であり、その測定結果と照合すれば、ガイドマークを片面のみに形成しても差し支えない。更に、ユーザとの了解事項として、あまり重要でない導体層の層間ズレを測定不要とすれば、その層のガイドマークは省略できる。
【００３４】ここで、Ｘ線発生管とＸ線カメラの概要を図３を参照して説明する。図３（ａ）はＸ線カメラの概要を示す模式図、（ｂ）はマークの位置とＸ線カメラの出力像の形を説明する模式図、（ｃ）は被写体の厚さによる像の位置の変化を示す模式図である。通常、Ｘ線カメラ６には、その受光部としてＸ線蛍光増倍管３０が内蔵されている。図３（ａ）に示すように、Ｘ線蛍光増倍管３０は、蛍光膜３１と光電面３２からなる入力ターゲット、収束電極Ｓ、陽極Ａ、出力蛍光膜３３等を内蔵している。Ｘ線発生管４ａから放射されたＸ線は被写体である多層配線板６０のガイドマーク６６等の形成されている内層を透過して、蛍光膜３１に入射し、蛍光膜３１を発光させて光学像３６に変換される。その光により、蛍光膜３１の内面に密接して配置された光電面３２から光電子が放出される。加速電圧を上げなどして出力光束を増倍させ、出力蛍光膜３３に像を結ぶ。その像を光学レンズ系３４を介して電荷結合素子（Ｃharge Ｃoupled Ｄevice）であるＣＣＤ撮像素子３５に取り込む。
【００３５】図３（ａ）中、Ｌ１はＸ線源と多層配線板６０までの距離、Ｌ２はＸ線源とＸ線増倍管の蛍光膜までの距離である。可視光線と違い、Ｘ線は光学レンズが使用できないので、蛍光膜３１の像３６と多層配線板に形成されたガイドマークとは、ほぼ相似形の影絵として写り、その大きさは〔（Ｌ２）／（Ｌ１）〕と拡大される。最近、ＣＣＤ撮像素子３５の感度が向上したため、蛍光膜３１の後ろに密着してＣＣＤ撮像素子３５を配置し、蛍光膜３１の像を直接ＣＣＤ撮像素子に取り込んで、増倍管３０を省略したＸ線カメラも用いられるが、上記の関係は同様に成立する。
【００３６】図３（ｂ）を参照して、蛍光膜上の像の位置と被写体と像の形との関係を説明する。カメラの視野の中央に図形重心があるマークＢ１に対しては、Ｘ線発生管から出射したＸ線により形成される直下の像Ｚ１は元のマークＢ１と相似形であり、その重心（図形中心）も元のマークＢ１と同位置の視野中央にある。この場合はＬ１、Ｌ２とは関係なく、重心位置の変化はない。Ｘ線が角αの角度で入射したマークＢ２の像Ｚ２は前項末尾の式により大きさは変化し、角αの微少変化でマークＢ２と像Ｚ２の形状は厳密には相似ではなく、例えば、マークＢ２の輪郭形状が円とすると、像Ｚ２は楕円形となる。しかし、円の中心は楕円の中心に射影し、重心位置は角αの線上にある。ガイドマークの重心が視野の中心でない場合も上記の重心位置が角αの線上にあることを利用して単純な比例計算で補正することができる。このように、Ｘ線の入射角αによる像のゆがみの影響を避けることができる。なお、Ｘ線蛍光増倍管３０の蛍光膜３１は球面の場合もあり、多少の狂いが加算されるが、その誤差の増加分はごく少ない。
【００３７】図３（ｃ）に誇張して示すように、被写体である多層配線板６０の表裏にマークがあると、マーク間の距離（配線板の板厚）ｔ１、ｔ２により像の位置に差が現れる。実際には表裏のマークＢ１、Ｂ２は同心に配置されているが、Ｘ線がαの入射角を持つ場合は、その像Ｚ１、Ｚ２は同心とはならない。板厚ｔ１が小ならば、上半部に描いたように狂った量Ｑ１は少なく、板厚ｔ２が大ならば、下半部に示すように狂った量Ｑ２は非常に大きくなり、誇張して示すように両ガイドマークが重なれば解析不能となる。１例として、Ｌ１が２００ｍｍ、Ｌ２が２２０ｍｍ、対角に計ったガイドマークの最大距離を４．２ｍｍ（図１（ｂ）の２２−１ａの位置）とすれば、角αは約１．２°となり、板厚ｔ１が０．２ｍｍ以下ならば狂った量Ｑ１は５μｍ未満であり、全く問題とならない。板厚ｔ１が０．５ｍｍ程度で狂いの量Ｑ１は０．０１ｍｍ前後で使用限界に近くなる。従って板厚ｔ１が最小となるよう、隣接した導体層に設けられたガイドマーク間で比較すれば、この影響を最小とできる。更に、基本とするガイドマークの重心が視野中心となるように、図３（ｂ）のガイドマークＢ１のように配置して測定すれば、同図（ｂ）、（ｃ）の誤差を完全に排除できる。
【００３８】ＣＣＤ撮像素子に取り込まれたガイドマークの像は、図４（ａ１）に模式図で示すようになる。図４R>４（ａ１）は同図（ａ２）に示すガイドマーク群の内の１組のガイドマークを切りとり、拡大して示している。ＣＣＤ撮像素子３５に取り込まれたガイドマークの像は、その明るさを適当な敷居値で２値化すれば、全ての画素は明か暗の２種のいずれかに分類され、ＣＣＤ撮像素子の画素の大きさで区画されたモザイク状となる。今、像の左下隅に座標原点Ｏを定め、直交するＸ、Ｙ座標軸を引く。例えば、Ｘ軸に沿って原点Ｏからｉ番目の画素の列に明の画素が何個あるかを数えれば、（切りとられた図形のＸ軸に沿った画素数は既知なので）暗の画素の数も自動的に得られる。同様にＹ軸に沿って原点Ｏからｊ番目の画素の行の明暗の画素数もそれぞれ知ることができる。
【００３９】同図（ａ１）に示す１組のガイドマークの像は、先に図１で説明したように中空、中実２種類のガイドマークの像が重ね合わされている。この像をソフト的に分離し、それぞれの画素数から図形の重心座標を算出する。ソフト的に解析する手法には各種あるが、その１例を図４（ｂ）を参照して説明する。重心を算出する上で基準となる図形は、同図（ａ１）または（ｂ）に示すように、中実ガイドマーク２２の外径である輪郭線２２Ａと中空ガイドマーク２３の内径である輪郭線２３Ａである。
【００４０】中実ガイドマーク２２の輪郭線２２Ａより僅かに大きい径の区画円Ｃ１を定義し、この区画円Ｃ１の内部に存在する暗画素の数の集計と、やはり区画円Ｃ１内部の各座標軸に沿った原点Ｏに関するモーメント（距離×重量）を集計する。この場合は距離は原点Ｏからの画素数であらわされ、重量は暗画素数で代用される。例えば、図４（ａ１）でＸ軸に沿ってｉ番目の列のモーメントは〔ｉ×（その列の暗画素数）＝５×３〕となる。区画円Ｃ１内のモーメントの集計を区画円内の暗画素数で除すれば、画素数で表した中実ガイドマークの重心のＸ座標が得られる。Ｙ軸に沿っても例えばｊ行のモーメントは〔８×５〕となり、同様な計算で重心のＹ座標が得られる。
【００４１】次に、中空ガイドマーク２３の輪郭線２３Ａより僅かに大きい径の区画円Ｃ２を定義する。更に先の区画円Ｃ１の内部を全て明画素とみなす処理を同時に施せば、中実ガイドマーク２２は見かけ上消失する。区画円Ｃ２の内部の明画素について、上記の重心を求める計算を行えば、中空ガイドマーク２３の重心座標が知られる。このように、ソフト的に区画円Ｃ１、Ｃ２をつけ加えることで、中実ガイドマーク２２と中空ガイドマーク２３の重心を、それぞれ独立して計算できる。この重心計算をそれぞれの中実、中空ガイドマークの組に行えば１個のガイドマーク枠内の全てのガイドマークの重心位置が判明し、簡単な換算で穴開け機に設定された機械座標系に変換できる。なお、実際には１個のガイドマークに割り当てられる画素数は図（ｂ１）よりはるかに多く、上記の重心計算での誤差は実用上問題にはならない。また、良品の多層プリント配線板では、ガイドマークの変位は僅かであり、区画円Ｃ１、Ｃ２から重心計算に使用する画素がはみ出す恐れは少ない。
【００４２】このように、ガイドマークとして重心位置が等しい２個の図形を組み合わせ、更にこの２個のガイドマークを２層の隣接した導体層に設けておけば、１組毎に２個のガイドマークを比較することで両者の座標の違いが算出でき、ガイドマーク１個毎に重心を算出する場合と比較すれば、誤差を遥かに小さくすることができる。また、前述のように、Ｘ線カメラの視野の中央部が最も誤差が小さいので、中央部のガイドマークで、このガイドマーク群の機械座標系での座標を求めれば、ガイドマーク群内の全てのガイドマークの機械座標系で表した座標値が簡単に計算できる。測定値の補正のために、図３（ａ）に示すＬ１、Ｌ２による像の拡大率等、初めから定まったＸ線カメラ回りの定数的数値をインプットして置けば良い。個々の配線板のデータのインプットはほとんど不要である。こうしてガイドマーク群観測によって、高い測定精度が保証される。
【００４３】この手順を使わずに、個々のガイドマークの像の機械座標系の座標値を計算することもできるが、像の拡大比率、板厚の影響、カメラ視野内での像重心の位置等を個別に補正するのは、予め加工を行う多層配線板の個々の数値をインプットする必要があって煩雑でもあり、その精度もかなり低下する。
【００４４】図１の説明中、同図（ａ）の１列に並べた原理図から同図（ｂ）の３行３列に折り返すが、上の導体層から順に左上から並べる必要はなく、隣接した導体層毎に同心の中実、中空ガイドマークの組を作る原則を守れば、例えば最重要な導体層に形成された中実ガイドマークを中央部に配置する等、任意に配列順を組み替えて良い。
【００４５】また、ガイドマークの他の形態として、図５R>５に示す円環状のガイドマークも使用できる。図５はいずれもガイドマーク枠２０の内部を模式的に描いたもので、図５（ａ１）〜（ａ３）は図１の中空ガイドマーク２３を円環ガイドマーク２４に置き換えたものを示し、同図（ｂ１）〜（ｂ３）は円環ガイドマーク２４を複数個同心に配置した場合である。また、同図（ｃ）は上記の区画円Ｃ１、Ｃ２に加えて、ソフト的に更に区画円Ｃ３を定義した場合の説明図である。
【００４６】図５（ｃ）に示すように、内側の中実ガイドマーク２２に対しては区画円Ｃ１の定義で重心が得られるのは図４と変わらない。中空ガイドマーク２３の外側の輪郭線を正方形から円に置き換えた、円環ガイドマーク２４の場合は、区画円Ｃ２を定義して区画円Ｃ１と共に処理すれば、前例と同様に、円環ガイドマークの内部の明画素の重心を求め得る。すなわち、円環ガイドマーク２４はその内径を輪郭線２４Ｎとする中空ガイドマークと考えて良い。この場合は図１の中空ガイドマーク２３と等価である。更に、円環ガイドマーク２４の外径より僅かに大きい区画円Ｃ３を定義し、同時に区画円Ｃ２の内部を暗画素と見なす処理を施して、区画円Ｃ３の内部の暗画素に対して、重心を計算すれば、円環ガイドマーク２４の外径を輪郭線２４Ｇとする中実ガイドマークと等価となる。このように、ガイドマークを円環とすればソフト的な処理のみで中空、中実両ガイドマークと同等となすことができる。
【００４７】特に図５（ｂ１）に示すように、ガイドマークを構成する輪郭線を全視野の中央に中心を持つ同心円とすれば、先に図３（ｂ）、で説明した誤差の影響を改善し得るので、観測時にガイドマークがＸ線カメラの視野の中央に位置するように注意するのみで、高い精度の観測が可能となる。また、Ｘ線カメラの視野が１０ｍｍ程度であれば、図１（ｂ）と同等の線幅と間隔を採用しても、内層の導体層６層をカバーできる。一般に使用される高級民生機器向けの多層プリント配線板の製造に充分な対応ができる。これらの同心円の円環からなるガイドマークも、図５（ｂ２）、（ｂ３）に示すように、隣接する円環が隣接する導体層に形成されるよう配置すれば、図３（ｃ）に示した内層板の厚みの影響を減らすことができる。
【００４８】次に、上記したようなガイドマークを４隅に形成した多層プリント配線板の観測が可能な（多点振り分け方式）基準穴穴開け機について説明する。図６は上記の穴開け機１の外観の斜視図であり、筺体２を透視して表している。 図７（ａ）は穴開け機１の正面図、図７（ｂ）は側面図である。図８（ａ）（ｂ）は穴開け機１の可動テーブル１２の位置を変えた平面図を示し、図７、図８とも筺体２を透視して内部を表している。
【００４９】また、各図に記入した機械座標系（原点Ｏｍ、Ｘｍ、Ｙｍ、Ｚｍ）は穴開け機１の不動部分（例えば筺体１や架台３）に固定された座標系で、送り装置の各種機械部分の移動方向がこの座標軸に平行になされている。Ｘ線カメラで多層基板のガイドマークを観測して得られる座標値や、基準穴の穴開け座標も基本的にこの座標系を用いて算出される。なお、図６の白抜きの矢印１７は作業者の定位置であって、作業者は矢の方向（Ｙｍ軸の正方向）に向かって立ち、ガイドマーク観測、基準穴穴開けを行う多層プリント配線板（図示せず）を投入し、工程が終われば穴開け機１から取り出す。
【００５０】以下の説明でワークである多層プリント配線板は図２（ｃ）に示したように、四隅のガイドマーク群２０Ｃ、２０Ｄ、２０Ｅ、２０Ｆを観測して、これらのガイドマーク群とは別の座標（例えば２０Ａと２０Ｂの近辺）に基準穴を穴開けするものとする。
【００５１】穴開け機１の筺体２の内部に、架台３が固定されている。左右１対のＸ移動架台１０、１０は、ほぼ、チャンネル状に形成され、左右で鏡像関係をなす形状とされている。このＸ移動架台１０、１０は架台３の上端に配置された直線ガイド１０ａ、１０ａによって支承されている。ボールねじ１０ｂとこれと係合するＸ移動架台１０の下面に取り付けられたボールナット（図示せず）により、基準穴を穴開けする配線板の大きさに従って、あらかじめ、Ｘｍ軸に平行に移動してガイドマークが観測可能の位置に待機している。なお、Ｘ移動架台１０、１０を個別に駆動するために、ボールねじ１０ｂは各Ｘ移動架台１０毎に配置されている。
【００５２】Ｘ移動架台１０、１０の上部にＸ線発生装置４、４が固定され、下部には直線ガイド１１ａ、１１ａが取り付けられている。そして、Ｙ移動架台１１、１１がこの直線ガイド１１ａで支承されている。ボールねじ１１ｂとこれと係合するＹ移動架台１１の下面に取り付けられたボールナット（図示せず）により、Ｙ移動架台１１、１１はＹｍ軸に平行に移動可能である。Ｙ移動架台１１、１１はチャンネル状に形成され、上部にＸ線防護管５が配置され、図７に示すように、これと並んでクランパ９とクランパ９を上下動させるエアシリンダ９ａが設置されている。下部にはスピンドル７とＸ線カメラ６が固定されている。
【００５３】Ｙｍ軸と平行に配置され筺体の中央部分に固定された直線ガイド１２ａとボールねじ１２ｂにより支承され、駆動されて、多層プリント配線板を搭載する可動テーブル１２はＹｍ軸に平行に運動する。可動テーブル１２は１２Ａの位置で、ワークである基準穴を穴開けする多層プリント配線板を載置し、Ｙｍ軸に沿って移動してガイドマーク測定、基準穴開け位置に引き込まれる。なお、ボールねじ１０ｂ、１１ｂ、１２ｂを駆動し、Ｘ移動架台１０、１０とＹ移動架台１１、１１、および可動テーブル１２の移動を制御する制御装置は図示されていない。
【００５４】ここで、穴開け機の主要構成要素として、Ｘ線発生装置４とＸ線防護管５およびＸ線カメラ６でガイドマークの観測装置、スピンドル７とクランパ９で穴開け装置、Ｘ移動架台１０とＹ移動架台１１と可動テーブル１２およびこれらを支承し、駆動する直線ガイド１０ａ、１１ａ、１２ａ、ボールねじ１０ｂ、１１ｂ、１２ｂ等で駆動装置をそれぞれ形成している。また、図示されていない制御装置は、一連の穴開け作業手順に従って、上記の各種装置の制御を行う。更に観測装置で観測したガイドマークのＸ線像から座標値を算出し、この座標値と予め入力された基準穴の設計座標から、基準穴穴開け位置を計算するのが最大の役割である。
【００５５】４個のガイドマーク群２０Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆ、を４隅に形成した、図２（ｃ）に示す多層プリント配線板６０の観測方法を説明する。まず、穴開けする配線板の外形寸法と（設計上の）ガイドマーク群２０Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆの座標値からＸ移動架台１０、１０のＸｍ軸に沿った位置が決まり、予め、Ｘ移動架台１０、１０は、そこに移動して待機している。可動テーブル１２が（図６の）１２Ａの位置で、作業者は多層プリント配線板６０を可動テーブル１２上の所定位置に載置する。配線板６０は可動テーブル１２に仮固定される。可動テーブル１２はＸ線カメラ４に内蔵されたＸ線発生管４ａの下にガイドマーク２０Ｃ、２０Ｄが来る位置に移動する。後述するように、ガイドマーク群２０Ｃ、２０ＤをＸ線で透視してＸ線カメラ６、６で観測し、各導体層のガイドマーク２２、２３の座標値を測定する。座標値は図示しない制御装置のメモリに記憶される。ガイドマーク群２０Ｅ、２０ＦがＸ線発生管４ａの下に来る距離だけ、可動テーブル１２はＹｍ方向に移動する。次いでＸ線を照射して、Ｘ線カメラ６、６でガイドマーク群２０Ｅ、２０Ｆを観測して、各導体層のガイドマーク２２、２３の座標値を記憶する。
【００５６】ここで、計算方法は後述するが、４組のガイドマーク群の座標から基準穴Ｈ１、Ｈ２の座標を計算し、可動テーブル１２が移動して基準穴Ｈ１、Ｈ２の位置に達し、スピンドル７、７が基準穴Ｈ１、Ｈ２の座標まで移動し、基準穴Ｈ１、Ｈ２を穴開けする。なお、基準穴Ｈ１、Ｈ２は図示していない。可動テーブルが投入位置１２Ａまで動いて、穴開けの済んだ配線板６０を作業者が取り出すと基準穴加工工程が終了する。
【００５７】図９を参照して上記の加工時にＸ、Ｙ移動架台に搭載された機器類がどう動作するかを説明する。図９（ａ）は作業者位置から左側のＸ移動架台１０、Ｙ移動架台１１を見た正面図、（ｂ）はその平面図でＸ移動架台１０の上半部を取り去り、Ｙ移動架台１１の上面を示している。（ｃ）、（ｄ）はＸｍ軸のプラス方向から見たＸ移動架台１０を示し、（ｃ）はＸ線カメラ６によるガイドマークの観測時、（ｄ）はスピンドルによる穴開け時を模式的に示している。
【００５８】ガイドマーク群２０Ｃ、・・・２０Ｆの観測は、同図（ｃ）に示すＸ線観測位置で行う。Ｘ線発生管４ａの直下にＸ線防護管５とＸ線カメラ６が来ている。図示しない制御装置の指令によりＸ線発生装置が起動し、Ｘ線発生管４ａから放射されたＸ線はＸ線防護管の中心に開けられた穴５ａ内を通り、図示していないが可動テーブル１２上に載置された配線板６０の内層のガイドマーク群の１個、例えば２０Ｃを透視してＸ線カメラ６で画像として捉え、その画像は制御装置内の計算機に送られて各ガイドマーク（２２、２３、２４等）の座標が計算され、記憶される。通常２台のカメラで２回の観測で４個のガイドマーク群の観測がなされ、このデータから基準穴の座標が計算される。
【００５９】基準穴の穴開けはスピンドル先端のドリル７ｂで行われる。穴開け時には、計算された基準穴の座標値に従って可動テーブル１２が移動し、Ｘ移動架台１０が基準穴Ｈ１のＸｍ軸座標まで移動し、Ｙ移動架台１１が基準穴Ｈ１のＹｍ軸座標まで移動する微調整を行う。Ｙ移動架台１１は常にＸ線カメラ６の中心を基準として動く設定なので、実際には図５（ｃ）に示すように、Ｙ軸移動架台１１はＸ線カメラ６の中心とスピンドル７の中心との距離Ｓだけ多く移動する。 スピンドル７はエアタービンまたは高周波モータを回転源とする高速モータであって、回転軸に取り付けられたチャック７ａを介して、通常超硬合金製のドリル７ｂを装着して配線板に基準穴を穴開けする。なお、図示していないが、スピンドル７を上下するエアシリンダまたはサーボモータによってドリル７ｂの切り込み送りを行う。スピンドル７の直上に配置されたクランパ９はエアシリンダ９ａのアクチュエータに取り付けられており、降下すれば可動テーブル１２に載置された配線板６０を押さえつけて、穴開け時の配線板６０の移動を防止する。以上がガイドマーク群を観測し、その観測結果に基づいて基準穴を開ける穴開け機の機械的な手順である。
【００６０】次にガイドマーク群の観測結果から多層プリント配線板６０の内層の導体層の位置の算出法を説明する。多層プリント配線板６０の内層の導体層の導体パターンを設計する際、全ての内層の導体層に共通な、直交するＵｄ、Ｖｄを座標軸とする設計座標系を設定することは既に述べた。穴開け機に投入したときに例えばＵｄ軸は機械座標系のＸｍ軸と平行、Ｖｄ軸は同じくＹｍ軸と平行と定める。また、導体パターンと同時に４個所のガイドマーク群の構成要素としてのガイドマークを所定の座標位置に記入する。なお、ガイドマーク群の形状は、図１（ｂ）に示すものとして、例えば、中実ガイドマーク２２をその層の代表ガイドマークとする。４個のガイドマーク２２の観測結果から中実ガイドマーク４個の機械座標系で記述した座標値が知られる。
【００６１】１導体層内に形成された４個のガイドマーク２２の測定値からＵｄ、Ｖｄの設計座標系がどこに有るかを推定して、この導体層の配置とみなす。すなわち、設計座標系の原点を機械座標系で表した座標値、および、Ｕｄ軸のＸｍ軸に対する傾きが得られれば良い。統計学上、測定値から確からしい値を推計する手法は各種有るが、観測点（中実ガイドマーク２２）を単位質点と仮定して、その重心を求め、重心は不動として、設計上のガイドマークの座標値と測定したガイドマークの座標値から、この距離の自乗和を最小とするＵｄ軸のＸｍ軸に対する傾きを求める方法等がよく使われる。計算手順の具体例は、同一出願人より（特願平１１−２９３２７１）として出願されているので、ここではごく概略を説明する。
【００６２】ここで、準備として、上記の中実ガイドマークの設計上の座標から、各ガイドマークを単位質点とみなして重心Ｇｄを計算し、この重心を原点とし、座標軸ＵがＵｄに平行、座標軸ＶがＶｄに平行な座標系に各ガイドマークの座標値を換算して置く。測定された実際のガイドマークの座標値から重心座標を計算して、重心を原点とし、座標軸が機械座標系と平行な座標系で測定値を換算する。設計上の座標値、測定値から座標軸の傾きは一義的に求め得る。このようにして、全ての内層の導体層の位置が、機械座標系で記述した原点の座標値（ＧＸｍ、ＧＹｍ）と座標軸の傾き（Ｘｍ軸とＵ軸のなす角α）として得られる。これが層間ズレのデータでもある。
【００６３】設計座標系で記述された基準穴の座標を、上記の原点座標と座標軸の傾き（ＧＸｍ、ＧＹＭ、α）から機械座標系の座標値として換算し、その位置にスピンドル７が移動して穴開けされる。１枚の多層プリント配線板の全ての内層の導体層のデータを使い、基準穴の位置を算出してもよく、特に重要な導体層のデータによって、基準穴の位置を定めても良い。通常、４層から１０層前後ある内層の導体層のそれぞれの変位が全て得られるので、これから基準穴の位置を決定するにも各種の考え方があり、実際に製造する配線板の特性から個々に決定すれば良い。
【００６４】各導体層の層間ズレの数値は穴開け機のメモリに記憶され、客先の要求に応じて提出できる。また、メーカ側の品質管理用にも有用な資料となる。ホットプレス加工後の基準穴穴開けは、表面の導体層のパターンエッチング、スルーホール等の穴開け、単一配線板に外形の切り出し等の後工程に、必要な工程であり、この基準穴穴開け工程中に、内層導体層の層間ズレが加工時間の増加無しに測定可能である。
【００６５】以上基準穴穴開け機として説明したが、穴開け機から穴開け機能のみを取り外せば、ガイドマークを観測してデータを記憶する測定器となる。大容量の記憶装置、高速度測定を特徴とした測定器も、独立した製品分野であるが、Ｘ線カメラ等の測定手段はほとんど穴開け機と共通であり、上記の穴開け機の説明で、測定器の機能説明も包含するものとする。
【００６６】
【発明の効果】以上、説明したように、多層プリント配線板の内層の導体層に形成されるガイドマークを同一カメラ視野内に複数個配置し、１回のＸ線照射で１視野内の全てのガイドマーク像を同時に取り込むので、測定時間の増加無しに全ての内層の導体層の層間ズレを計測できる。加工時間増加無しに客先要求に沿った生産管理情報を提供できる効果は非常に大きい。製造側としても適切な中間管理の情報を先取できるので生産歩留り向上の経済的効果が期待できる。
【００６７】また、隣接した導体層間に形成されたガイドマークを同心に配し、計測するので内層板および絶縁基板の厚さによる測定精度の低下を最小に押さえることが出きる。複数の円環ガイドマークを同心に配したガイドマーク形式を採用すれば、比較的層数の少ない内層導体層の層間ズレの計測に有効である。更に、多マーク用基準穴穴開け機としても、画像取り込み後の重心位置計算時の一部ソフトの追加程度で対応可能な点も高く評価できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施の形態であるガイドマークを示す模式図である。
【図２】 個々の内層板に設けられた、本発明の実施の形態であるガイドマークの形と内層板内に形成されたガイドマーク群の配置例を示す図である。
【図３】 Ｘ線によるガイドマーク観測方法を示す模式図と、ガイドマーク像の狂いを説明する原理図である。
【図４】 ＣＣＤ撮像素子が捉えたガイドマーク像を示す模式図と画像処理方法を説明する原理図である。
【図５】 本発明の別の実施の形態であるガイドマーク２種の説明図である。
【図６】 本発明のガイドマークを観測し、基準穴の穴開けを行う基準穴穴開け機の斜視図である。
【図７】 基準穴穴開け機の正面および側面図である。
【図８】 基準穴穴開け機の可動テーブル位置を示す平面図である。
【図９】 基準穴穴開け機のＸ移動架台の各方向の投影図である。
【図１０】 多層プリント配線板の構成を示す斜視図と平面図、およびホットプレス工程で使用する治具板の略図である。
【図１１】 多層プリント配線板の構成を示す断面図である。
【図１２】 振り分け式２穴基準穴穴開け機の正面および平面図である。
【符号の説明】
１ 穴開け機、２ 筺体、３ 架台、４ Ｘ線発生装置、４ａ Ｘ線発生管、５ Ｘ線防護管、５ａ 穴、６ Ｘ線カメラ、７ スピンドル、７ａ チャック、７ｂ ドリル、７ｃ エアシリンダ、８ スピンドル架台、９ クランパ、９ａ エアシリンダ、１０ Ｘ移動架台、１１Ｙ移動架台、１２ 可動テーブル、１０ａ、１１ａ、１２ａ 直線ガイド（ＬＭガイド）、１０ｂ、１１ｂ、１２ｂ ボールねじ、１６ 穴開け位置（１、２穴）、１６ａ 穴開け位置（３、４穴）、１７ 作業者位置（白抜き矢印）、２０ ガイドマーク群、２１ ガイドマーク枠、２２ 中実ガイドマーク、２３ 中空ガイドマーク、２４ 円環ガイドマーク、Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３ 区画円、２２Ａ、２３Ａ 輪郭線、２４Ｎ 輪郭線（内）、２４Ｇ 輪郭線（外）、添え字 内層板の上から１、２、〜５、内層板の表面（上側） ａ、 内層板の裏面（下側） ｂ、３０ Ｘ線蛍光増倍管、３１ 蛍光膜、３２ 光電面、３３ 出力蛍光膜、３４光学レンズ系、３５ ＣＣＤ撮像素子（電荷結合デバイス）、３６ 像、Ａ 陽極、Ｓ 収束電極、５０ 機械座標系（Ｘｍ、Ｙｍ、Ｚｍ、機械原点Ｏｍ）
５１ 設計座標系（Ｕｄ、Ｖｄ、原点Ｏｄ）
Ｈ１、Ｈ２ 基準穴、６０ 多層プリント配線板、６１ 両面配線板、６１ａ 単一配線板のパターン、６２ 導体、６３ （絶縁）基板、６４ プリプレグ、６４ａ プリプレグ（ガイド穴付き）、６５ ガイド穴、６６、６６ａ、６６ｂ Ｐ ガイドマーク、６７、Ｈ 基準穴、６８ レイアップ治具板、６８ａ 位置決めピン
６９ 最大配線板外形、６９ａ 最小配線板外形、７０ 影響範囲、Ｈａ 表裏識別用ガイドマーク、
【特許請求の範囲】
【請求項１】 多層プリント配線板の内層を構成する一の導体層に形成された、輪郭線の内側が明部とされる中空ガイドマークと、前記一の導体層に板厚方向に隣接する導体層に形成された、輪郭線の内側が暗部とされる中実ガイドマークとを備え、前記多層プリント配線板の板厚方向に透視したとき、前記中空ガイドマークの輪郭線の内部に前記中実ガイドマークを配置し、前記中空ガイドマークの輪郭線と前記中実ガイドマークの輪郭線が接触しない大きさとしたことを特徴とする多層プリント配線板。
【請求項２】 前記多層プリント配線板の板厚方向に透視したとき、前記中空ガイドマークの輪郭線の図形重心位置と前記中実ガイドマークの輪郭線の図形重心位置が一致するよう、前記多層プリント配線板の内層の導体パターン設計時に、配置したことを特徴とする請求項１に記載の多層プリント配線板。
【請求項３】 前記多層プリント配線板の内層の導体層に、導体を削除した複数のガイドマーク枠を形成し、該ガイドマーク枠は、各導体層の同位置に置かれ、前記多層プリント配線板の板厚方向に透視して前記ガイドマークを観測する観測装置の受像部の視野内に入る大きさに形成され、前記中空ガイドマークの内部に配置された前記中実ガイドマークと前記中空ガイドマークとからなる、少なくとも１組のガイドマークの組を、前記ガイドマーク枠内に配置したことを特徴とする請求項１および請求項２に記載の多層プリント配線板。
【請求項４】 特定の前記多層プリント配線板内層の導体層に形成された前記中実ガイドマークを前記ガイドマーク枠の中央に配置することを特徴とする請求項２および請求項３に記載の多層プリント配線板。
【請求項５】 前記中空ガイドマークの前記輪郭線を内包する輪郭線を定め、２個の輪郭線を２個の同心円とした円環ガイドマークを中空ガイドマークとして使用することを特徴とする請求項２、請求項３および請求項４に記載の多層プリント配線板。
【請求項６】 多層プリント配線板内層の導体層に、導体を削除した複数のガイドマーク枠を形成し、該ガイドマーク枠は、前記各導体層の同位置に置かれ、前記多層プリント配線板の板厚方向に透視して前記ガイドマークを観測する観測装置の受像部の視野内に入る大きさに形成され、前記ガイドマーク枠の内部に、中空ガイドマークの内部に配置された前記中実ガイドマークと前記中空ガイドマークとからなる、少なくとも１組のガイドマークの組を配置したガイドマーク群を観測し、１個のガイドマーク群内の全ガイドマークの組の画像を、１回の観測で取り込むことを特徴とする層間ズレの測定方法。
【請求項７】 前記視野の中央部に配置された前記ガイドマークの位置を基準として同一ガイドマーク枠内の全ガイドマークの座標を算出することを特徴とす請求項６に記載の層間ズレの測定方法。
【請求項８】 前記ガイドマーク群中に含まれる前記ガイドマークの全ての座標値、またはその一部の座標値を使用して内層の座標位置を推定し、基準穴座標を定めることを特徴とする請求項６に記載の層間ズレの測定方法。
【請求項１】 多層プリント配線板の内層を構成する一の導体層に形成された、輪郭線の内側が明部とされる中空ガイドマークと、前記一の導体層に板厚方向に隣接する導体層に形成された、輪郭線の内側が暗部とされる中実ガイドマークとを備え、前記多層プリント配線板の板厚方向に透視したとき、前記中空ガイドマークの輪郭線の内部に前記中実ガイドマークを配置し、前記中空ガイドマークの輪郭線と前記中実ガイドマークの輪郭線が接触しない大きさとしたことを特徴とする多層プリント配線板。
【請求項２】 前記多層プリント配線板の板厚方向に透視したとき、前記中空ガイドマークの輪郭線の図形重心位置と前記中実ガイドマークの輪郭線の図形重心位置が一致するよう、前記多層プリント配線板の内層の導体パターン設計時に、配置したことを特徴とする請求項１に記載の多層プリント配線板。
【請求項３】 前記多層プリント配線板の内層の導体層に、導体を削除した複数のガイドマーク枠を形成し、該ガイドマーク枠は、各導体層の同位置に置かれ、前記多層プリント配線板の板厚方向に透視して前記ガイドマークを観測する観測装置の受像部の視野内に入る大きさに形成され、前記中空ガイドマークの内部に配置された前記中実ガイドマークと前記中空ガイドマークとからなる、少なくとも１組のガイドマークの組を、前記ガイドマーク枠内に配置したことを特徴とする請求項１および請求項２に記載の多層プリント配線板。
【請求項４】 特定の前記多層プリント配線板内層の導体層に形成された前記中実ガイドマークを前記ガイドマーク枠の中央に配置することを特徴とする請求項２および請求項３に記載の多層プリント配線板。
【請求項５】 前記中空ガイドマークの前記輪郭線を内包する輪郭線を定め、２個の輪郭線を２個の同心円とした円環ガイドマークを中空ガイドマークとして使用することを特徴とする請求項２、請求項３および請求項４に記載の多層プリント配線板。
【請求項６】 多層プリント配線板内層の導体層に、導体を削除した複数のガイドマーク枠を形成し、該ガイドマーク枠は、前記各導体層の同位置に置かれ、前記多層プリント配線板の板厚方向に透視して前記ガイドマークを観測する観測装置の受像部の視野内に入る大きさに形成され、前記ガイドマーク枠の内部に、中空ガイドマークの内部に配置された前記中実ガイドマークと前記中空ガイドマークとからなる、少なくとも１組のガイドマークの組を配置したガイドマーク群を観測し、１個のガイドマーク群内の全ガイドマークの組の画像を、１回の観測で取り込むことを特徴とする層間ズレの測定方法。
【請求項７】 前記視野の中央部に配置された前記ガイドマークの位置を基準として同一ガイドマーク枠内の全ガイドマークの座標を算出することを特徴とす請求項６に記載の層間ズレの測定方法。
【請求項８】 前記ガイドマーク群中に含まれる前記ガイドマークの全ての座標値、またはその一部の座標値を使用して内層の座標位置を推定し、基準穴座標を定めることを特徴とする請求項６に記載の層間ズレの測定方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図１１】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図１１】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１２】
【公開番号】特開２００１−１６８５３７（Ｐ２００１−１６８５３７Ａ）
【公開日】平成１３年６月２２日（２００１．６．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願平１１−３４４５９３
【出願日】平成１１年１２月３日（１９９９．１２．３）
【出願人】（３９７０１３６５４）株式会社ムラキ (4)
【出願人】（３９６００４９８１）セイコープレシジョン株式会社 (481)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１３年６月２２日（２００１．６．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１１年１２月３日（１９９９．１２．３）
【出願人】（３９７０１３６５４）株式会社ムラキ (4)
【出願人】（３９６００４９８１）セイコープレシジョン株式会社 (481)
【Ｆターム（参考）】
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