特許 7163110 回路板の加工方法、そのための加工装置及びそれに使用する回路板保持器

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-10-21

(45)【発行日】2022-10-31

(54)【発明の名称】回路板の加工方法、そのための加工装置及びそれに使用する回路板保持器

(51)【国際特許分類】

   H05K 3/00 20060101AFI20221024BHJP

   H05K 13/04 20060101ALI20221024BHJP

   B23K 26/38 20140101ALI20221024BHJP

   B23K 26/04 20140101ALI20221024BHJP

【ＦＩ】

H05K3/00 K

H05K13/04 P

H05K3/00 N

B23K26/38 Z

B23K26/04

【請求項の数】 6

(21)【出願番号】P 2018162312

(22)【出願日】2018-08-31

(65)【公開番号】P2019096861

(43)【公開日】2019-06-20

【審査請求日】2021-03-07

(31)【優先権主張番号】P 2017221554

(32)【優先日】2017-11-17

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】000233332

【氏名又は名称】ビアメカニクス株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002066

【氏名又は名称】弁理士法人筒井国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】時永 勝典

(72)【発明者】

【氏名】堀田 恭平

(72)【発明者】

【氏名】中桐 一章

(72)【発明者】

【氏名】薗田 耕平

【審査官】ゆずりは 広行

(56)【参考文献】

【文献】国際公開第２０１５／１６６５４３（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２０００－２９９５０１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０００－１８３４９２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００５－３４９４３７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０５Ｋ ３／００

Ｈ０５Ｋ １３／０４

Ｂ２３Ｋ ２６／３８

Ｂ２３Ｋ ２６／０４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

電子部品が搭載された回路板の加工位置指定情報で指定された位置を加工する回路板の加工方法において、前記電子部品の平面画像をカメラで読取り、当該カメラからの画像データを処理して前記回路板の加工のための基準位置を求め、当該基準位置を基準にして前記加工位置指定情報で指定された位置を加工する;
ここで、
前記電子部品の平面画像の面積重心から求めた前記電子部品の中心を前記基準位置とし、
前記加工位置指定情報は、前記電子部品の前記中心に対する加工位置の相対位置を示す座標情報であり、
前記回路板の同一面に前記電子部品が複数搭載されている場合、前記同一面に搭載された前記複数の電子部品の各々の平面画像の面積重心から求めた各々の前記電子部品の中心のなかでの中心を前記基準位置とすることを特徴とする回路板の加工方法。

【請求項2】

請求項１に記載の回路板の加工方法において、前記電子部品は発光できるものであり、前記カメラは発光状態の前記電子部品の平面画像を読取ることを特徴とする回路板の加工方法。

【請求項3】

請求項２に記載の回路板の加工方法において、複数の回路板を順次加工する場合、前記電子部品をそれぞれの回路板毎に順次発光状態にすることを特徴とする回路板の加工方法。

【請求項4】

電子部品が搭載された回路板の加工位置指定情報で指定された位置を加工するようにした回路板の加工装置において、前記電子部品の平面画像を読取るカメラと、当該カメラからの画像データを処理して前記回路板の加工のための基準位置を求める画像処理部とを備え、前記基準位置を基準にして前記加工位置指定情報で指定された位置を加工する;
ここで、
前記画像処理部は、前記電子部品の平面画像の面積重心から求めた前記電子部品の中心を前記基準位置として検出し、
前記加工位置指定情報は、前記電子部品の前記中心に対する加工位置の相対位置を示す座標情報であり、
前記電子部品が前記回路板の同一面に複数搭載されている場合、前記画像処理部は、前記同一面に搭載された前記複数の電子部品の各々の平面画像の面積重心から求めた各々の前記電子部品の中心のなかでの中心を前記基準位置として検出することを特徴とする回路板の加工装置。

【請求項5】

請求項４に記載の回路板の加工装置において、前記電子部品は発光できるものであり、前記カメラは発光状態の前記電子部品の平面画像を読取ることを特徴とする回路板の加工装置。

【請求項6】

請求項４に記載の回路板の加工装置に用いられる回路板保持器において、発光できる前記電子部品が搭載された前記回路板が複数並べられて載置され、かつ前記回路板を加工するための加工装置に備えられた加工テーブル上にセットされて前記回路板の各々が順次加工されるに際し、前記電子部品をそれぞれの回路板毎に順次発光状態にするための電源供給制御機能を備えたことを特徴とする回路板保持器。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、例えばＬＳＩ等の電子部品が搭載されたプリント基板の如き回路板に加工を行うための回路板の加工方法、そのための加工装置及びそれに使用する回路板保持器に関するものである。

【背景技術】

【0002】

従来、プリント基板への穴あけは、例えば、特許文献１に開示されているように、プリント基板に設けられたアライメントマークを読取り、それを基準にして行われる。
しかし、アライメントマークを基準にして穴の加工を行なう方法では、すでに電子部品が搭載されているプリント基板に穴あけを行う場合で、電子部品が必ずしもアライメントマークを基準にして実装されている保証はないので、電子部品の搭載位置に対して穴の位置がずれてしまう場合があり、電子部品の実際の位置と穴位置との関係が重要になるときには、加工位置精度が悪くなる欠点がある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開2008-246660号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

そこで本発明は、例えばＬＳＩ等の電子部品が搭載されたプリント基板の如き回路板に加工を行う場合に、加工位置精度を向上させることを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本願において開示される代表的な基板の加工方法は、電子部品が搭載された回路板の加工位置指定情報で指定された位置を加工する回路板の加工方法において、前記電子部品の平面画像をカメラで読取り、当該カメラからの画像データを処理して前記回路板の加工のための基準位置を求め、当該基準位置を基準にして前記加工位置指定情報で指定された位置を加工することを特徴とする。

【0006】

また、本願において開示される代表的な基板の加工装置は、電子部品が搭載された回路板の加工位置指定情報で指定された位置を加工するようにした回路板の加工装置において、前記電子部品の平面画像を読取るカメラと、当該カメラからの画像データを処理して前記回路板の加工のための基準位置を求める画像処理部とを備え、前記基準位置を基準にして前記加工位置指定情報で指定された位置を加工するようにしたことを特徴とする。

【発明の効果】

【0007】

本発明によれば、例えばＬＳＩ等の電子部品が搭載されたプリント基板の如き回路板に加工を行う場合に、加工位置精度を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】本発明の実施例１による加工を説明するための図で、（ａ）は穴あけ加工後のプリント基板の平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ－Ａ断面図である。

【図2】本発明の実施例２による加工を説明するための図で、（ａ）は穴あけ加工後のプリント基板の平面図、（ｂ）は（ａ）のＢ－Ｂ断面図である。

【図3】本発明の実施例３による加工を説明するための図で、外形加工前のプリント基板の平面図を示す。

【図4】本発明の実施例１となるレーザ穴あけ装置の構成図である。

【図5】本発明の実施例４となるレーザ穴あけ装置の構成図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、本発明の実施の形態を図を用いて説明する。

【実施例1】

【0010】

図４は、本発明の実施例１となるレーザ穴あけ装置の構成図である。各構成要素や接続線は、主に本実施例を説明するために必要と考えられるものを示してあり、レーザ穴あけ装置として必要な全てを示している訳ではない。
図４のレーザ穴あけ装置では、穴あけ加工すべきプリント基板１を加工テーブル２２に載置し、レーザ発振器２３から出射されたレーザをガルバノスキャナ２４で偏向しプリント基板１に照射することによって穴あけを行うものである。２５は必要な部分を上から光学的に読取るためのＣＣＤカメラである。２７は、ＣＣＤカメラ２５からの読取りデータを画像処理し必要な検出を行うための画像処理部を内蔵し、加工プログラムに従って加工テーブル２２、レーザ発振器２３、ガルバノスキャナ２４の動作を制御する、例えばプログラム制御の処理装置によって実現される全体制御部である。全体制御部２７は、例えばプログラム制御の処理装置を中心にして構成され、その中の各構成要素や接続線は、論理的なものも含むものとする。また各構成要素の一部は全体制御部２７と別個に設けられていてもよい。

【0011】

図１は、本発明の実施例１による加工を説明するための図で、（ａ）は穴あけ加工後のプリント基板の平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ－Ａ断面図である。
図１において、１は回路板としての電気的配線網が形成されたプリント基板であり、この上にはＬＳＩ２が搭載されている。このＬＳＩ２の上側から見た形状は四角形となっている。プリント基板１には、図４のレーザ穴あけ装置により穴４Ａ～４Ｆをあけるが、これらの穴４Ａ～４Ｆは、それぞれＬＳＩ２の中心５を基準して、Ｘ方向とＹ方向に所定の距離だけ離れた位置にあり、例えばプリント基板１と他の部品との電気的接続を行うために使用される。

【0012】

穴４Ａ～４Ｆの加工は以下のようにして行われる。
ＬＳＩ２の大まかな搭載位置の座標はレーザ穴あけ装置内に予め登録されており、それに基づきＬＳＩ２の平面画像をＣＣＤカメラ２５で読取れる位置に加工テーブル２２が相対移動される。
次に、ＬＳＩ２の平面画像がＣＣＤカメラ２５により読取られ、その画像データが画像処理部２６に送られる。画像処理部２６では、この画像データにより面積重心が計算され、ＬＳＩ２の中心５の座標が求められる。
なお、ＬＳＩ２の中心５は、平面画像の面積重心から求めているが、中心が求まるのであれば、必ずしもこの方法でなくてもよい。

【0013】

プリント基板１のどの位置を加工すべきかの加工位置指定情報は、全体制御部２７内に加工データとして予め記憶されている。この加工位置指定情報は、中心５に対する穴４Ａ～４Ｆの相対位置を示す座標情報となっている。そこで、中心５の座標を基準にして、穴４Ａ～４Ｆの座標情報に基づきレーザ照射系に対して加工テーブル２２が相対移動され、それぞれの位置にレーザが照射され、穴４Ａ～４Ｆがあけられる。

【0014】

以上の実施例１によると、実際のＬＳＩ２の搭載位置を基準にして穴４Ａ～４Ｆが加工できるので、ＬＳＩ２の実際の搭載位置と穴４Ａ～４Ｆの位置関係が重要なときには、穴４Ａ～４Ｆの加工位置精度が向上する。

【実施例2】

【0015】

図２は、本発明の実施例２による加工を説明するための図で、（ａ）は穴あけ加工後のプリント基板の平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ－Ａ断面図である。
図２において、図１と同じ記号のものは図１と同じものを示す。図１の実施例１と異なるのは、ＬＳＩ２が４個搭載されている点である。
このプリント基板１を加工する場合、それぞれのＬＳＩ２の大まかな搭載位置の座標はレーザ穴あけ装置内に予め登録されており、それぞれのＬＳＩ２の平面画像がＣＣＤカメラ２５で読取られる。画像処理部２６では、それぞれのＬＳＩ２の中心６の座標が求められ、さらにそれらのなかでの中心７の座標が求められる。

【0016】

中心７に対する穴４Ａ～４Ｆの相対位置を示す座標情報は、実施例１と同様、レーザ穴あけ装置内に加工データとして予め記憶されている。そこで、中心７の座標を基準にして、穴４Ａ～４Ｆの座標情報に基づきレーザ照射系に対して加工テーブル２２が相対移動され、それぞれの位置にレーザが照射され、穴４Ａ～４Ｆがあけられる。

【実施例3】

【0017】

図３は、本発明の実施例３による加工を説明するための図で、外形加工前のプリント基板の平面図を示す。
図３において、図１と同じ記号のものは図１と同じものを示す。８はプリント基板１の外形を変える、いわゆる外形加工のための切断線を示す。

【0018】

切断線８の加工は以下のようにして行われる。
ＬＳＩ２の中心５の座標が、図１の実施例の場合と同様にして求められる。
中心５に対する切断線８の相対位置を示す座標情報は、実施例１と同様、レーザ穴あけ装置内に加工データとして予め記憶されている。そこで、中心５の座標を基準にして、切断線８の座標情報に基づきレーザ照射系に対して加工テーブル２２が相対移動され、それぞれの位置にレーザが照射され、プリント基板１は切断線８の位置で切断される。

【0019】

以上の実施例３によると、実際のＬＳＩ２の搭載位置を基準にして、外形加工ができるので、ＬＳＩ２の実際の搭載位置と切断線８との位置関係が重要なときには、切断線８の加工位置精度が向上する。

【実施例4】

【0020】

基板に搭載する電子部品によっては、電子部品が作動状態になっている方が目的とする加工に対して精度が向上する場合もあり、この場合を実施例４として以下説明する。
図５に示すように、電子部品が搭載されたプリント基板１を複数個平面的に並べて載置した基板保持器２８を加工テーブル２２上にセットする。この基板保持器２８は、プリント基板１を一つずつ順次加工していくに際し、全体制御部２７から与えられる制御信号により、加工するプリント基板１に搭載された電子部品だけ電源を供給して作動状態にし、加工を終えたら電源供給を止め当該電子部品を非作動状態にする。

【0021】

電子部品が例えばＬＥＤの如き発光素子の場合は、加工するプリント基板１に搭載されたＬＥＤへの電流供給がオンとなり、ＬＥＤの発光状態での平面画像をＣＣＤカメラ２５で読取ることになる。この場合、プリント基板１の各々に搭載されるＬＥＤの数は一つでも複数でもよく、後者の場合には、画像処理部２６はこれら複数個のＬＥＤ群の全体としての平面画像を処理し、例えば中心位置を検出するようにしてもよい。

【0022】

以上、実施の形態に基づき本発明を具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもなく、様々な変形例が含まれる。
例えば、レーザで加工する場合を説明したが、穴あけや外形加工での切断は、必ずしもレーザでなく、ドリル等、他の加工ツールを用いるようにしてもよい。
また、穴あけする場合、その場所や個数は任意でよく、穴の用途も基板内で回路を構築するために使うものであっても、基板を他の構造体へ固定するために使うものでであってもよく、用途は限定されない。

【符号の説明】

【0023】

１：プリント基板 ２：ＬＳＩ ４Ａ～４Ｆ：穴 ５、６、７：中心 ８：切断線
９：ＬＥＤ １０：特定位置 ２２：加工テーブル ２３：レーザ発振器
２４：ガルバノスキャナ ２５：ＣＣＤカメラ ２６：画像処理部
２７：全体制御部 ２８：基板保持器

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】