JP2001277189A - マイクロドリル - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 アルミ当て板を用いなくても加工孔（スルホ
ール）の位置精度が高く、しかも一度により多くの枚数
の多層プリント基板の穿孔加工を行なうことが可能なマ
イクロドリルを提供する。 【解決手段】 基板２の表面に回路パターン４Ａ，４
Ｂ，８Ａ，８Ｂと絶縁層６Ａ，６Ｂ，１０Ａ，１０Ｂと
を交互に複数層形成してなる多層プリント基板１２に対
して穿孔加工を施すためにシャンク部３２と螺旋状に切
削刃３６が形成されたドリルボデー部３４とよりなるマ
イクロドリルにおいて、前記ドリルボデー部の先端に、
その実質的な中心Ｏ１から半径方向に沿って１つの先端
切り刃３８が形成されている。これにより、アルミ当て
板を用いなくても加工孔（スルホール）の位置精度が高
く、しかも一度により多くの枚数の多層プリント基板の
穿孔加工を行なうことが可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、各種の電気製品に
用いられる多層プリント基板に穿孔を施すマイクロドリ
ルに関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、音響、通信、情報関連等の各種
電気製品に用いられるプリント基板は、回路の高密度化
に伴って回路パターンを多層化させて、これらの間に絶
縁層を介在させた構造の多層プリント基板が開発される
に至っている。この種の多層プリント基板の製造方法の
一例として、基板上の絶縁層に穿設した接続用有底孔を
介して内層回路パターンと外層回路パターンとを電気的
に接続する方法が例えば特公平５−３７３６０号公報や
特開平９−１８１５０号公報等に開示されている。この
多層プリント基板は、母材となる絶縁性の基板の、片面
或いはその両面に回路パターンと絶縁層とをそれぞれ交
互に順に積層して形成されている。そして、各層の回路
パターンの電気的接続は必要に応じて回路パターン間の
絶縁層を穴開けすることによって形成した層間接続部に
て電気的に接続したり、或いは、基板の反対側面の回路
パターンと接続する場合には製造の途中、或いは最終段
階で基板に形成したスルホールを介して両面側間の電気
的接続を図っている。

【０００３】図９は上述した従来の多層プリント基板の
拡大断面図を示し、図９において、２はコアとなる基板
であり、これは、ガラスエポキシ樹脂等の板状の絶縁材
よりなり、この両面にそれぞれ、第１回路パターン４
Ａ、４Ｂ、第１絶縁層６Ａ、６Ｂ、第２回路パターン８
Ａ、８Ｂ及び第２絶縁層１０Ａ、１０Ｂを順次積層して
いる。ここでは４層構造の多層プリント基板１２を形成
しているが、実際には４〜１０層程度のものが主流であ
る。この多層プリント基板１２をビルトアップ基板とも
称す。

【０００４】ところで、この多層プリント基板１２に
は、両面間の電気的接続を図る等の理由からスルホール
１４を多数、例えば基板サイズにもよるが１枚当たり数
１０００ものスルホールを穿孔する加工が施される。こ
の場合、このスルホールを形成するためには、一般のプ
リント基板よりも加工難易度が高い多層プリント基板を
穿孔するために開発された直径が１ｍｍ以下のマイクロ
ドリルが用いられる。図１０に示すように受け台１６上
にこの多層プリント基板１２を加工効率を図るために複
数枚、図示例では２枚重ねて設置し、超音波等により高
速回転するスピンドル１８に取り付けたマイクロドリル
２０により、一気に複数枚の多層プリント基板１２に対
してスルホールを穿孔するようになっている。

【０００５】この時用いられるマイクロドリルは図１１
〜図１３に示されている。図１１はマイクロドリルの先
端部を示す図、図１２はマイクロドリルの先端を示す部
分拡大図、図１３はマイクロドリルの先端の拡大平面図
である。図示するように、このマイクロドリル２０の先
端部は直径が例えば１ｍｍ以下であり、この先端部には
螺旋状に切削刃２２が形成され、先端には先端中心Ｏを
中心として１８０°に近い鈍角状になされたチゼル部２
４が形成される。そして、このチゼル部２４の両端から
半径方向へ直線状に延びる２つの先端切り刃２６が形成
される。そして、この先端切り刃２６により被切削物で
ある多層プリント基板１２を削り取りつつ切削するよう
になっている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記した穿
孔の孔位置精度は非常に高いものが要求されるが、多層
プリント基板１２の表面は、例えば熱硬化性エポキシ樹
脂等の絶縁体よりなっているので、加工当初においてド
リルの先端が滑り易く、且つ加工性が悪いことから食い
付きが困難であり、しかも、穿孔途中でドリル自体が曲
がり易い。このため、図１０に示すように、比較的軟ら
かい材料よりなるアルミ当て板２８を最上段に載置して
固定し、このアルミ当て板２８より穿孔を開始すること
によって、孔位置の精度を上げるなどしていた。

【０００７】しかしながら、上述したような穿孔加工で
は、加工時に製品としては不要なアルミ当て板２８をそ
の都度組み付けなければならず、作業工程が多くなって
作業性が劣る、といった問題があった。また、被加工物
が多層構造であることから層構造が複雑であり、穿孔加
工条件、例えばドリル回転数、送り速度、加工枚数など
を確立することが困難であり、そのため、加工安全を見
込んで加工枚数を少なくする必要があり、その分、加工
効率が低下する、といった問題もあった。更には、この
マイクロドリル２８は、所定の穿孔工程数を行なう毎に
研磨して再利用されるが、図１４に示すようにマイクロ
ドリルの先端部の有効厚さを示す芯厚Ｗ１は、先端より
根元に行くに従って、順次大きくなっていることから、
ドリル先端を研磨する毎に、その刃先形状が切削が鈍く
なる方向に変化してしまい、研磨する毎に切削性能が劣
化する、といった問題があった。本発明は、以上のよう
な問題点に着目し、これを有効に解決すべく創案された
ものである。本発明の目的は、アルミ当て板を用いなく
ても加工孔（スルホール）の位置精度が高く、しかも一
度により多くの枚数の多層プリント基板の穿孔加工を行
なうことが可能なマイクロドリルを提供することにあ
る。

【０００８】

【課題を解決するための手段】請求項１に規定する発明
は、基板の表面に回路パターンと絶縁層とを交互に複数
層形成してなる多層プリント基板に対して穿孔加工を施
すためにシャンク部と螺旋状に切削刃が形成されたドリ
ルボデー部とよりなるマイクロドリルにおいて、前記ド
リルボデー部の先端に、その実質的な中心から半径方向
に沿って１つの先端切り刃が形成されている。これによ
り、アルミ当て板を用いなくても加工孔（スルホール）
の位置精度が高く、しかも一度により多くの枚数の多層
プリント基板の穿孔加工を行なうことが可能となる。請
求項２に規定するように、例えば前記ドリルボデー部の
実質的な厚さは、前記ドリルボデー部の先端部において
所定の長さだけ一定になされており、前記シャンク部に
近づくに従って次第に厚くなされているようにしてもよ
い。これによれば、このマイクロドリルの先端を再研磨
してもその先端の刃先形状が変わることがないので、切
削性能を高く維持することが可能となる。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下に、本発明に係るマイクロド
リルの一実施例を添付図面に基づいて詳述する。図１は
本発明に係るマイクロドリルを示す側面図、図２は図１
に示すマイクロドリルの先端を示す拡大図、図３は図１
に示すマイクロドリルの先端の拡大平面図、図４はマイ
クロドリルの芯厚の変化を模式的に示す縦断面図、図５
はマイクロドリルの横断面図、図６は本発明のマイクロ
ドリルを用いて行なわれる穿孔加工を説明するための説
明図である。図示するように、このマイクロドリル３０
は、加工時にスピンドル側に把持固定される円柱状のシ
ャンク部３２と、これより延びるドリルボデー部３４と
により主に構成されている。ここで上記シャンク部３２
の直径Ｗ２は例えば略３．１７５ｍｍ程度であり、ドリ
ルボデー部３４の直径Ｗ３は例えば略０．３ｍｍ程度で
あり、ドリルボデー部３４の長さは例えば略５．０ｍｍ
程度であり、そして、このドリル３０の全長は略３８ｍ
ｍ程度である。上記ドリルボデー部３４には、例えば２
０〜３０°程度の所定のねじれ角θ１でもって螺旋状に
刃溝３５を形成することによってその端部が螺旋状の切
削刃３６として形成されている。

【００１０】そして、このドリルボデー部３４の先端
に、本発明の特徴とする先端切り刃３８が形成されてい
る。具体的には、この先端切り刃３８はその実質的な中
心であるチゼルポイントＯ１から半径方向に沿って略直
線状に形成されている。すなわち、この先端部は、上記
チゼルポイントＯ１を頂点とする円錐体の一部を形成す
る円錐面４０と、上記チゼルポイントＯ１を頂点として
三角形状に前方側へ切断されたような平坦な面を形成す
る三角面４２とを有しており、この三角面４２の刃溝３
５側のエッジが上記先端切り刃３８として構成される。
ここで上記直線状の先端切り刃３８の基端点Ｐ１の位置
は、上記円錐面４０の底辺の位置Ｐ２よりも、前方側
（ドリルが進む方向）へ距離Ｌ１、例えば０．０４ｍｍ
程度だけ前進した所に位置されており、上記先端切り刃
３８に対して例えば２５°程度の逃げ角を与えている。

【００１１】また、上記先端切り刃３８と上記円錐面４
０とが形成する先端角θ２（図２参照）は略１４０°程
度に形成され、また、刃溝３５の開き角θ３は略１２０
°程度に形成される。そして、このドリルボデー部３４
の直径と溝幅Ｌ３（図３参照）との比である溝幅比は
０．６〜０．７程度に設定しており、従来のドリルの溝
幅比である略２．０よりもかなり小さくして、その剛性
を高めている。更に、図４はこのマイクロドリルの芯厚
の変化を模式的に示す断面図であるが、この芯厚はドリ
ルの横断面方向の実質的な厚さを示しており、この先端
部において所定の長さＬ５、例えば０．５ｍｍ程度は一
定になされている。すなわち、この先端部０．５ｍｍの
長さだけはウエブテーパの傾斜度はゼロになされてい
る。これは後述するように、ドリル先端を再研磨して
も、その刃先形状を変えないためである。そして、これ
よりも基端部に向けてウエブテーパの傾斜度は２／１０
０（ｍｍ）程度になされており、その芯厚を次第に大き
くして剛性を持たせている。

【００１２】以上のように構成されたマイクロドリル３
０を用いて多層プリント基板に対して穿孔加工を行なう
場合には、図６に示すように、受け台１６上に複数枚、
例えば３枚程度の多層プリント基板１２（１０層構造の
場合）を重ね、スピンドル１８で保持したマイクロドリ
ル３０を超音波等によって高速回転させて穿孔する。こ
の場合、前述したようなドリル構成により、ドリルの食
い付きがよくなり、しかも剛性も高いので、従来必要と
されたアルミ当て板２８（図１０参照）を用いることな
く、マイクロドリル３０を多層プリント基板１２に直接
接触させて加工することができる。すなわち、従来のド
リルでは切削進入時の切削の妨げとなるチゼル部２４
（図１２参照）が略直線状になって被加工物に対して線
接触となっていたが、本発明の場合には、チゼルポイン
トＯ１を本来の点とし、且つこのチゼルポイントＯ１よ
り半径方向へ１つの先端切り刃３８だけを形成している
ので、被加工物に対する食い付きを向上させることが可
能となる。従って、従来用いたアルミ当て板を用いない
でも、位置ずれを生ずることなく微細な孔を位置精度良
く形成することができる。

【００１３】また、この場合、従来のドリルの溝幅比は
２．０程度であったが、本発明の場合には前述のように
溝幅比を０．６〜０．７程度まで下げて芯厚を大きくし
ているので、その分、剛性が高くなり、このドリル３０
は加工途中で曲がることなく、直線状に穿孔加工を行な
うことができる。従って、従来の場合と比較して、より
多くの枚数の多層プリント基板に対して一度に穿孔加工
を施すことが可能となり、加工効率を向上さることが可
能となる。また更に、ある程度の回数だけ穿孔加工を行
なったならば、ドリル先端を再研磨するが、本発明の場
合には、図４にて説明したように、ドリル先端が長さＬ
５＝０．５ｍｍ程度の長さだけ、ウエブテーパがゼロに
設定されているので、再研磨しても先端の刃先形状が変
わることなく、その切削性能を高く維持することが可能
となる。このため従来のドリルよりも略２倍程度その寿
命を延ばすことが可能となった。

【００１４】ここで、従来のマイクロドリルと本発明の
マイクロドリルとによって実際に穿孔加工を行なったの
で、その評価結果について図７及び図８を参照して説明
する。図７は従来のマイクロドリルを用いた時の孔分布
を示す図であり、図８は本発明のマイクロドリルを用い
た時の孔分布を示す図であり、位置誤差とその孔数も併
記してある。図７に示すように、従来のドリルで１２０
０の孔を形成したところ、誤差５０〜７５μｍの孔数は
５６個、誤差７５〜１００μｍの孔数は５個であるが、
図８に示す本発明のドリルで１０００の孔を形成したと
ころ、ほとんどが誤差２５μｍ以内であり、誤差５０μ
ｍ以上となったものはゼロであり、本発明のドリルの場
合には、高い位置精度で穿孔加工できることが判明し
た。尚、本実施例で説明した各数値例は単に一例を示し
たに過ぎず、これに限定されないのは勿論である。

【００１５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明のマイクロ
ドリルによれば、次のように優れた作用効果を発揮する
ことができる。請求項１に係る発明によれば、アルミ当
て板を用いなくても加工孔（スルホール）の位置精度が
高く、しかも一度により多くの枚数の多層プリント基板
の穿孔加工を行なうことができる。請求項２に係る発明
によれば、マイクロドリルの先端を再研磨してもその先
端の刃先形状が変わることがないので、切削性能を高く
維持することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るマイクロドリルを示す側面図であ
る。

【図２】図１に示すマイクロドリルの先端を示す拡大図
である。

【図３】図１に示すマイクロドリルの先端の拡大平面図
である。

【図４】マイクロドリルの芯厚の変化を模式的に示す縦
断面図である。

【図５】マイクロドリルを示す横断面図である。

【図６】本発明のマイクロドリルを用いて行なわれる穿
孔加工を説明するための説明図である。

【図７】従来のマイクロドリルを用いた時の孔分布を示
す図である。

【図８】本発明のマイクロドリルを用いた時の孔分布を
示す図である。

【図９】従来の多層プリント基板を示す拡大断面図であ
る。

【図１０】従来のマイクロドリルを用いて穿孔加工を施
す時の状態を説明するための説明図である。

【図１１】マイクロドリルの先端部を示す図である。

【図１２】マイクロドリルの先端を示す部分拡大図であ
る。

【図１３】マイクロドリルの先端の拡大平面図である。

【図１４】マイクロドリルの先端部の芯厚（有効厚さ）
を示す図である。

【符号の説明】

２…基板、４Ａ，４Ｂ，８Ａ，８Ｂ…回路パターン、６
Ａ，６Ｂ，１０Ａ，１０Ｂ…絶縁層、１２…多層プリン
ト基板、３０…マイクロドリル、３２…シャンク部、３
４…ドリルボデー部、３６…切削刃、３８…先端切り
刃、Ｏ１…チゼルポイント。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基板の表面に回路パターンと絶縁層とを
   交互に複数層形成してなる多層プリント基板に対して穿
   孔加工を施すためにシャンク部と螺旋状に切削刃が形成
   されたドリルボデー部とよりなるマイクロドリルにおい
   て、前記ドリルボデー部の先端に、その実質的な中心か
   ら半径方向に沿って１つの先端切り刃が形成されている
   ことを特徴とするマイクロドリル。
2. 【請求項２】 前記ドリルボデー部の実質的な厚さは、
   前記ドリルボデー部の先端部において所定の長さだけ一
   定になされており、前記シャンク部に近づくに従って次
   第に厚くなされていることを特徴とする請求項１記載の
   マイクロドリル。