JP2005349554A

JP2005349554A - 孔加工装置とそれに使用する冷却ノズル及び孔加工方法

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Publication number: JP2005349554A
Application number: JP2004175981A
Authority: JP
Inventors: Hideyoshi Takii; 秀吉瀧井; Suehiko Torikai; 末比古鳥飼
Original assignee: ASTRO TEKKU KK
Current assignee: ASTRO TEKKU KK
Priority date: 2004-06-14
Filing date: 2004-06-14
Publication date: 2005-12-22

Abstract

【課題】ドリル等の冷却効率を確保しながら、直径の大きなドリルはもとより直径の小さなドリルであっても、破損させることなく冷却可能な機能を持った孔加工装、それに使用する冷却ノズル及び孔加工方法を提供する。
【解決手段】載置台（１０３）上の被加工物（１１５）をドリル（１０７）によって孔加工するための孔加工装置（１０１）であって、供給を受けた液化炭酸ガスからパウダー状ドライアイスを生成し、生成したパウダー状のドライアイスを供給を受けた噴霧用ガスによって噴霧する。ドライアイスが昇華するときに奪う熱によって冷却するので冷却効率がよい。
【選択図】図１

Description

この発明は、プリント基板等の被加工物をパウダー状ドライアイスを噴霧しながら孔加工するための孔加工装置と、当該孔加工に際してパウダー状ドライアイスを被加工物に噴霧するための冷却ノズル及び孔加工方法に関するものである。

被加工物を孔加工するための方法には、大きく分けてレーザー光線を使用するレーザー方式のものと、ドリルを使用するドリル方式のものとがある。レーザー方式の孔加工方法によれば比較的精度の高い孔加工を行うことができるが、レーザー光線が点光源であることから孔品質に問題が生じやすい。すなわち、点光源から照射されるレーザー光線はスカート状に広がるため、周壁に傾斜（孔径の不均一）が生じてしまう。孔径の不均一はインピーダンス変化等の不都合の原因となるため孔品質に問題があるとされている。他方、ドリル方式によれば、周壁に傾斜は生じないが、回転するドリルと周壁との間に生じる摩擦熱により周壁が焼け、これが、周壁に粗さを引き起こし、やはり、求めるような孔品質を実現することができなかった。

そのような孔品質を向上させるために提案されたのが、液化ガスによりドリル等を冷却しながら孔加工する方法である。この従来の方法によれば、液化ガスを用いてドリル等を冷却している（特許文献１）。
特開平９−３００１７２号（段落００１７、図１）

しかしながら、液化ガスにより冷却する従来の方法を使用した本願発明者による実験によれば、求めるような孔品質を得ることができなかった。その原因は現在究明中であるが、おそらく液化ガスの温度にあるのではないかと思われる。これが、発明が解決しようとする課題である。すなわち、高い孔品質を保持可能な孔加工装置、それに使用する冷却ノズル及び孔加工方法を提供することが、本発明の目的である。

上記目的を達成するために本発明は、液化ガスの代わりにパウダー状ドライアイスを用いてドリル等を冷却可能に構成したところ、孔品質の向上を図ることができた。上述したように、孔品質向上の因果関係については現在究明中であるが、本発明は、上記知見に基づいてなされたものである。その具体的構成については、項を改めて説明する。なお、何れかの請求項記載の発明の構成等を説明するに当たって行う用語の定義等は、その性質状可能な範囲において他の請求項記載の発明にも適用があるものとする。

（請求項１記載の発明の特徴）
請求項１記載の発明に係る孔加工装置（以下、適宜「請求項１の装置」という）は、被加工物を載置するための載置台と、当該載置台上に載置された被加工物を、上下動しながら孔加工するためのドリルと、を含むものである。請求項１の装置は、第１供給口と、第２供給口と、吐出口と、を含む冷却ノズルを含み、当該第１供給口から供給を受けた液化炭酸ガスからパウダー状ドライアイスを生成し、生成したパウダー状のドライアイスを当該第２供給口から供給を受けた噴霧用ガスによって当該吐出口から噴霧して当該載置台上に載置された被加工物の孔加工部位及び／又は当該ドリルを冷却可能に構成してある。噴霧用ガスとして、たとえば、窒素ガスやドライエアー等を好適に用いることができる。ドリルを上下動させる代わりに載置台を上下動させるように構成してもよい。

請求項１の装置によれば、載置台の上に載置した被加工物を、上下動するドリルにより孔加工する。この孔加工に際して、被加工物の孔加工部位及び／又は当該ドリルに、冷却ノズルからパウダー状ドライアイスを噴霧する。噴霧対象は、被加工物の孔加工部位又はドリルの一方だけでもよいし、双方でもよい。パウダー状ドライアイスは、冷却ノズルが液化炭酸ガスの供給を受けて生成する。噴霧用ガスは、パウダー状ドライアイスの噴霧を促進する。噴霧されたパウダー状ドライアイスは、昇華するときの昇華熱を
被加工物の孔加工部位及び／又はドリルから奪う。したがって、パウダー状ドライアイス自体の温度よりも低い温度にまで冷却が可能となる。効率のよい冷却が、被加工物の孔品質を良好なものとする。

（請求項２記載の発明の特徴）
請求項２記載の発明に係る孔加工装置（以下、適宜「請求項２の装置」という）は、請求項１の装置の基本的構成を備えた上で、前記噴霧されたパウダー状ドライアイスが、前記吐出口を頂部とするスカート状の冷却カーテンを形成可能に構成してある。

請求項２の装置によれば、請求項１の装置の作用効果に加え、吐出口から噴霧されたパウダー状ドライアイスはスカート状に広がり冷却カーテンを形成する。冷却カーテンに曝された被加工部位やドリルは、その広がりにより圧力が分散されているので過大な圧力を受けることがない。このため、比較的小径のドリルであっても破損させることなく使用することができる。他方、分散されているため、従来の方法のような集中冷却ができないが、ドリル等に衝突したパウダー状ドライアイスはドリル等から昇華熱を奪うことになるので冷却能率の低下がない。

（請求項３記載の発明の特徴）
請求項３記載の発明に係る孔加工装置（以下、適宜「請求項３の装置」という）は、請求項１又は２の装置の基本構成を備えた上で、冷却ノズルを次のように構成してある。すなわち、前記冷却ノズルが、前記第１供給口と連通する第１ガス路と、前記第２供給口と前記吐出口とを連通し少なくとも先端部において当該第１ガス路と略同心状に形成された第２ガス路と、当該第１ガス路と第２ガス路とを仕切る環状仕切壁と、当該先端部において当該第１ガス路を当該第２ガス路に合流させるために当該環状仕切壁の断面円周方向略等間隔に配した複数の先端開放スリットと、当該環状仕切壁の先端内周面に固定したガス案内部材と、を含み、当該ガス案内部材が、前記吐出口側から当該第１ガス路の略中心に向かって先細りする斜面を有している。

請求項３の装置によれば、請求項１又は２の装置の作用効果に加え、冷却ノズルによって次の作用効果が生じる。すなわち、液化炭酸ガスが第１供給口を介して第１ガス路に供給され、噴霧用ガスが第２供給口を介して第２ガス路に供給される。第１ガス路と第２ガス路とは、環状仕切壁によって仕切られている。パウダー状ドライアイスは、第１ガス路内で生成される。第２ガス路内の噴霧用ガスは吐出口から噴霧されるが、このときの噴霧用ガスは、先端開放スリットからパウダー状ドライアイスを引き込み、引き込んだパウダー状ドライアイスを巻きこむように噴霧する。ガス案内部材の斜面の案内作用によって、噴霧用ガス及びパウダー状ドライアイスにスカート状の冷却カーテンを形成する。

（請求項４記載の発明の特徴）
請求項４記載の発明に係る孔加工装置（以下、適宜「請求項４の装置」という）は、請求項３の装置の基本的構成を備えた上で、前記ガス案内部材を、角錐形状又は円錐形状に形成してある。

請求項４の装置によれば、請求項３の装置の作用効果に加え、ガス案内部材を角錐形状又は円錐形状に構成してあるので、その構造を単純なものとすることができる。すなわち、角錐形状又は円錐形状であれば、凹凸が比較的少なく加工や製造が比較的簡単である。特に、円錐形状にあっては、底面と斜面の２面によって構成されるので、極めてシンプルである。そのようなガス案内部材であれば、製造コストを抑えることができ、構造的にも安定している。

（請求項５記載の発明の特徴）
請求項５記載の発明に係る孔加工装置（以下、適宜「請求項５の装置」という）は、請求項３又は４の装置の基本的構成を備えた上で、前記吐出口側から前記第２ガス路の略中心に向かって先細りする斜面を当該第２ガス路の周壁に形成してある。

請求項５の装置によれば、請求項３又は４の装置の作用効果に加え、第２ガス路周壁の斜面が、噴霧される噴霧用ガスとパウダー状ドライアイスを吐出口から外方向に補助的に案内するので、冷却カーテン形成をより行いやすくする。

（請求項６記載の発明の特徴）
請求項６記載の発明に係る孔加工装置（以下、適宜「請求項６の装置」という）は、請求項５の装置の基本的構成を備えた上で、前記第１ガス路の中心軸に対する前記ガス案内部材の斜面の角度が、前記周壁の当該中心軸に対する角度よりも大きく設定してある。

請求項６の装置によれば、請求項５の装置の作用効果に加え、ガス案内部材の斜面の延長線と周壁が交差することになり、これによって、吐出口から吐出されたパウダー状ドライアイスがその交差点付近に集中噴霧されるようになる。パウダー状ドライアイスを１点に集中噴霧することは、冷却対象であるドリルに過度な圧力を加えてしまうことになるが、請求項６の装置によればスカート状の冷却カーテンを形成できるのでパウダー状ドライアイスの霧散と過度の圧力を防止しつつ効率のよい冷却を行うことができる。

（請求項７記載の発明の特徴）
請求項７記載の発明に係る孔加工装置用冷却ノズル（以下、適宜「請求項７のノズル」という）は、被加工物の孔加工部位及び／又は当該ドリルを冷却するためノズルである。請求項７のノズルは、第１供給口と、第２供給口と、吐出口と、を含み、当該第１供給口から供給を受けた液化炭酸ガスからパウダー状ドライアイスを生成し、生成したパウダー状のドライアイスを当該第２供給口から供給を受けた噴霧用ガスによって当該吐出口から噴霧可能に構成してある。

請求項７のノズルによれば、孔加工装置に設けられて被加工物の孔加工が行われるに際して、被加工物の孔加工部位及び／又は当該ドリルに、パウダー状ドライアイスを噴霧することによって冷却することができる。噴霧対象は、被加工物の孔加工部位又はドリルの一方だけでもよいし、双方でもよい。パウダー状ドライアイスは、液化炭酸ガスの供給を受けて生成する。噴霧用ガスは、パウダー状ドライアイスの噴霧を促進する。噴霧用ガスは、パウダー状ドライアイスの噴霧を促進する。噴霧されたパウダー状ドライアイスは、昇華するときの昇華熱を被加工物の孔加工部位及び／又はドリルから奪う。したがって、パウダー状ドライアイス自体の温度よりも低い温度にまで冷却が可能となる。効率のよい冷却が、被加工物の孔品質を良好なものとする。

（請求項８記載の発明の特徴）
請求項８記載の発明に係る孔加工装置用冷却ノズル（以下、適宜「請求項７のノズル」という）は、請求項７のノズルの基本的構成を備えた上で、前記噴霧されたパウダー状ドライアイスが、前記吐出口を頂部とするスカート状の冷却カーテンを形成可能に構成してある。

請求項８のノズルによれば、請求項７のノズルの作用効果に加え、吐出口から噴霧されたパウダー状ドライアイスはスカート状に広がり冷却カーテンを形成する。冷却カーテンに曝された被加工部位やドリルは、その広がりにより圧力が分散されているので過大な圧力を受けることがない。このため、比較的小径のドリルであっても破損させることなく使用することができる。他方、分散されているため、従来の方法のような集中冷却ができないが、ドリル等に衝突したパウダー状ドライアイスはドリル等から昇華熱を奪うことになるので冷却能率の低下がない。

（請求項９記載の発明の特徴）
請求項９記載の発明に係る孔加工装置用冷却ノズル（以下、適宜「請求項９のノズル」という）は、請求項７又は８のノズルの基本的構成を備えた上で、前記第１供給口と連通する第１ガス路と、前記第２供給口と前記吐出口とを連通し少なくとも先端部において当該第１ガス路と略同心状に形成された第２ガス路と、当該第１ガス路と第２ガス路とを仕切る環状仕切壁と、当該先端部において当該第１ガス路を当該第２ガス路に合流させるために当該環状仕切壁の断面円周方向略等間隔に配した複数の先端開放スリットと、当該環状仕切壁の先端内周面に固定したガス案内部材と、を含み、当該ガス案内部材が、前記吐出口側から当該第１ガス路の略中心に向かって先細りする斜面を有している。

請求項９のノズルによれば、請求項７又は８のノズルの作用効果に加え、液化炭酸ガスが第１供給口を介して第１ガス路に供給され、噴霧用ガスが第２供給口を介して第２ガス路に供給される。第１ガス路と第２ガス路とは、環状仕切壁によって仕切られている。パウダー状ドライアイスは、第１ガス路内で生成される。第２ガス路内の噴霧用ガスは吐出口から噴霧されるが、このときの噴霧用ガスは、先端開放スリットからパウダー状ドライアイスを引き込み、引き込んだパウダー状ドライアイスを巻きこむように噴霧する。ガス案内部材の斜面の案内作用によって、噴霧用ガス及びパウダー状ドライアイスにスカート状の冷却カーテンを形成する。

（請求項１０記載の発明の特徴）
請求項１０記載の発明に係る孔加工装置用冷却ノズル（以下、適宜「請求項１０のノズル」という）は、請求項９のノズルの基本的構成を備えた上で、前記ガス案内部材が、角錐形状又は円錐形状に形成してある。

請求項１０のノズルによれば、請求項９のノズルの作用効果に加え、ガス案内部材を角錐形状又は円錐形状に構成してあるので、その構造を単純なものとすることができる。すなわち、角錐形状又は円錐形状であれば、凹凸が比較的少なく加工や製造が比較的簡単である。特に、円錐形状にあっては、底面と斜面の２面によって構成されるので、極めてシンプルである。そのようなガス案内部材であれば、製造コストを抑えることができ、構造的にも安定している。

（請求項１１記載の発明の特徴）
請求項１１記載の発明に係る孔加工装置用冷却ノズル（以下、適宜「請求項１１のノズル」という）は、請求項９又は１０のノズルの基本的構成を備えた上で、前記吐出口側から前記第２ガス路の略中心に向かって先細りする斜面を当該第２ガス路の周壁に形成してある

請求項１１のノズルによれば、請求項９又は１０のノズルの作用効果に加え、第２ガス路周壁の斜面が、噴霧される噴霧用ガスとパウダー状ドライアイスを吐出口から外方向に補助的に案内するので、冷却カーテン形成をより行いやすくする。

（請求項１２記載の発明の特徴）
請求項１２記載の発明に係る孔加工装置用冷却ノズル（以下、適宜「請求項１２のノズル」という）は、請求項１１のノズルの基本的構成を備えた上で、前記第１ガス路の中心軸に対する前記ガス案内部材の斜面の角度が、前記周壁の斜面の当該中心軸に対する角度よりも大きく設定してある。

請求項１２のノズルによれば、請求項１１のノズルの作用効果に加え、ガス案内部材の斜面の延長線と周壁が交差することになり、これによって、吐出口から吐出されたパウダー状ドライアイスがその交差点付近に集中噴霧されるようになる。パウダー状ドライアイスを１点に集中噴霧することは、冷却対象であるドリルに過度な圧力を加えてしまうことになるが、請求項１２の装置によればスカート状の冷却カーテンを形成できるのでパウダー状ドライアイスの霧散と過度の圧力を防止しつつ効率のよい冷却を行うことができる。

（請求項１３記載の発明の特徴）
請求項１３記載の発明に係る孔加工方法（以下、適宜「請求項１３の孔加工方法」という-）によれば、載置台の上に載置した被加工物を、上下動するドリルによって孔加工するための孔加工方法である。当該載置台上に載置された被加工物の孔加工部位及び／又は当該ドリルに、パウダー状ドライアイスを噴霧して冷却しながら孔加工する。

請求項１３の孔加工方法によれば、載置台の上に載置した被加工物を、上下動するドリルにより孔加工する。この孔加工に際して、被加工物の孔加工部位及び／又は当該ドリルに、冷却ノズルからパウダー状ドライアイスを噴霧する。噴霧対象は、被加工物の孔加工部位又はドリルの一方だけでもよいし、双方でもよい。パウダー状ドライアイスは、冷却ノズルが液化炭酸ガスの供給を受けて生成する。噴霧用ガスは、パウダー状ドライアイスの噴霧を促進する。噴霧されたパウダー状ドライアイスは、昇華するときの昇華熱を被加工物の孔加工部位及び／又はドリルから奪う。したがって、パウダー状ドライアイス自体の温度よりも低い温度にまで冷却が可能となる。効率のよい冷却が、被加工物の孔品質を良好なものとする。

本発明に係る孔加工装置、冷却ノズル及び孔加工方法によれば、ドリル等の冷却効率を確保しながら、直径の大きなドリルはもとより直径の小さなドリルであっても、破損させることなく冷却しながら孔加工することができる。したがって、比較的大径の場合はもとより、小径の場合であっても、高品質の孔を加工によって形成することができる。

各図を参照しながら、本発明の実施の形態について説明する。図１は、孔加工装置の斜視図である。図２及び３は、冷却ノズルの斜視図である。図４は、冷却ノズルの正面図である。図５は、ノズル本体の斜視図である。図６は、インナー筒部の斜視図である。図７及び８は、冷却ノズルの縦断面図である。図９は、ガス供給ユニットの全体図である。

（孔加工装置の概略構造）
図１及び２に基づいて説明する。孔加工装置１０１は、被加工物（プリント基板）１１５を載置するための載置台１０３と、載置台１０３に対して上下動可能に構成したスピンドル１０４，・・と、各スピンドル１０４の下端に設けたチャック１０５と、から概ね構成してあり、ドリル１０７の回転によってプリント基板１１５を孔加工するための装置である。ドリル１０７は、チャック１０５によって保持されている。各スピンドル１０４の側方には、ドリル１０７を冷却するための冷却ノズル１を、取付構造（図示を省略）を介してスピンドル１０４に取り付けてある。冷却ノズル１については、後で詳しく説明する。孔加工装置１０１は、複数のスピンドルを有しているが、単数のスピンドルを有する形式のものであってもよいことは言うまでもない。なお、本明細書において、プリント基板とは、積層した合成樹脂やセラミック等に導電パターンを形成したもの、Ａステージ樹脂のもの、Ｃステージ樹脂のもの、さらに、導電パターンを形成した基板を積み上げてなるもの、導電パターン形成前の熱硬化性樹脂であって硬化反応の中間段階にあるもの（Ｂステージ樹脂）等を広く含む概念である。

（冷却ノズルの概略構造）
図２〜８を参照しながら説明する。冷却ノズル１は、パウダー状ドライアイス（以下、単に「ドライアイス」という）を噴霧用ガスとともにドリル１０７に向けて噴霧することによって、上述したようにドリル１０７を冷却することを主目的としている。このため、ドリル１０７との相対位置が一定となるようにドリル１０７（スピンドル１０４）と同期して上下動するようになっている。冷却ノズル１は、あくまでもドリル１０７の冷却を主目的とするものではあるが、ドリル１０７の冷却と同時に、又は、ドリル１０７の冷却に代えて、チャック１０５やプリント基板１１５の孔加工部位を冷却可能に構成することを妨げない。さらに、冷却ノズルを複数設けて、各冷却ノズルによって同一又は異なる部位を冷却させるようにしてもよい。

（ノズル本体の構造）
図７及び８に示すように、冷却ノズル１は、先端に位置する吐出口１１と、中空部２ｐを内部に有する断面略円形のノズル本体２と、中空部２ｐ内に挿入可能に形成した同じく断面略円形のインナー筒部８とから概ね構成してある。インナー筒部８はその内部にほぼ直線状の第１ガス路５を、ノズル本体２内はその内部のインナー筒部８の外周面との間に第２ガス路７を、それぞれ備えている。ノズル本体２は、ノズル本体２の基部となる大径部２ａと、ノズル本体２の先端部となる小径部２ｃとを有し、両者間には段部２ｂを形成してある。ノズル本体２の外観について特に限定があるわけではないが、小径部２ｃを形成して先細り形状とすることによって、他の部材と接触することなく冷却ノズル１の先端部をドリル１０７の近くに配することができるようにするためである。大径部２ａの長さ方向中央部には、第２供給口６を形成してある。第２供給口６は、外部から噴霧用ガス（後述）の供給を受けるためのものであって、後述する第２ガス路７と連通している。

第２ガス路７は、第２供給口６から始まり、大径部２ａ内にある第２大径ガス路７ａと、小径部２ｃ内にあり第２大径ガス路７ａと連通する第２小径ガス路７ｂとから構成してある。第２小径ガス路７ｂの末端は吐出口１１と連通している。第２大径ガス路７ａは第１基端側ガス路５ａ（後述）と略同心状に形成した環状の空間であり、第２小径ガス路７ｂは第１先端側ガス路５ｂ（後述）と略同心状に形成した環状の空間である（図２〜５参照）。これらの両空間は、ノズル本体２の中空部２ｐの周壁と、インナー筒部８の周壁との間に形成される空間である（図７、８参照）。図７及び８から明らかなように、第２大径ガス路７ａの幅寸法は、第２小径ガス路７ｂの幅寸法よりも大きく設定してある。幅広の第２大径ガス路７ａ内に供給された噴霧用ガスを幅狭の第２小径ガス路７ｂに送り出すことによって、噴霧可能となるレベルまで噴霧用ガスの流速を高めるためである。この結果、第２小径ガス路７ｂの幅寸法及び長さ寸法は、第２供給口６から供給を受けた噴霧用ガスによってエアカーテンを形成可能となる。第２小径ガス路７ｂの周壁、すなわち、小径部２ｃの内周面には、吐出口１１側から第２小径ガス路７ｂ（第２ガス路７）の略中心に向かって先細りする斜面２ｆを形成してある。換言すると、斜面２ｆは、小径部２ｃの内部から吐出口１１に向かって略中心から離れる方向に角度αをもって傾斜している（図８参照）。さらに、大径部２ａ内の内周面には、中心に向かって突き出る環状突部２ｄを形成してある。環状突部２ｄには、インナー筒部８との間の気密を保つためのパッキン３を設けてあり、パッキン３よりも第１供給口４側（図７の右側）の内周面にはネジ部２ｅを形成してある。

（インナー筒部の構造）
図４〜８に基づいて説明する。インナー筒部８は、全体としてノズル本体２の中空部２ｐに吐出口１１の反対側から挿入可能に形成してあり、その後端に位置する環状のフランジ部８ａだけが中空部２ｐの外に位置するようになっている（図７、８参照）。図７及び８に示す符号５は、インナー筒部８内に形成した第１ガス路を示している。図６〜８に示すように、第１ガス路５は、第１供給口４と連通する第１基端側ガス路５ａと、先端側に位置する第１先端側ガス路５ｂと、両者を連通させる絞りガス路５ｃと、から構成してある。また、インナー筒部８の外周面には、吐出口１１に向かってフランジ部８ａと連続する環状突部８ｂを、さらに、環状突部８ｂよりも直径方向に僅かに低い環状段部８ｃと、環状段部８ｃに続く環状仕切壁部８ｄと、をそれぞれ形成してある。他方、インナー筒部８の内周面（第１ガス路５の周壁）には、第１ガス路５内に突き出る環状の絞り突部８ｆを形成してあり（図７、８参照）、この結果、上述した絞りガス路５ｃが形成されることになる。環状突部８ｂの外周面には、ネジ部２ｅと螺合可能なネジ部８ｅを形成してある。ネジ部８ｅをネジ部２ｅに螺合させ、かつ、フランジ部８ａを大径部２ａ後端に当接させることによって、インナー筒部８をノズル本体２にしっかりと固定して、中空部２ｐの周壁にインナー筒部８の外壁が接触せずに第２ガス路７を形成する。第２ガス路７を形成したとき、インナー筒部８（環状段部８ｃ）とノズル本体２の周壁との間の気密を、パッキン３が保持する。環状仕切壁部８ｄは、大径部２ａ及び小径部２ｃ内において第２ガス路７と第１ガス路５とを仕切るための仕切壁として機能する。

環状仕切壁部８ｄの吐出口１１方向先端には、先端開放の、すなわち、吐出口１１に向かって開口するスリット１３が断面円周方向略等間隔を介して複数個配してある（図４、６、８参照）。各スリット１３は、第１ガス路５を第２ガス路７に合流させる機能を有している。すなわち、第１ガス路５は、冷却ノズル１の先端部においてスリット１３，・・を介して第２ガス路７と連通している。本実施形態においては、スリット１３の個数を６個としたが、これは、各スリット１３から噴霧される噴霧用ガス、或いは、ドライアイスを、吐出口１１を頂部とするスカート（コーン）状の冷却カーテンＣを形成させるためである。スリット１３は、これは少なくとも３個あれば足りるが、６個又はそれ以上の個数を設けることによってスリット１３，１３間の距離を短くすることができるため、より実質的なスカート形状の冷却カーテンＣを形成可能となる。他方、環状仕切壁部８ｄ先端の、各スリット１３，・・によって分割された各部位には、吐出口１１側から第１ガス路５の略中心に向かって先細りする斜面８ｇを形成してある（図４、６〜８参照）。

（ガス案内部材の構造）
図６〜８に基づいて説明する。符号１７は、環状仕切壁部８ｄの先端内周面、すなわち、上述した斜面８ｇ，・・に固定したガス案内部材を示している。ガス案内部材１７は略円錐形に形成した部材であって、吐出口１１側から第１ガス路５の略中心に向かって先細りする斜面１７ａを有している。斜面１７ａの第１ガス路５の中心軸（図示せず）に対する角度βは、同中心軸に対する斜面８ｇと略同じに形成してある。したがって、ガス案内部材１７を環状仕切壁部８ｄの先端に固定したときに、前者の斜面１７ａと後者の斜面８ｇとを密着させることができる。ガス案内部材１７と環状仕切壁部８ｄとの固定は接着材を用いて行ったが、接着材以外の固定手段を用いて行ったり、たとえば、両者の形状を互いに嵌め込み可能に構成してこの嵌め込みを用いて行ったりすることもできる。固定されたガス案内部材１７の斜面１７ａは、図６に示すように、各スリット１３の底面を構成する。底面を形成した斜面１７ａは、ドライアイスの案内面として機能する（後述）。また、ガス案内部材１７の尖頭部１７ｂは、第１ガス路５の中心においてドライアイスの流出方向に対して突き出すことになり、この尖頭部１７ｂの尖りによる楔作用に類似する作用によってドライアイスを円滑に案内することができる（後述）。本実施形態では、比較的単純な構造とするためにガス案内部材１７の形状を円錐形状としたが、これを角錐形状やその他の形状としてもよい。さらに、ガス案内部材１７を環状仕切壁部８ｄと一体に製造してもよい。

なお、上述した斜面１７ａの角度βは、前述した小径部２ｃが有する斜面２ｆの角度αよりも大きく（α<β）設定しておくことが好ましい。そのように設定すれば、図８において２点鎖線で示すように、斜面１７ａの延長線と斜面２ｆの延長線が交差することになり、これによって、吐出口１１から吐出されたドライアイスがその交差点付近に集中噴霧されるようになるからである。ドライアイスを１点に集中噴霧することは、冷却対象であるドリルに過度な圧力を加えてしまうことになるが、冷却ノズル１によればスカート状の冷却カーテンＣを形成できるのでドライアイスの霧散と過度の圧力を防止しつつ効率のよい冷却を行うことができる。

（孔加工装置の作用及び使用方法）
図１、２、８及び９を参照しながら、孔加工装置１０１の使用手順について説明する。孔加工に先駆けて、図９に示すガス供給ユニット１１６を、冷却ノズル１に接続しておく。ガス供給ユニット１１６は、噴霧用ガスとして使用する窒素ガスのタンク１１７と、液化炭酸ガスのタンク１１８と、これらのガスの供給量等を制御するための制御装置１１９と、を備えている。制御装置１１９は、窒素ガスを供給するためのライン１１９ｎと、液化炭酸ガスを供給するためのライン１１９ｃとを、その出力側に備えている。冷却ノズル１の第１供給口４にはライン１１９ｃを、同じく第２供給口６にはライン１１９ｎを、それぞれ接続する。冷却ノズル１に供給する液化炭酸ガスと窒素ガスの供給量や圧力等は、制御装置１１９により制御可能になっている。なお、窒素ガスの代わりにドライエアー（乾燥空気）等も使用可能である。

孔加工は、孔加工を行う被加工物、すなわち、プリント基板１１５を載置台１０３の上に載置することから始める。孔加工装置１０１は複数のスピンドル１０４（ドリル１０７）を備えているので、各ドリル１０７の下の載置台１０３上にプリント基板１１５を載置する。さらに、各ドリル１０７は取付構造（図示を省略）を介して各スピンドル１０４に取り付けてあるので、この取付構造を調節して冷却ノズル１の吐出口１１を各ドリル１０７に向かせドライアイスによるスカート状の冷却カーテンＣが各ドリル１０７に掛かるように調整する。必要な場合は、各ドリル１０７だけでなくプリント基板１１５の加工部位等にも併せて掛かるようにしてもよい。これで、孔加工の準備が完了する。複数あるドリル１０７，・・の各々の働きに異なるところはないため、以下の説明は、図１に示す右端のスピンドル１０４（ドリル１０７）についてだけ行う。

孔加工の準備が完了したら、載置台１０３の上のプリント基板１１５に孔加工を行う。孔加工は、スピンドル１０４（ドリル１０７）の上下動と、載置台１０３の水平方向の移動により行う。孔加工に際して、ドリル１０７に対して冷却ノズル１からパウダー状ドライアイスを噴霧する。ドライアイスは、冷却ノズル１が液化炭酸ガスの供給を受けて生成するが、冷却ノズル１の作用については、後で説明する。ドリル１０７に噴霧されたドライアイスは、ドリル１０７との衝突及びその前後に昇華するが、このとき、昇華熱を奪うのでドリル１０７の近傍及びドリル１０７自体を効率よく冷却することができる。効率よい冷却は、孔加工部位（孔の周壁）とドリル１０７との間の摩擦による温度上昇を抑える。したがって、温度上昇があれば生じてしまう、加工部位におけるプリント基板１１５の熱溶解による孔品質の低下が有効に防止される。他方、吐出口１１から噴霧されたドライアイスが構成する冷却カーテンＣは、その広がりにより圧力が分散されている。このため、冷却カーテンＣに曝されたドリル１０７が過大な圧力を受けることがない。したがって、ドリル１０７が比較的小径のものであっても破損することがない。図２に示すように、プリント基板１１５に対する冷却ノズル１の中心線（図示を省略）とが作る角度（噴霧角）は、たとえば、ドリル１０７の大きさ、冷却を必要とする部位の位置、冷却の程度等に合わせて適宜設定可能であるが、本実施形態では４５度前後に設定してある。これは、ドリル１０７を冷却するとともにプリント基板１１５の孔加工部位周辺にまでパウダー状ドライアイスが到達するようにしてある。孔加工部位を併せて冷却することによって、プリント基板１１５の温度上昇抑制の面から孔品質の低下を防止するためである。

次は、冷却ノズル１の作用について説明する。すなわち、液化炭酸ガスが第１供給口４を介して第１ガス路５に供給される。具体的には、第１基端側ガス路５ａにまず供給される。供給された液化炭酸ガスは、絞りガス路５ｃによって流路が絞られた後、第１先端側ガス路５ｂで開放される。この開放により液化炭酸ガスは膨張してドライアイスとなる。他方、窒素ガスが第２供給口６を介して第２ガス路７に供給される。具体的には、供給された窒素ガスは第２大径ガス路７ａから第２小径ガス路７ｂへ抜けて吐出口１１から外部へ抜ける。窒素ガスは第２小径ガス路７ｂを抜ける際に、スリット１３，・・の側方を通過するが、このとき、第１先端側ガス路５ｂ内にあるドライアイスをスリット１３，・・を介して第２先端側ガス路５ｂ内に引き込み、一緒に外部へ抜ける。この抜けによって、ドライアイスが噴霧される。この噴霧に際して、ガス案内部材１７の斜面１７ａと、第２ガス路７（第２小径ガス路７ｂ）周壁の斜面８ｇとの案内作用により冷却カーテンＣが形成される。

孔加工装置の斜視図である。冷却ノズルの斜視図である。冷却ノズルの斜視図である。冷却ノズルの正面図である。ノズル本体の斜視図である。インナー筒部の斜視図である。冷却ノズルの縦断面図である。冷却ノズルの縦断面図である。ガス供給ユニットの全体図である。

符号の説明

１冷却ノズル
２ノズル本体
２ａ大径部
２ｂ段部
２ｃ小径部
２ｄ環状突部
２ｅネジ部
２ｆ斜面
２ｐ中空部
３パッキン
４第１供給口
５第１ガス路
５ａ第１基端側ガス路
５ｂ第１先端側ガス路
５ｃ絞りガス路
６第２供給口
７第２ガス路
７ａ第２大径ガス路
７ｂ第２小径ガス路
８インナー筒部
８ａフランジ部
８ｂ環状突部
８ｃ環状段部
８ｄ環状仕切壁部
８ｅネジ部
８ｆ絞り突部
８ｇ斜面
１１吐出口
１３スリット
１７ガス案内部材
１７ａ斜面
１７ｂ尖頭部
１０１孔加工装置
１０３載置台
１０４スピンドル
１０５チャック
１０７ドリル
１１５被加工物（プリント基板）
１１６ガス供給ユニット
１１７，１１８タンク
１１９制御装置
１１９ｎ，１１９ｃライン
Ｃ冷却カーテン

Claims

被加工物を載置するための載置台と、
当該載置台上に載置された被加工物を、上下動しながら孔加工するためのドリルと、を含む孔加工装置であって、
第１供給口と、第２供給口と、吐出口と、を含む冷却ノズルを含み、
当該第１供給口から供給を受けた液化炭酸ガスからパウダー状ドライアイスを生成し、生成したパウダー状のドライアイスを当該第２供給口から供給を受けた噴霧用ガスによって当該吐出口から噴霧して当該載置台上に載置された被加工物の孔加工部位及び／又は当該ドリルを冷却可能に構成してある
ことを特徴とする孔加工装置。
前記噴霧されたパウダー状ドライアイスが、前記吐出口を頂部とするスカート状の冷却カーテンを形成可能に構成してある
ことを特徴とする請求項１記載の孔加工装置。
前記冷却ノズルが、
前記第１供給口と連通する第１ガス路と、
前記第２供給口と前記吐出口とを連通し少なくとも先端部において当該第１ガス路と略同心状に形成された第２ガス路と、
当該第１ガス路と第２ガス路とを仕切る環状仕切壁と、
当該先端部において当該第１ガス路を当該第２ガス路に合流させるために当該環状仕切壁の断面円周方向略等間隔に配した複数の先端開放スリットと、
当該環状仕切壁の先端内周面に固定したガス案内部材と、を含み、
当該ガス案内部材が、前記吐出口側から当該第１ガス路の略中心に向かって先細りする斜面を有している
ことを特徴とする請求項１又は２記載の孔加工装置。
前記ガス案内部材が、角錐形状又は円錐形状に形成してある
ことを特徴とする請求項３記載の孔加工装置。
前記吐出口側から前記第２ガス路の略中心に向かって先細りする斜面を当該第２ガス路の周壁に形成してある
ことを特徴とする請求項３又は４記載の孔加工装置。
前記第１ガス路の中心軸に対する前記ガス案内部材の斜面の角度が、前記周壁の当該中心軸に対する角度よりも大きく設定してある
ことを特徴とする請求項５記載の孔加工装置。
被加工物の孔加工部位及び／又は当該ドリルを冷却するための孔加工装置用冷却ノズルであって、
第１供給口と、第２供給口と、吐出口と、を含み、当該第１供給口から供給を受けた液化炭酸ガスからパウダー状ドライアイスを生成し、生成したパウダー状のドライアイスを当該第２供給口から供給を受けた噴霧用ガスによって当該吐出口から噴霧可能に構成してある
ことを特徴とする孔加工装置用冷却ノズル。
前記噴霧されたパウダー状ドライアイスが、前記吐出口を頂部とするスカート状の冷却カーテンを形成可能に構成してある
ことを特徴とする請求項７記載の孔加工装置用冷却ノズル。
前記第１供給口と連通する第１ガス路と、
前記第２供給口と前記吐出口とを連通し少なくとも先端部において当該第１ガス路と略同心状に形成された第２ガス路と、
当該第１ガス路と第２ガス路とを仕切る環状仕切壁と、
当該先端部において当該第１ガス路を当該第２ガス路に合流させるために当該環状仕切壁の断面円周方向略等間隔に配した複数の先端開放スリットと、
当該環状仕切壁の先端内周面に固定したガス案内部材と、を含み、
当該ガス案内部材が、前記吐出口側から当該第１ガス路の略中心に向かって先細りする斜面を有している
ことを特徴とする請求項７又は８記載の孔加工装置用冷却ノズル。
前記ガス案内部材が、角錐形状又は円錐形状に形成してある
ことを特徴とする請求項９記載の孔加工装置用冷却ノズル。
前記吐出口側から前記第２ガス路の略中心に向かって先細りする斜面を当該第２ガス路の周壁に形成してある
ことを特徴とする請求項９又は１０記載の孔加工装置用冷却ノズル。
前記第１ガス路の中心軸に対する前記ガス案内部材の斜面の角度が、前記周壁の斜面の当該中心軸に対する角度よりも大きく設定してある
ことを特徴とする請求項１１記載の孔加工装置用冷却ノズル。
載置台の上に載置した被加工物を、上下動するドリルによって孔加工するための孔加工方法であって、
当該載置台上に載置された被加工物の孔加工部位及び／又は当該ドリルに、パウダー状ドライアイスを噴霧して冷却しながら孔加工する
ことを特徴とする孔加工方法。