JP2007331092A - プリント基板用ドリルビット - Google Patents

Abstract

【課題】積層された複数枚のプリント基板に一回のドリリング工程で孔を加工するとともに、被削孔の内面粗度を向上させることができる仕上げ加工を実施するためのプリント基板用ドリルビットを提供する。
【解決手段】積層されたプリント基板に孔を加工するドリルビットであって、外周面にドリルの刃が形成され、被削材に接触して孔を形成するフルート部（２０）と、前記フルート部（２０）の後端に延設され、加工された孔の内面を仕上げする一つ以上のリーマーの刃（３１）を備えるリーマー部（３０）と、前記リーマー部（３０）の後端に延設され、工作機械に装着されるシャンク部（１０）とを含んでなる。
【選択図】図１

Description

本発明は積層された複数枚のプリント基板を一度に孔加工するドリルビットに係り、より詳しくは、被削材に孔を加工するとともに、その内径面を高精度に仕上げ加工して、品質向上と製品収率の改善を図ることができるプリント基板用ドリルビットに関するものである。

最近、半導体素子の集積度が次第に高くなり、半導体素子と外部回路を接続するために半導体素子に配設される接続端子（ｐａｄ）の数が増大し、さらに配設密度も高くなっている。例えば、シリコンなどからなった半導体素子の最小加工寸法が約０．２μｍである時、１０ｍｍの半導体素子に約１，０００個の接続端子を配設する必要がある。

また、このような半導体素子が搭載される半導体パッケージなどの半導体装置において、実装密度の向上などのために、小型化、薄型化が要求されており、特にノートブック、ＰＤＡ、携帯電話などの携帯型情報機器などに対応するためには、半導体パッケージの小型化、薄型化が大きな課題である。

半導体素子をパッケージ化するためには、半導体素子を配線基板上に搭載するとともに半導体素子の接続端子と配線基板上の接続端子を接続する必要がある。しかし、約１０ｍｍの半導体素子の周りに１，０００個ほどの接続端子を配設する場合、その配設ピッチは約４０μｍと非常に微細なものになる。このような微細なピッチで配設された接続端子を配線基板に配設された接続端子と接続するためには、配線基板上への配線形成および接続時の位置決めに非常に高い精密度が要求されるため、従来のワイヤボンディング（ｗｉｒｅ ｂｏｎｄｉｎｇ）法やＴＡＢ（Ｔａｐｅ Ａｕｔｏｍａｔｅｄ Ｂｏｎｄｉｎｇ）法によっては対応することが非常に難しいという問題がある。

このような問題を解決するための方法として、半導体素子と構造的に結合され、別途のコネクターの使用なしに相互連結された構造を持つプリント基板（ｐｒｉｎｔｅｄ ｃｉｒｃｕｉｔ ｂｏａｒｄ）の使用が次第に増加しており、特にプリント基板の中で、リジッド−フレキシブルプリント基板（ｒｉｇｉｄ−ｆｌｅｘｉｂｌｅ ｐｒｉｎｔｅｄ ｃｉｒｃｕｉｔ ｂｏａｒｄ）の場合、ノートブック、携帯電話、ＰＤＡなどの携帯用情報機器の高集積化と微細な配設ピッチの要求に対応するために、精密なビアホール（以下、‘孔’という）の形成が要求されている。

一方、前記孔（ビアホール）は入替え型ドリルビットを備えたドリルマシンによって形成される。この際に、前記ドリルマシンは１台当たり４千万円〜５千万円の高価で、１ラインの総投資費用の約１０％を占めているので、生産性向上のために複数枚のプリント基板を積層し、一度にドリリングを実施している実情である。

図５は従来技術によるプリント基板に孔を穿孔するためのドリルビットを示す斜視図、図６は従来技術によるドリルビットを利用して、多層に積層されたプリント基板に孔を形成する過程を説明するための模式図である。

これら図に示すように、従来のドリルビット１００は所定の長さを持つ合金材からなるもので、柄部を形成する大径のシャンク部１１０と、このシャンク部１１０から一体に延設され、外周面にはツイスト状のドリルの刃が形成されたフルート部１２０とから構成される。

このようなドリルビット１００は、前記シャンク部１１０がドリルマシンのスピンドルホルダー（図示せず）に締結されて高速回転力を受け、前記フルート部１２０は高速回転によって実質的に被削材に孔を穿設することになる。すなわち、前記のように構成されるドリルビット１００は、シャンク部１１０がドリルマシンのスピンドルに装着されることによって、およそ１０，０００ｒｐｍ以上の高速回転を行い、先端部であるフルート部１２０は被削材であるプリント基板２００に垂直に接触したままで軸方向に移動することによって孔２１０を開けることになる。

この際に、前記プリント基板２００に孔を開けるためのドリルビット１００は、通常直径０．１ｍｍ〜０．３ｍｍの微細孔を加工することができるようにその直径が決まり、最近では０．１ｍｍ以下の微細孔まで加工できるようになっている。

ところで、前記のように構成される従来のドリルビット１００は高速で回転しながら孔２１０を開けるため、この過程で局部的な摩擦熱の上昇によって、孔から排出されなかったポリマー系の破片がフルート部１２０の表面に凝着するかまたは表面損傷を引き起こすことになり、さらに長期間の使用によるドリルの刃の摩耗によって、結果的に、図６に示すように、孔２１０の加工精密度が大きく落ちて、製品不良と収率を低下させる問題点があった。

すなわち、プリント基板２００で発生する代表的な信頼性問題は剥離（Ｄｅｌａｍｉｎａｔｉｏｎ）とクラック（Ｃｒａｃｋ）であり、このような剥離とクラックはプリント基板の製造工程中に発生する熱変形によって膨脹と収縮を繰り返す時、不均一な表面で主に発生する。

したがって、ドリリングによって形成されたプリント基板２００の孔２１０は、前記ドリルビット１００の構造上、その内壁面の粗度が大きく低下するしかないから、図６に示すように、孔２１０の内面で剥離およびクラック現象が発生することになるものである。

また、製品の検査時に検出されなかった微細な剥離およびクラックのあるプリント基板２００が完成製品として流通される場合には、頻繁に故障が発生し、寿命短縮の原因になるため、使用者の要求費用（ｕｓｅｒ ｃｌａｉｍ ｃｏｓｔ）が増加して生産会社の対外的なイメージを深刻に失墜させる問題点もあった。

したがって、本発明は前記のような従来の問題点を解決するためになされたもので、本発明の目的は、積層された複数枚のプリント基板に一回のドリリング工程で孔を加工するとともに、被削孔の内面粗度を向上させることができる仕上げ加工を実施するためのプリント基板用ドリルビットを提供することにある。

前記の目的を実現するための本発明によるプリント基板用ドリルビットは、積層されたプリント基板に孔を加工するドリルビットであって、外周面にドリルの刃が形成され、被削材に接触して孔を形成するフルート部と；前記フルート部の後端に延設され、加工された孔の内面を仕上げする一つ以上のリーマーの刃を備えるリーマー部と；前記リーマー部の後端に延設され、工作機械に装着されるシャンク部と；を含んでなることを特徴とする。

前記リーマー部は、加工された孔に対して研削を実施するために、前記フルート部に比べて大径に形成されることができる。前記リーマーの刃は軸を中心に２〜８本が放射状に配置され、それぞれのリーマーの刃は軸線に沿って直線状に形成されることができる。前記リーマー部は、加工された孔に進入する時、接触面積が徐々に増加するように先端部がテーパー状に加工されていることができる。前記リーマー部は、前記フルート部に比べて３〜２０％だけ拡張した直径を有するように形成されることができる。

前記のように構成されて作用する本発明によるプリント基板用ドリルビットによれば、一回のドリリング工程だけで先端部に位置するフルート部がプリント基板に孔を形成し、その後端部に位置するリーマー部が前記加工された孔に対して研削を行ってその内壁面の粗度を大きく向上させることができる利点がある。

したがって、前記プリント基板は、製造工程中に発生する熱変形による膨脹と収縮が繰り返される場合にも、従来、孔で発生する剥離およびクラック現象を大幅減少させることができるので、結果的に不良減少による製造原価節減と生産収率の向上を期待することができるとともに、これを採用した電子機器の信頼性を向上させることができる産業上非常に有用な効果がある。

以下、添付図面に基づいて本発明によるプリント基板用ドリルビットを説明する。

図１は本発明によるドリルビットを示す斜視図で、図２および図３はリーマーの刃の相違なる例を示す図１の“Ａ−Ａ”線に沿って取った断面図、図４は本発明によるドリルビットを利用して積層プリント基板に孔を形成する過程を示す模式図である。

これら図に示すように、本発明のドリルビット１は合金材から成形されるもので、所定の長さを持つ断面円形を有する棒状のシャンク部１０と、このシャンク部１０の先端側から延長され、孔の内壁面に対して仕上げを実施するリーマー部３０と、このリーマー部３０の先端側から延長され、外周面にドリルの刃が拗じれ状に連続して形成されたフルート部２０とから構成される。

このような構成のドリルビット１において、前記シャンク部１０とフルート部２０は通常の公知技術、すなわち積層された複数枚のプリント基板に孔を加工するドリルビットの構造と大同小異である。

ただ、本発明は、前記フルート部２０によって加工された孔２ａの内壁面を仕上げ加工して粗度を向上させることにより、プリント基板２の製造過程で発生する熱変形による膨脹と収縮によるクラックおよび剥離現象を最小化するためのリーマー部３０を提供することに特徴がある。

前記リーマー部３０は、図面に示すように、加工された孔２ａの内壁面に接触して研削を行うもので、２〜８本のリーマーの刃３１を含んでいる。このようなリーマーの刃３１は、前記ドリルビット１の軸を中心に放射状に配置される構造であり、それぞれのリーマーの刃３１は軸線に沿って直線状に形成される構造である。

このように構成されるリーマー部３０は、前述したフルート部２０の直径ｄ０に比べて大きい直径ｄ１を有するように形成される。これは、前記フルート部２０によって形成された孔２ａの内壁面を高精度に仕上げしなければならないからである。このために、本発明は、プリント基板２に形成される孔２ａの直径がおよそ０．１ｍｍ〜０．３ｍｍであるので、加工性などを考慮して、前記リーマー部３０の直径を前記フルート部２０の直径の３〜２０％だけ拡張した大きさを有することを提案する。

一方、前記リーマー部３０はフルート部２０に比べて大きな直径を有するように形成されることによって、前記フルート部２０が加工した孔２ａに進入する時、接触衝撃が発生することになる。本発明は、これを防止するために、前記リーマー部３０が前記プリント基板２の孔２ａに進入する時、その接触面積が徐々に増加するように先端部をテーパー状に加工した。

この時、前記テーパー加工方法は単純な面取り方式で形成してもよいが、前記リーマー部３０がプリント基板２の孔２ａに進入する時の衝撃を最小化するために、緩い傾斜角を有するようにすることが望ましい。

また、前記リーマーの刃３１の断面は、図２に示すように、台形に加工されるか、あるいは図３に示すように、四角形に加工されることができる。そのほかにも、孔の内壁面に対する研削性を高めることができるいずれの形状にも変形可能なものである。

このように構成される本発明のプリント基板用ドリルビットの作用を図４に基づいて説明する。

まず、本発明のドリルビット１のシャンク部１０を１０，０００ｒｐｍ以上で高速回転するドリルマシンのスピンドルに装着する。

そして、このドリルビット１の先端部、すなわちフルート部２０の先端側に、多層に積層されたプリント基板２を配置し、孔２ａを開けるための地点を位置決めする。

ついで、前記ドリルマシンを稼働すれば、このドリルマシンのスピンドルに一体的に装着されたシャンク部１０が高速回転することによって、一体的に構成されたフルート部２０も高速で回転しながら前記プリント基板２側に進行して孔２ａを形成することになる。

この時、前記フルート部２０によって形成される孔２ａは、図４の左側に示すように、その内壁面が荒い状態を持つ。これは、前記フルート部２０が高速で回転しながら孔２ａを開けるため、破片が凝着するかあるいは表面に損傷を及ぼすことになり、さらに長期間の使用によるドリルの刃の偏摩耗によって加工精度が落ちるからである。

一方、前記フルート部２０は前記プリント基板２に孔２ａを加工しながらその内部に進入することになる。フルート部２０が多少挿入された状態では、前記フルート部２０の後端部に位置するリーマー部３０が、加工された孔２ａの内部に進入することになる。

したがって、前記孔２ａの内部に進入したリーマー部３０は孔２ａの直径に比べてわずかに大きい多数のリーマーの刃３１を利用して研削を実施して、孔２ａの内壁面の粗度を向上させることによって、前記孔２ａで発生する熱変形によるクラックおよび剥離現象を最小化することができる。

一方、本発明は前記実施例に開示した実施例に限定されるものではなく、本発明の思想および範囲を逸脱しない範囲内で多様な修正および変形が可能であることは当該技術分野の通常の知識を持った者には明らかであろう。よって、そのような変形例または修正例も本発明の特許請求範囲に属するものとしなければならない。

本発明は、積層された複数枚のプリント基板に一回のドリリング工程で孔を加工するとともに、被削孔の内面粗度を向上させることができる仕上げ加工を実施するためのプリント基板用ドリルビットに適用可能である。

本発明によるドリルビットを示す斜視図である。 リーマーの刃の断面が台形に加工された例を示す図１の“Ａ−Ａ”線に沿って取った断面図である。 リーマーの刃の断面が四角形に加工された例を示す図１の“Ａ−Ａ”線に沿って取った断面図である。 本発明によるドリルビットを利用して積層プリント基板に孔を形成する過程を示す模式図である。 従来技術によるドリルビットを示す斜視図である。 従来技術によるドリルビットを利用して積層プリント基板に孔を形成する過程を示す模式図である。

符号の説明

１ ドリルビット
２ プリント基板
２ａ 孔
１０ シャンク部
２０ フルート部
３０ リーマー部
３１ リーマーの刃
ｄ０ フルート部の直径
ｄ１ リーマー部の直径

Claims (5)

1. 積層されたプリント基板に孔を加工するドリルビットであって、
   外周面にドリルの刃が形成され、被削材に接触して孔を形成するフルート部と；
   前記フルート部の後端に延設され、加工された孔の内面を仕上げする一つ以上のリーマーの刃を備えるリーマー部と；
   前記リーマー部の後端に延設され、工作機械に装着されるシャンク部と；
   を含んでなることを特徴とする、プリント基板用ドリルビット。
2. 前記リーマー部は、加工された孔に対して研削を実施するために、前記フルート部に比べて大径に形成されることを特徴とする、請求項１に記載のプリント基板用ドリルビット。
3. 前記リーマーの刃は軸を中心に２〜８本が放射状に配置され、それぞれのリーマーの刃は軸線に沿って直線状に形成されることを特徴とする、請求項1に記載のプリント基板用ドリルビット。
4. 前記リーマー部は、加工された孔に進入する時、接触面積が徐々に増加するように先端部がテーパー状に加工されていることを特徴とする、請求項１または２に記載のプリント基板用ドリルビット。
5. 前記リーマー部は、前記フルート部に比べて３〜２０％だけ拡張した直径を有するように形成されることを特徴とする、請求項１または２に記載のプリント基板用ドリルビット。

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