JP2012254495A - 板状材料の打抜工法、打抜装置およびプリント基板 - Google Patents

Abstract

【課題】近年の板厚の減少等の板状材料の変化によって、打抜き時にヒゲバリやクズが多発することが課題である。
【解決手段】本発明は、板状材料６を所定の形状の第１領域と第１領域の外周を内周とする第２領域とに分割するために、凸工具３ａと凹工具３ｂを用いて、板状材料６を所定の形状に打抜くものであって、第２領域を２以上の区域に区分けする切断線で切断する第１工程と、第１工程で区分けした各区域に対応する第２領域の内周となる部分に対し、隣接する２つの区域におけるそれぞれの、凸工具３ａの工具先端半径と前記凹工具３ｂの工具先端半径の比率の関係が異なる凸工具３ａと凹工具３ｂを用いて、板状材料６を打抜く第２工程とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、板状材料を打抜く打抜工法、打抜装置およびプリント基板に関するものである。

金属（銅等）と樹脂（ポリイミド、ＰＥＴ等）で構成される複合領域と、樹脂のみで構成される母材領域からなるフレキシブルプリント基板等の板状材料の打ち抜き時の、繊維状のヒゲバリもしくは粒子状のクズが発生するメカニズムは、金属の打ち抜きにおける一般的なバリの発生メカニズムとは異なる。このようなヒゲバリもしくはクズがフレキシブルプリント基板の切断面から分離し、板状材料から打抜かれた製品の金属配線上に付着すると、後工程の端子との接合工程において、電気的な接触不良を引き起こす等様々の不具合を発生することがある。それゆえ、打抜き時にヒゲバリもしくはクズを低減する打抜き工法が求められていた。

この目的を達成するため、従来では、図６に示すような加工工具の切刃に微小丸みを持たせて打抜く工法や図７に示すような被加工材を材料押さえにより拘束しつつ打抜く工法が用いられている。

図６に示す工法では、被加工材である板状材料６に対して、切刃が対向する凸工具３ａと凹工具３ｂをお互いのクリアランスを保ったまま接近させることで、母材を打抜いている。凸工具３ａと凹工具３ｂの切刃には大きさＲ０の微小丸み（工具先端半径）５０ａ、５０ｂを持たせている。ここでＲ０＝２〜８μｍである。

また、図７示す工法では、板状材料６を凸工具３ａと凸用材料押さえ５１ｂで、もしくは凹工具３ｂと凹用材料押さえ５１ａで挟み込み、圧力を加えつつ凸工具３ａと凹工具３ｂを接近させることで、板状材料６を打抜いている。

上記工法によって用いる加工工具・生産設備の例を図８（ａ）〜（ｃ）に示す。（ａ）に示す平面形状が製品と同じ凸工具３ａと、（ｂ）に示す凸工具３ａ側面からある量のクリアランスをあけた穴形状をもつ凹工具３ｂを用いて板状材料を打抜く。また、（ｃ）は打抜装置において、板状材料６を所定の形状に打抜く概念図を示している。横方向に長い板状材料６を矢印３０方向に順次送りつつ、前述の凸工具と凹工具を有する金型部３１にて所定の形状に第１領域６ａを打抜き、取り出し機構を用いて製品として第１領域６ａを取り出す。金型部３１内部に残された第１領域６ａの外周を内周とする第２領域６ｂ（スクラップ側）は、金型部３１から順次排出される。

特開昭６２−４６４３３号公報

しかしながら、上記打抜き工法では、近年の板厚の減少等の板状材料の変化によって、打抜き時にヒゲバリもしくはクズが多発するという問題がある。

一般的に、対抗する２つの工具先端によってせん断加工される製品もしくはスクラップの断面は、フレキシブルプリント基板の母材などに用いられる樹脂材料の場合、材料にかかる応力分布により、図９（ａ）〜（ｄ）に示すような切断面を形成する。板状材料の板厚に対して、材料内位置Ｚを図９に示すようにＺ１〜Ｚ４に分ける。位置Ｚ１は凹工具３ｂ側に、位置Ｚ４は凸工具３ａ側にある。

図９（ａ）・・・凹工具３ｂの先端に比べ凸工具３ａの先端にせん断応力が過度に集中する場合や、凹工具３ｂ側に比べ凸工具３ａ側の材料に引張応力が負荷されている場合、材料切断面における凸工具側一次破断面１４ａは凸工具３ａ側からの進展量が大きくなり、最終破断面１３が凹工具３ｂ寄りの板状材料６表面近辺の位置Ｚ１に形成される。

図９（ｄ）・・・図９（ａ）とは逆に、凸工具３ａの先端に比べ凹工具３ｂの先端にせん断応力が過度に集中する場合や、凸工具３ａ側に比べ凹工具３ｂ側の材料に引張応力が負荷されている場合、材料切断面における凹工具側一次破断面１４ｂは凹工具３ｂ側からの進展量が大きくなり、最終破断面１３が凸工具３ａ寄りの板状材料６表面近辺の位置Ｚ４に形成される。

図９（ｂ）・・・図９（ａ）と比べ、せん断応力の集中や材料にかかる引張応力の関係が凹工具３ｂ側に少し緩和されている場合、最終破断面１３は材料中心から凹工具３ｂ寄りかつ図９（ａ）と比べて材料中心寄りの位置Ｚ２に形成される。

図９（ｃ）・・・図９（ｄ）と比べ、せん断応力の集中や材料にかかる引張応力の関係が凸工具３ａ側に少し緩和されている場合、最終破断面１３は材料中心から凸工具３ａ寄りかつ図９（ｄ）と比べて材料中心寄りの位置Ｚ３に形成される。

上記、最終破断面１３の材料内位置Ｚによって断面から発生するヒゲバリ・クズの発生量が異なる。

まず、ヒゲバリに関しては、図９（ａ）・（ｂ）の切断面のように、最終破断面１３が凹工具３ｂ側の位置Ｚ１、Ｚ２にある場合、最終破断面１３から発生するヒゲバリ１７は第２領域６ｂ側（スクラップ側）に発生する。ヒゲバリは、製品もしくはスクラップの一方に発生することから、これらの断面には第１領域６ａ側（製品側）のヒゲバリが発生しない。

逆に、図９（ｃ）・（ｄ）の切断面のように、最終破断面１３が凸工具３ａ側にある場合、最終破断面１３から発生するヒゲバリ１７は第１領域６ａ側に発生する。

また、クズに関しては、図９（ａ）・（ｄ）の切断面のように、最終破断面１３が材料表面に近い位置Ｚ１、Ｚ４にある場合に発生しやすい。その理由として、第１領域６ａ側または第２領域６ｂ側の断面に大きな隆起があるため、打抜き後の工具の継続的な移動動作３２において、断面の隆起が工具側面とこすれ、粒子状のクズ１８が発生するためであると考えられる。

クズは、第１領域６ａ側、第２領域６ｂ側のいずれに発生しても、その後の金型動作において第１領域６ａ・第２領域６ｂから分離し、工具や製品に再付着する可能性がある。そのため、第１領域６ａのクズ抑制のためには、図９（ｂ）・（ｃ）の切断面に示すように材料内位置ＺはＺ２、Ｚ３を目指さなければならない。

上記理由により、製品側にヒゲバリ・クズが発生しない最適な切断面は図９（ｂ）で、最終破断面１３の位置はＺ２である。図９（ａ）に示す板厚Ｔに対し、ヒゲバリ・クズを抑制する最適な最終破断面の位置Ｚ２は、例えば、母材がポリイミドの場合、凸工具３ａ側からの位置Ｚ＝０．５×Ｔ〜０．８×Ｔの領域である。また、材料がＰＥＴの場合、Ｚ＝０．５×Ｔ〜０．７５×Ｔの領域である。

一方で、従来の図６に示す工具先端に微小丸みをつける工法では、凸工具３ａ側と凹工具３ｂ側の微小丸み（５０ａ、５０ｂ）の大きさの相対関係については問わないため、打抜き時に板状材料内部に発生する応力分布は、打抜く材料・形状によって材料内部の３次元的な応力の影響を受け、理想的な最終破断面の位置をＺ２の範囲内にコントロールできず、ヒゲバリが発生することが多い。

特に、板状材料がフレキシブルプリント基板の場合、図３（ａ）に示すような金属と樹脂から構成される複合領域４２（配線領域）や、図４（ａ）に示す製品の角部部分において、材料内部の応力分布が複雑になり、最終破断面の位置Ｚが、断面内で上下にばらつくことが多い。

それゆえ、フレキシブルプリント基板の複合領域４２と樹脂から構成される母材領域４０との境界や、角部部分には、ヒゲバリ・クズが発生しやすいという問題がある。

特に、近年のフレキシブルプリント基板の板厚減少によって、理想的な最終破断面の位置Ｚ２はわずかな範囲内に限定されるため、前述のコントロールがより困難となり、ヒゲバリもしくはクズが多発している。

また、従来の図７に示す板状材料を、材料押さえ５１ａ、５１ｂにて拘束する工法では、打抜き動作後にも板状材料６を拘束するため、凹工具３ｂや凸工具３ａと板状材料６がこすれ、クズが多発する問題がある。

本発明は、以上のことを鑑みて、板状材料６に加わる応力をコントロールすることにより、図９（ｂ）の材料内位置Ｚ２の範囲内に最終破断面１３を形成し、全周にわたりヒゲバリ・クズが発生しにくい断面を形成することが目的である。また、前記従来の課題を解決するもので、ヒゲバリ・クズ発生を抑制することができる板状材料の打抜装置およびその打抜工法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明は、板状材料を所定の形状の第１領域と前記第１領域の外周を内周とする第２領域とに分割するために、凸工具と凹工具を用いて、前記板状材料を前記所定の形状に打抜くものであって、
本発明の板状材料の打抜工法は、前記第２領域を２以上の区域に区分けする切断線で切断する第１工程と、前記第１工程で区分けした各区域に対応する第２領域の内周となる部分に対し、隣接する２つの区域におけるそれぞれの、前記凸工具の工具先端半径と前記凹工具の工具先端半径の比率の関係が異なる前記凸工具と前記凹工具を用いて、前記板状材料を打抜く第２工程と、を有することを特徴とする。

また、本発明の板状材料の打抜装置は、前記第２領域を２以上の区域に区分けする切断線で切断する切断工具と、前記切断工具で区分けした各区域に対応する第２領域の内周となる部分に対し、隣接する２つの区域におけるそれぞれの、前記凸工具の工具先端半径と前記凹工具の工具先端半径の比率の関係が異なる前記凸工具および前記凹工具と、を有することを特徴とする。

本構成によって、打抜かれる板状材料に対して、応力分布を制御することで、切断面の最終破断面を所望の位置に配置することができる。

以上のように、本発明の板状材料の打抜工法および打抜装置によれば、最終破断面を所望の位置に配置し、製品側のヒゲバリ・クズの発生を抑制することができる。

本実施形態における金型・切断工具の構成および板状材料の構成を示す図 本実施形態における金型の動作（ａ）〜（ｈ）を示す図 本実施形態における母材領域および複合領域の最終破断面の配置位置を示す図 本実施形態における製品角部の最終破断面の配置位置および角部にかかる曲げモーメント・角部の材料曲げ方向を示す図 本実施形態における他の製品側材料の平面形状と切断工具との配置関係を示す図 （従来例１）金型工具の微小丸みを持つ切刃を示す図 （従来例２）被加工材料を拘束する材料押さえを示す図 加工工具形状・生産設備動作例を示す図 打抜き断面形状とヒゲバリ・クズの関係を示す図

以下に、図１〜図５を参照しながら、本発明における実施の形態を詳細に説明する。なお、図６〜図９と同じ構成要素については同じ符号を用い、説明を省略する。また、以下に述べる実施例は、本発明の好適な具体例であるから、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの態様に限られるものではない。

（実施の形態）
図１（ａ）は下金型の構成、図１（ｂ）は上金型の構成を示し、図１（ｃ）は上下金型の組合せ後の断面図であり、図１（ａ）・（ｂ）のＡ−Ａ’断面を示すものである。相互に摺動可能に嵌合される金型ガイドポスト４ａと金型ガイドブッシュ４ｂとから構成される金型において、下金型に凸工具３ａ、上金型に凹工具３ｂが配置され、本構成では凹工具３ｂが下降することで、凸工具３ａ上に配置された板状材料６を所定の形状に打ち抜く。板状材料６は、ここでは、例えば、厚み５０μｍの樹脂のみで構成された母材領域と、厚み７５μｍの金属と樹脂で構成された複合領域と、から構成されたフレキシブルプリント基板とする。また、ここでは、母材領域はポリイミドで構成され、複合領域は銅箔とポリイミドとで構成された領域とする。

上金型の凹工具３ｂは上ダイセットプレート１ｂに取りつけられており、下金型の凸工具３ａは下バッキングプレート２ａを介して下ダイセットプレート１ａに取りつけられている。下金型の凸工具３ａ周辺には、スクラップ側となる板状材料（第２領域）への切断・切込用の切断工具９と、切断工具９を固定するホルダープレート１０と、ホルダープレート１０を上方向に力を加えつつ上限の位置決めをする弾性体構造１１（スプリング等）が配置されている。

下金型には板状材料（フレキシブルプリント基板）６を搬送するための材料ガイド５が設置されており、上下に稼動する。稼動範囲上限は材料ガイド５の上面が凸工具３ａの上面よりも上方の位置、下限は材料ガイド５の上面が凸工具３ａの上面よりも下方の位置に設定されている。

下金型の凸工具３ａ、下バッキングプレート２ａ、下ダイセットプレート１ａには板状材料（第１領域）を吸着固定するための流路７が構成されている。

また、凸工具３ａと凹工具３ｂの先端はそれぞれ工具先端半径５０ａ（凸工具側）、工具先端半径５０ｂ（凹工具側）に加工されており、後述する製品の切断箇所によってその値の大小関係が異なる。

図１（ｄ）は本実施形態における切断工具９の配置位置および板状材料（フレキシブルプリント基板）の構成を示している。フレキシブルプリント基板は、樹脂材料６ｃ（ポリイミド、ＰＥＴ等）と金属材料６ｄ（銅箔等）の２種類で構成されており、本構成においては、図１（ｄ）に示すように母材領域４０、境界領域４１、複合領域４２と区分する。母材領域４０は、樹脂（樹脂材料６ｃ）のみから構成される領域で、複合領域４２は、樹脂（樹脂材料６ｃ）と金属（金属材料６ｄ）とから構成されている領域で、母材領域４０の表面に金属材料６ｄが配列（好ましくは金属材料６ｄが周期的に配列）されている領域である。また、境界領域４１は、母材領域４０と複合領域４２との境界の複合領域の端部で金属材料６ｄが配列されている領域である。

切断工具９は、図８（ｃ）に示す第２領域６ｂを、２以上の複数の区域に区分けする切断線で切断できるように設置される。この切断線は、少なくとも母材領域（図１（ｄ））と複合領域（図１（ｄ））との境界線或いは境界線から延長された線のどちらか一方と重なる線である。また、図８（ｃ）に示す第１領域６ａの外周形状のように、打抜いた形状が角部を含む形状であるとき、この切断線の延長線上に第１領域の角部の頂点が配置されている。

このため、本構成では、図１（ａ）に示すとおり、切断工具９は、角部４箇所、母材領域・境界領域の境目（またはその延長箇所）４箇所に対応する第２領域に設置し、設置した箇所（スクラップ側）の切断を可能とする。

また、加工工具先端の工具先端半径５０ａ、５０ｂの大小関係および比率（工具比率）の関係を下記の通り変化させる。ここでは、工具比率は、凸工具先端半径５０ａに対する凹工具先端半径５０ｂとの比率とする。
・母材領域４０：凸工具先端半径５０ａ＜凹工具先端半径５０ｂ、５０ｂ／５０ａ＞１。

・境界領域４１：凸工具先端半径５０ａ、凹工具先端半径５０ｂの大小問わず。

・複合領域４２：凸工具先端半径５０ａ＞凹工具先端半径５０ｂ、５０ｂ／５０ａ＜１。

「凸工具先端半径５０ａ＜凹工具先端半径５０ｂ」とすることで、材料切断面における凸工具側一次破断面の進展量を大きくし、最終破断面の位置を凹工具側に移動させることを可能とする。また、同様な原理で、「凸工具先端半径５０ａ＞凹工具先端半径５０ｂ」とすることで、最終破断面の位置を凸工具側に移動させることを可能とする。このように、板状材料６の構成に応じて、各領域の凹工具と凸工具の切刃形状の工具先端半径量に相対的に差をつけることで、製品の打抜き時のせん断応力に差をつけることができ、最終破断面の位置をコントロールすることが可能である。

本構成において、工具先端半径５０ａ、５０ｂの大小関係および工具比率の関係を上記のように変化させた理由については、後述のヒゲバリ・クズ抑制メカニズムの説明にて合せて記載する。

また、工具先端半径については、例えば、板状材料６の板厚がＴである場合、母材領域４０において、凸工具先端半径５０ａが（０．０１〜０．０５）×Ｔの範囲内であり、かつ、凹工具先端半径５０ｂが（２〜１０）×（凸工具先端半径５０ａ）の範囲内に設定する。また、複合領域４２においては凹工具先端半径５０ｂが（０．０１〜０．０５）×Ｔの範囲内であり、かつ、凸工具先端半径５０ａが（２〜１０）×（凹工具先端半径５０ｂ）の範囲内に設定する。

また、切断線で区分けした複数の区域の中において、隣接する２つの区域をＡ区域（一方の区域）とＢ区域（他方の区域）とする。Ａ区域の工具比率とＢ区域の工具比率の関係が異なる中、Ａ区域の工具比率（又は先端半径の大きさ）からＢ区域の工具比率（又は先端半径の大きさ）へ段階的に変化させる区間を、Ａ区域の端部もしくはＢ区域の端部に設ける。この区間を調整区間とする。調整区間を設けることで、区域間で、工具先端半径５０ａまたは５０ｂをなだらかに変化させることができ、打抜きによる工具先端にかかる負担を低減することができる。また、打抜き後の外観も損なわない。

また、この調整区間は、複合領域４２の端部である境界領域４１に設けることが最適である。それは、境界領域は、後述するように、工具先端半径５０ａ・５０ｂの大きさ（大小関係）や工具比率に影響されない領域であるからである。本構成では、境界領域４１において、段階的に、母材領域４０（Ａ区域とする）の工具比率から複合領域４２（Ｂ区域とする）の工具比率へ変化させるように設定する。

具体的に、板厚Ｔが５０μｍである場合、母材領域４０において、凸工具先端半径５０ａを「０．５μｍ〜２．５μｍ」かつ凹工具先端半径５０ｂを「１．０μｍ〜２５μｍ」の範囲内で設定する。複合領域においては、凸工具先端半径５０ａを「１．０μｍ〜２５μｍ」、凹工具先端半径５０ｂを「０．５μｍ〜２．５μｍ」の範囲内で設定することができる。

図１（ｅ）は切断工具９とホルダープレート１０との配置を示している。切断工具９の先端は角度αのエッジ形状をしており、ホルダープレート１０のＢ面より高さＫだけ低い位置に切刃先端が固定されている。この高さＫと先端角度αの関係は、切断する板厚Ｔの母材に対して、先端角度αの切断工具９を材料表面から高さＫだけ突っ込んだ際、切断（切込）が起こる値に設定する。例えば、ポリイミドを母材とする場合、Ｋは板厚Ｔに対してＴ≧Ｋ≧０．８×Ｔ、先端角度αは１５°〜３０°といった値に設定する。

図２（ａ）〜（ｈ）は本実施の形態における金型の動作を示したものである。なお図２は図１（ｃ）同様、断面Ａ−Ａ’を示しており、図中のｈ（ｈ０、ｈ１、ｈ２）は、上ダイセットプレート１ｂの上面と下ダイセットプレート１ａの下面の距離を表す。

図２（ａ）・・・まず上死点（ｈ＝ｈ０）の状態で板状材料６（フレキシブルプリント基板）を金型内の切断する位置まで搬送する。

図２（ｂ）・・・次に材料ガイド５を下降させ、板状材料６（フレキシブルプリント基板）を切断工具９の切刃に接触させる。

図２（ｃ）・・・上金型の下降を開始させ、上金型の凹工具３ｂの切刃が板状材料に接触し、フレキシブルプリント基板を凹工具３ｂと切断工具９の切刃先端ではさみこむ（ｈ＝ｈ１）。

図２（ｄ）・・・さらに上金型をｈ＝ｈ２まで下降させると、凹工具３ｂはホルダープレート１０上面と接触する。このとき、ホルダープレート１０を押し上げるスプリング力（弾性体構造１１）によって、フレキシブルプリント基板には切断に必要な十分な力が作用し、母材のスクラップの一部は切断に至る。

図２（ｅ）・・・上金型をｈ＝ｈ３まで下降させ下死点に達すると、材料は第１領域と第２領域に分割され、切断が完了する。

図２（ｆ）・・・下死点に達した後、下金型の凸工具、下バッキングプレート、下ダイセットプレートの流路７を通じて製品を凸工具上面に吸着固定する。その後、上金型を上死点ｈ＝ｈ０まで戻す。

図２（ｇ）・・・第１領域６ａ（製品）の吸着固定を解除し、製品を取り出す。

図２（ｈ）・・・材料ガイド５を上昇させる。

以降図２（ａ）〜（ｈ）を繰り返す。

以下に、本実施の形態を用いた際のヒゲバリ・クズ抑制メカニズムを説明する。特にヒゲバリ・クズが発生しやすい箇所に注目し、第１領域において、図３で母材領域・複合領域とその境界について、図４では角部部分について説明する。その際、本発明を適用した場合（切断工具９の設置／工具先端の工具先端半径・比率関係あり）と、非適用の場合（切断工具９なし／工具先端の工具先端半径・比率関係なし）の断面を比較する。

図３（ａ）は第１領域６ａの母材領域４０・境界領域４１・複合領域４２の断面であって、それぞれの最終破断面の位置を示したものである。本発明を適用した場合の最終破断面を１３ａに、非適用の場合を１３ｂに示す。

境界領域４１などの金属材料６ｄにおいては、発明の適用・非適用にかかわらず、母材に比べて金属側の破断が促進されにくいため、最終破断面１３ａ、１３ｂは金属もしくは金属と母材の境目に発生する。このため、金属材料６ｄにおいてはヒゲバリ・クズが発生しない。

一方、母材領域４０においては、本発明が非適用の場合、最終破断面１３ｂは、切断されにくい金属の影響で、境界領域４１付近は破断面１３ｂが金属・母材の境目近辺Ｚ１に発生する。また境界領域４１から離れると母材のみを打抜いた際の破断位置Ｚ２〜Ｚ３となる。ゆえに最終破断面が板厚内でＺ１〜Ｚ３の位置にばらつき、ヒゲバリ・クズが発生しやすくなる。

これに対し、本発明を適用後は、まず切断工具９によるスクラップ切断１５の存在により、母材領域４０の境界領域４１の境目に発生する内部応力が緩和されるため、母材領域４０の最終破断面１３ａが、位置Ｚ３付近に安定化する。これに加え、図３（ｂ）に示すように、工具先端半径の大小関係（凸工具先端半径５０ａ＜凹工具先端半径５０ｂ）の存在により、最終破断面の位置Ｚ３が上方向６０へ変化し、位置Ｚ２に形成され、ヒゲバリ・クズが発生しなくなる。

また複合領域４２においては、本発明が非適用の場合、樹脂材料部分の切断時に金属材料部分の影響をうけ、最終破断面１３ｂが金属・樹脂の境目近辺Ｚ１に発生する。ゆえにクズが発生しやすくなる。

本発明を適用後は、図３（ｃ）に示すように、工具先端半径の大小関係（凸工具先端半径５０ａ＞凹工具先端半径５０ｂ）の存在により、最終破断面の位置Ｚ１が下方向６１へ変化し、位置Ｚ２に形成され、クズが発生しなくなる。

次に、図４の製品の角部部分について説明する。

図４（ａ）は第１領域６ａの角部部分の断面で、最終破断面の位置を示したものである。向かって左方が製品の角部側を表している。本発明を適用した場合の最終破断面を１３ａに、非適用の場合を１３ｂに示す。

本発明が非適用の場合、製品の角部付近の最終破断面１３ｂは位置Ｚ３〜Ｚ４に形成され、ヒゲバリが発生しやすくなる。その要因を図４（ｂ）〜（ｄ）を用いて説明する。一般的に、凹工具、凸工具を用いたせん断加工においては、切断時に材料に対してモーメント７０を負荷される。特に製品の角部部分においてはモーメントの重ね合わせにより、材料の変形は制限され、（ｃ）に示すような製品の角部部分の４５度方向の断面においては凹工具側が凸となるように材料が曲げ変形する。この曲げにより（ｄ）に示すとおり、凸工具３ａ側に圧縮応力２０が発生すると同時に、凹工具３ｂ側に引張応力２１が発生する。このことで、凹工具側からの破断が促進されやすくなり、材料下方の位置Ｚ３〜Ｚ４が最終破断面となる。

これに対し、本発明を適用後は、図４（ａ）に示す切断工具９によるスクラップ切断１５の存在により、（ｂ）に示すモーメント７０の重ね合わせがなくなり、（ｃ）の曲げ変形および（ｄ）の引張・圧縮応力が緩和され、破断面位置がＺ３に安定化する。加えて、（ｄ）に示す工具先端半径の大小関係（凸工具先端半径５０ａ＜凹工具先端半径５０ｂ）の存在により、最終破断面の位置Ｚ３が上方向６２へ変化し、位置Ｚ２に形成され、ヒゲバリ・クズが発生しなくなる。

なお、本実施形態では、切断工具９を、打抜き形状の角部に対向する箇所４箇所、母材領域４０・境界領域４１の境目（又はその延長箇所）４箇所に設置し切断していたが、打ち抜かれるプリント基板の形状や板状材料の構成（素材）に応じて設置箇所（数）は異なっても良い。たとえば、図５に示す、打抜かれる第１領域６ａの平面形状が、第１角（２本の直線の交わる角度の製品側が１９０度以上３５０度以下）と第２角（２本の直線の交わる角度が１０度以上１７０度以下）を含む形状で、板状材料が樹脂の母材で構成される場合、切断工具９を図５に示すように、第１角かつ第２角の全頂点付近に設置する。これによって、複雑な平面形状の打抜きにおいても、平面的な応力を分断することが可能となり、均一な断面を得ることが可能となる。また、同様に、板状材料の構成（素材）等に応じて、隣接する２つの区域の凹凸工具の工具先端半径の大きさ（比率）が異なる。

また、本実施形態では、弾性体構造を有する切断工具９によって切断を行っているが、切断工具９の構造はこの限りでない。本実施形態の切断工具９は弾性体構造で支持されていることにより、図２の金型の動作において説明したように、スプリング力によって切断するのに十分な力が作用するため、板状材料の構成（厚み）に関係なく、効率的に切断することができ、切断面もきれいなものとなる。

本発明に係る板状材料打抜き方法は、フレキシブルプリント基板の打抜きにおいて、製品を挟み込むことなく、ヒゲバリやクズの発生を抑制しての打抜きが可能である。そのため材料のレジスト面にキズがつかず、配線が剥き出しになって短絡や腐食が起こることを防ぐ事ができる。また、断面から発生するヒゲバリ・クズが少ないため、クリーンルーム内での生産や、自動化、半自動化された生産工程において洗浄工程を無くすなど、生産効率を向上することが可能となる。

１ａ 下ダイセットプレート
１ｂ 上ダイセットプレート
２ａ 下バッキングプレート
３ａ 凸工具
３ｂ 凹工具
４ａ 金型ガイドポスト
４ｂ 金型ガイドブッシュ
５ 材料ガイド
６ 板状材料
６ａ 第１領域（製品側）
６ｂ 第２領域（スクラップ側）
６ｃ 樹脂材料
６ｄ 金属材料
７ 流路
９ 切断工具
１０ ホルダープレート
１３ 最終破断面
１３ａ 最終破断面（本発明適用時）
１３ｂ 最終破断面（本発明非適用時）
１４ａ 凸工具側１次破断面
１４ｂ 凹工具側１次破断面
１５ スクラップ切断
１７ ヒゲバリ
１８ クズ
２０ 材料に発生する凸工具側の圧縮応力
２１ 材料に発生する凹工具側の引張応力
３１ 金型部
４０ 母材領域
４１ 境界領域
４２ 複合領域
５０ａ （凸）工具先端半径（凸工具側）
５０ｂ （凹）工具先端半径（凹工具側）
５１ａ 材料押さえ（凸工具側）
５１ｂ 材料押さえ（凹工具側）
７０ モーメント

Claims (10)

1. 板状材料を所定の形状の第１領域と前記第１領域の外周を内周とする第２領域とに分割するために、凸工具と凹工具を用いて、前記板状材料を前記所定の形状に打抜く打抜工法であって、
   前記第２領域を２以上の区域に区分けする切断線で切断する第１工程と、
   前記第１工程で区分けした各区域に対応する第２領域の内周となる部分に対し、隣接する２つの区域におけるそれぞれの、前記凸工具の工具先端半径と前記凹工具の工具先端半径の比率である工具比率の関係が異なる前記凸工具と前記凹工具を用いて、前記板状材料を打抜く第２工程と、を有することを特徴とする板状材料の打抜工法。
2. 前記板状材料は、樹脂のみから構成される母材領域と、金属と樹脂から構成される複合領域と、から構成され、前記第１工程の前記切断線は、少なくとも前記複合領域と前記母材領域との境界線或いは前記境界線から延長された線のどちらか一方と重なる線であることを特徴とする請求項１記載の板状材料の打抜工法。
3. 隣接する２つの前記切断線の延長線の間の前記第１領域が前記複合領域である区域は、前記凹工具の工具先端半径よりも前記凸工具の工具先端半径の方が大きいことを特徴とする請求項２記載の板状材料の打抜工法。
4. 前記第１領域の外周形状は角部を含む形状であり、前記切断線の延長線上に前記第１領域の角部の頂点が配置されていることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載の板状材料の打抜工法。
5. 隣接する２つの前記区域を一方の区域と他方の区域とし、前記一方の区域の前記工具比率から前記他方の区域の前記工具比率へ段階的に変化させる調整区間を、前記一方の区域の端部若しくは前記他方の区域の端部に有することを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれかに記載の板状材料の打抜工法。
6. 前記調整区間は、隣接する２つの前記切断線の延長線の間の前記第１領域が前記複合領域である区域に存在することを特徴とする請求項５記載の板状材料の打抜工法。
7. 請求項１〜請求項６のいずれかに記載の板状材料の打抜工法により打抜いたプリント基板。
8. 板状材料を所定の形状の第１領域と前記第１領域の外周を内周とする第２領域とに分割するために、凸工具と凹工具を用いて、前記板状材料を所定の形状に打抜く打抜装置であって、
   前記第２領域を２以上の区域に区分けする切断線で切断する切断工具と、
   前記切断工具で区分けした各区域に対応する第２領域の内周となる部分に対し、隣接する２つの区域におけるそれぞれの、前記凸工具の工具先端半径と前記凹工具の工具先端半径の比率の関係が異なる前記凸工具および前記凹工具と、
   を有することを特徴とする板状材料の打抜装置。
9. 前記２以上の区域の所定の区域において、前記凹工具の工具先端半径よりも凸工具の工具先端半径の方が大きいことを特徴とする請求項８記載の板状材料の打抜装置。
10. 前記切断工具は弾性体構造で支持されていることを特徴とする請求項８または請求項９に記載の板状材料の打抜装置。

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