JP2017154228A

JP2017154228A - 基板回路形成装置

Info

Publication number: JP2017154228A
Application number: JP2016041229A
Authority: JP
Inventors: 邦弘岩田; Kunihiro Iwata; 浩樹井出; Hiroki Ide
Original assignee: Toyoda Iron Works Co Ltd
Current assignee: Toyoda Iron Works Co Ltd
Priority date: 2016-03-03
Filing date: 2016-03-03
Publication date: 2017-09-07

Abstract

【課題】回路形成にかかる時間が短い基板回路形成装置を提供する。【解決手段】基板回路形成装置は、基板６に対して圧接させられることにより、当該基板６の表面を構成する銅箔６１のうち回路となる必要部位Ｎと回路に不要な不必要部位Ｐとに切断する切断刃２２と、基板６と切断刃２２との圧接に伴い、基板６に対して圧接させられて不必要部位Ｐに食い込む保持刃２３と、切断刃２２及び保持刃２３が突設される台座部２１と、基板６と切断刃２２との圧接時に台座部２１を超音波振動させる超音波振動付与部とを備える。【選択図】図２

Description

本発明は、基板回路形成装置に関する。

基板は、絶縁体で構成される板状のボードと、当該ボードの表面に接着されてなる回路とを備える。多くの場合、回路は、ボードの表面に金属板材を接着した後、不要部分を削除することにより形成される。特許文献１では、金属板材をボードごと打ち抜くことにより基板回路を形成している。

特開２００４−６３８０１号公報

特許文献１のように、ボードまで打ち抜くと、ボードの強度が低下するおそれがあり、ひいては基板全体の強度が低下するおそれがある。そこで、基板の強度を低下させたくないような場合には、回路に不要な部分の金属を化成処理によって除去していた。一般に化成処理には時間を要するため、基板回路の形成に時間がかかっていた。

本発明の目的は、回路形成にかかる時間が短い基板回路形成装置を提供することにある。

上記課題を解決するために、基板回路形成装置は、基板に対して圧接させられることにより、当該基板の表面を構成する金属箔のうち回路となる必要部位と前記回路に不要な不必要部位とに切断する切断部と、前記基板と前記切断部との圧接に伴い、前記基板に対して近接させられ、その近接に伴い、前記不必要部位を保持可能な保持部と、前記基板と前記切断部との圧接時に当該切断部を振動させる振動付与部とを備えることを要旨とする。

この構成によれば、振動付与部により、基板と切断部との圧接時に切断部が振動させられるので、切断部が金属箔に進入しやすく、ひいては、当該切断部が金属箔を必要部位と不必要部位とに切断しやすい。また、このとき、保持部が不必要部位と接着するので、切断部を基板との圧接状態から開放する、すなわち、切断部と基板とを離間させるという簡易な動作のみで、基板から不必要部位を取り除くことができる。以上から、この構成によれば、切断部を基板に対して圧接させた後、その圧接を解消させるという簡易な動作のみで、基板回路を形成することができる。

上記構成において、前記切断部及び前記保持部が設けられる台座部を有し、前記切断部は、前記台座部に突設される切断刃であって、前記保持部は、前記台座部に突設されて、前記切断刃の前記金属箔との圧接に伴って前記不必要部位と圧接する保持刃であって、前記振動付与部は、前記台座部に対して振動を付与することが好ましい。

この構成によれば、切断刃とともに保持刃も振動する。このため、保持刃も不必要部位に進入しやすく、ひいては同不必要部位と密着しやすい。このように、切断刃及び保持刃を共通の台座部に突設することにより、振動付与部を共用できるので、基板回路形成装置を構成する部品数を抑制することができる。

上記構成において、前記保持刃における前記不必要部位への進入寸法が前記不必要部位の厚み寸法よりも短くなるように、前記台座部に突設される過加工抑制部を備えることが好ましい。

この構成によれば、保持刃が不必要部位を切断しないので、切断刃と基板とを離間させるという簡易な動作のみで、好適に基板から不必要部位を取り除くことができる。なお、切断刃と基板との圧接時、過加工抑制部によって、台座部と基板との間に空間が形成される。この空間は、切断刃によって切断された不要な銅箔の逃げ部としても機能するので、過加工抑制部を有しない構成と比較して、加工精度がよい。

上記構成において、前記保持刃は、その刃先と前記台座部との間に空間を有するアンダーカット形状であることが好ましい。
この構成を採用すれば、切断刃を基板から離間させる際に、保持刃から不必要部位が脱落しにくい。

上記構成において、前記台座部は、前記切断刃が前記金属箔と圧接して当該金属箔を切断する加工位置と、前記切断刃が前記基板から離間した非加工位置との間で変位するものであって、前記台座部を前記加工位置と前記非加工位置との間で変位させるアクチュエータと、前記アクチュエータ及び前記振動付与部による前記台座部への振動付与を制御する制御部とを備え、前記制御部は、前記アクチュエータの制御を通じて前記台座部を前記非加工位置から前記加工位置へ変位させている間、前記台座部が振動するように前記振動付与部を制御し、前記アクチュエータの制御を通じて前記台座部を前記加工位置から前記非加工位置へ変位させている間、前記台座部が振動しないように前記振動付与部を制御し、さらに、前記台座部が前記非加工位置へ復帰したとき前記台座部が振動するように前記振動付与部を制御することが好ましい。

この構成によれば、台座部が非加工位置へ復帰したとき、振動付与部による台座部への振動によって、不必要部位と保持刃との間の抵抗が小さくなるので、当該不必要部位を保持刃から脱落させることができる。

本発明の基板回路形成装置は、回路形成にかかる時間が短いという効果を有する。

基板回路形成装置の概略構成を示すブロック図。（ａ）は工具が非加工位置に位置し基板形成前の状態の工具及び基板の断面図、（ｂ）は（ａ）の状態から工具が加工位置に変位したときの工具及び基板の断面図、（ｃ）は（ｂ）の状態から工具が非加工位置に変位したときの工具及び基板の断面図。工具の変形例を示す工具及び基板の断面図。工具の変形例を示す工具及び基板の断面図。

以下、基板回路形成装置の一実施形態を図面にしたがって説明する。
図１に示すように、基板回路形成装置１は、工具２と、超音波振動付与部３と、アクチュエータ４と、制御部５とを備える。

工具２は、基板６（図２参照）と圧接させられることにより、当該基板６を加工する。
超音波振動付与部３は、工具２を超音波振動させる。
アクチュエータ４は、工具２を加工位置と非加工位置との間で変位させる。図２（ｂ）に示すように、加工位置は、工具２と基板６とが接触する位置である。図２（ａ）及び図２（ｃ）に示すように、非加工位置は、工具２が加工位置よりも基板６から離間して、これら工具２と基板６とが接触しない位置である。

図１に示すように、制御部５は、超音波振動付与部３及びアクチュエータ４と電気的に接続されている。制御部５のメモリ（図示省略）には、超音波振動付与部３及びアクチュエータ４への給電プログラムが記憶されている。制御部５は、給電プログラムにしたがって、超音波振動付与部３及びアクチュエータ４への給電の有無を切り替える。詳述すると、制御部５は、アクチュエータ４の駆動制御を通じて工具２を非加工位置から加工位置へ向かって移動させている間、超音波振動付与部３へ給電する。次に、制御部５は、アクチュエータ４の駆動制御を通じて工具２を加工位置から非加工位置へ向かって移動させている間、超音波振動付与部３へ給電を停止する。次に、制御部５は、工具２が非加工位置に復帰した後、アクチュエータ４への給電を停止した状態で、超音波振動付与部３への給電と給電停止とを一度切り替える。以上が、１つの基板６に対する給電プログラムとされている。

続いて、工具２について詳述する。なお、工具２が加工する基板６は、銅箔６１、絶縁シート６２、及びアルミ板６３が積層されたものである。
工具２は、台座部２１と、切断刃２２と、保持刃２３と、過加工抑制壁２４とを備える。

台座部２１は、切断刃２２、保持刃２３、及び過加工抑制壁２４が突設されるものであって、超音波振動付与部３及びアクチュエータ４と機械的に接続されている。
切断刃２２は、基板６の銅箔６１に形成する回路パターンに合わせて、正確には、銅箔６１における必要部位Ｎと不必要部位Ｐ（図２（ｂ）及び図２（ｃ）参照）との境界部に対応するように、台座部２１に突設されている。切断刃２２は、工具２が加工位置に位置するとき、その刃先が基板６の銅箔６１からアルミ板６３の方向に向かって食い込む。なお、切断刃２２の突設寸法でもある刃長Ｌ１は、銅箔６１の厚み寸法Ｔ１よりも長く設定されている（Ｌ１＞Ｔ１）。なお、切断刃２２は、切断部に相当する。

保持刃２３は、基板６の銅箔６１に形成する回路パターンに合わせて、正確には、銅箔６１における不必要部位Ｐと対応するように、台座部２１に突設されている。保持刃２３は、工具２が加工位置に位置するとき、その刃先が基板６の銅箔６１からアルミ板６３に向かって食い込む。なお、保持刃２３の突設寸法でもある刃長Ｌ２は、切断刃２２の刃長Ｌ１よりも短く設定されている（Ｌ２＜Ｌ１）。なお、保持刃２３は、保持部に相当する。

過加工抑制壁２４は、基板６の銅箔６１に形成する回路パターンに合わせて、正確には、銅箔６１における必要部位Ｎのうち離れた複数箇所に対応するように、台座部２１に突設されている。過加工抑制壁２４は、工具２が加工位置に位置し、基板６と圧接しても基板６（銅箔６１）にそれ以上食い込まないようにするための壁である。なお、過加工抑制壁２４の突設寸法Ｌ３は、保持刃２３の刃長Ｌ２よりも短く設定されている（Ｌ３＜Ｌ２＜Ｌ１）。また、過加工抑制壁２４の突設寸法Ｌ３は、当該突設寸法Ｌ３と保持刃２３の刃長Ｌ２との差分が銅箔６１の厚み寸法Ｔ１よりも短く、且つ当該突設寸法Ｌ３と切断刃２２の刃長Ｌ１との差分が銅箔６１の厚み寸法Ｔ１よりも若干長くなるように設定されている（Ｌ２−Ｌ３＜Ｔ１、Ｌ１−Ｌ３＞Ｔ１）。なお、過加工抑制壁２４は、過加工抑制部に相当する。

次に、基板回路形成装置１の作用及び効果について説明する。なお、基板６は、工具２と対向するように、製造作業台に載置されているものとする。
制御部５が給電プログラムにしたがって超音波振動付与部３及びアクチュエータ４への給電制御を開始すると、工具２は、図２（ａ）に示す非加工位置から図２（ｂ）に示す加工位置まで変位する。このとき、超音波振動付与部３は、給電に伴って工具２を超音波振動させている。これにより、切断刃２２及び保持刃２３と基板６の銅箔６１との間の抵抗が軽減されて、これら切断刃２２及び保持刃２３が銅箔６１に進入する。なお、工具２が加工位置に到達することにより、切断刃２２の刃先は絶縁シート６２まで、保持刃２３の刃先は銅箔６１の内部まで進入する。切断刃２２は、絶縁シート６２まで到達しているので、銅箔６１における必要部位Ｎと不必要部位Ｐとが切り分けられている。

なお、工具２が加工位置に到達したとき、過加工抑制壁２４と銅箔６１における必要部位Ｎとが当接する。これにより、過加工抑制壁２４の更なるアルミ板６３方向への変位が規制され、ひいては、切断刃２２及び保持刃２３のアルミ板６３方向への変位が規制される。このため、切断刃２２が絶縁シート６２を切断してアルミ板６３の内部まで到達したり、保持刃２３が銅箔６１を切断して絶縁シート６２の内部或いはアルミ板６３の内部まで到達したりすることが抑制される。

次に、工具２は、図２（ｂ）に示す加工位置から図２（ｃ）に示す非加工位置まで変位する。このとき、超音波振動付与部３は、給電が停止されているので、工具２を超音波振動させない。これにより、保持刃２３と切断刃２２によって切り分けられた銅箔６１における不必要部位Ｐとの間の抵抗が大きい状態に維持される。このため、工具２の加工位置から非加工位置への変位に伴い、銅箔６１における不必要部位Ｐが基板６から離れて保持刃２３とともに移動する。ここまでの工程により、基板６には、所望の回路パターンが形成される。

工具２が非加工位置に復帰すると、超音波振動付与部３への給電と給電停止とが一度切り替えられるため、工具２は、一旦超音波振動する。この超音波振動により、保持刃２３と当該保持刃２３とともに基板６から離れた銅箔６１における不必要部位Ｐとの間の抵抗が軽減される。これにより、保持刃２３による支えの無くなった銅箔６１における不必要部位Ｐが工具２から脱落する。工具２を超音波振動させるという簡易な作業により、次の基板６に回路パターンを形成する工具２の準備が完了する。

以上、説明したように、基板回路形成装置１を採用すれば、従来のようなエッチング処理が不要である。このため、従来と比較して、基板回路が形成されるまでに要する時間が短縮される。また、不必要部位Ｐは、工具２によって基板６から除去されているので、基板６における不必要部位Ｐを除去する作業も不要である。この点についても、時間短縮が図られている。

なお、上記実施形態は、以下のように変更してもよい。
・上記実施形態において、保持刃２３の形状は適宜変更可能である。例えば、図３に示すように、刃先と台座部２１との間が空間となるようなアンダーカットを有する保持刃３０としてもよい。このように構成すれば、工具２を加工位置から非加工位置へ変位させる際に工具２から不必要部位Ｐが脱落しにくい。

・上記実施形態において、過加工抑制壁２４の形状は適宜変更可能である。例えば、図４に示すように、過加工抑制刃４０であってもよい。そして、過加工抑制刃４０の突出寸法でもある刃長Ｌ４を、切断刃２２の刃長Ｌ１よりも絶縁シート６２の厚み寸法Ｔ２だけ長く設定すればよい。このように構成した場合、過加工抑制刃４０がアルミ板６３に到達することにより、過加工抑制刃４０の更なるアルミ板６３方向への変位が規制され、ひいては、切断刃２２及び保持刃２３のアルミ板６３方向への変位が規制される。すなわち、上記実施形態の過加工抑制壁２４と同様の効果を得られる。なお、過加工抑制刃４０は、切断刃２２としての機能、すなわち、銅箔６１における必要部位Ｎと不必要部位Ｐとを切り分ける機能も兼ねることができる。

・上記実施形態において、過加工抑制壁２４を省略してもよい。なお、過加工抑制壁２４を省略した場合、切断刃２２の基板６に対する進入量、すなわち、工具２の加工位置が基板回路毎にばらつきやすくなる。その点、上記実施形態の基板回路形成装置１によれば、過加工抑制壁２４を有しているので、工具２の加工位置について、基板回路毎のばらつきが抑制される。ひいては、工具２の台座部２１と基板６との間に形成される空間Ｓ（図２（ｂ）参照）が、基板回路毎に一定となりやすい。基板６において回路が形成される際、切断刃２２が銅箔６１に進入することによって、当該銅箔６１を必要部位Ｎと不必要部位Ｐとに切断することは上記実施形態において記載した通りである。これに加え、銅箔６１は、切断刃２２の進入によって切断刃２２自体の体積分の圧力を受ける。ここでは、空間Ｓは、切断刃２２による圧力を受けた銅箔６１の逃げ部として作用するため、切断刃２２の進入部周辺における銅箔６１の若干の変形を許容する。一定の空間Ｓが確保されれば、切断刃２２の進入部周辺における銅箔６１の変形も一定となりやすいので、基板回路形成装置１は、過加工抑制壁２４が省略されたものと比較して、加工精度がよい。

・上記実施形態において、制御部５は、過加工抑制壁２４が基板６と当接することに伴う、アクチュエータ４に係る負荷の検出を通じて、基板６の非加工位置から加工位置への変位を判断してもよい。

・上記実施形態において、切断刃２２及び保持刃２３は、共通の台座部２１に突設されていたが、共通の台座部２１が省略されて、それぞれ別個の超音波振動付与部及びモータに接続されていてもよい。このように構成した場合でも、従来と比較して、基板回路の形成にかかる時間が短い。

・上記実施形態において、保持刃２３は、切断刃２２が銅箔６１を必要部位Ｎと不必要部位Ｐとに切断しているときに、不必要部位Ｐと密着することにより、切断刃２２が銅箔６１から離間したときに、不必要部位Ｐを基板６から取り除く構成であれば、適宜変更可能である。例えば、不必要部位Ｐを吸盤等により密着してもよいし、回路が磁石によりくっつく素材で構成されれば、不必要部位Ｐを磁石により磁着してもよい。

・上記実施形態では、超音波振動付与部３によって工具２は超音波振動したが、振動帯域は超音波帯域に限らない。振動することにより切断刃２２及び保持刃２３と基板６との間の抵抗が小さくなればよく、工具２における振動帯域は限定されない。

・上記実施形態において、保持刃２３は、２つの切断刃２２の間に位置したが、必ずしも２つの切断刃２２の間に位置するものに限定されない。例えば、切断刃２２よりも基板６の端部よりの部位が不必要部位である場合、保持刃２３は、２つの切断刃２２の間に設けられない。

・上記実施形態では、基板回路形成装置１では、制御部５により超音波振動付与部３及びアクチュエータ４が制御されたが、これらは手動により制御されてもよい。

１…基板回路形成装置、２…工具、３…超音波振動付与部、４…アクチュエータ、５…制御部、６…基板、２１…台座部、２２…切断刃、２３，３０…保持刃、２４…過加工抑制壁、４０…過加工抑制刃、６１…銅箔、６２…絶縁シート、６３…アルミ板。

Claims

基板に対して圧接させられることにより、当該基板の表面を構成する金属箔のうち回路となる必要部位と前記回路に不要な不必要部位とに切断する切断部と、
前記基板と前記切断部との圧接に伴い、前記基板に対して近接させられ、その近接に伴い、前記不必要部位を保持可能な保持部と、
前記基板と前記切断部との圧接時に当該切断部を振動させる振動付与部とを備える基板回路形成装置。
請求項１に記載の基板回路形成装置において、
前記切断部及び前記保持部が設けられる台座部を有し、
前記切断部は、前記台座部に突設される切断刃であって、
前記保持部は、前記台座部に突設されて、前記切断刃の前記金属箔との圧接に伴って前記不必要部位と圧接する保持刃であって、
前記振動付与部は、前記台座部に対して振動を付与する基板回路形成装置。
請求項２に記載の基板回路形成装置において、
前記保持刃における前記不必要部位への進入寸法が前記不必要部位の厚み寸法よりも短くなるように、前記台座部に突設される過加工抑制部を備える基板回路形成装置。
請求項２又は請求項３に記載の基板回路形成装置において、
前記保持刃は、その刃先と前記台座部との間に空間を有するアンダーカット形状である基板回路形成装置。
請求項２〜４のうちいずれか一項に記載の基板回路形成装置において、
前記台座部は、前記切断刃が前記金属箔と圧接して当該金属箔を切断する加工位置と、前記切断刃が前記基板から離間した非加工位置との間で変位するものであって、
前記台座部を前記加工位置と前記非加工位置との間で変位させるアクチュエータと、
前記アクチュエータ及び前記振動付与部による前記台座部への振動付与を制御する制御部とを備え、
前記制御部は、前記アクチュエータの制御を通じて前記台座部を前記非加工位置から前記加工位置へ変位させている間、前記台座部が振動するように前記振動付与部を制御し、前記アクチュエータの制御を通じて前記台座部を前記加工位置から前記非加工位置へ変位させている間、前記台座部が振動しないように前記振動付与部を制御し、さらに、前記台座部が前記非加工位置へ復帰したとき前記台座部が振動するように前記振動付与部を制御する基板回路形成装置。